Устройство глушителя двухтактного двигателя

Продаваемые бензопилы снабжены устройствами, гасящими звук. Эффективность их не всегда удовлетворительна, поэтому пользователи часто устанавливают дополнительный или альтернативный глушитель на бензопилу.

Почему шумит бензопила и зачем нужен глушитель

Человек спокойно переносит шум в 40 дБ. Работа бензопилы создает шумовое загрязнение иногда в 120 дБ. Ее двухтактный одноцилиндровый двигатель генерирует более раздражающие звуковые колебания, чем четырехцилиндровый мотор автомобиля.

Глушитель бензопилы понижает уровень шума благодаря:

  • перенаправлению выхлопов от сгорания топливной смеси;
  • их дроблению;
  • изменению газовых объемов;
  • выравниванию газовой пульсации.

Кроме этого, он гасит искры, снижает температуру и скорость отработанной газовой смеси, отводит ее в сторону. При этом препятствий для выхода газов и поступления воздуха должно быть минимум.

Какой выбрать

Прямоточная система глушения может надеваться прямо на заводской глушащий элемент пилы. Шум уменьшается ощутимо: гашение звука обеспечивает сужение в воронку внутреннего сечения. Однако, будучи крупной, конструкция может препятствовать свободной работе.

Нарезной глушитель для бензопилы также надевается на исходный. Он небольшой, имеет впускной тубус с отверстиями, которые разделены винтообразной перегородкой. Поступающие в трубу отработанные газы выходят через отверстия, диаметр которых неодинаков. Это обеспечивает дробление силы выхлопа и гашение звука.

Глушители, изготовленные промышленным способом, соответствуют всем требованиям безопасности.

В двухтактных двигателях, а такими снабжена большая часть бензопил, глушак является частью двигателя, поскольку некоторая порция рабочей смеси после сброса снова поступает в цилиндр. Поэтому нужно учитывать, что любое вторжение в механизм с целью сделать работу тише создает риск перегрева системы или понижения ее мощности.

Как сделать глушитель на бензопилу

Есть несколько вариантов, как делать самостоятельно устройство для снижения шумовой нагрузки.

Существуют простые методики уменьшения шума, например размещение металлической мочалки в глушителе. Способ работает, но мощность двигателя несколько снижается.

Еще одна несложная рекомендация, как сделать режим работы бензопилы более тихим: надеть на выхлопное отверстие шланг и опустить его в ведро с водой. Для этого из гасящего звук кубика пилы вывинчиваются 3 болта, чтобы вынуть заглушку. В освободившееся пространство вставляют самодельный фланец (вырезается из кровельного железа) и крепят его на те же 3 болта. На фланец надевают резиновый шланг длиной около 3 м, другой конец которого погружают в воду.

Недостатки этого метода:

  • привязка к ведру с водой снижает мобильность рабочего;
  • резиновые шланги быстро прогорают.

Лучше, если гибкий шланг будет с металлической оболочкой — это предотвратит его быструю порчу. Ведро можно заменить пластиковой канистрой.

Можно изготовить глушитель на бензопилу своими руками из жестяных листов. Нужно согнуть из них две трубы. Одна должна по диаметру соответствовать отверстию для выхлопных сбросов пилы, а другая быть шире на 2,5 см. В узкой трубе просверливают много отверстий диаметром 3 мм. Они могут располагаться как угодно, но расстояние между ними должно быть не меньше 5 мм.

На получившуюся перфорированную трубу наматывают металловату, базальтовый шнур и проволоку из алюминия. Намотку делают жестко, иначе выхлопы под давлением будут ее выдувать. Сверху надевают широкую трубу и соединяют с внутренней болтами. Торец заваривается шайбой из стали. Получившийся дополнительный глушитель надевается на штатный и фиксируется заклепками.

Заключение

Самый эффективный глушитель снимает не больше 30% шума, создаваемого бензопилой: звук возникает не только на выходе газов, но и на впуске воздуха, громко движется пильная цепь и т.д. Поэтому стоит использовать и альтернативные способы уменьшения звуковой нагрузки. Для персональной защиты эффективны беруши, противошумовые наушники, а переносные звукоотражающие заборы частично оградят от громких звуков окружающих людей.

Двигатели внутреннего сгорания построены по одному принципу – энергия сгорания топлива превращается в кинетическую энергия вращения коленвала. Существуют два типа моторов – двухтактные и четырехтактные. Оба обладают своими преимуществами и недостатками, попробуем разобраться в чем отличия.

Принцип работы ДВС

Рабочий цикл двухтактного двигателя состоит из впуска и выпуска происходящего за один оборот коленчатого вала, тогда как 4-х тактный имеет следующие циклы — впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. И протекают они за два оборота маховика. В двигателе с 4 тактами впуск и выпуск осуществляются в виде разных процессов, в двухтактнике они совмещены со сжатием топливной смеси и расширением рабочих газов. Принцип действия двухтактного двигателя:

  1. Первый такт – сжатие. Происходит движение поршня от нижней мертвой точки, при этом вначале закрывается продувочное окно. Отработанные выхлопные газы выводятся через выпускное отверстие. В этот момент в кривошипной камере под днищем поршня образуется область разрежения, куда поступает обогащенная топливная смесь из карбюратора (инжектора). Эта порция свежего воздуха выталкивает остатки выхлопных газов в выпускной коллектор. В момент наивысшего положения поршня происходит воспламенение смеси от свечи зажигания.
  2. Второй такт – рабочий ход или расширение. Температура и давление газов в камере сгорания резко увеличивается, под его действием поршень начинает движение к нижней мертвой точке, совершая полезную работу. Повышенное давление в кривошипной камере перекрывает впускной клапан, препятствуя попаданию отработанных газов в карбюратор. Через систему выпускных окон отработавшие газы уходят в глушитель, а через продувочное окно начинает поступать свежая горючая смесь в камеру сгорания. В самой нижней точке действие второго такта заканчивается и процесс повторяется.

Двухтактный дизельный двигатель работает по такому же принципу, только у него отсутствует свеча зажигания, а воспламенение топлива происходит от сжатия. Поэтому степень сжатия в дизельных двс намного выше бензиновых.

Особенности мотора с двумя тактами

Двухтактный двигатель совершает полный цикл за один оборот коленвала, это позволяет получить большую удельную литровую мощность чем у 4-х тактного движка при тех же оборотах двигателя. Однако, кпд двухтактника будет ниже из-за несовершенства механизма фаз газораспределения, неизбежных потерь топливной смеси в процессе продувки и неполного рабочего хода поршня.

Двухтактный двигатель сильно греется, потому что во время работы высвобождается большая тепловая энергия. Иногда может потребоваться дополнительное охлаждение. В мотоциклах редко используются двухтактные моторы с большим количеством цилиндров, чаще всего применяется одноцилиндровый мотор с воздушным охлаждением.

При работе по двухтактному циклу поршень совершает меньше движений за один такт, а нагрузка вспомогательных газораспределительных, смазочных и охлаждающих систем на коленвал ниже или отсутствует совсем. Поэтому износ поршневой группы у них будет ниже. Если для легкой техники это не является решающим фактором, то тихоходный двухтактный дизельный двигатель может иметь в несколько раз больший ресурс, чем все остальные двс. Поэтому они нашли широкое распространение в тепловозах, генераторах, судовых двигателях.

Двухтактный бензиновый двигатель быстрее набирает обороты максимальной мощности. Этим активно пользуются мотоспортсмены, особенно в кроссовых дисциплинах, когда необходим мгновенный отклик на рукоятку газа. Кроме того, он проще в обслуживании, дешевле и легче четырехтактного.

Расход топлива у двухтактника будет выше на 25-30 %, шумность и вибрации тоже. Двигатель невозможно вписать в жесткие экологические нормы, даже если использовать инжекторные системы впуска и наддув. Большой расход воздуха требует применения специальных воздушных фильтров.

Система смазки и приготовление топлива

Работа двухтактного двигателя требует эффективной смазки движущихся узлов. Централизованная раздельная система смазки с масляным насосом, как у четырехтактных двигателей, здесь отсутствует, поэтому масло добавляется в бензин в соотношении 1:25 – 1:50. Полученный состав, находясь в поршневой и кривошипно-шатунной камере, смазывает подшипники шатуна, стенки цилиндра и поршневые кольца. При воспламенении воздушной смеси масло сгорает и удаляется вместе с выхлопными газами.

Моторное масло должно быть специальное — для двухтактного двигателя, обычно оно имеет маркировку 2Т на канистре. Использование обычного автомобильного масла недопустимо по ряду причин:

  • Масло для двухтактных двигателей обязано обладать хорошей растворимостью в бензине;
  • Обладает прекрасными смазывающими свойствами, улучшая работу двигателя и уменьшая трение;
  • Защита от коррозии трущихся деталей поршневой группы;
  • Двухтактное масло должно сгорать без остатка, не образовывая нагар и сажу. Высокая зольность обычного масла приводит к закоксовыванию поршневых колец.
Читайте также:  Возвратная пружина пм служит для

Подачу смазки в двухтактный двигатель можно осуществить двумя способами. Первый и самый простой – смешивать с топливом в нужной пропорции. Второй – это раздельная система смазки двухтактного двигателя, когда состав из топлива и масла готовится непосредственно перед попаданием внутрь в специальном патрубке. В этом случае устанавливается отдельный бачок для масла, а его подача осуществляется с помощью специального плунжерного насоса.

Эта система получила широкое распространение на современных мотоциклах и скутерах. Кроме удобства использования (теперь не нужно доливать масло в бак на глаз каждую заправку), происходит серьезная экономия масла, потому что впрыск его зависит от оборотов двигателя. На холостых оборотах пропорция масла может составлять всего 1:200.

Тюнинг двухтактного двигателя

Любой двухтактный мотор имеет возможности для форсировки. Увеличение мощности при таком же объеме оправдано в спорте, а в повседневной эксплуатации двигатель становится эластичнее и экономичнее. Основные способы доработки:

  1. Увеличить диаметр выпускного отверстия и обеспечить его максимально продолжительное время открытия. Это позволяет выпустить максимальное количество газов. Таким образом повышаются тяговые возможности двигателя и его крутящий момент.
  2. Обеспечить эффективную продувку. Для этого можно увеличить диаметр впускного окна, тогда горючая смесь не будет задерживаться в картере и обеспечится своевременный впрыск в камеру сгорания.
  3. Применение на карбюраторе вихревого диффузора, который за то же время подает большее количество топливной смеси. Вместе с ним целесообразно применение воздушного фильтра нулевого сопротивления.
  4. Установка резонатора выпуска, расчет которого произведен под конкретный объем двигателя. Такое устройство возвращает часть топливной смеси назад в цилиндр через выпускное отверстие.
  5. Доработка шатунно-поршневой группы, ее облегчение и тщательная балансировка. Клапана и каналы должны быть притерты и не иметь заусенец (задиров), тормозящие и завихряющие потоки. Это уменьшает наполняемость цилиндра и снижает мощность.
  6. Применение инжекторных систем впрыска и регулирование фазами газораспределения. Это позволяет точнее дозировать количество подаваемого топлива и уменьшить потери горючей смеси во время продувки цилиндра.
  7. Установка систем наддува. Обычно это компрессорные нагнетатели, а на двухтактный дизельный двигатель может быть установлен традиционный турбокомпрессор. С его помощью увеличивается количество поступаемого в цилиндры воздуха, соответственно и количество горючего может быть увеличено.

Эксплуатация и причины поломки двигателей

Чаще всего двухтактные моторы встречаются в мототехнике, лодочных двигателях, газонокосилках, цепных пилах и прочих устройствах, где требуется применение легкого и надежного двигателя. Тем не менее, даже такой простой по конструкции движок может выйти из строя из-за нарушения правил эксплуатации.

  • Низкое качество бензина. Плохое топливо часто приводит к появлению детонации. Чаще всего это заметно на невысоких оборотах при подгазовках. Возникающие ударные нагрузки приводят к поломке перегородок поршней, чрезмерным нагрузкам на подшипники коленвала. Детонация может возникать из-за перегрева двигателя, нагара на поршне и бедной смеси.
  • Низкое качество деталей, из которых собран мотор. Особенно это актуально для китайских производителей, часто допускающих брак в производстве комплектующих. Это приводит к раннему выходу из строя поршня, коленчатого вала, цилиндра и прочих деталей, а затем и капитальному ремонту. Обычно помогает оценить состояние поршневой простой замер компрессии.
  • Низкокачественное моторное масло. Топливомасляная смесь для двухтактных двигателей имеет очень важное значение. Именно от его качества будет зависеть как мягко работает мотор, чистота выхлопа, отсутствие перегрева и лишних шумов. Плохое масло приводит к образованию слоя нагара на поршне, в коренных и шатунных подшипниках, к задирам на стенках цилиндра и юбке поршня, проходное сечение глушителя уменьшается из-за нагара. Масла для двухтактных двигателей следует применять синтетические или полусинтетические, использование минералки нежелательно.
  • Перегрев на двухтактном двигателе воздушного охлаждения не редкость. К этому приводит длительная работа с полностью открытым дросселем, или неисправность системы охлаждения. Перегрев может быть кратковременным, когда наблюдается потеря мощности и максимальных оборотов, после снижения нагрузки и охлаждения двигателя все приходит в норму. Клин возникает вследствие очень сильного перегрева, когда тепловой зазор между поршнем и цилиндром уменьшается настолько, что силы трения намертво прихватывают их между собой. После него требуется ремонт ЦПГ.
  • Карбюратор не настроен. Топливная смесь получается слишком бедной или очень богатой. Езда на переобогащенной смеси чревата высоким расходом топлива, потерей мощности и образованию нагара. Бедная смесь может вызывать детонацию и снижение максимальной мощности двигателя.

Чтобы продлить срок службы и отсрочить капремонт, следует провести правильную обкатку двухтактного лодочного или мотоциклетного мотора. Для этого пропорция масла смешиваемого с бензином должна быть немного выше установленной для нормальной эксплуатации. На такой смеси дать двигателю поработать в режиме неполной мощности несколько часов, что эквивалентно 500-1000 км пробега для скутера и мотоцикла.

Все же из-за токсичности выхлопа двухтактные двигатели постепенно вытесняются современными четырехтактными. Они продолжают использоваться только там, где требуется высокая удельная мощность при минимальной массе и простоте конструкции – мототехника, бензопилы и триммеры, модели самолетов и многое другое.

Использование: изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроению, а именно к способу организации процесса выпуска выхлопных газов и снижения уровня шума выхлопа двухтактного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и глушителю шума. Сущность изобретения: в способе выпуска потока отработавших газов двухтактного двигателя внутреннего сгорания, заключающемся в формировании исходной волны сжатия в потоке отработавших газов, поступающих из двигателя при полном открытии выпускного окна, часть которой преобразуется в волну разрежения с последующим возвращением в цилиндр двигателя до закрытия продувочных окон, а часть — в отраженную волну сжатия с последующим возвращением в цилиндр двигателя до закрытия выпускного окна, а часть отработавшего газа подвергается шумопоглощению, в зоне максимального сжатия исходной волны часть ее формируют в дополнительную волну разрежения и направляют в цилиндр двигателя, а отраженную волну сжатия формируют при положении поршня двигателя в нижней мертвой точке, отработавший газ для шумопоглощения подают дискретными порциями с волнами отражения и разрежения при их возвращении в цилиндр двигателя, дискретные порции последовательно преобразуют в волны разрежения, которые направляют вдоль центральной трубы глушителя, и волны сжатия, которые направляют по касательной к центральной трубе. Глушитель шума содержит цилиндрический корпус с впускным и выпускным патрубками, центральную трубу, расширительную камеру в виде усеченного конуса и ряд перфорированных перегородок между корпусом и центральной трубой, причем глушитель снабжен камерой формирования отраженной волны в виде сужающегося по ходу движения отработавших газов конуса, расположенного на заднем конце центральной трубы, и выпускной радиальной щелью дополнительного разрежения отработавших газов, предусмотренной на периферии впускного патрубка в месте крепления расширительной камеры, кроме того, перфорация на первой со стороны впускного патрубка перегородке предусмотрена на поверхности, не обращенной к выпускной радиальной щели, а в каждой последующей перегородке — на поверхности, не обращенной к перфорации на предыдущей перегородке. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, а именно к способу организации процесса выпуска выхлопных газов и снижения уровня шума выхлопа двухтактного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и устройству для его осуществления.

Известно управляющее потоком отработавших газов устройство для мотоцикла. Устройство размещено под коробкой передач мотоцикла. Расширительное устройство может быть выполнено из отштампованных из листового металла элементов. Выпускное устройство содержит входную или коллекторную секцию, расширительную камеру и выход. Каналы входной коллекторной секции и расширительная камера могут быть изготовлены из соединенных штамповок или расширительная камера может быть образована из соединенных штамповок, а входные каналы коллекторной секции выполнены из трубчатых элементов. Во всех вариантах в расширительной камере установлен выпускной управляющий клапан для контроля пульсации во входных каналах коллекторной секции и выпускных трубах с целью улучшения характеристик во всем диапазоне нагрузок и частот вращения двигателя [1] Известен способ выпуска отработавших газов, заключающийся в том, что давление вблизи выпускного окна сначала начинает резко возрастать, затем, достигнув максимума, падает и у нижней мертвой точке поршня имеет отрицательную величину; далее постепенно давление снова начинает расти и после закрытия продувочных окон опять становится положительным. Выпускное окно закрывается, а давление перед окном начинает падать. На протяжении почти всего периода продувки имеется разрежение, способствующее отсасыванию отработавших газов из цилиндра, уменьшению коэффициента остаточных газов и увеличению коэффициента наполнения за счет увеличения разности давлений в кривошипной камере и цилиндре.

Читайте также:  Как приподнять фары на ваз 2114

После закрытия продувочного окна начинается действие отраженной волны избыточного давления и дозарядка цилиндра за счет свежей смеси, попавшей в выпускную трубу, т.е. дальнейшее увеличение коэффициента наполнения. Оставшийся отработавший газ далее подвергается шумоглушению [2] Описанный способ организации процесса выпуска отработавших газов осуществляется глушителем шума выхлопных газов, содержащим цилиндрический корпус, в котором установлены труба с радиальными отверстиями и внутренними заглушками и ряд последовательно чередующихся глухих и перфорированных перегородок, образующих расширительные камеры, причем представлены зависимость по определению диаметра корпуса и трубы и соотношение площади отверстий трубы, размещенных в первой по потоку газа расширительной камере и боковой поверхности трубы [3] Недостатком известного способа организации процесса выпуска отработавших газов и снижения уровня шума выхлопа двухтактного двигателя внутреннего сгорания и глушителя шума для его осуществления являются существенные потери мощности и экономичности двигателя, обусловленные тем, что процесс преобразования исходной волны сжатия в отраженную волну сжатия совмещен с процессом отвода выхлопных газов из мощностной части в заглушающую часть выпускной системы, что приводит к снижению интенсивности отраженной волны сжатия и, в итоге, не позволяет в полной мере уменьшить выброс топливо-воздушной смеси из цилиндра двигателя в выпускную систему и обеспечить более эффективно наполнение цилиндра.

Другим недостатком этого способа и глушителя для его осуществления является сильная отрицательная связь между величиной заглушения шума выхлопа и величиной потерь мощности и экономичности двигателя.

Это объясняется следующим.

Для обеспечения эффективного заглушения шума выхлопа необходимо уменьшать проходные сечения в заглушающей части выпускной системы с целью выравнивания переменного расхода и уменьшения энергии выхлопных газов за счет их дросселирования. Однако, в этом случае резко возрастает гидравлическое сопротивление, что приводит к росту давления в мощностной части выпускной системы и уменьшению интенсивности отраженной волны разрежения, т.к. интенсивность отраженной волны разрежения зависит от давления в исходной волне сжатия и давления на срезе впускного патрубка, от которого происходит отражение, равное давлению в мощностной части: где Pн давление в мощностной части; Pр давление отраженной волны разрежения; Pисх давление исходной волны сжатия; Pо атмосферное давление.

Анализ этого выражения и показывает, что при увеличении Pн и одинаковых значениях Pисх происходит уменьшение интенсивности отраженной волны разрежения Pр.

Уменьшение интенсивности отраженной волны разрежения приводит к ухудшению очистки цилиндра двигателя от остаточных газов, что, в свою очередь, вызовет снижение мощности и экономичности двигателя.

Кроме того, последовательное соединение мощностной и заглушающей частей выпускной системы у известных способа и глушителя приводит к чрезмерным длинновым габаритным размерам.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности заглушения шума выхлопа, повышение мощности и экономичности двигателя и уменьшение габаритных размеров выпускных систем двухтактных ДВС.

Поставленная задача решается следующим образом.

В способе выпуска потока отработавших газов двухтактного двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в формировании исходной волны сжатия в потоке отработавших газов, поступающих из двигателя при полном открытии выпускного окна, часть которой преобразуется в волну разрежения с последующим возвращением в цилиндр двигателя до закрытия продувочных окон, а часть в отраженную волну сжатия с последующим возвращением в цилиндр двигателя до закрытия выпускного окна, а часть отработавшего газа подвергается шумопоглощению, в зоне максимального сжатия исходной волны часть ее формируют в дополнительную волну разрежения и направляют в цилиндр двигателя, а отраженную волну сжатия формируют при положении поршня двигателя в нижней мертвой точке, причем отработавший газ для шумопоглощения подают дискретными порциями с волнами отражения и разрежения при их возвращении в цилиндр двигателя, причем дискретные порции последовательно преобразуют в волны разрежения, которые направляют вдоль центральной трубы глушителя, и волны сжатия, которые направляют по касательной к центральной трубе.

Выполнение этих операций обеспечивает существенно выше интенсивность отраженных волн разрежения и сжатия, что позволяет осуществить более полную очистку и наполнение цилиндра, уменьшить выброс топливо-воздушной смеси в выпускную систему и, в итоге, повысить мощность и экономичность двигателя. Обеспечение практически равномерного истечения отработавших газов в окружающую среду позволяет существенно повысить эффективность заглушения шума выхлопа, т. к. пульсирующий характер истечения отработавших газов, в основном, определяет уровень шума выхлопа ДВС.

Выполнение операции направления отработавших газов в общий объем дискретными порциями за период между двумя рабочими циклами двигателя позволяет выравнить давление газов в этом объеме и равномерно выпускать их в окружающую среду.

Выполнение операции отвода отработавших газов из мощностной части выпускной системы через щель, выполненную на боковой поверхности впускного патрубка, позволяет снизить акустическую мощность истекающих выхлопных газов, что дополнительно повышает эффективность заглушения шума выхлопа. Это является следствием того, что в заявляемом устройстве, реализующем операции заявляемого способа, скорость истечения выхлопных газов из выпускного отверстия определяется статическим давлением потока в зоне выпускного отверстия во впускном патрубке (являющимся полным давлением для потока в направлении, перпендикулярном движению основного потока во впускном патрубке), в то время как, в прототипе скорость истечения отработавших газов определяется полным давлением на срезе впускного патрубка. Разница между этими давлениями, например, при числе Маха 0,5 достигает 19% что приводит к уменьшению скорости истечения на 9% Принимая во внимание, что площадь выпускного отверстия в заявляемом устройстве составляет 0,4 площади поперечного сечения впускного патрубка, снижение уровня акустической мощности истекающих отработавших газов составляет 4 дБ.

Операции заявляемого способа могут быть осуществлены глушителем шума отработавших газов преимущественно для двухтактного двигателя внутреннего сгорания, содержащего цилиндрический корпус с впускным и выпускным патрубками, центральную трубу, расширительную камеру в виде усеченного конуса и ряд перфорированных перегородок между корпусом и центральной трубой, причем глушитель снабжен камерой формирования отраженной волны в виде сужающегося по ходу движения отработавших газов конуса, расположенного на заднем конце центральной трубы, и выпускной радиальной щелью дополнительного разрежения отработавших газов, предусмотренной на периферии впускного патрубка в месте крепления расширительной камеры, кроме того, перфорация на первой со стороны впускного патрубка перегородке предусмотрена на поверхности, не обращенной к выпускной радиальной щели, а в каждой последующей перегородке на поверхности, не обращенной к перфорации на предыдущей перегородке.

Выполнение обратного конуса цельным позволяет, в отличие от прототипа, повысить интенсивность отраженной волны сжатия, что приводит к существенному уменьшению выброса топливо-воздушной смеси в выпускную систему, увеличению наполнения цилиндра и, тем самым, к повышению мощности и экономичности ДВС.

Выполнение мощностной части, начиная с впускного патрубка, заключенной в наружный корпус, позволяет, в отличие от прототипа, не использовать отдельную заглушающую часть, т.к. ее роль в заявляемом устройстве выполняет объем, заключенный между мощностной частью и наружным корпусом, что позволяет существенно уменьшить габаритные размеры, номенклатуру деталей системы выпуска и повысить эффективность заглушения шума выхлопа ДВС за счет выравнивания давления в этом объеме.

Читайте также:  Какие вмятины можно вытянуть без покраски

Выполнение выпускной радиальной щели в боковой поверхности впускного патрубка позволяет снизить акустическую мощность истекающих выхлопных газов за счет уменьшения их мгновенного расхода и скорости, что также приводит к повышению эффективности заглушения шума выхлопа.

Использование в заявляемом устройстве расширяющейся камеры 4, цилиндрической трубы 5 и сужающегося конуса 6 расширяет диапазон эффективной настройки выпускной системы двигателя за счет согласования подхода волн разрежения и сжатия в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала двигателя, что способствует существенному повышению мощности и экономичности двигателя во всем рабочем диапазоне частот вращения.

Заявляемые технические решения поясняются чертежами, где на фиг.1 изображен глушитель шума; на фиг.2 осциллограммы изменения давления у выпускного отверстия мощностной части (1) и на срезе выпускного патрубка (2) глушителя шума, описанного в прототипе (3); на фиг.3 осциллограмма изменения давления у выпускного отверстия мощностной части (1′) и на срезе выпускного патрубка (2′) глушителя шума, описанного в заявляемом техническом решении.

Операции заявляемого способа осуществляются глушителем шума, содержащим мощностную часть, образованную соединенным с выпускным окном 1 двигателя приемной трубой 2, сообщенной через впускной патрубок 3 с расширяющейся камерой 4, переходящим в цилиндрическую трубу 5, завершающуюся сужающимся конусом 6, заключенные, начиная с впускного патрубка 3, в наружный корпус 7.

На боковой поверхности впускного патрубка 3, в месте его соединения с расширяющейся камерой в виде усеченного конуса 4, выполнена выпускная радиальная щель 8. Объем, образованный наружным корпусом 7 и заключенным им участком мощностной части, является заглушающей частью выпускной системы и через выпускной патрубок 9 сообщается с окружающей средой. Этот объем разделен на секции посредством перегородок 10 в виде дисков с отверстиями 11, причем отверстия на первой со впускного патрубка 3 перегородке 10 выполнены на поверхности, не обращенной к щели 8, а в каждой последующей перегородке 10 отверстия выполнены на поверхности, не обращенной к отверстиям на предыдущей перегородке. Это предотвращает "лучевое" проникновение колебаний давления в выпускной патрубок 9, увеличивает длину пути газа внутри объема и, таким образом, способствует дополнительному выравниванию давления перед выпускным патрубком и повышает эффективность заглушения шума выхлопа.

Операции заявляемого способа осуществляются следующим образом.

Исходная волна сжатия, сформировавшаяся в процессе выпуска отработавших газов, движется от выпускного окна 1 двигателя по приемной трубе 2 и далее — во впускной патрубок 3. Достигнув выпускной радиальной щели 8, исходная волна сжатия частично отражается первичной волной разрежения и частично продолжает движение по расширяющейся камере 4. Первичная отраженная волна разрежения движется к цилиндру двигателя (не показано) и, достигнув выпускного окна 1, способствует лучшей очистке цилиндра от остаточных газов. Прошедшая в расширяющуюся камеру 4 исходная волна сжатия отражается от него вторичной волной разрежения, которая подходит к выпускной радиальной щели 8 и способствует увеличению осевой скорости потока в зоне щели 8, тем самым увеличивая амплитуду вошедшей во впускной патрубок 3 волны сжатия и, кроме того, снижает амплитуду волны сжатия по мере ее продвижения по расширяющейся камере 4, тем самым снижая потери на трение в волне.

Далее вторичная волна разрежения подходит к выпускному окну 1 двигателя и тем самым увеличивает суммарную величину разрежения у выпускного окна 1, улучшая степень очистки цилиндра двигателя от остаточных газов. Благодаря подобранной длине цилиндрической трубы 5 разрежение у выпускного окна 1 удерживается до момента закрытия продувочных окон двигателя.

Исходная волна сжатия, достигнув сужающегося конуса 6, отражается от него также волной сжатия. Сужающийся конус 6 предотвращает образование отраженной ударной волны (возникающей при взаимодействии волны сжатия с плоской стенкой) и способствует образованию отраженной волны сжатия желательной конфигурации. При движении отраженной волны сжатия через расширяющуюся камеру 4 по направлению к выпускному окну 1 двигателя происходит усиление ее интенсивности за счет уменьшения площади поперечного сечения расширяющейся камеры 4 в направлении ее движения. К выпускному окну уже подходит мощная волна сжатия, которая предотвращает выброс топливо-воздушной смеси, попавшей в выпускную систему в процессе продувки, заталкивая ее обратно в цилиндр, увеличивая тем самым его наполнение, что приводит к повышению мощности и экономичности двигателя.

При прохождении волн сжатия как исходной, так и отраженных по приемной трубе 2, через впускной патрубок 3 происходит истечение выхлопных газов в заглушающую часть выпускной системы, где они расширяются и полностью тормозятся. Далее через выпускной патрубок 9 отработавшие газы отводятся в окружающую среду. Благодаря тому, что поступление выхлопных газов в заглушающую часть выпускной системы происходит дискретными порциями, причем разнесенными во времени, связанное с прохождением волн сжатия и разрежения мимо выпускной щели 8 в разные моменты времени, происходит выравнивание колебаний давления в этом объеме. Это обеспечивает практически равномерное истечение отработавших газов через выпускной патрубок 9 в окружающую среду и резкое снижение уровня шума выхлопа, т.к. шум, обусловленный пульсирующим характером истечения выхлопных газов, определяет уровень шума выхлопа ДВС.

Анализ приведенных осциллограмм подтверждает, что в заявляемом глушителе шума в сравнении с прототипом: обеспечивается меньшая скорость истечения отработавших газов из выпускного отверстия мощностной части за счет меньшего перепада давлений, что приводит к снижению акустической мощности истекающих в заглушающую часть отработавших газов;
характер изменения давления у выпускного отверстия мощностной части заявляемого устройства обеспечивает направление отработавших газов в заглушающую часть дискретными порциями, за период между двумя рабочими циклами двигателя, что позволяет выравнить давление газов в ней и равномерно выпускать их в окружающую среду;
обеспечивается заметное снижение колебаний давления на срезе выпускного патрубка и более низкий уровень давления, что позволяет существенно повысить эффективность заглушения шума выхлопа.

Технические преимущества заявляемого способа организации процесса выпуска отработавших газов и снижения уровня шума выхлопа двухтактного ДВС и глушителя шума в сравнении с базовым, в качестве которого была выбрана выпускная система двухтактного двигателя ТМЗ-200 грузового мотороллера "Муравей-2М", заключаются также в повышении эффективности заглушения шума выхлопа на 6 дБА, увеличении мощности двигателя на 11% крутящего момента на 10% и снижении удельного эффективного расхода топлива на 17%

1. Способ выпуска потока отработавших газов двухтактного двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в формировании исходной волны сжатия в потоке отработавших газов, поступающих из двигателя при полном открытии выпускного окна, часть которой преобразуется в волну разрежения с последующим возвращением в цилиндр двигателя до закрытия продувочных окон, а часть в отраженную волну сжатия с последующим возвращением в цилиндр двигателя до закрытия выпускного окна, а часть отработавшего газа подвергается шумопоглощению, отличающийся тем, что в зоне максимального сжатия исходной волны часть ее формируют в дополнительную волну разрежения и направляют в цилиндр двигателя, а отраженную волну сжатия формируют при положении поршня двигателя в нижней мертвой точке, причем отработавший газ для шумопоглощения подают дискретными порциями с волнами отражения и разрежения при их возвращении в цилиндр двигателя, причем дискретные порции последовательно преобразуют в волны разрежения, которые направляют вдоль центральной трубы глушителя, и волны сжатия, которые направляют по касательной к центральной трубе.

2. Глушитель шума отработавших газов преимущественно для двухтактного двигателя внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус с впускным и выпускным патрубками, центральную трубу, расширительную камеру в виде усеченного конуса и ряд перфорированных перегородок между корпусом и центральной трубой, отличающийся тем, что глушитель снабжен камерой формирования отраженной волны в виде сужающегося по ходу движения отработавших газов конуса, расположенного на заднем конце центральной трубы, и выпускной радиальной щелью дополнительного разрежения отработавших газов, предусмотренной на периферии впускного патрубка в месте крепления расширительной камеры, кроме того, перфорация на первой со стороны впускного патрубка перегородке предусмотрена на поверхности, не обращенной к выпускной радиальной щели, а в каждой последующей перегородке на поверхности, не обращенной к перфорации на предыдущей перегородке.

Также вам могут быть интересны эти заметки...

Adblock detector