RU111195U1

RU111195U1 - SILENCER-NEUTRALIZER EXHAUST EXHAUST GASES OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU111195U1
Application number: RU2011111255/28U
Authority: RU
Inventors: Илья Владимирович Малкин; Вениамин Владимирович Гребнев
Original assignee: Вениамин Владимирович Гребнев
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2011-12-10

Abstract

1. Глушитель-нейтрализатор выхлопа отработавших газов ДВС, имеющий коробчатую форму корпуса, состоящего из периферийных стенок, образованных свернутым металлическим листом по периметру торцевых стенок, одна из которых выполнена глухой, а в другой расположены входное и выходное отверстия для прохода отработавших газов, внутри которого расположены впускной конусообразный патрубок, нейтрализующий блок, зафиксированный в отверстии, по крайней мере, одной глухой перегородки, по крайней мере, один перепускной патрубок, отличающийся тем, что нейтрализующий блок, имеющий максимальный объем до 14,9 л, состоит из последовательно соединенных цилиндрического каталитического нейтрализатора диаметром до 230 мм длиной 50…100 мм с загрузкой драгоценных металлов 10…40 г/фут3 и одного или нескольких сажевых фильтров диаметром до 230 мм, равным диаметру каталитического нейтрализатора общей длиной 150…260 мм, имеющих ячеистую структуру для нейтрализатора соответственно типа LS и для сажевого фильтра соответственно типа РМ. ! 2. Глушитель-нейтрализатор выхлопа отработавших газов ДВС по п.1, отличающийся тем, что внутри корпуса расположена, по крайней мере, одна перфорированная проточная перегородка для дополнительного рассеивания звуковой энергии потока отработавших газов. ! 3. Глушитель-нейтрализатор выхлопа отработавших газов ДВС по п.1, отличающийся тем, что впускной патрубок, соединяющий входное отверстие с нейтрализующим блоком, выполнен конусообразным со сложным профилем и переменным сечением, форма которых оптимизирована с учетом расхода отработавших газов для обеспечения плавного раскрытия газового потока без образован 1. An internal combustion engine exhaust muffler having a box-shaped body consisting of peripheral walls formed by a rolled metal sheet around the perimeter of the end walls, one of which is blind, and the other has an inlet and an outlet for exhaust gas passage, inside of which located inlet cone-shaped pipe, neutralizing block, fixed in the hole of at least one blind partition, at least one bypass pipe, characterized in that a neutralizing unit having a maximum volume of up to 14.9 l consists of a series-connected cylindrical catalytic converter with a diameter of up to 230 mm and a length of 50 ... 100 mm with a loading of precious metals 10 ... 40 g / ft3 and one or more particulate filters with a diameter of up to 230 mm equal to the diameter of the catalytic converter with a total length of 150 ... 260 mm, having a honeycomb structure for the converter, respectively, type LS and for the particulate filter, respectively, type PM. ! 2. ICE exhaust exhaust silencer according to claim 1, characterized in that at least one perforated flow barrier is located inside the housing for additional dispersion of the sound energy of the exhaust gas stream. ! 3. The internal combustion engine exhaust muffler according to claim 1, characterized in that the inlet connecting the inlet to the neutralizing unit is cone-shaped with a complex profile and variable cross-section, the shape of which is optimized for the exhaust gas flow rate to ensure smooth opening of the gas flow without formed

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к глушителям тепловых двигателей с интегрированными средствами очистки и обезвреживания выхлопных газов каталитическим превращением токсичных компонентов выхлопа. Наиболее предпочтительно его использование на грузовых автомобилях и автобусах.The utility model relates to mechanical engineering, namely to silencers of heat engines with integrated means of purification and neutralization of exhaust gases by catalytic conversion of toxic exhaust components. Most preferably, its use on trucks and buses.

В настоящее время для обеспечения нормируемого уровня загрязненности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС) транспортных средств необходимо применение элементов очистки, представляющих собой всевозможные каталитические нейтрализаторы. Кроме этого, для дизельных ДВС, в отработавших газах которых присутствуют сажевые частицы, актуальным является применение сажевых фильтров. Вместе с этим, внедрение дополнительных элементов очистки в существующие конструкции систем выпуска отработавших газов ДВС транспортных средств, влечет за собой изменение их геометрии с увеличением габаритных размеров, что в отдельных случаях неприемлемо. Предлагаемое техническое решение позволяет скомбинировать систему нейтрализации вредных веществ отработавших газов и систему глушения шума выхлопа.Currently, to ensure a standardized level of pollution of exhaust gases of internal combustion engines (ICE) of vehicles, it is necessary to use cleaning elements, which are all kinds of catalytic converters. In addition, for diesel ICEs in the exhaust gases of which soot particles are present, the use of diesel particulate filters is relevant. At the same time, the introduction of additional cleaning elements into existing designs of exhaust systems for ICE vehicles entails a change in their geometry with an increase in overall dimensions, which in some cases is unacceptable. The proposed technical solution allows you to combine a system of neutralizing harmful substances from exhaust gases and an exhaust silencing system.

Известен нейтрализатор отработавших газов дизеля, (патент RU №2297544, МПК F01N 3/00, опубл. 24.06.2004 г.) который состоит из цилиндрического корпуса с входным и выходным патрубками, в котором последовательно размещены уловитель твердых частиц, каталитический нейтрализатор и глушитель. Уловитель твердых частиц образован съемным пакетом без сквозных ячеек из сетчатых металлических пластин и установлен после диффузора со стороны входного патрубка. Между корпусом и каталитически нейтрализатором размещена теплоизоляционная прокладка, обеспечивающая ускоренный прогрев нейтрализатора до рабочей температуры. После нейтрализатора установлен конффузор, выходной канал которого размещен в корпусе и выполнен в виде глушителя. Основным недостатком указанного глушителя-нейтрализатора является то, что уловитель твердых частиц регенерируется при техническом обслуживании механическим способом горячим потоком пара или с помощью термической обработки в вакуумной печи, предварительно демонтированный.Known diesel exhaust gas neutralizer, (patent RU No. 2297544, IPC F01N 3/00, published on June 24, 2004) which consists of a cylindrical body with inlet and outlet nozzles, in which a particulate trap, a catalytic converter and a silencer are arranged in series. The particulate trap is formed by a removable package without through cells from mesh metal plates and is installed after the diffuser from the inlet side. Between the housing and the catalytic converter there is a heat-insulating gasket providing accelerated heating of the converter to operating temperature. After the converter, a confuser is installed, the output channel of which is placed in the housing and is made in the form of a silencer. The main disadvantage of this muffler-neutralizer is that the particulate trap is regenerated during maintenance by mechanical means with a hot steam stream or by heat treatment in a vacuum oven, previously dismantled.

Известен глушитель-нейтрализатор, корпус которого состоит из проходной торцовой стенки, которая имеет отверстия для прохода газов, глухой торцовой стенки и цилиндрической периферийной стенки (Euro 4/5 - Emissionsgesetzgebung. Welchen Weg geht MAN?, MAN Nutzfahrzeuge Group, Geschäftsbereich Motoren, Abteilung MVFT, 22.07.2004, Рекламный проспект ф.MAN, стр.35, 36). В корпусе установлены впускной и выпускной патрубки, проходная перегородка, поддерживающая перегородка, глухая перегородка, раструб и нейтрализующий блок. Нейтрализующий блок состоит из каталитического нейтрализатора и сажевого фильтра, которые соединены конусом. Нейтрализующий блок соединен с раструбом и с поддерживающей перегородкой. Раструб также соединен с выпускным патрубком, который, в свою очередь, соединен с проходной перегородкой и проходной торцовой стенкой. Входной патрубок соединен с проходной перегородкой и проходной торцовой перегородкой. Поддерживающая перегородка расположена между проходной перегородкой и глухой перегородкой. Проходная торцовая стенка, проходная перегородка, поддерживающая перегородка, глухая перегородка и глухая торцовая стенка соединены с цилиндрической периферийной стенкой. На поверхности поддерживающей перегородки имеются отверстия для прохода газов. Цилиндрическая периферийная стенка выполнена из одного куска листового металла, концы которого соединены при помощи шва. Недостатком данного глушителя-нейтрализатора является то, что габаритный объем, в который вписывается корпус глушителя-нейтрализатора, используется не в полной степени. В сравнении с цилиндрической формой, форма параллелепипеда имеет больший объем при равных габаритах, позволяя размещать больший объем нейтрализующих блоков и обеспечивать лучшее шумозаглушение.Known muffler-neutralizer, the casing of which consists of a passage end wall, which has openings for gas passage, a blind end wall and a cylindrical peripheral wall (Euro 4/5 - Emissionsgesetzgebung. Welchen Weg geht MAN ?, MAN Nutzfahrzeuge Group, Geschäftsbereich Motoren, Abteilung MV , July 22, 2004, Advertising prospectus F. MAN, p. 35, 36). The inlet and outlet pipes, a baffle, a supporting baffle, a blind baffle, a bell and a neutralizing unit are installed in the housing. The neutralizing unit consists of a catalytic converter and a particulate filter, which are connected by a cone. The neutralizing unit is connected to the bell and to the supporting partition. The socket is also connected to the outlet pipe, which, in turn, is connected to the passage baffle and the passage end wall. The inlet pipe is connected to a baffle plate and a baffle plate. The supporting partition is located between the passage partition and the blank partition. The passage end wall, the passage baffle, the supporting partition, the blind partition and the blind end wall are connected to the cylindrical peripheral wall. On the surface of the supporting partition there are openings for the passage of gases. The cylindrical peripheral wall is made of one piece of sheet metal, the ends of which are connected by a seam. The disadvantage of this muffler-neutralizer is that the overall volume into which the body of the muffler-neutralizer fits is not used to the full extent. Compared with the cylindrical shape, the parallelepiped shape has a larger volume with equal dimensions, allowing you to place a larger volume of neutralizing blocks and provide better noise reduction.

Известен глушитель-нейтрализатор стенки (Euro 4/5 Emissionsgesetzgebung. Welchen Weg geht MAN ?, MAN Nutzfahrzeuge Group, Geschäftsbereich Motoren, Abteilung MVFT, 22.07.2004, Рекламный проспект ф-MAN, стр.35, 36), состоящий из проходной торцовой стенки, которая имеет отверстие для прохода газов, глухой торцовой стенки, внутренней периферийной стенки, внешней периферийной стенки, впускного патрубка, проходной перегородки, двух поддерживающих перегородок, глухой перегородки, пяти нейтрализующих блоков и выхлопной трубы. Каждый нейтрализующий блок состоит из каталитического нейтрализатора и сажевого фильтра, которые соединены между собой при помощи сварки. Проходная перегородка, две поддерживающие перегородки и глухая перегородка установлены во внутренней периферийной стенке. Пространство между проходной торцовой стенкой и проходной перегородкой, пространство между глухой торцовой стенкой и глухой перегородкой и пространство между внутренней периферийной стенкой и внешней периферийной стенки заполнено волокнистым материалом, который выполняет функции термической и звуковой изоляции. Внутренняя периферийная стенка и внешняя периферийная стенка имеют четырехгранную форму в поперечном сечении, при этом грани стенок выполнены по радиусу. Внешняя периферийная стенка состоит из двух частей, соединенных между собою двумя продольными швами. Очевидным недостатком является то, что стоимость пяти нейтрализующих блоков дороже стоимости одного нейтрализующего блока равного объема.Known muffler-wall neutralizer (Euro 4/5 Emissionsgesetzgebung. Welchen Weg geht MAN ?, MAN Nutzfahrzeuge Group, Geschäftsbereich Motoren, Abteilung MVFT, 07/22/2004, Advertising brochure f-MAN, pp. 35, 36), consisting of a passage end wall , which has an opening for the passage of gases, a blind end wall, an inner peripheral wall, an outer peripheral wall, an inlet pipe, a baffle plate, two supporting baffles, a baffle plate, five neutralizing blocks and an exhaust pipe. Each neutralizing unit consists of a catalytic converter and a particulate filter, which are interconnected by welding. A baffle plate, two supporting baffles and a blank partition are installed in the inner peripheral wall. The space between the end wall of the passage and the partition wall, the space between the blind end wall and the blind partition and the space between the inner peripheral wall and the outer peripheral wall is filled with fibrous material, which performs the functions of thermal and sound insulation. The inner peripheral wall and the outer peripheral wall have a tetrahedral shape in cross section, while the faces of the walls are made in radius. The outer peripheral wall consists of two parts, interconnected by two longitudinal seams. The obvious drawback is that the cost of five neutralizing units is more expensive than the cost of one neutralizing unit of equal volume.

Известен глушитель-нейтрализатор, корпус которого состоит из проходной торцовой стенки, которая имеет отверстие для прохода газов, глухой торцовой стенки и периферийной стенки (Заявка США на изобретение № US 2004/0202591 А1, МПК B01D 53/34, публикация 14.10.2004.,). В корпусе установлены впускной и выпускной патрубки, две внутренние перегородки и нейтрализующий блок. Поперечное сечение глушителя-нейтрализатора имеет прямоугольную или квадратную форму. Удлиненный впускной патрубок, который проходит в зоне расположения нейтрализующего блока, и удлиненный выпускной патрубок предопределяют пропорции корпуса, при которых длина глушителя-нейтрализатора примерно равна его высоте. Практика применения подобных конструкций на автомобилях MAN показывает, что производство таких глушителей трудоемко и требует значительных затрат материалов.Known muffler-neutralizer, the housing of which consists of a passage end wall, which has an opening for the passage of gases, a blind end wall and a peripheral wall (Application for invention No. US 2004/0202591 A1, IPC B01D 53/34, publication 14.10.2004., ) The inlet and outlet pipes, two internal partitions and a neutralizing unit are installed in the housing. The cross section of the silencer-converter is rectangular or square. The elongated inlet pipe, which extends in the area of the neutralizing unit, and the elongated outlet pipe determine the proportions of the housing at which the length of the muffler-converter is approximately equal to its height. The practice of using such structures on MAN vehicles shows that the production of such silencers is time-consuming and requires significant material costs.

В качестве прототипа использована конструкция глушителя-нейтрализатора отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (патент RU 101091, МПК F01N 3/00. опубл. 10.01.2011 г.), который состоит из периферийной стенки, проходной торцовой стенки, глухой торцовой стенки. В глушителе-нейтрализаторе установлены внутренняя перегородка, нейтрализующий блок, впускной патрубок и выпускной патрубок. В нейтрализующем блоке установлено два каталитических блока. Впускной патрубок и выпускной патрубок расположены на проходной торцовой стенке. Нейтрализующий блок соединен с внутренней перегородкой. В глушителе-нейтрализаторе установлена проходная перегородка и глухая перегородка. На поверхности проходной перегородки и глухой перегородки имеется перфорация. Проходная перегородка совместно с периферийной стенкой и проходной торцовой стенкой ограничивает полость, которая заполнена звукопоглощающим материалом. Глухая перегородка совместно с периферийной стенкой и глухой торцовой стенкой ограничивает полость, которая заполнена звукопоглощающим материалом. Связанная с нейтрализующим блоком внутренняя перегородка выполнена с отверстиями для прохода газов. Впускной патрубок связан с нейтрализующим блоком при помощи раструба. На проходной торцовой стенке установлены резьбовые шпильки для присоединения трубопроводов. Периферийная стенка выполнена четырехгранной с закругленными углами.As a prototype, the design of an exhaust gas silencer-converter of an internal combustion engine (patent RU 101091, IPC F01N 3/00. Publ. 10.01.2011), which consists of a peripheral wall, an end wall, a blind end wall, is used. An internal baffle, a neutralizing unit, an inlet pipe and an exhaust pipe are installed in the muffler-converter. In the neutralizing unit, two catalytic units are installed. The inlet pipe and the outlet pipe are located on the end wall of the passage. The neutralizing unit is connected to the internal partition. A baffle and a blank baffle are installed in the muffler-neutralizer. On the surface of the baffle and blind partition there is perforation. The baffle, together with the peripheral wall and the bore end wall, defines a cavity that is filled with sound-absorbing material. A blind partition together with a peripheral wall and a blind end wall defines a cavity that is filled with sound-absorbing material. The inner partition connected to the neutralizing block is made with openings for the passage of gases. The inlet pipe is connected to the neutralizing unit by a bell. Threaded studs are installed on the end wall for connecting pipelines. The peripheral wall is tetrahedral with rounded corners.

Обладая достаточно высокими термостойкими и звукопоглощающими характеристиками, волокнисто-пористая звукопоглощающая набивка, как правило, из базальтового волокна, применяемая в конструкциях представленных для сравнения глушителей-нейтрализаторов в большинстве случаев, ослабляет нежелательные дефектные резонансные высокочастотные "свисты" глушителя, в первую очередь, на "малогабаритных" 4-ой продольной и 2-ой радиальной собственных модах колебаний воздушного объема камеры. Однако, такая конструкция имеет и ряд существенных недостатков, основные из которых следующие:Having sufficiently high heat-resistant and sound-absorbing characteristics, a fibrous-porous sound-absorbing packing, usually made of basalt fiber, used in designs presented for comparison of silencers-neutralizers in most cases, attenuates unwanted defective resonant high-frequency “whistles” of the muffler, primarily by “ small-sized "4th longitudinal and 2nd radial eigenmodes of oscillation of the air volume of the chamber. However, this design has a number of significant drawbacks, the main of which are as follows:

- пористая набивка из волокнистого базальтового волокна активно впитывает и накапливает в полости химически агрессивный конденсат, содержащийся в выхлопных газах, что вызывает ускоренную внутреннюю коррозию стенок и перегородок корпуса глушителя, существенно сокращая срок его эксплуатации. Следует здесь же отметить, что именно внутренняя коррозия, а не механические нагрузки являются основной причиной разрушения глушителей автомобильных ДВС;- porous packing of fibrous basalt fiber actively absorbs and accumulates chemically aggressive condensate contained in the exhaust gases in the cavity, which causes accelerated internal corrosion of the walls and partitions of the silencer body, significantly reducing its life. It should be noted here that it is internal corrosion, and not mechanical loads, that are the main cause of the destruction of silencers in automobile ICEs;

использование волокнистого базальтового волокна, вследствие вышеуказанной причины, вынуждает, в свою очередь, применять дорогостоящие нержавеющие хром-никелевые стали, использовать дополнительные устройства принудительного отсоса накопившегося конденсата из полости камеры различными диффузорными приемниками, что дополнительно усложняет конструкцию и делает ее более дорогой;the use of fibrous basalt fiber, due to the above reason, forces, in turn, to use expensive stainless chromium-nickel steels, to use additional devices for forced suction of the accumulated condensate from the chamber cavity by various diffuser receivers, which additionally complicates the design and makes it more expensive;

- в процессе эксплуатации транспортного средства базальтовые волокна частично выдуваются потоком выхлопных газов из полости глушителя в окружающую среду, что ведет к вредному и опасному для здоровья человека засорению воздушной среды мелкими частицами базальтовых волокон;- during the operation of the vehicle, basalt fibers are partially blown away by the flow of exhaust gases from the silencer cavity into the environment, which leads to harmful and harmful to human health air pollution by small particles of basalt fibers;

заполнение расширительных камер глушителя волокнистой шумопоглощающей набивкой вызывает некоторую потерю эффективности заглушения низкочастотного шума, вследствие частичной потери объема полости расширительной камеры, заполняющей набивкой (как правило - на частоте низшей нулевой собственной моды полости камеры);filling the expansion chambers of the silencer with a fibrous noise-absorbing packing causes some loss of low-frequency noise damping efficiency due to the partial loss of the volume of the cavity of the expansion chamber filling the packing (as a rule, at the frequency of the lowest zero eigenmode of the chamber cavity);

- в процессе длительной эксплуатации устройства уменьшается пористость волокнистой набивки камеры из-за накапливающегося воздействия частиц углерода (сажи) и жидкого конденсата ("закоксовывание" пор), что влечет ухудшение звукопоглощающих характеристик волокнистой набивки и соответствующее снижение шумозаглушающей способности глушителя в целом;- during long-term operation of the device, the porosity of the fibrous packing of the chamber decreases due to the cumulative effect of carbon particles (soot) and liquid condensate (“coking” of the pores), which leads to a deterioration in the sound-absorbing characteristics of the fibrous packing and a corresponding decrease in the sound-damping ability of the silencer as a whole;

- применение базальтовых волокон в технологии производства глушителей связано с вредными условиями производства, вследствие возможного попадания мелких частиц волокон через органы дыхания в организм человека.- the use of basalt fibers in the production technology of silencers is associated with harmful production conditions, due to the possible ingress of small particles of fibers through the respiratory system into the human body.

В связи с изложенными выше техническими, стоимостными и экологическими недостатками и проблемами, предлагается конструкция глушителя-нейтрализатора, лишенная в той или иной мере многих недостатков присущих рассмотренным аналогам.In connection with the technical, cost and environmental shortcomings and problems described above, a silencer-neutralizer design is proposed that is devoid to one degree or another of many of the disadvantages inherent in the considered analogues.

Задача настоящей полезной модели - снизить затраты на изготовление глушителя-нейтрализатора и повысить эффективность нейтрализации токсичных примесей в отработавших газах ДВС.The objective of this utility model is to reduce the cost of manufacturing a silencer-converter and increase the efficiency of neutralizing toxic impurities in the exhaust gases of ICE.

Задача решается за счет того, что глушитель-нейтрализатор выхлопа отработавших газов ДВС, имеющий коробчатую форму корпуса, состоящего из периферийных стенок, образованных свернутым металлическим листом по периметру торцевых стенок, одна из которых выполнена глухой, а в другой расположены входное и выходное отверстия, для прохода отработавших газов, внутри которого расположены впускной конусообразный патрубок, нейтрализующий блок, зафиксированный в отверстии, по крайней мере, одной глухой перегородки, по крайней мере, один перепускной патрубок, согласно полезной модели, нейтрализующий блок, имеющий максимальный объем до 14,9 л, состоит из последовательно соединенных цилиндрического каталитического нейтрализатора диаметром до 230 мм длиной 50…100 мм с загрузкой драгоценных металлов 10…40 гр/фут³ и одного или нескольких сажевых фильтров диаметром до 230 мм равным диаметру каталитического нейтрализатора общей длиной 150…260 мм, имеющих ячеистую структуру для нейтрализатора соответственно типа LS и для сажевого фильтра соответственно типа РМ.The problem is solved due to the fact that the internal combustion engine exhaust muffler-converter having a box-shaped body, consisting of peripheral walls formed by rolled metal sheet along the perimeter of the end walls, one of which is blind and the other has inlet and outlet openings, for exhaust gas passage, inside of which there is an inlet cone-shaped pipe, a neutralizing block, fixed in the hole of at least one blind partition, at least one bypass According to a utility model, the nozzle, a neutralizing unit having a maximum volume of up to 14.9 l, consists of a cylindrical catalytic converter with a diameter of up to 230 mm, a length of 50 ... 100 mm connected in series with a precious metal loading of 10 ... 40 g / ft ³ and one or more soot filters with a diameter of up to 230 mm equal to the diameter of the catalytic converter with a total length of 150 ... 260 mm, having a mesh structure for the catalyst, respectively, type LS and for the particulate filter, respectively, type PM.

Кроме того, внутри корпуса расположена, по крайней мере, одна перфорированная проточная перегородка для дополнительного рассеивания звуковой энергии потока отработавших газовIn addition, at least one perforated flow baffle is located inside the housing for additional dispersion of the sound energy of the exhaust gas stream

Впускной патрубок, соединяющий входное отверстие с нейтрализующим блоком, выполнен конусообразным со сложным профилем и переменным сечением, форма которых оптимизирована с учетом расхода отработавших газов для обеспечения плавного раскрытия газового потока без образования зон пристеночной турбулизации и максимально-равномерного распределения скорости и давления отработавших газов на входе в ячеистую структуру нейтрализующего блока, повышая эффективность его работы.The inlet pipe connecting the inlet to the neutralizing unit is cone-shaped with a complex profile and variable cross section, the shape of which is optimized for the flow of exhaust gases to ensure smooth opening of the gas flow without the formation of wall turbulence zones and the most uniform distribution of velocity and pressure of the exhaust gases at the inlet into the cellular structure of the neutralizing block, increasing its efficiency.

Отверстия для размещения выпускного и впускного патрубков снабжены единой установочной пластиной с резьбовыми крепежными элементами для обеспечения надежного герметичного соединения глушителя-нейтрализатора с фланцами трубопроводов системы выпуска отработавших газов.The openings for accommodating the exhaust and inlet nozzles are equipped with a single mounting plate with threaded fasteners to ensure a reliable tight connection of the muffler-converter with the pipe flanges of the exhaust system.

Выходное отверстие с выпускным патрубком, снабженным соединительным фланцем, расположено на периферийной стенке корпуса.An outlet with an outlet pipe provided with a connecting flange is located on the peripheral wall of the housing.

Часть поверхности торцевых стенок выполнена сферической, плоские поверхности перегородок имеют выраженное оребрение, периферийные стенки выполнены двухслойными из разнотолщинных листов металла с сухим кулоновским трением между ними, либо трехслойными из листов металла и термошумоизоляционной прокладки между ними, обеспечивая снижение виброактивности и температуры внешней поверхности корпуса.Part of the surface of the end walls is spherical, the flat surfaces of the partitions have pronounced ribbing, the peripheral walls are made of two-layer metal sheets of different thicknesses with dry Coulomb friction between them, or three-layer metal sheets and thermal noise insulation gaskets between them, ensuring a decrease in vibration activity and temperature of the outer surface of the case.

Дистанционно на кронштейнах закреплен термошумоизоляционный экран.Remotely mounted on the brackets thermo-noise insulation screen.

Суть заявляемого технического решения поясняется чертежом, где на фиг.1 - общий вид глушителя-нейтрализатора,The essence of the proposed technical solution is illustrated by the drawing, where in Fig.1 is a General view of the muffler-converter,

на фиг.2 - схема движения отработавших газов в глушителе-нейтрализаторе,figure 2 is a diagram of the movement of exhaust gases in the muffler-neutralizer,

на фиг.3 - общий вид глушителя-нейтрализатора упрощенной конструкции с выпускным патрубком, расположенным на периферийнойfigure 3 is a General view of a muffler-converter of a simplified design with an exhaust pipe located on the peripheral

стенке корпуса.body wall.

Глушитель-нейтрализатор выхлопа отработавших газов ДВС имеющий коробчатую форму корпуса, состоит из периферийных стенок, образованных свернутым металлическим листом 1 по периметру передней 2 и задней 3 стенки. В передней стенке расположены отверстия для размещения впускного 4 и выпускного 5 патрубков. Впускной патрубок, выполненный конусообразным со сложным профилем и переменным сечением, форма которых оптимизирована с учетом расхода отработавших газов для обеспечения плавного раскрытия газового потока без образования зон пристеночной турбулизации и максимально-равномерного распределения скорости и давления отработавших газов на входе в ячеистую структуру нейтрализующего блока, повышая эффективность его работы, соединяет входное отверстие с нейтрализующим блоком максимальным объемом до 14,9 л, состоящим из последовательно соединенных цилиндрического каталитического нейтрализатора 6 диаметром до 230 мм длиной 50…100 мм с загрузкой драгоценных металлов 10…40 гр/фут³ и одного или нескольких сажевых фильтров 7, 8 диаметром до 230 мм равным диаметру каталитического нейтрализатора общей длиной 150…260 мм, имеющих ячеистую структуру для нейтрализатора соответственно типа LS и для сажевого фильтра соответственно типа РМ. Внутри корпуса нейтрализующий блок фиксируется в отверстиях глухих перегородок 9, 10, которые вместе с перфорированной проточной перегородкой 11, разделяют внутренне пространство корпуса на полости первой 12, второй 13, третьей 14 и четвертой 15 расширительных камер. Полости первой и второй расширительной камеры сообщаются посредством отверстий перфорации 16 перфорированной проточной перегородки, полости второй и третьей расширительной камеры сообщаются посредством первого перепускного патрубка 17 с перфорацией 18 для дополнительного рассеивания звуковой энергии потока отработавших газов, полости третьей и четвертой расширительной камеры сообщаются посредством второго перепускного патрубка 19. Для обеспечения надежного герметичного соединения глушителя-нейтрализатора с фланцами трубопроводов системы выпуска отработавших газов используется единая установочная пластина 20 с резьбовыми крепежными элементами 21. При размещении выходного отверстия на периферийной стенке корпуса, выпускной патрубк снабжен автономным соединительным фланцем 22. Для уменьшения противодавления отработавших газов при работе ДВС, создаваемого глушителем-нейтрализатором в системе выпуска, его конструкция может быть упрощена путем уменьшения количества расширительных камер. При этом может наблюдаться некоторое уменьшение эффективности глушения шума выхлопа.An internal combustion engine exhaust muffler having a box-shaped body consists of peripheral walls formed by a rolled metal sheet 1 around the perimeter of the front 2 and rear 3 walls. In the front wall there are holes for accommodating inlet 4 and outlet 5 nozzles. The inlet nozzle is made cone-shaped with a complex profile and variable cross-section, the shape of which is optimized for the exhaust gas flow rate to ensure a smooth opening of the gas flow without the formation of wall turbulence zones and the most uniform distribution of exhaust gas velocity and pressure at the inlet to the cellular structure of the neutralizing unit, increasing its efficiency, connects the inlet to the neutralizing unit with a maximum volume of up to 14.9 l, consisting of sequentially connecting of cylindrical catalytic converter 6 with a diameter of up to 230 mm and a length of 50 ... 100 mm with the loading of precious metals 10 ... 40 g / ft ³ and one or more diesel particulate filters 7, 8 with a diameter of up to 230 mm equal to the diameter of the catalytic converter with a total length of 150 ... 260 mm the cellular structure for the converter, respectively, type LS and for the particulate filter, respectively, type PM. Inside the housing, the neutralizing block is fixed in the holes of the blind walls 9, 10, which, together with the perforated flow barrier 11, divide the internal space of the body into the cavities of the first 12, second 13, third 14 and fourth 15 expansion chambers. The cavities of the first and second expansion chamber are communicated through the perforation holes 16 of the perforated flow baffle, the cavities of the second and third expansion chamber are communicated by the first bypass pipe 17 with perforation 18 to further dissipate the sound energy of the exhaust gas flow, the cavities of the third and fourth expansion chamber are communicated by the second bypass pipe 19. To ensure a reliable tight connection of the muffler-converter with pipeline flanges exhaust system uses a single mounting plate 20 with threaded fasteners 21. When placing the outlet on the peripheral wall of the housing, the exhaust pipe is equipped with a self-contained connecting flange 22. To reduce the back pressure of the exhaust gases when the internal combustion engine creates a silencer-neutralizer in the exhaust system, it the design can be simplified by reducing the number of expansion chambers. In this case, there may be a slight decrease in the efficiency of damping exhaust noise.

Ввиду большой площади поверхности корпуса глушителя-нейтрализатора он также является источником излучения звуковой энергии вибрирующими вследствие пульсаций выхлопных газов корпусными элементами. В качестве мер для снижения излучения звуковой энергии часть задней стенки выполнена сферической 23, плоские поверхности имеют выраженное оребрение 24, корпус может быть выполнен двухслойным из разнотолщинных листов металла с сухим кулоновским трением между ними, либо трехслойным из листов металла и термошумоизоляционной прокладки между ними, обеспечивая двойной эффект, снижая виброактивность и температуру внешней поверхности корпуса. Возможно применение термошумоизоляционного экрана закрепляемого дистанционно на кронштейнах 25.Due to the large surface area of the silencer-converter housing, it is also a source of sound energy emitted by body elements that vibrate due to exhaust gas pulsations. As measures to reduce the emission of sound energy, a part of the back wall is made spherical 23, flat surfaces have pronounced ribbing 24, the body can be made of two-layer metal sheets with different thicknesses with dry Coulomb friction between them, or a three-layer metal sheet and thermo-noise insulation between them, providing double effect, reducing vibration activity and temperature of the external surface of the housing. It is possible to use a thermal noise insulation screen mounted remotely on the brackets 25.

Работает заявляемый глушитель-нейтрализатор выхлопа отработавших газов ДВС следующим образом. Неочищенные отработавшие газы через конусообразный впускной патрубок 4 поступают в ячеистую структуру каталитического нейтрализатора, где происходит окислительно-восстановительная реакция. Каталитический нейтрализатор окисляет моноазот отработавших газов NO в присутствии катализатора, как правило, драгоценного металла, например платины Pt, до диоксида азота NО₂. Затем отработавшие газы поступают в ячеистую структуру сажевых фильтров 7, 8, где происходит адсорбция твердых частиц. Регенерация адсорбируемых частиц сажи (углерода С) в сажевых фильтрах 7, 8 происходит химическим способом за счет реакции окисления NO₂+C→CO₂+N₂, образуя при этом безвредные углекислый газ и азот. После этого, очищенные отработавшие газы поступают в первую расширительную камеру 12, откуда, замедлившийся за счет расширения поток отработавших газов через множество отверстий перфорированной проточной перегородки перетекает во вторую расширительную камеру 13. Затем, изменив направление движения на обратное, отработавшие газы перетекают в третью расширительную камеру 14 через первый перепускной патрубок, дополнительно рассеиваясь его перфорированной частью. Далее, через второй перепускной патрубок 19 отработавшие газы попадают в четвертую расширительную камеру 15 и через выпускной патрубок 5 в трубопровод системы выпуска. Реактивное глушение уровней шума выхлопа происходит, используя отражения звуковых волн за счет перепада проходных сечений и поворотов потока и размещения динамических срезов перепускных патрубков в зонах узлов низших форм объема расширительных камер с учетом смещения в направлении их осей (Δ=0.3d_тр). Активное (абсорбционное) глушение уровней шума выхлопа происходит, используя преобразования звуковой энергии в тепловую в результате трения в ячеистой структуре нейтрализующего блока и вследствие нелинейных эффектов в местах изменения проходных сечений. За счет разницы длин расширительных камер обеспечивается настройка на различные частоты низших форм колебаний замкнутого объема отработавших газов. Нейтрализующий элемент, омываемый отработавшими газами в третьей расширительной камере, находится в подогреваемом термостатическом состоянии, обеспечивающим наилучший режим его работы.The inventive exhaust muffler-exhaust gas converter operates as follows. The crude exhaust gas through a cone-shaped inlet pipe 4 enters the cellular structure of the catalytic converter, where the redox reaction occurs. The catalytic converter oxidizes the mono nitrogen of the exhaust gas NO in the presence of a catalyst, typically a precious metal, for example platinum Pt, to nitrogen dioxide NO ₂ . Then, the exhaust gases enter the cellular structure of the particulate filters 7, 8, where the adsorption of solid particles occurs. The regeneration of adsorbed soot particles (carbon C) in soot filters 7, 8 occurs chemically through the oxidation reaction NO ₂ + C → CO ₂ + N ₂ , thus forming harmless carbon dioxide and nitrogen. After that, the purified exhaust gas enters the first expansion chamber 12, from where, exhaust flow slowed down due to expansion through the many openings of the perforated flow baffle flows into the second expansion chamber 13. Then, reversing the direction of movement, the exhaust gases flow into the third expansion chamber 14 through the first bypass pipe, further dispersed by its perforated part. Further, through the second bypass pipe 19, the exhaust gases enter the fourth expansion chamber 15 and through the exhaust pipe 5 into the pipeline of the exhaust system. Reactive silencing of exhaust noise levels occurs using sound wave reflections due to the difference in flow cross sections and flow turns and the placement of dynamic sections of the bypass pipes in the zones of the lower volume nodes of the expansion chambers, taking into account the displacement in the direction of their axes (Δ = 0.3d _tr ). Active (absorption) damping of exhaust noise levels occurs using the conversion of sound energy into thermal energy as a result of friction in the cellular structure of the neutralizing block and due to nonlinear effects in places where the flow cross sections change. Due to the difference in lengths of the expansion chambers, tuning is provided for various frequencies of the lower vibration modes of the closed volume of exhaust gases. The neutralizing element, washed by the exhaust gases in the third expansion chamber, is in a heated thermostatic state, providing the best mode of operation.

Claims

1. An internal combustion engine exhaust muffler having a box-shaped body consisting of peripheral walls formed by a rolled metal sheet around the perimeter of the end walls, one of which is blind, and the other has an inlet and an outlet for exhaust gas passage, inside of which located inlet cone-shaped pipe, neutralizing block, fixed in the hole of at least one blind partition, at least one bypass pipe, characterized in that a neutralizing unit having a maximum volume of up to 14.9 l consists of series-connected cylindrical catalytic converters with a diameter of up to 230 mm and a length of 50 ... 100 mm with a loading of precious metals 10 ... 40 g / ft ³ and one or more particulate filters with a diameter of up to 230 mm, equal to the diameter of the catalytic converter with a total length of 150 ... 260 mm, having a honeycomb structure for the catalyst, respectively, type LS and for the particulate filter, respectively, type PM.

2. ICE exhaust exhaust silencer according to claim 1, characterized in that at least one perforated flow barrier is located inside the housing for additional dispersion of the sound energy of the exhaust gas stream.

3. The internal combustion engine exhaust muffler according to claim 1, characterized in that the inlet connecting the inlet to the neutralizing unit is cone-shaped with a complex profile and variable cross-section, the shape of which is optimized for the exhaust gas flow rate to ensure smooth opening of the gas flow without the formation of zones of wall turbulence and the most uniform distribution of speed and pressure of the exhaust gases at the inlet to the cellular structure of the neutralizing unit, increasing the efficiency tivnost his work.

4. ICE exhaust exhaust silencer according to claim 1, 2, or 3, characterized in that the openings for accommodating the exhaust and inlet pipes are provided with a single mounting plate with threaded fasteners to ensure a reliable tight connection of the silencer-neutralizer with the pipe flanges exhaust system.

5. The exhaust gas exhaust silencer according to claim 1, or 2, or 3, characterized in that the outlet with the exhaust pipe provided with a connecting flange is located on the peripheral wall of the housing.

6. ICE exhaust exhaust silencer according to claim 1, 2, or 3, characterized in that a part of the surface of the end walls is made spherical, the flat surfaces of the partitions have ribbing, the peripheral walls are made of two-layer metal sheets of different thicknesses with dry Coulomb friction between them or three-layer of sheets of metal and a heat-insulating gasket between them, providing a reduction in vibration activity and the temperature of the outer surface of the housing.

7. The exhaust gas exhaust muffler according to claim 1, or 2, or 3, characterized in that the heat and noise insulation screen is mounted remotely on the brackets.