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气压波相消的内燃机废气再循环排气消声系统
    本发明涉及一种内燃机的排气消声系统。

    排气消声系统，是内燃机上必不可少的部件，其工作的正常与否直接影响到发动机的功率输出与废气排放及油耗。如何在提高发动机功率输出的同时降低其排气噪声与有害废气是使工程技术人员感到困难的事。这是因为发动机在工作排气时，由于排气消声系统的阻力，使得排气管内的气压大于气缸内剩余废气的压力，从而引起部分废气回流，使燃烧室内的新鲜气流减少而导致混合气体偏浓，使发动机燃烧不充分，并增加了油耗，最终使功率输出受到很大影响。这种排气消声系统包括一条通过法兰连接到内燃机排气口的排气管，及与排气管相连的消声室，消声室内有若干个由小通气管相连的膨胀室。可以理解这种消声系统在发动机高速时可获得较好的功率输出，而在中低速段其功率输出就不理想，其根本的原因就在于发动机在中低速段运转时，在排气口的附近有一个高气压区域，该区域在增大排气阻力的同时使部分废气回流，是造成上述问题的重要所在。改变上述缺陷简单有效的方法之一就是扩大排气管及消声室内小通气管的有效孔径，这样虽然使发动机的功率输出得到了一定程度的改善，但却使排气的噪声增大，无法达到消声目地。一种可行的方案之一就是使用涡轮增压系统，该系统可在加大发动机排气时的扫气力度的同时增加燃烧室的新鲜气体，使发动机的功率输出得到明显的提高。还有一种方案就是在排气管内增设一个强力的吸气风机，从而降低发动机在中低速段排气时排气口附近的高气压区域的气压，以达到增加功率输出的目的。另外一种就是在排气管后的消声室内安装催化转化装置，用来过滤转化掉废气中的有害物质。尽管这几种方案在一定程度上确实对发动机的功率输出、油耗、废气排放及排气噪声的改善起到了某种决定性的作用。但是大家可以看到，发动机的功率输出、油耗、废气、排放及噪声这四个主题是相互制约着的，纠缠着的，在功率输出得到提升的同时，油耗又会有一定程度的牺牲，在排气噪声呈某种程度下降的同时，功率输出又会受到一定的影响。虽然上述的几种方案对这四个主题都有独立的不同的改善，但是其使用成本却大为提高，因此仍不能从根本上解决上述的技术性缺陷。

    本发明的目的就是提供一种利用内燃机的排气压力波与曲轴箱内活塞运动产生的压力波相消的内燃机排气消声系统。

    本发明在发动机排气消声系统的前部，也就是排气管上设计了一负压管，该负压管与发动机的机壳相连。在负压管的中部安装有一转化吸收罐，用来吸收或转化掉由此经过的有害物质。在转化吸收罐后部有一小通气管，可与发动机的进气系统相连。当发动机在运转排气时，排气管内产生的高气压与曲轴箱内由于活塞运动到顶形成的低气压，使部分高压气流返回到曲轴箱，在减少排气压力的同时，使部分由排气损耗的能量重新由曲轴所利用。而到活塞下行运动时在曲轴箱内产生的高气压与排气管内由于排气结束产生的相对于曲轴箱内的低气压，因而使曲轴箱内的气流又向外运动。这种由高低气压差产生的气体流动在减少排气形成的高气压的同时，使排气的一部分能量又重新得到利用，并且使排气的噪声呈直线下降。这种转变使发动机产生了根本的变化，这包括燃烧室内的残余废气将减少，活塞的运动速度得到提升，进气压力得到提高，这将使发动机的燃烧更充分，油耗更少，因而功率输出将全面提升。并且由于转化吸收罐的作用，使一部分在此来回运动的气体的有害物质得到过滤或吸收，并且进一步由小通气管使曲轴箱内由气缸壁渗透到曲轴箱内的有害废气进一步进入进气系统由发动机重新燃烧，因而有效地降低了有害废气的排放，并且在发动机全程运转中没有任何牺牲与妥协。

    本发明由于通过负压管使发动机的排气压力与曲轴箱内活塞运动产生的气压相互作用，进而建立起气压波相消系统，因而使排气噪声直线下降，并且由于吸收了部分排气损耗的能量，在功率全面提升的同时使有害废气的排放减少，油耗下降。解决了在发动机上存在的功率输出、油耗、排放与排气噪声之间的矛盾，因而具有广泛的应用与推广价值，并将产生积极的社会与经济效益。

    附图是本发明所述的排气消声系统整体剖视分析图。

    大家都知道，发动机的排气系统，包括一条通过法兰(7)连接到发动机排气口的排气管(5)，排气管(5)后连接安装有小通气管(2)与膨胀室(3)组成的消音室。本发明在排气系统的前部，也就是排气管(5)上设计有一负压管(6)，该负压管(6)与发动机的机壳相连。可以理解可根据不同的发动机设计各种不同的连接方法与连接位置，这种连接方法可以是法兰或套管等连接形式。在负压管(6)的中部安装着一个转化吸收罐(4)，其功能是可使由此经过的有害废气得到净化。而在负压管(6)的后部安装了一小通气管(1)，该小通气管(1)直接与发动机的进气系统相连，使曲轴箱内经气缸壁渗漏到机壳内的有害废气由小通气管(1)送往进气系统，再进入发动机重新燃烧。当发动机工作排气时，排气管(5)内增大的气压与曲轴箱内由于活塞运动到顶排气形成的低气压形成了强烈的反差。这种由高低气压形成的气压差迫使排气管(5)内的部分高压气流通过负压管(6)被压送到曲轴箱。当活塞向下运动进气时，在曲轴箱内将产生比排气管(5)由于排气结束而形成的高气压，又迫使曲轴箱内的部分气体经负压管(6)返回到排气管(5)。这种由高低气压差形成的气体流动对发动机的运转产生了积极而根本的影响，这种影响力包括在减少排气阻力的同时，发动机由排气损耗的能量一部分被曲轴重新利用，由于吸收了部分排气能量，将使发动机的排气噪声呈直线下降，并且使活塞的运动速度与进气压力得到提高，这将使发动机燃烧更充分，油耗将显著减少，并将使发动机的整体振动动能下降30％，从而使发动机的功率输出得到全面提升。而且由转化吸收罐(4)净化了部分在负压管(6)中来回运动的废气，以及由小通气管(1)使曲轴箱内的渗漏的有害废气进一步送入进气系统由发动机重新燃烧，因而有效地降低了排放的废气。从以上描述本发明的实施过程中可以看到，本发明适用于任何排量的单缸与多缸汽油或柴油四冲程发动机，在全程中没有任何牺牲与妥协。尽管本发明已通过特殊的模型已阐述清楚，但如任何不同的在本发明精神范围以外的改变与修进都将不再另行通知。