Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
МНОГОЦИЛИНДРОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
МНОГОЦИЛИНДРОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

МНОГОЦИЛИНДРОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к двигателестроению, в частности к многоцилиндровым двигателям внутреннего сгорания (ДВС) с впрыском топлива в цилиндры. ДВС содержит головку цилиндров с впускными отверстиями, в которых установлены впускные клапаны, снабженные средствами топливоподачи впускные патрубки, отходящие непосредственно от впускных отверстий и выходящие в подключенный к системе воздухоочистки газосборный ресивер, боковая стенка которого снабжена присоединительными отверстиями для названных патрубков, а одна из торцевых стенок снабжена проходной горловиной, посредством которой полость ресивера подключена к системе воздухоочистки, и размещенный в ресивере элемент глушения шума и газовых пульсаций, выполненный из пористого газопроницаемого звукопоглощающего материала. Новым является то, что элемент выполнен в виде выпуклой диафрагмы, размещенной в горловине ресивера и перекрывающей ее проходное сечение. Диафрагма имеет обтекаемую форму, выпуклую в сторону полости ресивера. В диафрагме могут быть выполнены сквозные отверстия перфорации, а проводимость (пористость) структуры диафрагмы может дифференциально увеличиваться от ее периферии к центру. Изобретение обеспечивает расширение области практической реализации элемента демпфирования газовых пульсаций и преобразования акустической энергии в тепловую в трассе подвода воздуха в цилиндры ДВС. 3 з.п.ф-лы, 12 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2134356
Класс(ы) патента: F02B29/02, F02M35/12
Номер заявки: 97116856/06
Дата подачи заявки: 14.10.1997
Дата публикации: 10.08.1999
Заявитель(и): Акционерное общество "АВТОВАЗ"
Автор(ы): Фесина М.И.; Соколов А.В.; Проскурин В.А.
Патентообладатель(и): Акционерное общество "АВТОВАЗ"
Описание изобретения: Изобретение относится к двигателестроению, в частности, к многоцилиндровым двигателям внутреннего сгорания с впрыском топлива в цилиндры.
В системах впуска карбюраторных двигателей внутреннего сгорания (далее ДВС) наличие диффузорных элементов обеспечивает ослабление резонансных свойств системы в целом, т.к. вследствие значительных активных сопротивлений этих элементов система становится менее "добротной" (т.е. резонансные частоты являются частично задемпфированными). Это, в определенной степени, является положительным фактором, т.к. с одной стороны компенсируются потери наполнения цилиндров (потери эффективной мощности, ухудшение экономичности двигателя) вследствие снижения резонансных амплитуд пульсаций объемного расхода воздуха (а рост гидросопротивлений системы, как известно, пропорционален квадрату амплитуды пульсаций расхода газа). С другой стороны, подавление резонансных пульсаций газа во впускной системе ДВС благоприятно с точки зрения звукового (шумового) излучения в окружающую среду производимого как открытыми концами воздухозаборных патрубков воздухоочистителя (аэродинамический шум), так и вибрирующими стенками элементов системы впуска (структурный, корпусной шум).
Таким образом, устранение карбюратора как консервативного устройства, не обеспечивающего высокие экологические характеристики ДВС и транспортного средства в целом ("грубая" дозировка топлива, испарение паров топлива из карбюратора и пр. ) и применение системы электронного впрыска топлива, вызывает необходимость применения в конструкциях ДВС устройств дополнительного ослабления или устранения перечисленных выше нежелательных явлений. Для этой цели, в настоящее время известно использование самых разнообразных устройств.
Так, например, японская фирма "Ямаха Мотор" в заявке N 61-244824, F 02 B 27/00, публ. 31.10.86, для снижения пульсаций и шума предлагает использовать два ресивера, параллельно и последовательно подключенных к трассе трубопровода.
Японская фирма "Хонда Мотор" в заявке N 63-219866, F 02 M 35/10, публ. 13.09.88, предлагает для снижения шума при всасывании использовать два раздельных воздушных трубопровода, соединяющих воздухоочиститель и ресивер с двумя управляемыми дроссельными заслонками, обеспечивающими закрытие вспомогательного канала на низких оборотах и открытое состояние обеих соединительных трубопроводов на высоких оборотах. Эта же фирма в заявке N 61-190159, F 02 M 35/12, публ. 14.01.87, в целях обеспечения шумоглушения в широком диапазоне частот, предлагает соединять с впускной трубой два устройства шумоглушения - 1/4 волновой резонатор тупикового типа и резонансную камеру.
В ЕПВ N 0278117, F 02 B 27/00, публ. 17.08.88, для использования эффектов повышения наполнения цилиндров, за счет подавления резонансных пульсаций газа путем их сложения в противофазе, предлагается использовать взаимосогласованные дополнительные резонансные трубы и дополнительный ресивер.
Австрийская фирма "АВЛ" в заявке ФРГ N 3820607, F 01 B 25/00, публ. 29.12.88, для расширения частотного диапазона эффективной работы дополнительного резонатора, предлагает выполнять его конструкцию изменяемого объема в зависимости от скорости вращения коленвала.
Японская фирма "Ниппон радзиэта" в заявке Японии N 62-48047, F 01 N 1/02, публ. 12.10.87, предлагает, с целью повышения эффекта глушения шума, взамен использования крупногабаритных сложных конструкций глушителей применять антирезонансную впускную трубу, включающую управляемый источник шума или вибраций, электромагнитный клапан, приемные акустические датчики, управляющий процессор.
Японская фирма "Хитачи сэйсакусе" в заявке Японии N 2-4840, F 16 L 55/04, публ. 30.01.90, для снижения пульсаций в системе трубопроводов предлагает трубопровод разветвлять по меньшей мере на два канала, на различных расстояниях от точки разветвления размещать расширительные камеры, отражающие прямые падающие волны назад к источнику пульсаций (цилиндру двигателя), причем расстояние между стенками камер выбирается определенным образом.
Английское отделение фирмы "Форд Мотор" в заявке Великобритании N 2203488, F 02 B 29/00, публ. 19.10.88, для подавления пульсаций газа и шума во впускном коллекторе, предусматривает установку устройства "антизвука" в виде специального громкоговорителя или специального резервуара с электроклапаном.
Японская фирма "Ниссан Дзидося" в японской заявке N 51-23656, F 02 B 37/00, публ. 08.05.89, для снижения шума впуска ДВС и повышения его мощности, вследствие снижения обратного тока наддувочного воздуха, предлагает использовать специальную конструкцию глушителя в виде расширительной камеры с внутренними трубками определенного соотношения диаметров и определенного расстояния срезов труб между собой.
Канадское отделение фирмы "Сименс-Бендикс" в патенте США N 4934343, F 02 M 35/00, для глушения шума газового потока, без существенного влияния на гидравлическое сопротивление впускного тракта, предусматривает применение двух диффузорных секций на раздвоенном участке газопровода, обеспечивающих фазовый сдвиг и компенсацию амплитуд пульсаций при их сложении в зоне соединения.
Французской фирмой "Пежо" в патенте Франции N 2536792, публ. 22.06.84, заявляется использование сужающей проходное сечение впускной трубы дроссельной шайбы или диффузорной вставки для снижения шума впуска ДВС с непосредственным впрыском топлива. Дроссельная шайба или диффузорная вставка для обеспечения требуемой эффективности располагается в зоне пучности волны колебательной скорости газового потока на некотором заданном скоростном режиме работы ДВС. Очевидным недостатком устройства является рост гидравлических сопротивлений впускной системы вследствие заужения проходного сечения и, как следствие, ухудшение мощностных, экономических и экологических (токсических) показателей ДВС. Так же расположение дроссельной шайбы или диффузорной вставки в одно конкретное место впускной трассы позволяет эффективно воздействовать только на одну резонансную частоту и кратные ей нечетные гармоники, т.е. имеется в наличии ограниченное воздействие на отдельных скоростных режимах работы ДВС.
Американское отделение фирмы "Сименс-Бендикс" в патенте США N 4907547, F 02 M 35/10, публ. 13.03.90, для подавления шумов и пульсаций в системе впуска ДВС предлагает использовать специальный отражатель волн, располагаемый поперек впускной трубы одного из цилиндров и пары цилиндров на вращающемся валике, который, поворачиваясь, обеспечивает избирательное открытие одной из соседних впускных труб цилиндра ДВС.
Японской фирмой "Мазда Мотор" в ЕВП N 0376299, F 02 M 35/12, публ. 04.07.90, для подавления газовых пульсаций и шума во впускной системе ДВС предусмотрено использование специального приспособления для подавления каждой из резонансных гармоник пульсаций кратных λ (0,5 + n) длинам резонансных волн пульсаций, где n - целое число, равное нулю или более нуля.
Германской фирмой "Фольксваген" в заявке ФРГ N 3742322, F 02 M 35/10, публ. 07.07.88, предусматривается демпфировать колебания потока всасываемого воздуха в ДВС за счет включения во впускной тракт дополнительного "успокоительного" ресивера с эластичными стенками, в которых за счет упругих деформаций стенок ресивера, вследствие пульсирующего воздействия газового потока, будет происходить преобразование энергии пульсаций в тепловую энергию в упругом материале стенки с высоким внутренним трением материала (резины). К очевидным недостаткам такой системы следует отнести дороговизну устройства, нестабильность эксплуатационных характеристик упругой стенки, малую долговечность, опасность попадания неочищенного воздуха в цилиндры ДВС при повреждении упругой стенки, существенное излучение звука "пульсирующей" упругой стенкой и т.п.
Анализируя и обобщая результаты вышеприведенного патентного обзора следует сделать вывод, что все вышеперечисленные устройства улучшения акустических характеристик и снижения газодинамических пульсаций во впускных системах ДВС и соответственно улучшения их мощностных, экономических и экологических показателей связаны с использованием дополнительных расширительных или резонансных камер, подключаемых как параллельно, так и последовательно к впускному тракту, использованием электронных систем формирования искусственных противофазных сигналов для компенсации реальных сигналов пульсаций и шума, использованием дополнительных ресиверов, дополнительных управляемых воздуховодов и камер с изменяемым объемом, разветвленных газоводов с фазоуправляемыми диффузорными секциями.
Известен двигатель внутреннего сгорания фирмы "Мазда Мотор", описанный в заявке ЕПВ N 0379926, F 02 M 35/12, публ. 01.08.90, содержащий головку цилиндров, с впускными отверстиями, в которых установлены впускные клапаны, впускные патрубки, отходящие непосредственно от впускных отверстий и выходящие в газосборный ресивер, боковая стенка которого снабжена присоединительными отверстиями для названных патрубков, и установленный вдоль полости ресивера, закрепленный на его торцевой стенке штуцер. К системе впуска двигателя подключены три резонансных глушителя (между дроссельной заслонкой и воздухоочистителем), непосредственно сообщенных с объемом ресивера, трубой между ресивером и камерой воздухоочистителя и с объемом камеры воздухоочистителя соответственно.
Эффективность использования каждого отдельного шумозаглушающего элемента, эффективного только в узком частотном (скоростном) диапазоне, вызывает необходимость совместного применения одновременно трех указанных глушителей.
Но, учитывая широкий скоростной режим работы двигателя, наличие большого числа собственных частот колебаний отдельных элементов газоводов, резонирующих при совпадении их с частотами (или их кратными гармониками) вынужденных колебаний (пульсаций газа в процессе открытия и закрытия впускных клапанов и в моменты перекрытия фаз в процессах впуска и выпуска газа в ДВС), использование даже нескольких остронастроенных параллельно подключенных резонаторов не может обеспечить требуемую эффективность во всем эксплуатационном диапазоне оборотов и нагрузок, а способно лишь подавить или несколько скомпенсировать наиболее ярко выраженные "акустические дефекты" системы на отдельном (отдельных) режимах, что подтверждается приведенными в заявке иллюстрациями экспериментальных оценок.
Очевидны недостатки такой системы впуска так же и с точки зрения материалоемкости, ограниченных возможностей компоновки в стесненном пространстве моторного отсека автомобиля, а также неблагоприятного влияния на изменение коэффициента избытка воздуха в процессе впуска на нестационарных режимах интенсивного разгона двигателя автомобиля.
В качестве прототипа принят двигатель внутреннего сгорания, патент Российской Федерации N 2078220, кл. F 02 B 29/02, публ. 27.04.97, бюл. N 12, содержащий головку цилиндров с впускными отверстиями, в которых установлены впускные клапаны, снабженные средствами топливоподачи (например, форсунками) впускные патрубки, отходящие непосредственно от впускных отверстий и выходящие в подключенный к системе воздухоочистки газосборный ресивер, боковая стенка которого снабжена присоединительными отверстиями для названных патрубков, и установленный в полости ресивера, закрепленный на его боковой стенке штуцер, который размещен внутри ресивера, его выход подключен к системе воздухоочистки двигателя, при этом штуцер выполнен из газопроницаемого, звукопоглощающего материала, а его длина составляет не менее расстояния от точки закрепления штуцера на ресивере до наиболее удаленного среза присоединительного отверстия, крайнего по отношению к точке крепления штуцера впускного патрубка.
Система впуска приведенного двигателя обладает высокой эффективностью шумоглушения и подавления газовых пульсаций в широком частотном и скоростном диапазонах работы двигателя и не усложняет общую компоновку агрегатов автомобиля в его достаточно загроможденном пространстве моторного отсека.
Применительно для систем впуска ДВС, ресиверы которых имеют приблизительно правильную цилиндрическую форму корпуса, описанное техническое решение представляет собой наиболее оптимальную демпфирующую газовые пульсации и снижающую шум конструкцию. Однако в практике проектирования и изготовления систем впуска ДВС, в зависимости от конкретного расположения двигателя, его агрегатов, систем и элементов в моторном отсеке, очень часто корпус ресивера приобретает самую различную форму, порой не только не имеющую центральной оси симметрии, в частности, даже близко не напоминающую правильную цилиндрическую. В таких случаях разместить в полости ресивера штуцер, длина которого перекрывала бы присоединительные отверстия впускных патрубков всех цилиндров двигателя, становится невозможным или крайне затруднительным. Таким образом, в прототипе заужена область практической реализации объекта изобретения, поскольку осуществимо оно только в системах впуска, ресивер которых имеет достаточно правильную геометрическую форму с центральной осью симметрии.
Задача изобретения - расширение области практической реализации при одновременном обеспечении высокой эффективности шумоглушения и подавления газовых пульсаций в тракте системы впуска двигателя в широком частотном и скоростном диапазонах его работы, а также уменьшение материалоемкости, упрощение конструкции и технологии изготовления и сборки, удешевление конструкции, дальнейшее упрощение компоновочных решений размещения агрегатов в моторном отсеке, за счет возможности выбора практически любой формы корпуса ресивера.
Сущность изобретения заключается в том, что в известном двигателе внутреннего сгорания, содержащем головку цилиндров с впускными отверстиями, в которых установлены впускные клапаны, снабженные средствами топливоподачи впускные патрубки, отходящие непосредственно от впускных отверстий и выходящие в подключенный к системе воздухоочистки газосборный ресивер, боковая стенка которого снабжена присоединительными отверстиями для названных патрубков, а торцевая стенка снабжена отверстием, посредством которого полость ресивера подключена к системе воздухоочистки, и в котором закреплен элемент гашения шума и газовых пульсаций, выполненный из газопроницаемого звукопоглощающего материала, названный элемент выполнен в виде диафрагмы, перекрывающей проходное сечение горловины ресивера, т.е. в зоне резкого скачка волнового сопротивления газовода (впускного тракта). Диафрагма может иметь правильную выпуклую в сторону полости ресивера форму, например форму конуса, полусферы, трапеции. Одновременно с этим, диафрагма может быть снабжена одним или несколькими сквозными отверстиями перфорации. Проницаемость (проводимость) структуры диафрагмы может дифференциально увеличиваться от стенок отверстия (места закрепления диафрагмы) в сторону ее центра (геометрического центра отверстия в котором установлена диафрагма).
В связи с тем, что такое устройство скомпоновано в достаточно близкой зоне к впускному клапану и цилиндру - основному источнику пульсаций и шума впускной системы и эта зона характеризуется максимальной концентрацией акустической энергии, то в отличие от воздействия на конструктивные параметры воздухоочистителя, значительно удаленного от этой зоны, эффективность подавления шума и пульсаций газа на впуске может быть достигнута в значительно более высокой степени при минимальном конструктивном воздействии на систему впуска ДВС.
В действительности, эпюра распределения звукового давления на первой собственной моде впускного тракта, в наибольшей мере ответственной за резонансные явления тракта, характеризуется косинусоидой с максимальным значением в зоне клапана и минимальным значением в зоне камеры воздухоочистителя. Соответственно, располагая устройства подавления шумов и пульсаций ближе к источнику шумов и пульсаций, т.е. к зоне максимальных концентраций волновой энергии можно повысить эффективность их использования.
Одновременно с этим, упомянутая выше газопроницаемая звукопоглощающая мембрана представляет собой компактную и несложную в изготовлении конструкцию, обладающую незначительной, в сравнении с прототипом, материалоемкостью. Причем конструкция мембраны практически не зависит от геометрических особенностей ресивера, что делает возможным применение ее в самых различных системах впуска, снабженных ресиверами.
Как и в прототипе, конструкцию ресивера с размещенной внутри него диафрагмой, выполненной из газопроницаемого звукопоглащающего материала можно рассматривать как глушитель с последовательно включенной активной фрикцией.
Сущность изобретения поясняется на чертежах, где:
- на фиг. 1 показан фрагмент заявляемого двигателя (тракт газоподвода в цилиндры двигателя),
- на фиг. 2 показано соединение горловины ресивера с системой воздухоочистки,
- на фиг. 3 показан фрагмент тракта газоподвода от горловины ресивера, в которой установлена диафрагма (один из возможных конструктивных вариантов), до впускного клапана двигателя,
- на фиг. 4 показано соединение горловины ресивера с впускной трубой двигателя, в котором (соединении) установлена диафрагма, проводимость структуры которой увеличивается от стенок ресивера к центру поперечного сечения его горловины, (регулирование проводимостью мембраны также подразумевает и изменение ее толщины, использование различных размеров сквозных сот и т.п.)
- на фиг. 5 показано аналогичное фиг. 3 соединение, с выпуклой внутрь полости ресивера перфорированной одним центральным отверстием диафрагмой,
- на фиг. 6...11 показаны некоторые предпочтительные варианты возможного конструктивного исполнения диафрагм,
- на фиг. 12 показаны результаты экспериментальных оценок акустической эффективности заявляемого устройства.
Двигатель внутреннего сгорания содержит головку 1 цилиндров с впускными отверстиями 2, в которых установлены впускные клапаны (не показаны), снабженные средствами топливоподачи (не показаны) впускные патрубки 4, отходящие непосредственно от впускных отверстий 2 и выходящие в подключенный к системе воздухоочистки 5 газосборный ресивер 6, боковая стенка которого снабжена присоединительными отверстиями 7 для названных патрубков 4, и установленную в ресивере 6, закрепленную на его горловине 8 диафрагму 9. Диафрагма 9 выполнена из газопроницаемого звукопоглощающего материала и перекрывает проходное сечение горловины 8 ресивера 6.
Предпочтительна симметричная, обтекаемая геометрическая форма диафрагмы, выпуклая в сторону объема ресивера 6, как это показано на фиг. 5...10, например в виде полого конуса, усеченного конуса, полусферы, причем диафрагма 9 может быть выполнена сплошной (фиг. 6 - 8), или перфорированной одним или несколькими сквозными отверстиями (фиг. 9 - 11). Кроме того, фиг. 3, пористость (проводимость) структуры диафрагмы может плавно увеличиваться от ее внешних кромок к центру диафрагмы.
Дополнительно на фигурах показаны: торцевая стенка 10, в которой выполнена горловина 8 ресивера 6, патрубок с дроссельной заслонкой 11, впускная труба 12 и воздухозаборный патрубок 13 воздухоочистителя 14.
Открытие впускного клапана вызывает перепад давлений в емкости цилиндра, которая сформирована поверхностями днища поршня и камеры сгорания, (за клапаном) и в окружающей среде. При этом колебательный импульс в виде упругих волн распространяется со скоростью звука в воздушной среде заполняющей впускной тракт, вследствие чего происходит возбуждение воздушных объемов впускных патрубков 4 с закрытыми впускными клапанами (тупиковых волноводов) и взаимодействие и связанность звуковых полей и газодинамических пульсаций газа в патрубках 4, что затрудняет разобщающее (разделяющее) действие ресивера 6, формирование звукового поля в пространстве ресивера 6, отражение звуковых волн от стенок ресивера 6 по направлению к впускным клапанам патрубков 4 и "вытеснение" звуковой энергии во впускную трубу 12, как в передающий волновод с определенной акустической проводимостью (определенным акустическим сопротивлением) и вызывает необходимость скачкообразного преодоления роста акустического сопротивления при прохождении упругих волн в диафрагму 9 через ее пористую структуру, в результате чего происходит рассеивание колебательной (звуковой) энергии в пористом воздухопроницаемом звукопоглощающем материале диафрагмы 9 вследствие трения в ней колеблющихся частиц газа и потерь энергии вследствие микродинамических деформаций материала и превращение этой колебательной энергии в тепловую. Также, дополнительно к рассеиванию колебательной энергии газа в пористом материале диафрагмы 9, происходит рост звукоизоляции системы в направление входного среза воздухозаборного патрубка 13, вследствие дополнительного отражения звуковых волн обратно, по направлению к впускным клапанам.
Ввиду того, что газопроницаемая выпуклая диафрагма 9 не заужает проходное сечение горловины 8 ресивера 6, (за счет развитой поверхности диафрагмы в виде выпуклых поверхностей), то в результате демпфирования диафрагмой 9 пульсаций газа происходит снижение гидравлических сопротивлений системы впуска в целом при заданном расходе газа, засасываемого в цилиндры и проходящего через ресивер 6 (гидравлическое сопротивление тракта при транспортировке пульсирующего газового потока определяется квадратом амплитудных значений пульсаций).
Физико-математическая модель описанного выше динамического состояния объекта выглядит следующим образом.
Каждый из 4-х цилиндров четырехтактного ДВС при его работе генерирует серию импульсов всасывания. Эта последовательность импульсов создает колебания (пульсации) объемного расхода газа с основной частотой:
f1 = n/2·60, Гц
и кратными частотами:
fm = m·f1, Гц
где m = 1, 2, 3;
n - число оборотов в мин.
Колебания расхода газа в различных цилиндрах сдвинуты по времени:

и по фазе: для 4-цилиндрового двигателя происходит сдвиг по фазе для первой гармоники, равный

где k - порядок следования импульсов по цилиндрам в соответствии с порядком работы цилиндров. Для первого цилиндра k=1, для второго k=4, для третьего k=2, для четвертого k=3.
π = 3,14 рад
Для n-ной гармоники сдвиг по времени тот же, а по фазе;
ϕm = m·ϕ1, рад
Двигатель с ресивером в системе впуска способствует обеспечению раздельного наддува цилиндров за счет существенного разрыва динамических связей между патрубками и объемом ресивера. С другой стороны, взаимная независимость волновых явлений в патрубках, соединяющих ресивер с цилиндрами, приводит к более резкому развитию колебаний газа в каждом патрубке по отдельности. Эти резонансные колебания проявляются на собственных частотах патрубков

где C - скорость звука, м/с
p = 1, 2, 3,...
Ln -длина патрубка, м.
На низшей резонансной частоте (f(1)) в систему, образующую резонансный контур, частично вовлекаются и другие, связанные с патрубками массы газа (непосредственно в ресивере и примыкающих к нему элементах).
Вследствие несимметрии акустических нагрузок, формируемых конструкцией ресивера, акустические нагрузки на патрубки отдельных цилиндров различны и это приводит к небольшому несовпадению резонансных частот (f(1)) отдельных патрубков. Поэтому, возникающие резонансные колебания газа в одном из них (на своей резонансной частоте) не подавляются колебаниями, приходящими в ресивер от других патрубков, даже если начальные импульсы от цилиндров скомпенсированы (идут в противофазе).
Второе неблагоприятное акустическое явление связано с возбуждением первой несимметричной резонансной формы колебаний газа в ресивере. Как правило, ее частота близка (или кратна) к одной из собственных частот колебаний газа в патрубке, что приводит к резонансному усилению излучения звука из системы, особенно на частотах нечетных гармоник основной частоты процесса всасывания (f1). Это подразумевает передачу из ресивера усиленного излучения звука в систему впуска по направлению к свободному открытому концу воздухозаборного патрубка воздухоочистителя. На пути этой цепи передачи это звуковое излучение будет трансформироваться (видоизменяться по спектральному составу, частично усиливаться или ослабляться по амплитудам) по всему пути передачи (впускная труба 12, воздухоочиститель 14, воздухозаборный патрубок 13, моторный отсек и окружающая среда).
Учитывая важную роль ресивера в формировании акустических нагрузок, действующих как непосредственно на впускные трубы, так и на их взаимодействие между собой - с одной стороны, и на передачу акустической энергии по свободной цепи передачи (по системе впуска) в окружающую среду - с другой стороны, логична постановка задачи о внесении в ресивер эффективного звукозаграждающего для свободной передачи акустической энергии элемента.
Тем более, что, как это было уже отмечено выше, предлагаемая по месту зона воздействия (полость ресивера) является зоной высокой концентрации звуковой энергии, а также то, что при резонансных режимах газ в системе колеблется как газ в сильно связанных между собой объемах с нарушенным (недостаточным) разделением воздушных объемов (т.е. нарушается основная функция ресивера - разделение цилиндров с получением улучшенного их наполнения за счет динамического наддува). В данном случае таким предлагаемым элементом улучшения основных функций является диафрагма 9.
Поскольку выпуклая диафрагма 9, выполнена из газопроницаемого материала (например, металлорезины, пористого сетчатого материала или других аналогичных материалов), конструкция, представляет собой однородную структуру (хотя для прочности конструкции диафрагма может содержать жесткую скелетную арматуру), не заужает проходное сечение горловины 8 ресивера, полностью ее перекрывая, демпфируя низкочастотные резонансные пульсации в пространстве ресивера, то в результате этого демпфирования пульсаций происходит снижение гидравлических сопротивлений системы впуска при заданном расходе газа засасываемого в цилиндры и проходящего через ресивер. Снижение гидравлических сопротивлений впускного тракта в ряде случаев позволяет улучшить наполнение цилиндров свежим зарядом, а соответственно - улучшить мощностные, экономические и токсические характеристики двигателя.
Геометрическая форма диафрагмы, толщина ее стенок, пористость структуры диафрагмы, выбираются экспериментальным путем в зависимости от конкретной конструкции двигателя и его впускного тракта. Выпуклая форма и перфорация диафрагмы сквозными отверстиями (при необходимости) позволяют дополнительно избегать роста гидросопротивлений в тракте впуска.
Ниже приводятся результаты выполненных экспериментов, которые позволяют судить о достаточно высокой эффективности предлагаемого технического решения.
Представленные на графиках приложения N 1 результаты экспериментальных оценок акустической эффективности заявляемого устройства на 4-цилиндровом 16-клапанном с электронным впрыском топлива двигателе ВАЗ рабочим объемом 1,5 л показывают, что общие уровни шума впуска излучаемого свободным срезом воздухозаборного патрубка воздухоочистителя существенно уменьшаются во всем контролируемом скоростном диапазоне работы двигателя (на отдельных скоростных режимах снижение общих уровней достигает 8 дБА), что обусловлено в основном преимущественным поглощением звуковой энергии в среднечастотном диапазоне 63...2000 Гц.
Формула изобретения: 1. Многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, содержащий головку цилиндров с впускными отверстиями, в которых установлены впускные клапаны, снабженные средствами топливоподачи впускные патрубки, отходящие непосредственно от впускных отверстий и выходящие в подключенный к системе воздухоочистки газосборный ресивер, боковая стенка которого снабжена присоединительными отверстиями для названных патрубков, а одно из торцевых стенок снабжена проходной горловиной, посредством которой полость ресивера подключена к системе воздухоочистки, и размещенный в ресивере элемент глушения шума и газовых пульсаций, выполненный из пористого газопроницаемого звукопоглощающего материала, отличающийся тем, что элемент глушения шума и газовых пульсаций выполнен в виде выпуклой диафрагмы, размещенной в горловине ресивера и перекрывающей ее проходное сечение.
2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что диафрагма имеет правильную форму тела вращения, выпуклую в сторону полости ресивера.
3. Двигатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в диафрагме выполнено по крайней мере одно сквозное отверстие перфорации.
4. Двигатель по пп.1-3, отличающийся тем, что проводимость структуры диафрагмы дифференциально увеличивается от ее периферии кромок в сторону геометрического центра.