Двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: двигателестроение, устройства для подвода воздуха в систему впуска. Сущность изобретения: двигатель содержит системы впуска, смазки, вентиляции картера и подключенную к тракту системы впуска резонаторную емкость. Резонаторная емкость для снижения шума впуска выполнена в виде штатного объема надклапанной полости, ограниченной крышкой головки цилиндров. Опорный элемент воздухоочистителя выполнен в виде жесткого патрубка, монтаж которого в днище осуществляется через герметичный уплотнительный элемент. Маслозаливная горловина смонтирована на крышке воздухоочистителя соосно опорному патрубку, образуя при этом телескопическое соединение с последним, причем в образованном горловиной и патрубком канале смонтирован маслоотделитель. Маслозаливная горловина может быть выполнена в виде продолжения опорного патрубка и составлять с ним единое целое. Участок опорного патрубка, расположенный в полости воздухоочистителя, и/или маслозаливная горловина могут быть выполнены перфорированными. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам воздухоподвода в камеры сгорания двигателя.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий штатные системы впуска, вентиляции картера и глушения шума впуска [1] В известном двигателе объем камеры воздухоочистителя сообщен соответствующим акустическим волноводом с объемами воздуха, заключенными в пространствах под клапанной крышкой и масляным поддоном двигателя. Эти воздушные объемы могут рассматриваться как акустические резонаторы, подключенные соответствующими горловинами (нижним вытяжным шлангом вентиляции картера и верхним вытяжным шлангом вентиляции картера) к объему камеры воздухоочистителя, являющейся камерным глушителем шума впуска двигателя. Однако, как показали экспериментальные исследования шума впуска двигателя, подключение такой системы резонаторов (воздушных полостей под корпусными деталями с помощью вытяжных шлангов вентиляции картера) практически не cказывается на эффективности снижения шума впуска свободным срезом патрубка забора холодного воздуха воздухоочистителя (измерительный микрофон регистрировал звуковое излучение в 0,06 м от среза патрубка при работе двигателя с полной нагрузкой в диапазоне 1000.6000 об/мин, при стандартно подключенной системе вентиляции картера и при установке вытяжного шланга вентиляции длиной 3,5 м и расположением его свободного среза на максимальном удалении из зоны измерений).

Причиной акустической неработоспособности такой резонансной системы является использование в штатной конструкции двигателя достаточно длинных с малым проходным сечением шлангов (с акустической точки зрения), которые обладают большими волновыми (акустическими) сопротивлениями и малой акустической проводимостью. Таким образом, не удается получить эффективное акустическое сообщение воздушных полостей камер с целью превращения их в единую многомассовую взаимосвязанную акустическую систему. В связи с этим логично для усиления (появления) такой связи проходное сечение сообщающихся каналов выполнить максимальных размеров, а их длины минимальными. В лучшем случае это слияние сообщающихся объемов в один, однако в этом случае системы двигателя, содержащие эти объемные полости, перестанут выполнять свои прямые функции, и двигатель перестанет быть работоспособным. Компоновочные возможности и требования функциональности налагают жесткие требования при конструктивном исполнении отмеченных систем. В связи с этим для решения акустических проблем с системой впуска приходится вводить дополнительные воздушные полости, сообщаемые с полостью камеры воздухоочистителя в качестве акустических резонаторных камер. Это, в свою очередь, связано с дополнительной материалоемкостью двигателя, загромождением свободного пространства моторного отсека, ухудшающим его вентиляцию и др.

Известен двигатель внутреннего сгорания, являющийся наиболее близким к предложенному, снабженный глушителем шума впуска, выполненным в виде резонансной камеры, соединенной с разветвленным впускным коллектором, резонансная камера подключена параллельно коллектору и закреплена перед его первым ответвлением с помощью канала, который выполнен определенным образом. При этом резонансная камера образована внутренней поверхностью одного из объемов двигателя, в частности клапанной коробкой. В канале смонтирован фильтр маслоотделителя [2] Математическое выражение, указанное в формуле изобретения говорит о необходимости использования как можно большего диаметра и как можно меньшей длины горловины, посредством которой воздушная полость соединяется с ответвлением впускного коллектора.

Недостатком такого конструктивного решения является неблагоприятное воздействие такого резонатора на процессы наполнения, в особенности на нестационарных режимах (на режиме интенсивного разгона). Это вызывается появлением турбулентности во впускном канале в зоне подсоединения горловины к коллектору из-за увеличения инерционности большого воздушного объема на динамичность наполнения отдельных цилиндров и вовлечения в движение значительно больших воздушных масс (в сравнении с вариантом без дополнительного резонатора во впускной трубе). Это особенно нежелательно в применении к современным быстроходным высокоэкономичным двигателям.

Другим недостатком рассматриваемого двигателя является то, что его конструкция усложнена. В частности, установка корпуса воздухоочистителя на впускном коллекторе требует жесткой привязки его посредством специальных элементов крепления, в частности, к корпусу двигателя, поскольку воздухоочиститель устанавливается консольно, имеет значительную массу и подвержен при работе двигателя значительным вибронагрузкам.

Следует отметить, что в рассматриваемом двигателе имеются возможности более компактного и простого конструктивного исполнения системы смазки двигателя.

Цель изобретения повышение экологических показателей двигателя, повышение надежности и упрощение его конструкции.

Сущность изобретения заключается в том, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем систему впуска с воздухоочистителем, закрепленным на остове двигателя при помощи опорного элемента, систему смазки с маслозаливной горловиной, снабженной съемной крышкой, систему вентиляции картера с маслоотделителем и резонаторную емкость, сообщенную с трактом системы впуска и выполненную в виде надклапанной полости, ограниченной крышкой головки цилиндров, опорный элемент воздухоочистителя выполнен в виде жесткого патрубка, а надклапанная полость сообщена с полостью воздухоочистителя через опорный элемент.

При таком конструктивном исполнении жесткий патрубок помимо своей основной функции параллельного подключения к полости воздухоочистителя резонансного объема, образованного надклапанной полостью, выполняет еще и функцию опорного элемента воздухоочистителя. При этом конструктивно патрубок может быть выполнен значительного диаметра и малой длины, что в данном случае и требуется. Одновременно такая конструкция отличается простотой и надежностью.

Конструкция еще более упpостится, а компактность двигателя улучшится, если маслозаливную горловину смонтировать на крышке воздухоочистителя соосно опорному патрубку с образованием при этом телескопического соединения с последним. Хотя маслозаливная горловина может быть выполнена в виде продолжения опорного патрубка и составлять с ним единое целое.

В образованном горловиной и патрубком канале может быть смонтирован маслоотделитель. При этом участок опорного патрубка, расположенный в полости воздухоочистителя, и/или маслозаливная горловина, выполняются перфорированными, благодаря чему обеспечивается связь надклапанной полости с полостью воздухоочистителя (подключение резонатора к полости впускного тракта). Кроме того, по меньшей мере на часть внешней поверхности крышки головки цилиндров может быть нанесен слой звукопоглощающего и вибродемпфирующего материала.

На фиг. 1 показан фрагмент предлагаемого двигателя; на фиг. 2 вариант конструктивного исполнения двигателя; на фиг. 3-5 показаны возможные варианты конструктивного исполнения маслозаливной горловины и опорного патрубка.

Двигатель внутреннего сгорания содержит систему впуска, включающую закрепленный на двигателе 1 посредством опорного элемента (патрубка) 2 воздухоочиститель 3, включающий корпус 4, подводящий трубу 5, днище 6 и крышку 7. Внутри воздухоочистителя 3 установлен фильтрующий элемент 8. Днищем 6 воздухоочиститель через выходное окно 9 установлен на впускной трубе 10. Система смазки двигателя содержит маслозаливную горловину 11 с крышкой 12. Система вентиляции картера снабжена маслоотделителем 13. Резонаторная емкость выполнена в виде штатного объема надклапанной полости 14, ограниченной крышкой 15 головки цилиндров. Опорный элемент 2 выполнен в виде жесткого патрубка, монтаж которого в днище 6 осуществляется через герметичный уплотнительный элемент 16. Маслозаливная горловина 11 смонтирована на крышке 7 воздухоочистителя 3 соосно опорному патрубку 2, образуя при этом телескопическое соединение с последним, причем в образованном горловиной 11 и патрубком 2 канале смонтирован маслоотделитель 13. Участок опорного патрубка 2, расположенный в полости воздухоочистителя 3, и/или маслозаливная горловина 11 выполняются перфорированными. Маслозаливная горловина 11 может быть выполнена в виде продолжения опорного патрубка 2 и составлять с ним единое целое. Снаружи клапанная крышка 15 по крайней мере частично может быть снабжена слоем 18 (кожухом, оболочкой) звукопоглощающего, вибродемпфирующего материала.

Одним из элементов маслоотделителя 13 может быть вставка 19, выполненная из маслостойкого, газопроницаемого материала с активной фракцией, например, это может быть металлическая путанка.

Параллельное подключение к полости воздухоочистителя 3 резонаторной емкости, выполненной в виде штатного объема надклапанной полости 14, ограниченной крышкой 15 головки цилиндров, позволяет увеличить частотную область глушения образованного таким образом камерного глушителя. При этом обеспечивается глушение с наиболее низких частот звукового спектра. Максимальная эффективность глушения обеспечивается тем, что опорный патрубок 2, посредством которого осуществляется сообщение полости воздухоочистителя 3 с надклапанной полостью 14, выполнен коротким и имеет значительный диаметр. В то же время патрубок 2 выполняет и функцию опорного элемента воздухоочистителя 3, что в целом упрощает конструкцию двигателя. Еще более конструкция двигателя упрощается за счет того, что патрубок 2 выполняет функции конечного звена системы маслоотделителя двигателя и маслозаливной горловины системы смазки. Для этого конец патрубка 2 снабжен отверстиями 17 перфорации, а его выходной срез снабжен герметичной крышкой 12, при этом внутри патрубка 2 установлены элементы маслоотделения 13, которые конструктивно могут быть выполнены самым различным известным образом. Дополнительно внутри патрубка 2 может быть установлена вставка 19, выполненная, например, из металлической путанки. Это позволяет наряду с улучшением маслоотделения использовать вставку 19, как активную фрикцию в процессах шумоглушения. Находясь в соединительном горле резонатора, эта вставка за счет активного сопротивления обеспечивает более широкополосное заглушение резонатора и таким образом уменьшает его чувствительность к настройке по частоте с некоторой потерей добротности резонатора (сглаживание остронастроенного пика эффективности шумопоглощения).

Формула изобретения

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий систему впуска с воздухоочистителем, закрепленным на остове двигателя при помощи опорного элемента, систему смазки с маслозаливной горловиной, снабженной съемной крышкой, систему вентиляции картера с маслоотделителем и резонаторную емкость, сообщенную с трактом системы впуска и выполненную в виде надклапанной полости, ограниченной крышкой головки цилиндров, отличающийся тем, что опорный элемент воздухоочистителя выполнен в виде жесткого патрубка, а надклапанная полость сообщена с полостью воздухоочистителя через опорный элемент.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что маслозаливная горловина расположена на крышке воздухоочистителя соосно с патрубком с образованием телескопического соединения горловины и патрубка, причем в канале, образованном последними, размещен маслоотделитель.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что маслозаливная горловина выполнена за одно целое с патрубком.

4. Двигатель по пп.1-3, отличающийся тем, что участок патрубка, расположенный в полости воздухоочистителя, выполнен перфорированным.

5. Двигатель по пп.1,2 и 4, отличающийся тем, что маслозаливная горловина выполнена перфорированной.

6. Двигатель по пп.1-5, отличающийся тем, что по меньшей мере на часть внешней поверхности крышки головки цилиндров нанесен слой звукопоглощающего и вибродемпфирующего материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5