Система впуска двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания со средствами шумоглушения в системе впуска и топливоподачи. Сущность изобретения: система содержит воздухоочиститель 1, к которому подсоединены впускная труба и воздухоподводящий патрубок, включающий входную часть 3, в которой соосно, с образованием сквозного кольцевого зазора 4 размещено устройство шумоглушения, которое выполнено в виде 1/4-волнового резонатора 7, размещенного во входной части 3 патрубка, причем длина резонатора составляет половину длины патрубка, горло 8 резонатора 7 размещено в середине патрубка, а дно 9 резонатора снабжено обтекателем 10, выступающим за пределы плоскости поперечного сечения заходного среза 5 патрубка. Присоединительная часть 6 патрубка подключена к камере воздухоочистителя 1. Внутри этого резонатора 7 может быть размещен второй 1/4- волновой резонатор, длина которого составляет четверть длины патрубка. Возможны различные варианты конструктивного исполнения. Изобретение позволяет повысить эффективность и надежность устройства шумоглушения. 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к многоцилиндровым двигателям внутреннего сгорания с впрыском топлива в цилиндры.

В системах впуска карбюраторных двигателей внутреннего сгорания (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 задемпфированными). Это в определенной степени является положительным фактором, т.к. с одной стороны, компенсируются потери наполнения цилиндров (потери эффективной мощности, улучшение экономичности двигателя) вследствие снижения резонансных амплитуд пульсаций объемного расхода воздуха (а рост гидросопротивлений системы, как известно, пропорционален квадрату амплитуд пульсаций расхода газа), с другой стороны, подавление резонансных пульсаций газа в 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 шум, 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 вызывают необходимость применения в конструкциях ДВС устройств 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, 31.10.86 г. для снижения пульсаций и шума предлагает использовать два ресивера, параллельно и последовательно подключенных к трассе впускного трубопровода.

Японская фирма "Хонда Мотор" в заявке N 63-219866, F 02 M 35/10,13.09.88 г. 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 обоих соединительных трубопроводов на высоких оборотах. Эта же фирма в заявке N 61-190159, F 02 M 35/12, 14.01.87 г. 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 27/00,17.08.88 г. 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, 29.12.88 г. для расширения частотного диапазона эффективной работы дополнительного резонатора предлагает выполнять его конструкцию изменяемого объема в зависимости от вращения коленвала.

Японская фирма "Ниппон радзиэта" в заявке Японии N 62-48047, F 01 N 1/02, 12.10.87 г. 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, управляемый процессор.

Японская фирма "Хитачи сэйсакусе" в заявке Японии N 2-4840, F 16 L 55/04, 30.01.90 г. 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 г для подавления пульсаций газа и шума во впускном коллекторе предусматривает установку 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, 08.05.89 г. для снижения шума впуска ДВС и повышения 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 "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 специальных диффузорных секций на раздвоенном участке газопровода, обеспечивающем фазовый сдвиг и компенсацию амплитуд пульсаций при их сложении в зоне соединения.

Французской фирмой "Пежо" в патенте Франции N 2536792, публ. 22.06.84 г. 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 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 изобретательное открытие одной из соседних впускных труб цилиндра ДВС.

Японской фирмой "Мазда-Мотор" в ЕПВ N 0376299, F 02 M 35/12, публ. 04.07.90 г. для подавления газовых пульсаций и шума во впускной системе ДВС предусмотрено использование специального приспособления для подавления каждой из резонансных гармоник пульсаций кратных (0,5+h) длинам резонансных волн пульсаций, где h число, равное нулю или более нуля.

Германской фирмой "Фольксваген" в заявке ФРГ N 3742322, F 02 M 35/10, 07.07.88 г. предусматривается демпфировать колебания потока всасываемого воздуха в ДВС за счет включения во впускной тракт дополнительного "успокоительного" ресивера с эластичными стенками, в котором 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 относительную дороговизну устройства, нестабильность характеристик, 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 фирмы "Мазда Мотор", описанный в заявке ЕПВ N 0379926, F 02 M 35/12, публ. 01.08.90 г.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 такого типа систем впуска ДВС приемлема только в узком частотном (скоростном) диапазоне, что вызывает необходимость применения одновременно трех 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 скорректировать наиболее ярко выраженные "акустические дефекты" системы на отдельном (отдельных) режиме, что подтверждается приведенными в заявке иллюстрациями результатов экспериментальных оценок.

Очевидны недостатки двигателя 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 режимах интенсивного разгона двигателя.

В качестве прототипа выбрана система впуска двигателя внутреннего сгорания, описанная в PCT(E) N 91/00958,кл. F 02 M 35/12, 24.01.91 г. содержащая воздухоочиститель, к которому подсоединены впускная труба с источником подвода топлива в цилиндры двигателя и воздухоподводящий патрубок, включающий входную часть, выполненную в виде камеры, ограниченной заходным срезом, в которой соосно размещено устройство шумоглушения, и присоединительную часть, подключенную к камере воздухоочистителя. Устройство шумоглушения выполнено в виде пластмассовой вставки, имеющей конфузорно-диффузорную форму, с оптекаемой заходной частью и боковыми щелями для захода воздуха внутрь вставки. Конфузорно-диффузорная секция служит для заглушения шума.

Принцип глушения шума в прототипе основан на создании рассогласования волновых сопротивлений трубопровода, в котором распространяются звуковые волны. Рассогласование волновых сопротивлений обеспечивает отражение звуковых волн в обратном направлении к месторасположению источника звуковых волн - цилиндру двигателя в моменты открытия и закрытия впускных клапанов. В прототипе рассогласование волновых сопротивлений обеспечивается в зонах изменения его проходного сечения в диффузорном элементе, т.е. именно в этой зоне происходит отражение звука распространяемого в направлении свободного среза воздухоочистителя обратно назад к впускному клапану. Такие процессы прямого и обратного распространения волн происходят непрерывно (как и сами процессы наполнения цилиндров при работе двигателя) и на этом участке трубопровода происходит в связи с этим частичное преобразование энергии звуковых волн в тепловую энергию (рассеивание энергии вследствие потерь на трение при многократном прохождении отражаемых упругих волн с соответствующим трением о неоднородности стенок трубопровода).

Однако общеизвестно и отрицательное воздействие введения таких зауженных (диффузорных) зон в трубопроводе на процессы наполнения цилиндров и мощностные, экономические и токсические показатели ДВС, связанные с дросселированием воздушного (засасываемого) потока и роста гидравлических сопротивлениям тракта.

Кроме того, боковой забор воздуха исключает возможность использования скоростного напора воздуха, движущегося с большой скоростью автомобиля. Поскольку вставка "утоплена" внутри патрубка, для варианта забортного забора воздуха в кольцевой зазор возможно попадание снега, пыли, листьев и др. что препятствует нормальному забору воздуха, увеличивает гидросопротивления, снижает эффективность вставки, как глушителя шума.

Сама по себе вставка представляет собой достаточно сложную с точки зрения конструкции и технологии деталь.

В конечном итоге выигрыш за счет аэродинамической формы вставки сводится на нет из-за наличия значительных противодавлений в такте впуска, вызванных резким поворотом воздушного потока и другими конструктивными особенностями вставки.

Следует отметить и ограниченные функциональные возможности прототипа, о чем подробно будет сказано ниже. В частности, имеется ввиду то, что комплекс современных требований к конструкциям элементов двигателей внутреннего сгорания предусматривает сообщение им, в частности воздухоподводящим патрубкам систем впуска, многофункциональных качеств, например дополнительных функций эстетического, несущего, нагревательного, дефлектирующего и др. характера, способствующих созданию компактных и оптимальных конструкций.

Задачей изобретения является повышение эффективности и надежности устройства шумоглушения при одновременном повышении технических и эксплуатационных качеств двигателя.

Сущность изобретения заключается в том, что в известной системе впуска двигателя внутреннего сгорания, содержащей воздухоочиститель, к которому подсоединены впускная труба с источником подвода топлива в цилиндры двигателя и воздухоподводящий патрубок, включающий входную часть, ограниченную заходным срезом, в которой соосно размещено устройство шумоглушения, и присоединительную часть, подключенную к камере воздухоочистителя, названное устройство шумоглушения выполнено в виде 1/4-волнового резонатора, размещенного во входной части патрубка с образованием сквозного кольцевого зазора, причем длина резонатора составляет 1/2l, горло резонатора размещено в середине воздухоподводящего патрубка, а дно резонатора снабжено обтекателем, выступающим за пределы плоскости поперечного сечения заходного среза патрубка.

Предпочтительным является случай, когда стенки резонатора выполняются из пористого, газопроницаемого, звукопоглощающего материала, например металлической шерсти, металлорезины, катодной меди и др. что позволяет свести до минимума гидросопротивления во впускной тракте и повысить эффективность шумоглушения.

Однако, если стенки резонатора выполнены из газопроницаемого материала, то минимальная площадь поперечного сечения кольцевого зазора, образованного наружной стенкой резонатора и внутренней стенкой входной части патрубка, должна определяться из зависимости π(r₂-r₁)² ≥ πr²₃, где l длина воздухоподводящего патрубка; r₁ максимальный наружный радиус резонатора; r₂ минимальный радиус входной части патрубка; r₃ минимальный радиус присоединительной части патрубка.

В этом случае резонатор может быть выполнен из стали, пластмассы и др.

Эффективность системы впуска повысится, если соосно c названным 1/4-волновым резонатором, с образованием сквозного кольцевого зазора разместить второй 1/4-волновой резонатор, горло которого размещено на расстоянии 1/4l от середины воздухоподводящего патрубка, а длина составляет 1/4l.

Внутренние полости по крайней мере одного из резонаторов могут быть заполнены пористым, звукопоглощающим, газопроницаемым материалом, а стенки резонаторов (устройство шумоглушения) могут быть однослойными, или иметь структуру типа "сэндвич" (многослойную), причем материал каждого из слоев, с учетом достижения определенных функций, подбирается со специфическими физико-механическими свойствами.

В частности, устройство шумоглушения, по крайней мере частично, может быть выполнено из высокоомного материала и подключено к источнику электроснабжения определенным образом. Или стенки резонатора могут быть выполнены трехслойными, крайние слои выполнены из высокоомного, газопроницаемого материала, а внутренний слой являет собой адсорбирующий материал, улавливающий пары топлива. Аналогичным образом кольцевой зазор между резонаторами может быть заполнен адсорбирующим материалом, например активированным углем.

Само по себе устройство шумоглушения может быть технологически выполнено в виде одной детали, например из пластмассы, но в этом случае дно резонаторов должно быть выполнено из жесткого, звукоотражающего материала, например, в виде металлических шайб.

При таком конструктивном исполнении, в отличие от прототипа предлагаемое устройство позволяет использовать скоростной напор воздуха быстро движущегося автомобиля, при этом обтекатель, размещенный снаружи заходного среза патрубка, выполняет функцию элемента снижающего гидросопротивления впускного тракта двигателя и одновременно с этим предотвращает попадание в патрубок грязи, снега, листьев и пр. находящихся во встречном потоке воздуха, в полость патрубка. Достаточно простое по конструкции устройство шумоглушения обладает вместе с тем эффективностью, поскольку дно резонатора размещено в зоне заходного среза, а горло в середине патрубка, что позволяет реализовать конструкцию 1/4-волнового резонатора, без увеличения габаритов устройства системы впуска.

Особо следует подчеркнуть многофункциональность предлагаемого устройства, поскольку наряду с шумоглушением, что имеет место в прототипе, возможно еще дополнительное воздействие на впускной воздух теплом, что улучшает пусковые и эксплуатационные качества двигателя, особенно в холодное время года, использовать явление адсорбции, что позволяет снизить токсичность двигателя, исключается возможность обледенения или попадание воды в цилиндры двигателя (при этом исключается гидроудар и как следствие поломка двигателя).

На фиг. 1 показан вариант конструкции системы впуска двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2, 3, 4 и 6 возможные варианты конструктивного исполнения устройств шумоглушения; на фиг. 5 сечение по А-А на фиг. 4; на фиг. 7 сечение по Б-Б на фиг. 6; на фиг. 8 сечение по В-В на фиг. 2 (увеличено).

Система впуска двигателя внутреннего сгорания содержит воздухоочиститель 1, к которому подсоединены впускная труба 2 с источником подвода топлива в цилиндры двигателя (не показаны) и воздухоподводящий патрубок, включающий входную часть 3, в которой соосно с образованием сквозного кольцевого зазора 4 размещено устройство шумоглушения. Входная часть 3 патрубка ограничена заходным срезом 5, а присоединительная часть 6 патрубка подключена к камере воздухоочистителя 1.

Устройство шумоглушения выполнено в виде 1/4-волнового резонатора 7, размещенного во входной части 3 патрубка с образованием сквозного кольцевого зазора 4, причем длина резонатора 7 составляет 1/2l, горло 8 резонатора 7 размещено в середине воздухоподводящего патрубка, а дно 9 резонатора 7 снабжено обтекателем 10, выступающим за пределы плоскости поперечного сечения заходного среза 5 патрубка. Минимальная площадь поперечного сечения кольцевого зазора 4 определяется из зависимости π(r₂-r₁)² ≥ πr²₃, где l длина воздухоподводящего патрубка; r₁ максимальный наружный радиус резонатора 7; r₂ минимальный радиус входной части 3 патрубка;
r₃ минимальный радиус присоединительной части 6 патрубка.

Внутри 1/4-волнового резонатора 7, соосно с образованием сквозного кольцевого зазора 11 размещен второй 1/4-волновой резонатор 12, дно которого 13 размещено в плоскости горла 8 первого 1/4-волнового резонатора 7, а длина составляет 1/4l.

Внутренняя полость по крайней мере одного из 1/4-волновых резонаторов 7 и 12 может быть заполнена пористым, звукопоглощающим, газопроницаемым материалом. Корпуса резонаторов 7 и 12 также могут быть выполнены из такого материала, однако в этом случае их дно 9 и 14 выполняется из жесткого, звукоотражающего материала.

Устройство шумоглушения, по крайней мере, частично может быть выполнено из высокоомного материала и подключено к источнику электроснабжения(фиг.8).

Стенки резонаторов 7 и 12 могут иметь многослойную структуру, причем каждый из слоев выполнен из материала с определенными физико-механическими свойствами, например стенки резонатора выполняются трехслойными, при этом крайние стенки выполнены из высокоомного материала, подключенного к источнику электроснабжения (к аккумулятору через управляющее устройство), а средний слой представляет собой адсорбирующее вещество, например активированный уголь.

Аналогичным образом в кольцевом зазоре 11, между резонаторами 7 и 12 (фиг. 2,8) может быть помещен слой активированного угля.

На фиг. 1, 4, 5 и 8 показан возможный вариант установки устройства шумоглушения во входной части 3 патрубка посредством установочных ребер 15, хотя способы установки и фиксации могут быть самыми различными.

Дополнительно статическое описание объекта поясняется (фиг. 9) схемой воздухоподводящего патрубка со встроенными соосно 1/4 волновыми резонаторами; на фиг. 10 эпюра распределения звукового давления в патрубке на низшей собственной форме колебаний воздуха в полости патрубка, когда по длине патрубка укладывается 1/2 длины звуковой волны; на фиг. 11 эпюра распределения звукового давления в патрубке на второй низшей собственной форме колебаний воздуха в полости патрубка, когда по длине патрубка укладывается длина звуковой волны. Ниже приведена схема вариантов а-д размещения горла 1/4 волнового резонатора длиной 1/4l.

Устройство работает следующим образом. Возвратно-поступательное перемещение поршней двигателя создает во впускной трубе 2 колебания газа и упругие волны, которые передаются в полость воздухоочистителя 1. За счет этих колебаний газ в камере воздухоочистителя 1 периодически, на частоте процессов впуска возбуждается, плотность и количество газа в объеме камеры воздухоочистителя 1 непрерывно периодически изменяется. При этом часть газа в виде пульсирующей составляющей, вошедшей в полость воздухоочистителя 1, расходуется как на увеличение количества газа в его камере, так и на передачу в присоединительную часть 6, далее во входную часть 3 воздухоподводящего патрубка и через заходный срез 5 выводится в атмосферу. Переменное поступление газа в воздухоподводящий патрубок создает в нем колебания скорости газа. Именно эти колебания и упругие волны вызывают излучение звука заходным срезом 5 в окружающую среду.

Установка во входной части 3 воздухоподводящего патрубка 1/4 волнового акустического резонатора, в противофазе настроенного на наиболее энергоемкую низшую собственную резонансную форму колебаний воздушного объема, заключенного в патрубке (половина длины волны укладывающаяся по длине патрубка), позволяет при максимальном сжатии газа в патрубке и одновременном максимальном разрежении в полости резонатора 7 обеспечить максимальный отсос газа из полости патрубка в полость резонатора 7, т.е. значительно "успокоить" пульсации газа в патрубке на этой частоте и тем самым свести на минимум излучение звука на этой частоте заходным срезом 5. Второй 1/4-волновой резонатор 12 работает аналогичным образом, подавляя резонансные акустические явления в воздухоподводящем патрубке на второй, так же достаточно энергоемкой частоте собственной резонансной формы колебаний объема воздуха, заключенного в полости патрубка (по длине патрубка укладывается полная длина волны), за счет размещения горла резонатора 12 в зоне максимального значения давления (фиг. 11,а-д) на этой форме колебаний.

Наличие обтекателя 10,с одной стороны, позволяет уменьшить гидросопротивления во впускном тракте двигателя, а размещение обтекателя за пределами плоскости поперечного сечения заходного среза 5 патрубка способствует предотвращению попадания в его полость самых различных внедрений, находящихся во встречном потоке воздуха, в частности, это могут быть насекомые, листья, частицы грунта, снег и др. Наличие сквозного зазора в виде прямого проточного канала 4 между резонатором 7 и стенками входной части 3 патрубка позволяет использовать эффект инерционного наддува при движении автомобиля, что исключено в прототипе, поскольку там засасываемый воздушный поток резко меняет направление (два раза под 90^o). Здесь следует отметить, что в варианте, когда стенки резонатора 7 выполнены из газопроницаемого материала, например, когда резонатор выполнен в виде металлической или пластмассовой гильзы, сечение кольцевого зазора во входной части патрубка не должно быть меньше поперечного сечения присоединительной части 6 патрубка, ибо в противном случае возрастут гидросопротивления впускного тракта. Практически (фиг.1-5) это достигается выполнением входной части 3 патрубка в виде расширенной камеры.

Если корпус резонатора 7 выполняется из газопроницаемого материала (фиг. 6-7), то патрубок может выполняться прямолинейным или плавно коническим, поскольку в этом случае наличие резонатора 7 внутри входной части 3 патрубка не оказывает влияния на гидросопротивления во впускном тракте двигателя.

Заполнение внутренних полостей резонаторов 7 и/или 12 пористым, газопроницаемым, шумопоглощающим материалом, например металлической шерстью, катодной медью, волокнистым или пенистым полимерным материалом,позволяет повысить эффективность устройства шумоглушения не только на отдельных режимах, но и во всем рабочем диапазоне, за счет расширения частотного диапазона шумоглушения.

В отличие от прототипа предлагаемое устройство шумоглушения является многофункциональным, в частности стенки резонаторов 7 и/или 12, или набивка их внутренних полостей, могут быть выполнены из высокоомного материала, что делает возможным осуществлять подогрев впускного воздуха в период запуска и прогрева двигателя, или постоянный подогрев впускного воздуха при эксплуатации в условиях низких температур окружающей среды. В этом случае устройство шумоглушения может быть использовано и как испаритель воды в условиях движения при значительном количестве попадания снега или дождя во встречном потоке воздуха, например, при движении по заснеженной дороге вблизи впереди идущего большого грузового автомобиля.

Полости резонаторов 7 и/или 12 могут быть заполнены специальным адсорбентом паров бензина, например веществом, полученным в результате сжигания кокосового ореха (активированный уголь). В этом случае при карбюраторной версии в системе питания двигателя, при остановленном двигателе пары топлива из карбюратора не имеют возможности непосредственно попасть в атмосферу через срез 5, так как задерживаются адсорбирующим веществом. Таким образом улучшается экология двигателя за счет уменьшения попадания паров топлива через срез 5 в атмосферу.

Конкретное размещение внутри воздухоподводящего патрубка резонатора 12 подробно поясняется на фиг. 11, а-д. В частности, в варианте в резонатор может быть сдвоенным, с общим жестким дном 14, при этом горла 13 резонатора размещены в "пучностях" эпюры давления "P₂".

В настоящее время в АО "АВТОВАЗ" разработана техническая документация на новый двигатель, где реализована конструкция системы впуска, показанная на фиг. 1.

Формула изобретения

1. Система впуска двигателя внутреннего сгорания, содержащая воздухоочиститель, к которому присоединены впускная труба с источником подвода топлива в цилиндры двигателя и воздухоподводящий патрубок, включающий входную часть, ограниченную заходным срезом, в которой соосно размещено устройство шумопоглощения, и присоединительную часть, подключенную к камере воздухоочистителя, отличающаяся тем, что устройство шумоглушения выполнено в виде 1/4 волнового резонатора, размещенного во входной части патрубка с образованием кольцевого сквозного зазора, причем длина резонатора составляет 1/2 l, горло резонатора размещено в середине воздухоподводящего патрубка, а дно резонатора снабжено обтекателем, выступающим за пределы плоскости поперечного сечения заходного среза патрубка.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что минимальная площадь поперечного сечения кольцевого зазора определяется из зависимости
π(r₂-r₁)² ≥ πr²₃,
где l длина воздухоподводящего патрубка, м;
r₁ максимальный наружный радиус резонатора, м;
r₂ минимальный радиус входной части патрубка, м;
r₃ минимальный радиус присоединительной части патрубка, м.

3. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что соосно 1/4-волновому резонатору, с образованием сквозного кольцевого зазора, размещен второй 1/4-волновой резонатор, горло которого размещено на расстоянии 1/4 l от середины воздухоподводящего патрубка, а длина составляет 1/4 l.

4. Система по пп.1 3, отличающаяся тем, что внутренняя полость по крайней мере одного из резонаторов заполнена пористым, звукопоглощающим, газопроницаемым материалом.

5. Система по пп.1 3, отличающаяся тем, что устройство шумоглушения выполнено в виде единой детали из пористого, звукопоглощающего, газопроницаемого материала, при этом дно резонаторов выполнено из жесткого, звукоотражающего материала.

6. Система по пп.1 5, отличающаяся тем, что устройство шумоглушения по крайней мере частично выполнено из высокоомного материала и подключено к источнику электроснабжения.

7. Система по пп.1 6, отличающаяся тем, что стенки устройства шумоглушения имеют многослойную структуру, причем каждый из слоев выполнен из материала с определенными физико-механическими свойствами.

8. Система по пп.6 и 7, отличающаяся тем, что стенки по крайней мере одного из 1/4-волновых резонаторов выполнены трехслойными, при этом крайние слои выполнены из высокоомного, газопроницаемого материала, а внутренний слой выполнен из адсорбирующего материала, например, активированного угля.

9. Система по пп.3 7, отличающаяся тем, что кольцевой зазор между резонаторами заполнен адсорбирующим материалом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11