DISTRIBUIDOR DE ADMIiÉfON DE AIRE PARA MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención está relacionada con un distribuidor de admisión de aire para un motor de combustión interna tal como un motor automotor y particularmente, con el aislamiento acústico en las tuberías de admisión aire que forman un distribuidor de admisión de aire. Un distribuidor de admisión de aire para un motor de combustión interna incluye una pluralidad de tubería de admisión de aire, que se conectan a cilindros correspondientes de un motor de cilindros múltiples que se atan en grupos o en un solo ensamble para evitar que el aire de admisión se interrumpa al igual que para distribuir uniformemente el aire de admisión. La Figura 7 ilustra un distribuidor de admisión de aire típico para un motor de combustión interna al cual se aplica la presente invención. Como se muestra en la Figura 1 , un distribuidor 1' de admisión de aire consiste de un colector 2, un soporte 4 de admisión de aire, y una pluralidad de tuberías 3' de admisión de aire. El colector 2 y el soporte 4 de tubería de admisión de aire se conectan entre sí por medio de las tuberías 3' de admisión de aire. Cada una de las tuberías 3' de admisión de aire consiste de una tubería de metal, tal como una tubería de aluminio, y se
- ^*^----"-*-*»-"*-»^ » ?®fz ^*4 dobla para obtener una forma predeterminada. Ambos extremos de cada tubería 3' de admisión de aire se unen de manera fija al colector 2 y el soporte 4 de tubería de admisión de aire, respectivamente . El distribuidor de admisión de aire convencional descrito en lo anterior implica los siguientes problemas . De este modo, cada tubería 3' de admisión de aire del distribuidor 1' de admisión de aire recibe transmisión de ruido (que puede ser provocado por la pulsación del aire de admisión o las vibraciones mecánicas en el motor) a partir del lado de la admisión de aire del motor, y el ruido a su vez se propaga o se disipa al exterior de la tubería 3' de admisión de aire. Para atenuar tales sonidos propagados o disipados, se ha utilizado una técnica para cubrir las tuberías 3' de admisión de aire con una cubierta de aislamiento sónico que se fabrica de un material de resina sintética o se fabrica de acero de doble capa de una hoja de aluminio . Sin embargo, la cubierta de aislamiento sónico puede incrementar el costo, y en algunos casos, la apariencia de las tuberías 3' de admisión de aire cubiertas con la cubierta de aislamiento no es favorable para el motor automotor. Alternativamente, las tuberías 3' de admisión de aire pueden estar cubiertas en su totalidad con materiales de aislamiento sónico. Sin embargo, el costo también
incrementará en este caso. Además, la disipación del calor será sustancialmente interrumpida. La presente invención ha sido hecha en vista de los aspectos anteriores y tiene como objetivo proporcionar un distribuidor de admisión de aire para un motor de combustión interna, en el cual los sonidos propagados o disipados de las tuberías de admisión de aire puedan efectivamente atenuarse sin cubrir las tuberías de admisión de aire con una cubierta de aislamiento separada o un material de aislamiento sónico. De acuerdo con la invención de la reivindicación 1, se proporciona un distribuidor de admisión de aire para un motor de combustión interna que comprende un colector, un soporte de tubería de admisión de aire, y una pluralidad de tuberías de admisión de aire que se conectan entre el colector y el soporte de tubería de admisión de aire, en donde cada tubería de admisión de aire se fabrica doblando una tubería de metal doble sustancialmente recta con superficies de tubería lisas que incluye una tubería exterior y una tubería interior teniendo diferentes frecuencias naturales entre sí y teniendo un espacio igual a o menor que 0.2 mm entre las mismas, para que la tubería exterior y la tubería interior hagan contacto deslizablemente de manera local entre sí en una región intermedia, y la tubería exterior y la tubería interior se unen en ambos extremos entre sí por bronce soldadura.
De acuerdo con la invención de la reivindicación 1, mientras que la tubería exterior y la tubería interior de la tubería de admisión de aire hacen contacto deslizablemente de manera local entre sí en la región intermedia, una capa de aire teniendo un espesor igual a o menor que aproximadamente 0.2 mm se forma entre la tubería exterior y la tubería interior en las porciones, excepto por la región intermedia. Por lo tanto, además del efecto de aislamiento sónico que puede obtenerse por la capa de aire, el efecto de atenuación de ruido puede obtenerse por el movimiento deslizante relativo entre la tubería exterior y la tubería interior en su punto de contacto. De este modo, debido a que la tubería exterior y la tubería interior tienen diferentes frecuencias naturales entre sí, el movimiento deslizante relativo entre las mismas en el punto de contacto puede atenuar las vibraciones. Como resultado, los ruidos propagados o disipados derivados de las tuberías de admisión de aire pueden significativamente atenuarse en comparación con una sola estructura de tubería convencional que tiene un espesor de pared igual a la suma de las dos tuberías interior y exterior. De acuerdo con esta invención, los ruidos propagados o disipados de las tuberías de admisión de aire pueden efectivamente atenuarse sin el uso de una cubierta separada o un material de aislamiento sónico. Esto permite
^rtg>_(__ftWflp^^,J_1w|?___._..|_^_.._ •- .-...- --.^e«_ta__._>____||_^_?___y___^?| que el motor de combustión interna se mejore en la regularidad y sea ventajoso en cuanto al costo, apariencia y disipación de calor sobre el motor convencional utilizando una cubierta separada o un material de aislamiento sónico para proteger las tuberías de admisión de aire. Además, debido a que la tubería exterior y la tubería interior de la tubería de admisión de aire se unen en ambos extremos entre sí por bronce soldadura, la tubería exterior y la tubería interior pueden compartir una tensión posible que puede concentrarse generalmente en los extremos de la tubería de admisión de aire, para que la resistencia de la tubería de admisión de aire pueda mejorarse considerablemente. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en corte transversal de una región intermedia de un distribuidor de admisión de aire para un motor de combustión interna de acuerdo con una modalidad de la presente invención; la Figura 2 es una vista en corte longitudinal de la región intermedia del distribuidor de admisión aire para el motor de combustión interna de acuerdo con la modalidad de la presente invención; la Figura 3 es una vista en corte transversal de un extremo de la tubería de admisión de aire mostrada en la Figura 1;
la Figura 4 es una vista en corte longitudinal de un extremo de la tubería de admisión de aire; la Figura 5 es un diagrama gráfico que muestra un resultado experimental de la relación entre la atenuación de ruido y el tamaño del espacio entre una tubería exterior y una tubería interior de la modalidad; la Figura 6 es una vista esquemática que muestra un método para medir el efecto de aislamiento sónico que ha sido utilizado para obtener el resultado experimental mostrado en la Figura 5; la Figura 7 es una vista de un distribuidor de admisión de aire típico para un distribuidor de combustión interna, al cual se aplica la presente invención. Una modalidad de la presente invención se describirá ahora con referencia a los dibujos. Las Figuras 1,
2, 3 y 4 ilustran la construcción de un distribuidor de admisión de aire para un motor de combustión interna de acuerdo con la modalidad de la presente invención. Las
Figuras 5 y 6 ilustradas el resultado de los experimentos llevados a cabo para proporcionar el efecto de la modalidad.
En la modalidad mostrada las Figuras 1, 2, 3 y 4, componentes similares se refieren a números similares como aquellos del distribuidor de admisión de aire típico para un motor de combustión interna mostrado en la Figura 7 y por lo tanto se describirá junto con la Figura 7.
.fr«fi,i<a_i_átLai¿j»MLj_i¿jittéfiÍ_-___ |&| gjM Como se muestra en la Figura 7, un distribuidor 1 de admisión de aire comprende un colector 2, un soporte 4 de tubería de admisión de aire, y una pluralidad de tubería 3 de admisión de aire. El colector 4 y el soporte 4 de tubería de admisión de aire se conectan entre sí por las tuberías 3 de admisión de aire. Cada tubería 3 de admisión de aire se dobla para obtener una forma predeterminada. Ambos extremos de la tubería 3 de admisión de aire se unen de manera fija mediante bronce soldadura o medidas similares a las del colector 2 y el soporte 4 de tubería de admisión de aire, respectivamente. Denotada por el número 5 de referencia en la Figura 7, se muestra una tubería soplada por gas. La región intermedia de cada tubería 3 de admisión de aire del distribuidor 1 de admisión de aire de esta modalidad está configurada como se muestra en las Figuras 1 y 2. Ambos extremos de cada tubería 3 de admisión de aire se configuran como se muestra en las Figuras 3 y 4. Más específicamente, la tubería 3 de admisión de aire se fabrica doblando una tubería doble sustancialmente recta hecha de metal (por ejemplo, aluminio) que tiene una tubería 3a exterior y una tubería 3b interior con un espacio 3c entre las mismas, cuyo espacio se determina por ser igual a o menor que 0.2 mm, para que la tubería 3a exterior y la tubería 3b interior hagan contacto localmente entre si en la región intermedia de la tubería 3 de admisión de aire.
_aá_.___.?_..
En particular,- la tubería 3a exterior y la tubería 3b interior se doblan, para que hagan contacto entre sí en el punto 3e de contacto (Figura 1) (sin fijarse entre sí) para que puedan deslizarse con relación entre sí por una corta distancia. Aquí, como se muestra en la Figura 4, la tubería exterior 3a y la tubería 3b interior se unen en ambos extremos entre sí mediante bronce soldadura en los puntos 3d. El diámetro interior de la tubería 3b interior se determina dependiendo de la velocidad de flujo de aire dentro de la tubería 3b interior. Tanto el espesor de pared de la tubería 3a exterior como el espesor de pared de la tubería 3b interior se determinan, para que las frecuencias naturales sean lo suficientemente diferentes entre sí y para que se requiera rigidez mecánica necesaria para que se asegure todas las tuberías 3 de admisión de aire. Por ejemplo, la tubería 3a exterior puede tener un espesor de pared de 0.8 mm, mientras que el diámetro interior y el espesor de pared de la tubería 3b interior pueden ser 36 mm y 1.2 mm, respectivamente. En las Figuras 1, 2, 3 y 4, la relación de espesor de pared con el diámetro interno y la relación de la distancia con el diámetro interior se exageran para propósitos ilustrativos. En caso de que la longitud de tubería total de la tubería doble sustancialmente lineal sea hasta aproximadamente 500 mm, puede fabricarse por el siguiente
_________a_l_«_a_____l__t____i proceso: primero, la periferia exterior de la tubería 3a exterior se fija en su posición mediante mordazas. Enseguida, la tubería 3b interior que tiene un diámetro externo ligeramente más pequeño que el tamaño de acabado deseado se inserta en la tubería 3a exterior. Una presión, por ejemplo, de 10 a 30 MPa se induce dentro de la tubería interior para incrementar su diámetro hasta que se forme el espacio 3c. Ahora se explicará la operación y el efecto de la modalidad teniendo la construcción anterior. De acuerdo con esta modalidad, la tubería 3a exterior y la tubería 3b interior de cada tubería 3 de admisión de aire hacen contacto localmente entre sí en la región intermedia de la tubería 3 de admisión de aire. Además, una capa de aire que tiene un espesor igual a o menor que aproximadamente 0.2 mm se forma entre la tubería 3a exterior y la tubería 3b interior en porciones, excepto por el punto de contacto. Esta puede proporcionar no solamente el efecto de aislamiento sónico debido a la presencia de la capa de aire sino también el efecto de atenuación de vibración debido al movimiento deslizante relativo entre la tubería 3a exterior y la tubería 3b interior en el punto de contacto. Más específicamente, ya que la tubería 3a exterior y la tubería 3b interior tienen diferentes frecuencias naturales entre sí, el movimiento deslizante relativo en el punto 3e de contacto entre las 2 tuberías 3a y 3b puede
&^&^g atenuar las vibraciones. Aquí, el efecto de atenación de vibración debido al movimiento deslizante relativo entre la tubería 3a exterior y la tubería 3b interior puede ajustarse variando las frecuencias naturales de cualquiera de las dos tuberías 3a y 3b, por ejemplo través de determinar adecuadamente su espesor de pared. Además de la diferencia en las frecuencias naturales, existe una diferencia en que la tubería 3a exterior recibe la transmisión principalmente de vibraciones mecánicas del motor de combustión interna, mientras que la
• tubería 3b interior experimenta vibraciones debido a la pulsación del aire de admisión además de las vibraciones mecánicas. Aquellos casos son considerados también para mejorar el efecto de atenuación de vibración obtenido por el movimiento deslizante relativo en el punto de contacto entre las dos tuberías 3a y 3b. Por consiguiente, la modalidad de la presente invención permite atenuar efectivamente los sonidos propagados y disipados, derivados de las tuberías 3 de admisión de aire sin la necesidad de cubrir las tuberías 3 de admisión de aire con una cubierta separada o un material de aislamiento sónico. Esto puede mejorar la regularidad del motor de combustión interna, y esta modalidad es ventajosa en cuanto a costo, apariencia y eficiencia de disipación de calor en comparación con la técnica para cubrir las tuberías
irtiBiimiiii ÍIIIIIÍ I IMIIII i iii i ii ii ¡r 3 de admisión de aire con una cubierta separada o un material de aislamiento sónico. Por ejemplo, el incremento en costo debido a la incorporación de la estructura de tubería doble puede ser substancialmente la mitad del incremento en costo debido a la incorporación de una cubierta de resina típica. Ya que la tubería 3a exterior y la tubería 3b interior se unen en ambos extremos entre sí mediante bronce soldadura en los puntos 3d, pueden compartir una tensión posible, que tiende a concentrarse en los extremos de cada tubería 3 de admisión de aire (o las porciones de fijación al colector 2 y al soporte 4 de tubería de admisión de aire), de este modo considerablemente mejorando la resistencia física. Experimento La Figura 5 es un diagrama gráfico que muestra el resultado experimental de la relación entre la atenuación de ruido (dB) y el espacio 3c (mm) entre la tubería 3a exterior y la tubería 3b interior de la tubería 3 de admisión de aire. Como se muestra en la Figura 6, el experimento fue llevado a cabo con un distribuidor 1 de admisión de aire para un motor a gasolina de automóvil de 4 cilindros de 1800 cc , y el experimento se ha realizado midiendo el nivel de presión del sonido (modo A) en una posición lejos de la región intermedia de la tubería 3 de admisión de aire por una distancia de 10 cm. Las otras condiciones experimentales fueron como
sigue : varias dimensiones de la tubería de admisión de aire: longitud = 400 mm; radio de curvatura = 60 mm; diámetro interior de la tubería interior = 36 mm; espesor de pared de la tubería interior = 1.2 mm; espesor de pared de la tubería exterior = 0.8 mm. Condición de operación del motor: 4000 rmp con la válvula del regulador totalmente abierta. Instrumentos para medir la presión de ruido: sonómetro con un micrófono condensador (JIS de primera clase) . Rango de frecuencia medida de presión de sonido: 16 a 20000 Hz (un rango audible por el hombre) . Haciendo referencia a la Figura 5, las mediciones de atenuación de ruido (dB) (3 veces en cada caso) se esquematizan con relación a los cambio graduales en el espacio 3c por 0.1 mm, con referencia al nivel de referencia
(0 dB) en caso de las tuberías de admisión de aire de una sola estructura de tubería teniendo un espesor de pared que es igual a la suma de los espesores de pared de la tubería interna y externa (1.2 mm + 0.8 mm = 2.0 mm) De acuerdo con los resultados mostrados en la
Figura 5, la atenuación de ruido es aproximadamente -2 dB cuando el espacio 3c es igual a o menor que 0.2 mm (0.2 mm y 0.1 mm en el caso del experimento), ya que es definitivamente
ii it H ti ÉÉiri n i II j-iiüín HÉimimi «¿Mfcl.A..
mayor que -1.3 dB cuando el espacio 3c excede 0.2 mm. Como resultado, el experimento ha probado el efecto de atención contra el ruido de la presente invención. El nivel de atenuación contra el ruido se reduce cuando el espacio 3c excede 0.2 mm. Tal reducción puede ser causada debido a que la tubería 3a exterior y la tubería 3b interior ya no hacen contacto entre sí aún después de que han sido dobladas, dando como resultado el que el efecto de atenuación de ruido por el movimiento deslizante relativo no pueda obtenerse. Cuando el espacio 3c excede 0.5 mm, la atenuación de ruido es ligeramente rebotada debido al efecto de aislamiento sónico de la capa de aire, que ahora se incrementa en el espesor. Los tamaños de la tubería 3a exterior y la tubería 3b interior de la tubería 3 de admisión de aire no se limitan a aquellos descritos anteriormente. Por ejemplo, si la tubería 3a exterior y la tubería 3b interior se fabrican de aluminio, preferiblemente pueden ser de 25 a 50 mm y aproximadamente de 20 a 48 mm, respectivamente, en el diámetro exterior. El espesor de pared de las tuberías 3a y 3b puede ser de 0.5 a 2.5 mm, respectivamente. Aunque la presente invención se ha descrito junto con un distribuidor de admisión de aire para un motor de combustión interna, también puede aplicarse a cualquier otro conducto apropiado tal como un tubo de soplado por gas, a
?______t_tÉiiiÉ_ ?tf fljffít 111 i-Mii m través del cual fluye el fluido comprimible en el cual se propagan ruidos o sonidos intrínsecos a través de una pestaña o similares en un extremo del mismo.