RU2115818C1 - Intake device of internal combustion engine - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines; intake systems. SUBSTANCE: intake device has housing 1 with throttle valve 3 mounted on rotary axle 2. Novelty is that throttle valve 3 is made, at least partially, in cross section, of open pore noise and vibration damping material. Size of pores can increase from center of throttle valve 3 to its edge 6. Throttle valve can be made sectional, with streamlined surface. EFFECT: reduced noise and hydraulic resistance in intake manifold of internal combustion engine. 4 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к управлению и регулированию двигателей дросселированием всасывающих трубопроводов для воздуха или горючей смеси. Известна система впрыска топлива с дроссельной заслонкой, патент США N 4356801, кл. F 02 M 9/08, опубл. 1982, где во впускном трубопроводе установлена поворотная дроссельная заслонка, регулирующая расход воздуха. В полностью открытом положении заслонка создает минимальное сопротивление проходу воздуха. В положении холостого хода заслонка создает максимальное сопротивление, при этом значительная часть ее внешней кромки прилегает к стенке канала впускного трубопровода, а остальная часть кромки срезана и создает со стенкой трубопровода зазор, через который со звуковой скоростью проходит поток воздуха и топлива. The invention relates to engine building, in particular to the control and regulation of engines by throttling suction pipelines for air or a combustible mixture. Known fuel injection system with throttle, US patent N 4356801, cl. F 02 M 9/08, publ. 1982, where a rotary throttle valve that regulates air flow is installed in the intake pipe. In the fully open position, the damper creates minimal resistance to air passage. In the idle position, the damper creates maximum resistance, while a significant part of its outer edge is adjacent to the wall of the inlet pipe channel, and the rest of the edge is cut off and creates a gap with the pipe wall through which air and fuel flow passes at an audio speed.

Из заявки ФРГ N 3901418, кл. F 02 D 9/10, опубл. 1990, известно дозирующее воздух устройство для двигателя внутреннего, сгорания (ДВС), где на заслонке смонтированы самостоятельно функционирующие клапаны, которые под воздействием протекающего с большой скоростью воздуха приводятся в закрытое положение. From the application of Germany N 3901418, class. F 02 D 9/10, publ. 1990, an air-metering device for an internal combustion engine (ICE) is known, where independently functioning valves are mounted on the damper, which are brought into the closed position under the influence of air flowing at high speed.

Известны устройства дросселирования впуска ДВС, патент США N 4972815, кл. F 02 D 9/10, опубл. 1990, заявка Германии N 4104010, кл. F 02 D 9/10, опубл. 1992, заявки ФРГ N 3620338, кл. F02 D 9/08, опубл. 1987 и 2950866, кл. F 02 M 9/12, опубл. 1981, поворотные заслонки в которых снабжены различными кромками, клапанами, дефлекторами и другими элементами, влияющими на поток воздуха или горючей смеси элементы. Known devices for throttle intake ICE, US patent N 4972815, CL. F 02 D 9/10, publ. 1990, German application N 4104010, CL F 02 D 9/10, publ. 1992, applications of Germany N 3620338, class. F02 D 9/08, publ. 1987 and 2950866, cl. F 02 M 9/12, publ. 1981, rotary dampers in which are equipped with various edges, valves, baffles and other elements affecting the flow of air or combustible mixture elements.

Общим недостатком описанных устройств с одной стороны является повышенное гидросопротивление такого впускного тракта, что обусловлено наличием на заслонках дефлекторов, клапанов и др. элементов, а с другой стороны - повышенное излучение звука, который возбуждается срывом потока на кромках и пульсациями воздуха и вибрирующими под воздействием движущегося с околозвуковой скоростью потока воздуха или горючей смеси тонкими металлическими кромками (высокочастотный кромочный свист) заслонки. A common drawback of the described devices is, on the one hand, the increased hydraulic resistance of such an intake tract, which is caused by the presence of deflectors, valves, and other elements on the dampers, and, on the other hand, the increased emission of sound, which is excited by a stall at the edges and pulsations of air and vibrating under the influence of a moving with transonic speed of air flow or combustible mixture with thin metal edges (high-frequency edge whistle) damper.

В качестве прототипа выбрано устройство дросселирования впуска ДВС, описанное в заявке Японии (B4), N 4-37256, кл. F 02 D 9/10, 1992, которое содержит дроссельное отверстие, подающее в ДВС впускной воздух или топливовоздушную смесь и установленную в отверстии, с возможностью свободного поворота дроссельную заслонку. Процессом открытия-закрытия заслонки регулируется расход горючей смеси или воздуха. Отличительной особенностью является то, что на верхней по потоку поверхности заслонки выполнена канавка, располагающаяся вблизи конца заслонки, наиболее удаленного от оси с нижней по потоку стороны при открытой заслонке. Часть канавки попадает на торцевую поверхность заслонки, образуя на ней ступеньку. Устройство, как это отмечено в указанном источнике информации, позволяет избежать возникновения шума при впуске. As a prototype, an ICE intake throttle device was selected as described in Japanese Application (B4), N 4-37256, class. F 02 D 9/10, 1992, which contains a throttle aperture, which supplies inlet air or air-fuel mixture to the internal combustion engine and is installed in the aperture, with a possibility of free rotation of the throttle. The opening-closing process of the damper controls the flow rate of the combustible mixture or air. A distinctive feature is that a groove is made on the upstream surface of the shutter, located near the end of the shutter, which is farthest from the axis on the downstream side with the shutter open. Part of the groove falls on the end surface of the damper, forming a step on it. The device, as noted in the specified source of information, avoids the occurrence of noise at the inlet.

Однако и прототипу свойственны недостатки, отмеченные в описанных аналогах. В частности, с одной стороны - это неизбежное возникновение высокочастотного звука, генерируемого тонкой и жесткой торцевой кромкой заслонки (эффект свистка), имея в виду значительную (околозвуковую) скорость потока, в зоне кромки заслонки, а с другой стороны - наличие ступенчатого элемента на поверхности заслонки может приводить к местному срыву обтекающего его потока, вихреобразованию в этой зоне и в конечном итоге возможному увеличению гидросопротивлений впускного тракта, а это непосредственно ухудшает процесс наполнения цилиндров горючей газо-воздушной смесью. However, the prototype is also characterized by the disadvantages noted in the described analogues. In particular, on the one hand, this is the inevitable occurrence of high-frequency sound generated by the thin and hard end edge of the damper (whistle effect), bearing in mind the significant (transonic) flow velocity in the area of the edge of the damper, and on the other hand, the presence of a stepped element on the surface the flaps can lead to local disruption of the flow around it, vortex formation in this zone and, ultimately, a possible increase in the hydraulic resistance of the inlet tract, and this directly worsens the process of filling the cylinders ryuchey gas-air mixture.

Можно отметить и еще один общий недостаток известных устройств, который заключается в том, что применение различного рода канавок, дефлекторов, клапанов и др. в составе дроссельной заслонки усложняет ее конструкцию и делает ее более дорогостоящей. One more common drawback of the known devices can be noted, which is that the use of various kinds of grooves, deflectors, valves, etc. as part of the throttle valve complicates its design and makes it more expensive.

Целью изобретения является снижение шума и гидравлических сопротивлений во впускном тракте ДВС при одновременном упрощении и удешевлении дросселирующего устройства. The aim of the invention is to reduce noise and hydraulic resistance in the intake tract of the internal combustion engine while simplifying and cheapening the throttle device.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном впускном устройстве для двигателя внутреннего сгорания, содержащем установленную в корпусе и смонтированную на поворотной оси дроссельную заслонку, последняя по крайней мере частично в своем поперечном сечении выполнена из пористого с открытыми порами шумовибродемпфирующего материала, например пористого сетчатого материала (ПСМ) или металлорезины (МР). При этом заслонка имеет обтекаемую, лишенную вихреобразующих фрагментов форму. В наиболее оптимальном варианте вся кромка заслонки выполняется из предлагаемого материала. Более того, степень пористости может увеличиваться от центра заслонки к ее периферии (кромке). The essence of the invention lies in the fact that in the known inlet device for an internal combustion engine comprising a throttle valve mounted in a housing and mounted on a rotary axis, the latter is made at least partially in its cross section of a noise-absorbing porous material with open pores, for example a porous mesh material (PSM) or metal rubber (MR). At the same time, the damper has a streamlined shape devoid of vortex-forming fragments. In the most optimal embodiment, the entire edge of the shutter is made of the proposed material. Moreover, the degree of porosity can increase from the center of the damper to its periphery (edge).

При таком конструктивном исполнении не происходит генерирования кромочного высокочастотного свиста из-за высокого декремента затухания пористого сетчатого материала, а обтекаемая форма поверхности заслонки создает меньшие гидросопротивления во впускном тракте. Изготовление заслонки в целом из предлагаемого материала или ее отдельных составляющих не представляет особых технических сложностей, поскольку технология изготовления таких материалов освоена промышленностью. With this design, edge high-frequency whistling is not generated due to the high attenuation decrement of the porous mesh material, and the streamlined shape of the damper surface creates less hydraulic resistance in the inlet tract. The manufacture of the valve as a whole from the proposed material or its individual components does not present special technical difficulties, since the manufacturing technology of such materials has been mastered by the industry.

На фиг. 1 показан корпус дроссельной заслонки, здесь сразу следует оговориться, что если в двигателе топливо подается карбюратором или аппаратурой точечного впрыска, которые монтируются над корпусом дроссельной заслонки, то последняя регулирует подачу горючей смеси, а если в двигателе используется аппаратура распределенного впрыска топлива, то заслонка регулирует только расход потока воздуха; на фиг. 2 - 9 - некоторые конструктивные варианты исполнения дроссельных заслонок, в их осевом поперечном сечении и на виде сверху. In FIG. Figure 1 shows the throttle body, it should immediately be noted here that if the fuel in the engine is supplied by a carburetor or a point injection device, which are mounted above the throttle body, the latter controls the flow of the combustible mixture, and if the engine uses distributed fuel injection equipment, the valve controls air flow rate only; in FIG. 2 - 9 - some structural options for the execution of throttle valves, in their axial cross section and in a top view.

Показанное на фиг. 1 - 9 впускное устройство для двигателя внутреннего сгорания содержит корпус 1 в котором на поворотной оси 2 смонтирована дроссельная заслонка 3. Крепление заслонки 3 на оси 2 осуществляется общепринятым приемом - винтами 4. Перекрытие канала 5 корпуса происходит при закрытии заслонки 3, в момент контакта ее кромки 6 с поверхностью стенки канала 5. Shown in FIG. 1 - 9, the inlet device for the internal combustion engine contains a housing 1 in which a throttle valve 3 is mounted on the rotary axis 2. The fastening of the valve 3 on the axis 2 is carried out by the generally accepted method - screws 4. The channel 5 of the housing is closed when the damper 3 is closed, at the moment of its contact edges 6 with the surface of the wall of the channel 5.

Конструктивно заслонка может иметь самые различные варианты, некоторые из которых показаны на фиг. 2 - 9. В частности на фиг. 2 - 3 корпус заслонки 3 выполнен в виде металлического диска 7, (например латунного), на который напрессована шайба 8 из ПСМ или МР, на наружном торце которой сформирована кромка 6. На фиг. 4 - 5 в перфорированный диск 9 впрессованы сплошные диски 10 из ПСМ или МР. На фиг. 6 - 7 в диске 11 из ПСМ или МР выполнено глухое кольцевое углубление, в которое впрессовано металлическое кольцо 12. На фиг. 8 - 9 в диске 13 из ПСМ или МР выполнено глухое, осевое цилиндрическое углубление, в которое впрессован металлический диск 14. Structurally, the shutter may have a wide variety of options, some of which are shown in FIG. 2 to 9. In particular, in FIG. 2 - 3, the valve body 3 is made in the form of a metal disk 7 (for example, brass) onto which a washer 8 of PSM or MP is pressed on, an edge 6 is formed at its outer end. FIG. 4 to 5, solid disks 10 of PSM or MP are pressed into the perforated disk 9. In FIG. 6 - 7, a blind annular recess is made in the disk 11 of PSM or MP, into which a metal ring 12 is pressed in. FIG. 8 - 9, a blind, axial cylindrical recess is made in the disk 13 of PSM or MP in the disk 13, into which the metal disk 14 is pressed.

Этим описанием не исчерпываются все возможные варианты конструктивного исполнения заслонки 3. Можно, например, предложить конструкцию заслонки, выполненной в виде жесткого диска, со всех сторон облицованного ПСМ или МР. Такой вариант на чертежах не показан. This description does not exhaust all possible options for the design of the shutter 3. One can, for example, propose the design of the shutter, made in the form of a hard disk, lined with PSM or MP on all sides. This option is not shown in the drawings.

Работает устройство обычным образом. Скоростной поток засасываемого воздуха в канале 5 корпуса 1 создается поршнями двигателя при открытых впускных клапанах. Расход воздуха и скорость его течения по каналу 5 определяются (регулируются) положением заслонки 3. The device works in the usual way. The high-speed flow of intake air in the channel 5 of the housing 1 is created by the engine pistons with the intake valves open. The air flow rate and its flow rate through channel 5 are determined (regulated) by the position of the damper 3.

На режиме работы двигателя на холостом ходу заслонка 3 практически полностью перекрывает сечение канала 5. При этом воздух или бензовоздушная смесь с примерно околозвуковой скоростью просачиваются в имеющийся между стенкой канала 5 и кромкой 6 зазор. Однако эффективного генерирования звука кромкой 6 и всей поверхностью заслонки 3 не происходит, поскольку этому препятствует открыто- пористая структура виброшумодемпфирующего материала, входящего в состав заслонки 3 и, в особенности, периферийной зоны дроссельной заслонки, непосредственно примыкающей к узкой щели воздуховода (газовода). Т.е. даже в полностью закрытом положении заслонка 3 как бы бесшумно" дышит" и кромочные вихревые потоки не генерируются. Газопроницаемость заслонки 3 для конкретных конструкций двигателей можно подбирать степенью пористости структуры элементов из ПСМ или МР. Причем для более эффективного снижения шума на холостом ходу размер пор может увеличиваться от центра заслонки к ее периферии. When the engine is idling, the shutter 3 almost completely covers the cross section of the channel 5. At the same time, air or a gasoline mixture with approximately transonic speed seep into the gap existing between the channel wall 5 and the edge 6. However, efficient generation of sound by the edge 6 and the entire surface of the damper 3 does not occur, since this is prevented by the open-porous structure of the vibration-damping material included in the damper 3 and, in particular, the peripheral zone of the throttle damper directly adjacent to the narrow slit of the duct (gas duct). Those. even in the fully closed position, the shutter 3 “breathes” silently and edge eddy flows are not generated. The gas permeability of the shutter 3 for specific engine designs can be selected by the degree of porosity of the structure of elements from PSM or MR. Moreover, to more effectively reduce noise at idle, the pore size can increase from the center of the damper to its periphery.

Предлагаемое устройство обладает еще одним положительным качеством, а именно оно способствует качественной гомогенизации горючей смеси при использовании смесеобразующего устройства выше заслонки 3. В этом случае топливо, просачиваясь с высокой скоростью через пористые участки заслонки 3 подвергается мелкому распылу, что улучшает процесс его смешивания с воздухом и обеспечивает более полное сгорание в цилиндрах двигателя. The proposed device has another positive quality, namely, it contributes to the high-quality homogenization of the combustible mixture when using a mixture-forming device above the shutter 3. In this case, the fuel, which seeps through the porous sections of the shutter 3 at a high speed, is sprayed fine, which improves its mixing with air and provides more complete combustion in engine cylinders.

Claims (4)

1. Впускное устройство для двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус дроссельной заслонки, в котором на поворотной оси установлена дроссельная заслонка, отличающееся тем, что заслонка по крайней мере частично в своем поперечном сечении выполнена из пористого с открытыми порами шумовибродемпфирующего материала. 1. An inlet device for an internal combustion engine, comprising a throttle body, in which a throttle valve is mounted on a rotary axis, characterized in that the valve is at least partially in its cross section made of a porous, open-pore noise-damping material. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что величина пор шумовибродемпфирующего материала увеличивается от центра заслонки к ее периферии. 2. The device according to p. 1, characterized in that the pore size of the noise damping material increases from the center of the damper to its periphery. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что заслонка выполнена составной, при этом составляющие заслонку элементы смонтированы беззазорно с образованием общей обтекаемой поверхности. 3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the damper is made integral, while the elements making up the damper are mounted gaplessly with the formation of a common streamlined surface. 4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что по крайней мере часть заслонки выполнена из пористого сетчатого материала или металлорезины. 4. The device according to claims 1 to 3, characterized in that at least part of the damper is made of porous mesh material or metal rubber.

Images