RU2209336C2 - Internal combustion engine - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: proposed engine with distributed injection of fuel contains intake branch pipe limited buy intake valve from side of combustion chamber and communicating through vacant end with space of receiver connected by intermediate pipe to space of chamber of air clearance equipment with air intake branch pipe. According to invention, dynamic lengths of intake branch pipe L₁ and air suction branch pipe L₃ are equal and are tuned to one and the same natural resonance mode of vibrations of air volume enclosed in space of corresponding branch pipes, and device to suppress suction noise is made in form of end 1/4 wave resonator built air suction branch pipe and arranged along axis of air suction branch pipe in its entry part. Open dynamic cut of resonator is located in middle of air suction branch pipe. Invention improved efficiency of suction noise damping. EFFECT: simplified design of system. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам воздухоочистки и топливоподачи, преимущественно для многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания с впрыском топлива в цилиндры. The invention relates to engine building, in particular to air purification and fuel supply devices, mainly for multi-cylinder internal combustion engines with fuel injection into cylinders.

Применение системы электронного впрыска топлива, вызывает необходимость введения в конструкцию двигателя внутреннего сгорания (далее ДВС) устройств, позволяющих в значительной степени ослабить величину резонансных амплитуд пульсаций объемного расхода воздуха и снизить гидравлические сопротивления в тракте системы впуска, с целью улучшения наполнения цилиндров, повышения эффективной мощности и экономических показателей ДВС. С другой стороны, подавление резонансных пульсаций газа во впускной системе ДВС благоприятно с точки зрения снижения звукового (шумового) излучения в окружающую среду производимого как выходным срезом воздухозаборного патрубка воздухоочистителя (аэродинамический шум), так и вибрирующими стенками элементов системы впуска (структурный, корпусной шум). The use of an electronic fuel injection system necessitates the introduction of devices into the design of an internal combustion engine (hereinafter ICE) that can significantly reduce the value of the resonant amplitudes of the pulsations of the air volume flow rate and reduce the hydraulic resistance in the intake system path, in order to improve the filling of the cylinders and increase the effective power and economic indicators ICE. On the other hand, the suppression of resonant pulsations of gas in the intake system of the internal combustion engine is favorable from the point of view of reducing sound (noise) radiation into the environment produced both by the output cut of the air intake pipe (aerodynamic noise) and by the vibrating walls of the intake system elements (structural, cabinet noise) .

Так, например, японская фирма "Ямаха Мотор" в заявке М 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 впускного трубопровода. So, for example, the Japanese company "Yamaha Motor" in the application M 61-244824, F 02 B 27/00, publ. 10.31.86, to reduce ripple and noise, suggests using two receivers, parallel and sequentially connected to the intake manifold route.

Японская фирма "Хонда Мотор" в заявке N63-219866, 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 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. Japanese company "Honda Motor" in the application N63-219866, F 02 M 35/10, publ. 09/13/88, suggests using two separate air lines connecting the air purifier and the receiver with two controlled throttles to reduce intake noise when suction is used to close the auxiliary channel at low revs and open both connecting pipelines at high revs. The same company in the application 61-190159, F 02 M 35/12, publ. 14.01.87, in order to ensure sound attenuation in a wide range of frequencies, it proposes to connect two sound attenuation devices to the inlet pipe - a 1/4 dead-end wave resonator and a resonant chamber.

В ЕПВ 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. EPO 0278117, F 02 B 27/00, publ. 08/17/88, to use the effects of increasing the filling of the cylinders, by suppressing resonant pulsations of the gas by adding them in antiphase, it is proposed to use mutually agreed additional resonant tubes and an additional receiver.

Австрийская фирма "АВЛ" в заявке ФРГ 3820607, F 01 B 25/00, публ. 29.12.88, для расширения частотного диапазона эффективной работы дополнительного акустического резонатора, предлагает выполнять его конструкцию изменяемого объема, настраиваемого в зависимости от скорости вращения коленвала. The Austrian company "AVL" in the application of Germany 3820607, F 01 B 25/00, publ. 12/29/88, to expand the frequency range of the effective operation of the additional acoustic resonator, offers to carry out its design of variable volume, adjustable depending on the speed of rotation of the crankshaft.

Японская фирма "Ниппон радзиэта" в заявке Японии 62-48047, F 01 M 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. Japanese company "Nippon Radzieta" in the application of Japan 62-48047, F 01 M 1/02, publ. 12.10.87, proposes, in order to increase the effect of damping the noise, instead of using large-sized complex designs of silencers, use an anti-resonance inlet pipe, including a controlled noise or vibration source, an electromagnetic valve, receiving acoustic sensors, and a control processor.

Японская фирма "Хитачи сэйсакусе" в заявке Японии 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 звуковые волны назад к источнику пульсаций (цилиндру двигателя), причем расстояние между стенками камер выбирается определенным образом. Japanese company "Hitachi seisakuse" in the application of Japan 2-4840, F 16 L 55/04, publ. 01/30/90, to reduce fluctuations in the piping system, it proposes that the pipeline branch into at least two channels, at different distances from the branch point, place expansion chambers that reflect direct incident sound waves back to the pulsation source (engine cylinder), and the distance between the chamber walls is selected in a certain way.

Английское отделение фирмы "Форд Мотор" в заявке Великобритании 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. The English branch of the company "Ford Motor" in the application of the UK 2203488, F 02 B 29/00, publ. 10.19.88, to suppress gas pulsations and noise in the intake manifold, provides for the installation of an “anti-sound” device in the form of a special loudspeaker or a special reservoir with an electrovalve.

Японская фирма "Ниссан Дзидося" в японской заявке 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 шума в виде расширительной камеры с внутренними трубками определенного соотношения диаметров и определенного расстояния срезов труб между собой. Japanese company Nissan Jidosia in Japanese application 51-23656, F 02 B 37/00, publ. 05/08/89, to reduce the intake noise of the internal combustion engine and increase its power, due to a decrease in the reverse current of the charge air, it is proposed to use a special design of the silencer in the form of an expansion chamber with internal tubes of a certain ratio of diameters and a certain distance of the pipe sections between each other.

Канадское отделение фирмы "Сименс-Бендикс" в патенте США 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. Siemens Canada's Canadian branch in US Pat. No. 4,934,343, F 02 M 35/00, for damping gas flow noise without significantly affecting the hydraulic resistance of the inlet tract, provides for the use of two diffuser sections in a bifurcated section of the gas pipeline that provide phase shift and compensation pulsation amplitudes when they are added in the connection zone.

Французской фирмой "Пежо" в патенте Франции 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. Также 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. The French company "Peugeot" in French patent 2536792, publ. 06/22/84, the use of a throttling washer inlet pipe narrowing orifice or a diffuser insert to reduce the noise of an ICE intake with direct fuel injection is claimed. The throttle washer or diffuser insert to ensure the required efficiency is located in the antinode wave of the vibrational velocity of the gas stream at some given speed mode of operation of the internal combustion engine. An obvious disadvantage of the device is the increase in hydraulic resistance of the intake system due to narrowing of the bore and, as a consequence, the deterioration of power, economic and environmental (toxic) parameters of ICE. Also, the location of the throttle washer or diffuser insert in one specific place of the inlet path allows you to effectively act on only one resonant frequency and multiple odd harmonics, i.e. there is a limited impact on individual high-speed engine operation modes.

Американское отделение фирмы "Сименс-Бендикс" в патенте США 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. American branch of Siemens-Bendix in US patent 4907547, F 02 M 35/10, publ. 03/13/90, to suppress noise and ripple in the intake system of the engine, it is proposed to use a special wave reflector located across the inlet pipe of one of the cylinders and a pair of cylinders on a rotating roller, which, when turned, provides selective opening of one of the neighboring inlet pipes of the engine cylinder.

Японской фирмой "Мазда Мотор" в ЕВП 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. The Japanese company Mazda Motor in ЕВП 0376299, F 02 M 35/12, publ. 07/04/90, to suppress gas pulsations and noise in the intake system of the internal combustion engine, a special device is provided for suppressing each of the resonant harmonics of pulsations that are multiples of λ (0.5 + n) the lengths of the resonant waves of pulsations, where n is an integer equal to zero or more than zero .

Германской фирмой "Фольксваген" в заявке ФРГ 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 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 эксплуатационных характеристик упругой стенки, ее малую долговечность, опасность попадания неочищенного воздуха в цилиндры ДВС при повреждении упругой стенки, существенное излучение звука непосредственно "пульсирующей" упругой стенкой и т.п. The German company "Volkswagen" in the application of Germany 3742322, F 02 M 35/10, publ. 07.07.88, it is planned to dampen the fluctuations in the flow of intake air in the internal combustion engine due to the inclusion of an additional “soothing” receiver with elastic walls in the intake tract, in which pulsed energy will be converted into thermal energy due to the pulsating action of the receiver walls in an elastic wall material with high internal friction of the material (rubber). The obvious disadvantages of such a system include the relative high cost of the device, the instability of the operational characteristics of the elastic wall, its low durability, the risk of untreated air entering the ICE cylinders when the elastic wall is damaged, significant sound emission directly from the “pulsating” elastic wall, etc.

Анализируя и обобщая результаты вышеприведенного патентного обзора следует сделать вывод, что вышеперечисленные устройства улучшения акустических характеристик и снижения газодинамических пульсаций во впускных системах ДВС и соответственно улучшения их мощностных, экономических и экологических показателей ДВС связаны с использованием дополнительных расширительных или резонансных камер, подключаемых как параллельно, так и последовательно к впускному тракту, использованием электронных систем формирования искуственных 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. Analyzing and summarizing the results of the above patent review, it should be concluded that the above devices to improve acoustic performance and reduce gas-dynamic pulsations in the intake systems of ICEs and, accordingly, improve their power, economic and environmental performance of ICEs are associated with the use of additional expansion or resonance chambers connected in parallel and sequentially to the intake tract, using electronic systems for the formation of artificial anti-flood GOVERNMENTAL signals to compensate actual signals ripple and noise, using additional receivers, additional controlled ducts and chambers with variable volume, branched gazovodov fazoupravlyaemymi with diffuser sections.

Известен ДВС фирмы "Мазда Мотор", описанный в заявке ЕПВ 0379926, F 02 M 35/12, публ. 01.08.90, выбранный в качестве прототипа, 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 по оси полости ресивера резонатор, закрепленный на его торцевой стенке. К системе впуска двигателя подключены три глушителя шума, непосредственно сообщенного с объемом полости ресивера, подключенного к трубе между ресивером и камерой воздухоочистителя и подключенного к камере воздухоочистителя. Known engine of the company Mazda Motor, described in the application EPO 0379926, F 02 M 35/12, publ. 08/01/90, selected as a prototype, containing a cylinder head, with inlet openings in which inlet valves are installed, inlet nozzles extending directly from the inlet openings and exiting into the gas collection receiver, the side wall of which is provided with connecting holes for these nozzles, and installed the axis of the cavity of the receiver is a resonator mounted on its end wall. Three silencers are connected to the engine intake system, which is directly communicated with the volume of the receiver cavity, connected to the pipe between the receiver and the air cleaner chamber and connected to the air cleaner chamber.

Труба, сообщающая полость ресивера и камеру воздухоочистителя (промежуточная труба), и воздухозаборный патрубок (см. фиг.1 названного прототипа), имеют различную длину, причем на графической части патентной заявки геометрические длины приведены без учета динамических удлинений. Как представлено на фиг. 2 описания прототипа, разнодлинные и, соответственно, разночастотные (имеющие различные значения собственной частоты) упомянутые патрубки и промежуточная труба участвуют в образовании спектра шумового излучения с выраженными тремя резонансными частотными пиками для подавления которых используются три устройства, в виде трех разночастотных настроенных акустических резонаторов:
- резонатор Гельмгольца, подключенный параллельно к полости ресивера для ослабления резонансных возбуждений, генерируемых подсоединенными к ресиверу впускными патрубками 1;
- резонатор Гельмгольца, подключенный параллельно к промежуточной трубе L2 для ослабления ее собственного резонанса;
- 1/4 волновой резонатор, подключенный к полости корпуса воздухоочистителя, для ослабления резонансного возбуждения воздушной полости камеры, вследствие подавления собственного резонанса воздухозаборного патрубка L3.The pipe communicating the cavity of the receiver and the chamber of the air cleaner (intermediate pipe), and the air intake pipe (see figure 1 of the named prototype), have different lengths, and on the graphic part of the patent application geometric lengths are given without regard to dynamic elongations. As shown in FIG. 2 descriptions of the prototype, the different lengths and, accordingly, the different frequencies (having different values of the natural frequency), the mentioned tubes and the intermediate pipe participate in the formation of a noise emission spectrum with pronounced three resonant frequency peaks for suppression of which three devices are used, in the form of three different frequency tuned acoustic resonators:
- Helmholtz resonator connected in parallel to the cavity of the receiver to attenuate the resonant excitations generated by the inlet pipes 1 connected to the receiver;
- Helmholtz resonator connected in parallel to the intermediate pipe L2 to attenuate its own resonance;
- 1/4 wave resonator connected to the cavity of the air cleaner housing to attenuate the resonant excitation of the air cavity of the chamber due to suppression of the intrinsic resonance of the air inlet L3.

Эффективность использования применения каждого отдельного шумозаглушающего элемента, настроенного на заданную конкретную частоту звукового излучения, вызывает необходимость совместного применения одновременно трех указанных глушителей, для подавления собственных резонансов каждого из трех трубопроводов, открытых с обеих концов - впускного патрубка при открытом впускном клапане, промежуточной трубы и воздухозаборного патрубка воздухоочистителя. The effectiveness of the use of each individual sound-attenuating element tuned to a given specific frequency of sound radiation necessitates the simultaneous use of three of these silencers simultaneously to suppress the intrinsic resonances of each of the three pipelines open at both ends - the inlet pipe with the inlet valve open, the intermediate pipe and the air intake air cleaner nozzle.

Очевидны недостатки такой системы глушения шума впуска с точки зрения стоимости и материалоемкости, ограниченных возможностей компоновки трех резонаторов в стесненном пространстве моторного отсека автомобиля, а также неблагоприятного влияния параллельно подключенных объемов резонаторных камер глушителей на изменение коэффициента избытка воздуха в процессе впуска на нестационарных режимах интенсивного разгона ДВС автомобиля (ухудшение динамики из-за подключения дополнительных воздушных объемов резонаторов к впускной магистрали ДВС). The disadvantages of such an intake silencing system are obvious from the point of view of cost and material consumption, the limited arrangement of three resonators in the cramped space of the engine compartment of the car, as well as the adverse effect of the parallel-connected volumes of the silencer resonator chambers on the change in the excess air coefficient during the intake during unsteady modes of intensive ICE acceleration vehicle (dynamics deterioration due to the connection of additional air volumes of the resonators to the intake manifold ICE).

Решение технической задачи основано на сокращении до минимума (до одного) числа применяемых резонаторов при обеспечении шумозаглушающего эффекта в целом, путем акустической настройки системы, за счет выбора патрубков одинаковых длин, что сводит к совмещению их собственных резонансных частот к одной частоте и позволяет использовать всего один резонатор (для подавления одной частоты), заглушающий резонансное излучение в этом случае обеих патрубков и т.о. позволяет уменьшить стоимость и материалоемкость системы в целом. The solution to the technical problem is based on reducing to a minimum (to one) the number of resonators used while providing a sound-damping effect as a whole, by acoustic tuning of the system, by choosing nozzles of the same length, which reduces the combination of their own resonant frequencies to one frequency and allows using only one a resonator (for suppressing one frequency), damping the resonance radiation in this case of both pipes, etc. allows you to reduce the cost and material consumption of the system as a whole.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном ДВС, с распределенным впрыском топлива, содержащем головку цилиндров, в которой сформирована, по крайней мере, одна камера сгорания, соединенный с камерой сгорания впускной патрубок, ограниченный со стороны камеры сгорания впускным клапаном и сообщенный свободным концом с полостью ресивера, которая посредством промежуточной трубы подключена к полости камеры воздухоочистителя, снабженного воздухозаборным патрубком, а также устройство для подавления шума впуска, динамические длины впускного и воздухозаборного патрубков равны между собой и, соответственно, настроены на одну и ту же собственную резонансную моду колебаний воздушного объема, заключенного в полостях соответствующих патрубков, а устройство для подавления шума впуска выполнено в виде встроенного в воздухозаборный патрубок тупикового 1/4 волнового резонатора, расположенного по оси воздухозаборного патрубка в его заходной части, и открытый динамический срез которого расположен в середине воздухозаборного патрубка. Наиболее оптимальным вариантом конструктивного исполнения является такой вариант, когда динамические длины впускного патрубка, промежуточной трубы между ресивером и камерой воздухоочистителя и воздухозаборного патрубка равны между собой. The essence of the invention lies in the fact that in the known internal combustion engine, with a distributed fuel injection containing a cylinder head, in which at least one combustion chamber is formed, connected to the combustion chamber of the inlet pipe, bounded on the side of the combustion chamber by an intake valve and communicated with a free end with the cavity of the receiver, which is connected through an intermediate pipe to the cavity of the chamber of the air purifier equipped with an air intake pipe, as well as a device for suppressing intake noise, dynamic lengths the inlet and the intake pipes are equal to each other and, accordingly, are tuned to the same intrinsic resonance mode of air volume oscillations enclosed in the cavities of the corresponding pipes, and the device for suppressing the intake noise is made in the form of a dead end 1/4 wave resonator integrated into the intake pipe, located along the axis of the intake pipe in its inlet, and an open dynamic section of which is located in the middle of the intake pipe. The most optimal design option is when the dynamic lengths of the inlet pipe, the intermediate pipe between the receiver and the chamber of the air cleaner and the intake pipe are equal to each other.

Первая собственная резонансная частота трубы, открытой с обеих концов (первая собственная резонансная мода), определяется исключительно ее длиной и не зависит от геометрии поперечного сечения. Значение этой частоты задается половиной длины волны, укладывающейся по динамической длине трубы. Именно первая собственная резонансная мода является наиболее энергоемкой и ее заглушение является наиболее актуальной задачей по снижению шумового излучения, передаваемого и излучаемого трубой. The first natural resonant frequency of a pipe open at both ends (the first natural resonant mode) is determined exclusively by its length and does not depend on the geometry of the cross section. The value of this frequency is set by half the wavelength that fits along the dynamic length of the pipe. It is the first intrinsic resonance mode that is the most energy-intensive and its damping is the most urgent task to reduce the noise transmitted and emitted by the pipe.

Патрубки L₁ и L₃ являются наиболее важными звеньями звукопередающей системы, по которой транспортируется шум впуска, где L₁ - начальный участок генерирования резонансного звука у самого источника возбуждения (открытого впускного клапана и движущегося поршня), а L₃ - конечное звено звукоизлучательной системы (излучатель), производящее непосредственное излучение звука в окружающую среду. Оба эти патрубка L₁ и L₃ являются гладкими трубами, в связи с чем их акустический резонанс отличается высокой добротностью, в отличие от промежуточной трубы L₂, которая содержит элементы активного сопротивления, вызывая фрикционные потери - в виде дроссельной заслонки, расходомера воздуха и выполнения самой трубы в виде гофрированного резинового шланга. Именно наличие указанных элементов в достаточно сильной степени и подавляет собственные резонансные моды промежуточной трубы L₂.The nozzles L ₁ and L ₃ are the most important parts of the sound transmission system through which the intake noise is transported, where L ₁ is the initial section of resonant sound generation at the excitation source itself (open intake valve and moving piston), and L ₃ is the final link of the sound emitting system ( emitter), producing direct radiation of sound into the environment. Both of these pipes L ₁ and L ₃ are smooth pipes, and therefore their acoustic resonance is of high quality, unlike the intermediate pipe L ₂ , which contains resistance elements, causing frictional losses - in the form of a throttle valve, air flow meter and the pipe itself in the form of a corrugated rubber hose. It is the presence of these elements to a sufficiently strong degree that suppresses the intrinsic resonance modes of the intermediate pipe L ₂ .

На фиг.1 показан один из возможных вариантов конструктивного исполнения устройства тракта впуска заявляемого ДВС. В данном случае показан вариант четырехцилиндрового ДВС. Figure 1 shows one of the possible options for the design of the device intake path of the inventive internal combustion engine. In this case, a variant of a four-cylinder internal combustion engine is shown.

На фиг.2 показана принципиальная схема устройства тракта впуска заявляемого ДВС, на которой представлено распределение низших собственных резонансных форм (мод) колебаний давлений воздушного объема, заключенного в впускном патрубке, промежуточной трубе и воздухозаборном патрубке. Figure 2 shows a schematic diagram of the device of the intake path of the inventive internal combustion engine, which shows the distribution of the lowest intrinsic resonance forms (modes) of the pressure fluctuations of the air volume enclosed in the inlet pipe, the intermediate pipe and the intake pipe.

L₁ - динамическая длина впускного патрубка;
L₂ - динамическая длина промежуточной трубы, через которую сообщаются полости ресивера и воздухоочистителя;
L₃ - динамическая длина воздухозаборного патрубка;
λ - длина волны, м.L ₁ - dynamic length of the inlet pipe;
L ₂ is the dynamic length of the intermediate pipe through which the cavities of the receiver and the air cleaner communicate;
L ₃ - dynamic length of the intake pipe;
λ is the wavelength, m

Динамическое "удлинение" трубы (патрубка), вызываемое присоединенное на срезах трубы массой воздуха, составляет примерно 0,3 внутреннего диаметра соответствующей трубы (патрубка). The dynamic “elongation” of the pipe (pipe) caused by the mass of air attached to the pipe sections is approximately 0.3 of the inner diameter of the corresponding pipe (pipe).

Четырехцилиндровый ДВС, по фиг.1, с распределенным впрыском топлива, содержит головку цилиндров, в которой сформированы камеры сгорания (не показаны), соединенные с камерами сгорания впускные патрубки 1, ограниченные со стороны камеры сгорания впускными клапанами 2 и сходящиеся свободными концами в общий ресивер 3, полость -А- которого посредством промежуточной трубы 4 подключена к полости -В- воздухоочистителя 5, снабженного воздухозаборным патрубком 6, а также средство для заглушения шума впуска. Названное средство для заглушения шума впуска выполнено в виде встроенного в воздухозаборный патрубок тупикового 1/4 волнового резонатора 7, расположенного вдоль оси воздухозаборного патрубка в его заходной части, его (резонатора) открытый динамический срез расположен в середине патрубка и настроенный как на низшую собственную резонансную частоту колебаний объема воздуха, заключенного внутри воздухозаборного патрубка, так и на низшую собственную резонансную частоту впускного патрубка (т.к. они совпадают), при этом, по крайней мере динамические длины -L₁- впускного патрубка 1 и динамическая длина -L₃- воздухозаборного патрубка 6 имеют одинаковую длину, т.е. L₁=L₃. Наиболее оптимальным вариантом конструктивного исполнения является такой вариант, когда динамические длины -L₁- впускных патрубков 1, трубы 4 -L₂ - между ресивером 3 и воздухоочистителем 5 и воздухозаборного патрубка 6 -L₃- равны между собой, т.е. L₁=L₂=L₃.The four-cylinder internal combustion engine, according to Fig. 1, with distributed fuel injection, contains a cylinder head in which combustion chambers (not shown) are formed, inlet pipes 1 connected to the combustion chambers, bounded on the side of the combustion chamber by the intake valves 2 and converging with their free ends into a common receiver 3, the cavity -A- of which is connected through the intermediate pipe 4 to the cavity -B- of the air purifier 5 provided with an air intake pipe 6, and also means for suppressing the intake noise. The aforementioned means for silencing the intake noise is made in the form of a dead end 1/4 wave resonator 7 integrated in the air intake pipe, located along the axis of the air intake pipe in its inlet part, its (resonator) open dynamic section is located in the middle of the pipe and configured as the lowest natural resonant frequency fluctuations in the volume of air enclosed inside the intake pipe, and at the lowest intrinsic resonant frequency of the inlet pipe (as they coincide), with at least the dynes The other lengths -L _{1 of the} inlet pipe 1 and the dynamic length -L _{3 of the} intake pipe 6 are the same length, i.e. L ₁ = L ₃ . The most optimal design option is when the dynamic lengths -L _{1 of the} intake pipes 1, pipes 4 -L ₂ between the receiver 3 and the air cleaner 5 and the air intake pipe 6 -L ₃ are equal to each other, i.e. L ₁ = L ₂ = L ₃ .

Работает ДВС обычным образом. The internal combustion engine works in the usual way.

Реализация рабочего процесса в ДВС соответствующим открытием впускного клапана 2 вызывает перепад давлений в емкости цилиндра ДВС, которая сформирована поверхностями днища поршня и камеры сгорания (за клапаном), по отношению к 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 1, формирование соответствующего звукового поля в пространстве ресивера 3, отражение звуковых волн от стенок ресивера 3 по направлению к впускному клапану патрубка 1 и "вытеснение" и распространение звуковой энергии из полости ресивера по промежуточной трубе 4 в полость -В- воздухоочистителя 5 и далее во воздухозаборному патрубку 6 - в окружающую среду, как в конечный звукопередающий волновод с определенной акустической проводимостью. The implementation of the working process in the internal combustion engine by the corresponding opening of the intake valve 2 causes a pressure differential in the cylinder capacity of the internal combustion engine, which is formed by the surfaces of the piston bottom and the combustion chamber (behind the valve), in relation to the environment. In this case, the vibrational pulse in the form of elastic waves propagates with the speed of sound in the air filling the inlet tract, as a result of which the air volumes of the inlet pipes 1 are excited, the corresponding sound field is formed in the space of the receiver 3, the sound waves are reflected from the walls of the receiver 3 towards the inlet the valve of the pipe 1 and the "displacement" and the propagation of sound energy from the cavity of the receiver through the intermediate pipe 4 into the cavity -B- of the air purifier 5 and further into the air intake pipe 6 - into the environment, as into a final sound-transmitting waveguide with a certain acoustic conductivity.

В предлагаемом двигателе глушитель шума впуска в виде тупикового четвертьволнового акустического резонатора 7 работает на подавление резонансных собственных мод двух, при L₁=L₃, или всех трех трубопроводов, при L₁=L₂=L₃, открытых с обеих концов: впускного патрубка 1, промежуточной трубы 4 и воздухозаборного патрубка 6. Таким образом, достаточно использование одного шумоподавляющего устройства в виде, например, четвертьволнового резонатора, настроенного на одну частоту колебаний, с тем, чтобы эффективно воздействовать на подавление собственных резонансов нескольких трубопроводов, см. фиг.2.In the proposed engine, the intake silencer in the form of a dead end quarter-wave acoustic resonator 7 operates to suppress the resonant eigenmodes of two, when L ₁ = L ₃ , or all three pipelines, when L ₁ = L ₂ = L ₃ , open at both ends: the inlet pipe 1, the intermediate pipe 4 and the air intake pipe 6. Thus, it is sufficient to use one noise reduction device in the form, for example, of a quarter-wave resonator tuned to a single oscillation frequency, in order to effectively influence the suppression of resonance of several pipelines, see figure 2.

Практическая реализация предлагаемой конструкции, оригинальный тракт воздухоподвода и топливоподачи которого по сути представляет единый многофункциональный модуль, включающий элементы подачи воздуха, очистки воздуха и заглушения шума впуска, не представляет каких-либо технологических и производственных проблем и, что особенно важно, вполне приемлема для массового (конвейерного) производства двигателей. The practical implementation of the proposed design, the original air supply and fuel supply path of which essentially represents a single multifunctional module, including elements of air supply, air purification and intake noise damping, does not present any technological and production problems and, which is especially important, is quite acceptable for mass ( conveyor) engine production.

Claims (2)

1. Двигатель внутреннего сгорания с распределенным впрыском топлива, содержащий головку цилиндров, в которой сформирована, по крайней мере, одна камера сгорания, соединенный с камерой сгорания впускной патрубок, ограниченный со стороны камеры сгорания впускным клапаном и сообщенный свободным концом с полостью ресивера, которая посредством промежуточной трубы подключена к полости камеры воздухоочистителя, снабженного воздухозаборным патрубком, а также устройство для подавления шума впуска, отличающийся тем, что динамические длины впускного L₁ и воздухозаборного L₃ патрубков равны между собой и, соответственно, настроены на одну и ту же собственную резонансную моду колебаний воздушного объема, заключенного в полостях соответствующих патрубков, а устройство для подавления шума впуска выполнено в виде встроенного в воздухозаборный патрубок тупикового 1/4 волнового резонатора, расположенного по оси воздухозаборного патрубка в его заходной части, причем открытый динамический срез резонатора расположен в середине воздухозаборного патрубка.1. An internal combustion engine with distributed fuel injection, comprising a cylinder head in which at least one combustion chamber is formed, connected to the combustion chamber of the inlet pipe, bounded on the side of the combustion chamber by an intake valve and communicated with the free end to the cavity of the receiver, which the intermediate pipe is connected to the cavity of the chamber of the air purifier, equipped with an air intake pipe, as well as a device for suppressing intake noise, characterized in that the dynamic lengths of the intake knogo L ₁ and the air intake L ₃ nozzles are equal and, accordingly, are set to the same natural resonant mode of the air volume fluctuations enclosed in the cavities of the respective nozzles, and the device for suppressing intake noise is in the form incorporated in the air intake pipe deadlock 1 / 4 of the wave resonator located along the axis of the intake pipe in its inlet, and the open dynamic section of the resonator is located in the middle of the intake pipe. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что динамические длины впускного L₁ патрубка, воздухозаборного L₃ патрубка и промежуточной L₂ трубы равны между собой.2. The engine according to claim 1, characterized in that the dynamic lengths of the inlet pipe L ₁ , the air intake pipe L ₃ and the intermediate pipe L ₂ are equal to each other.

Images