RU2064071C1

RU2064071C1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: RU2064071C1
Application number: RU93031332/06A
Authority: RU
Inventors: М.И. Фесина; Е.Г. Ротман; А.В. Соколов
Original assignee: Научно-технический центр Акционерного общества "АвтоВАЗ"
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1996-07-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; multicylinder engines. SUBSTANCE: engine has cylinder head with intake ports with fitted in intake valves, intake connections branching directly from intake ports and opening in gas collecting receiver whose side wall has connecting holes for above indicated intake connections, and union installed along receiver space and secured on end face wall of receiver. Union is accommodated inside receiver with its outlet connected to engine air cleaning and fuel feed systems. Union is perforated on part of its length, and free cut of union is hermetically sealed. EFFECT: enhanced reliability of operation. 5 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, частности к многоцилиндровым двигателям внутреннего сгорания с впрыском топлива в цилиндры. The invention relates to engine building, in particular to multi-cylinder internal combustion engines with fuel injection into cylinders.

В системах впуска карбюраторных двигателей внутреннего сгорания (далее 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 амплитуды 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). In the intake systems of carburetor internal combustion engines (hereinafter ICE), the presence of diffuser elements provides a weakening of the resonant properties of the system as a whole, because due to the significant active resistances of these elements, the system becomes less “sound” (i.e., the resonant frequencies are damped). This is to some extent a positive factor, as on the one hand, cylinder filling losses (loss of effective power, improved engine efficiency) are compensated for due to a decrease in the resonant amplitudes of the pulsations of the volumetric air flow (and the increase in the system’s hydraulic resistance is known to be proportional to the square of the amplitude of the pulsations of the gas flow), on the other hand, suppression of the resonant pulsations of the gas in the intake system ICE is favorable from the point of view of sound (noise) radiation into the environment, produced as the open ends of the air intake pipes cleaner (aerodynamic noise), and vibrating walls of the intake system elements (structural noise, body noise).

Японской фирмой "Мазда Мотор" в ЕПВ N 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 (0,5 + h) длинам резонансных волн пульсаций, где h целое число равное нулю или более нуля. The Japanese company Mazda Motor in EPO N 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 (0.5 + h) the lengths of the resonant waves of pulsations, where h is an integer equal to zero or more than zero.

Германской фирмой "Фольксваген" в заявке ФРГ N 3742322, F 02 M 35/10, опубл. 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 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. The German company Volkswagen in the application of Germany N 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 high cost of the device, the instability of the characteristics, low durability, the risk of untreated air entering the ICE cylinders when the elastic wall is damaged, significant sound emission from the “pulsating” elastic wall, etc.

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. Analyzing and summarizing the results of the above patent review, it should be concluded that all of 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 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 communication 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.

В качестве прототипа принят ДВС фирмы "Мазда Мотор", описанный в заявке ЕПВ N 0379926, F 02 M 35/12, опубл. 01.08.90, 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 торцовой 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. As a prototype adopted by the internal combustion engine of the company Mazda Motor, described in the application EPO N 0379926, F 02 M 35/12, publ. 08/01/90, comprising 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 openings for the said nozzles, and mounted along the receiver cavity mounted on it end wall fitting. Three resonant silencers are connected to the engine intake system (between the throttle and the air cleaner), which are directly connected to the receiver volume, the pipe between the receiver and the air cleaner chamber and the volume of the air cleaner chamber, respectively.

Эффективность такого типа систем впуска ДВС приемлема только в узком частотном (скоростном) диапазоне, что вызывает необходимость применения одновременно трех глушителей. The effectiveness of this type of ICE intake systems is acceptable only in a narrow frequency (speed) range, which necessitates the use of three silencers simultaneously.

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) режимах, что подтверждается приведенными в заявке иллюстрациями результатов экспериментальных оценок. But, given the wide speed mode of the engine, the presence of a large number of natural frequencies of oscillations of individual elements of the gas ducts, resonating when they coincide with the frequencies (or their multiple harmonics) of forced oscillations (gas pulsations during the opening and closing of the intake valves and at the time of phase overlap in the processes gas inlet and outlet in ICE), the use of even several highly tuned parallel-connected resonators cannot provide the required efficiency over the entire operating range s and loads, and it is only capable of suppressing or slightly correcting the most pronounced "acoustic defects" of the system in separate (separate) modes, which is confirmed by the illustrations of the results of experimental evaluations given in the application.

Очевидны недостатки прототипа так же и с точки зрения материалоемкости, ограниченных возможностей компоновки в стесненном пространстве моторного отсека автомобиля, а также не благоприятного влияния на изменение коэффициента избытка воздуха в процессе впуска на режимах интенсивного разгона двигателя. The disadvantages of the prototype are also obvious from the point of view of material consumption, limited layout options in the cramped space of the engine compartment of the car, and also the unfavorable effect on the change in the coefficient of excess air during the intake during intensive engine acceleration.

Задача данного изобретения повышение эффективности системы впуска двигателя в широком частотном (скоростном) диапазоне, при одновременном упрощении конструкции, уменьшении материалоемкости и габаритов, а также упрощении компоновочных решений агрегатов в моторном отсеке. The objective of the invention is to increase the efficiency of the engine intake system in a wide frequency (speed) range, while simplifying the design, reducing material consumption and dimensions, as well as simplifying the layout decisions of the units in the engine compartment.

Указанная задача решается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем 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 смонтированный вдоль полости ресивера, закрепленный на его торцовой стенке штуцер, последний размещен внутри ресивера и его выход подключен к системам воздухоочистки и топливоподачи двигателя, при этом штуцер, по крайней мере на части своей длины, выполнен перфорированным, а его свободный срез герметично заглушен. При этом пояс перфорации преимущественно размещен между вторым и третьим отверстиями впускных патрубков, а суммарная площадь отверстий в названном поясе равна не менее 1,5 площади поперечного сечения штуцера в месте расположения названного пояса. Присоединительная часть штуцера на входе в ресивер выполняется плавно сужающейся, а сам штуцер может быть выполнен из полимерного материала. This problem is solved in that in an internal combustion engine 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 openings for the named nozzles, and mounted along the cavity of the receiver, a fitting fixed to its end wall, the latter is located inside the receiver and its output is connected to air cleaning and fuel supply systems engine, wherein the fitting, at least part of its length, is perforated, and its free slice hermetically plugged. In this case, the perforation belt is predominantly located between the second and third holes of the inlet pipes, and the total area of the holes in the said belt is not less than 1.5 times the cross-sectional area of the fitting at the location of the named belt. The connecting part of the nozzle at the inlet of the receiver is smoothly tapering, and the nozzle itself can be made of polymer material.

В связи с тем, что такое устройство скомпоновано в достаточно близкой зоне к впускному клапану и цилиндру основному источнику пульсаций и шума впускной системы и эта зона характеризуется максимальной концентрацией акустической энергии, то в отличие от воздействия на конструктивные параметры воздухоочистителя, значительно удаленного от этой зоны, эффективность подавления шума и пульсаций газа на впуске может быть достигнута в значительно более сильной степени при минимальном конструктивном воздействии на систему впуска ДВС. Due to the fact that such a device is located in a fairly close zone to the inlet valve and cylinder, the main source of pulsations and noise of the inlet system and this zone is characterized by the maximum concentration of acoustic energy, in contrast to the impact on the design parameters of the air purifier, far removed from this zone, the efficiency of suppressing noise and gas pulsations at the inlet can be achieved to a much stronger degree with minimal structural impact on the engine intake system.

В действительности, эпюра распределения звукового давления на первой собственной моде впускного тракта, в наибольшей мере ответственной за резонансные явления тракта, характеризуется косинусоидой с максимальным значением в зоне клапана и минимальным значением в зоне камеры воздухоочистителя. Соответственно, располагая устройства подавления шумов и пульсаций ближе к источнику шумов и пульсаций, т. е. к зоне максимальных концентраций волновой энергии можно повысить эффективность их использования. In fact, the plot of the sound pressure distribution on the first eigenmode of the intake tract, which is most responsible for the resonance phenomena of the tract, is characterized by a cosine wave with a maximum value in the valve area and a minimum value in the area of the air cleaner chamber. Accordingly, by arranging the devices for suppressing noise and ripple closer to the source of noise and ripple, i.e., to the zone of maximum concentration of wave energy, it is possible to increase the efficiency of their use.

Таким образом, в предлагаемом двигателе значительно расширяется полоса эффективного глушения шума, генерируемого колеблющимся объемом газа в полости ресивера в широком диапазоне частот, особенно на низших собственных формах колебаний названного объема. Одновременно с этим намного упрощается конструкция двигателя, поскольку в данном случае вместо трех резонаторов (что имеет место в прототипе) применяется только один. Кроме того, уменьшаются габариты и материалоемкость двигателя, поскольку в данном случае резонатор смонтирован внутри ресивера, а в прототипе три резонатора смонтированы с внешней стороны трассы системы впуска. Очевидно, что в предлагаемом двигателе значительно упрощены компоновочные решения монтажа двигателя в моторном отсеке автомобиля. Thus, in the proposed engine, the band of effectively damping the noise generated by the oscillating volume of gas in the cavity of the receiver over a wide frequency range, especially at the lower eigenmodes of vibration of the named volume, is significantly expanded. At the same time, the design of the engine is much simplified, because in this case, instead of three resonators (which takes place in the prototype), only one is used. In addition, the dimensions and material consumption of the engine are reduced, since in this case the resonator is mounted inside the receiver, and in the prototype three resonators are mounted on the outside of the intake system track. It is obvious that in the proposed engine layout solutions for mounting the engine in the engine compartment of the car are greatly simplified.

В грубом приближении, конструкцию ресивера со сквозным перфорированным штуцером с заглушенным концом, можно рассматривать как активный глушитель с последовательной фрикцией. In a rough approximation, the design of the receiver with a through perforated fitting with a plugged end can be considered as an active muffler with sequential friction.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где на фиг.1 показан фрагмент заявляемого двигателя (тракт газоподвода в цилиндры двигателя); на фиг.2 показан вид А по фиг. 1; на фиг.3 показан вариант конструктивного исполнения ресивера; на фиг.4 показана схема подключения ресивера к цилиндрам; на фиг.5 показана схема ресивера; на фиг.6 показаны низшие (три первые) собственные резонансные продольные формы колебаний газового объема, заключенного в объеме ресивера; на фиг.7 показаны низшие (две первые) собственные резонансные поперечные (радиальные) формы колебаний газового объема, заключенного в полости ресивера. The invention is illustrated in the drawings, where Fig. 1 shows a fragment of the inventive engine (gas supply path to the engine cylinders); FIG. 2 is a view A of FIG. 1; figure 3 shows an embodiment of the receiver; figure 4 shows the connection diagram of the receiver to the cylinders; figure 5 shows a diagram of the receiver; figure 6 shows the lower (three first) intrinsic resonant longitudinal vibration modes of the gas volume enclosed in the volume of the receiver; Fig.7 shows the lower (two first) intrinsic resonant transverse (radial) forms of oscillations of the gas volume enclosed in the cavity of the receiver.

На фиг. 6 и 7 Р давление. In FIG. 6 and 7 P pressure.

Двигатель внутреннего сгорания содержит головку 1 цилиндров с впускными отверстиями 2, в которых установлены впускные клапаны 3, впускные патрубки 4, отходящие непосредственно от впускных отверстий 2 и выходящие в газосборный ресивер 5, боковая стенка которого снабжена присоединительными отверстиями 6.9 для названных патрубков 4, и установленный вдоль полости ресивера 5, закрепленный на его торцовой стенке 10 штуцер 11. Штуцер 11 размещен внутри ресивера 5 и его выход подключен к системам воздухоочистки и топливоподачи 12 двигателя, при этом штуцер 11, по крайней мере на части своей длины, выполнен перфорированным (отверстия перфорации показаны поз.13), а его свободный срез 14 герметично заглушен. The internal combustion engine comprises a cylinder head 1 with inlet openings 2, in which inlet valves 3 are installed, inlet pipes 4 extending directly from the inlet openings 2 and exiting into the gas collection receiver 5, the side wall of which is provided with connecting holes 6.9 for the said nozzles 4, and installed along the cavity of the receiver 5, the fitting 11 is mounted on its end wall 10. The fitting 11 is placed inside the receiver 5 and its output is connected to the air purification and fuel supply systems 12 of the engine, while Ep 11, at least in part of its length, is perforated (perforation holes shown in pos.13), and its free cut 14 is hermetically sealed.

Пояс перфорации 13 размещен между отверстиями 7 и 8, а суммарная площадь отверстий 13 в поясе перфорации равняется не менее 1,5 площади поперечного сечения штуцера 11 в месте расположения названного пояса. The perforation belt 13 is placed between the holes 7 and 8, and the total area of the holes 13 in the perforation belt is at least 1.5 of the cross-sectional area of the fitting 11 at the location of the named belt.

Присоединительная часть штуцера, фиг. 1, на входе в ресивер 5 выполнена плавно сужающейся. Штуцер 11 может быть выполнен из полимерного материала. The connecting part of the fitting, FIG. 1, at the entrance to the receiver 5 is made smoothly tapering. The fitting 11 may be made of a polymeric material.

Дополнительно на фиг.1 показаны: торцовая стенка 15 ресивера 5, дроссельная заслонка 16 и ее привод 17, впускная труба 18, воздухозаборный патрубок 19 воздухоочистителя. In addition, figure 1 shows: the end wall 15 of the receiver 5, the throttle valve 16 and its drive 17, the intake pipe 18, the air intake pipe 19 of the air cleaner.

На фиг. 2 составная часть 20 патрубков 4 и камера сгорания 21 двигателя. In FIG. 2 component 20 of the nozzles 4 and the combustion chamber 21 of the engine.

На фиг. 4 дополнительно показан поршень 22. In FIG. 4 further shows the piston 22.

Открытие клапана 3 вызывает перепад давлений в емкости цилиндра, которая образована днищем поршня 22 и камерой сгорания 21, за клапаном 3 и в окружающей среде, при этом колебательный импульс в виде упругих волн распространяется в воздушной среде, заполняющей впускной тракт, вследствие чего происходит возбуждение воздушных объемов патрубков 4 и 20 с закрытыми клапанами 3 (тупиковых волноводов) и взаимодействие полей патрубков 4 и 20, что затрудняет разобщающее и затрудняющее действие ресивера 5, формирование звукового поля в ресивере 5, отражение звуковых волн от стенок ресивера 5 по направлению к клапанам 3 патрубков 4 и 20 и вытеснение звуковой энергии в впускную трубу 18, как в волновод с определенной акустической проводимостью (определенным акустическим сопротивлением) и вызывает необходимость скачкообразного преодоления роста акустического сопротивления при входе волн в штуцер 11 через отверстия 13 перфорации, из-за чего происходит рассеивание колебательной (звуковой) энергии в отверстиях 13 перфорации вследствие трения колеблющихся частиц газа и превращения этой колебательной энергии в тепловую. Также дополнительно к рассеиванию колебательной энергии газа в отверстиях 13 перфорации происходит рост звукоизоляции системы в направлении распространения звука в направлении входного среза воздухозаборного патрубка 19. The opening of the valve 3 causes a pressure differential in the cylinder capacity, which is formed by the piston bottom 22 and the combustion chamber 21, behind the valve 3 and in the environment, while the vibrational pulse in the form of elastic waves propagates in the air medium filling the inlet tract, as a result of which air volumes of nozzles 4 and 20 with closed valves 3 (dead-end waveguides) and the interaction of the fields of nozzles 4 and 20, which complicates the uncoupling and obstructing action of the receiver 5, the formation of a sound field in the receiver 5, reflection sound waves from the walls of the receiver 5 in the direction of the valves 3 of the nozzles 4 and 20 and the displacement of sound energy into the inlet pipe 18, as in a waveguide with a certain acoustic conductivity (a certain acoustic impedance) and makes it necessary to abruptly overcome the growth of acoustic resistance when the waves enter the nozzle 11 through the holes 13 of the perforation, due to which there is a dispersion of vibrational (sound) energy in the holes 13 of the perforation due to friction of the oscillating gas particles and the transformation of this energy into heat. Also, in addition to dissipating the vibrational energy of the gas in the perforation holes 13, the sound insulation of the system increases in the direction of sound propagation in the direction of the inlet section of the air intake pipe 19.

Дополнительно осуществляется демпфирование резонансных колебаний впускной трубы 18 путем размещения на одном из ее концов, которым является штуцер 11, активных рассеивателей (демпферов) в виде отверстий 13 перфорации, в результате чего впускная труба 18 не резонирует, чем устраняется усиленная передача звукового излучения к открытому срезу патрубка 19. Это благоприятно сказывается на работу расходомера воздуха (смонтированного в системе воздухоочистки 12), в частности на точность регистрации эффективных значений массового расхода воздуха, за счет подавления резонансных пульсаций газового потока как в ресивере 5, так и в перфорированном штуцере 11, и благоприятно воздействует на снижение гидросопротивлений впускного тракта двигателя, вследствие подавления резонансных пульсаций потока (гидравлическое сопротивление пульсирующего газового потока определяется квадратом амплитудных значений пульсаций). Additionally, the resonance oscillations of the inlet pipe 18 are damped by placing active diffusers (dampers) in the form of perforation holes 13 at one of its ends, which are the fitting 11, as a result of which the inlet pipe 18 does not resonate, thereby eliminating the amplified transmission of sound radiation to an open cut pipe 19. This favorably affects the operation of the air flow meter (mounted in the air purification system 12), in particular, the accuracy of recording the effective values of the mass flow rate of air, and by suppressing the resonance pulsation of gas flow in the receiver 5 and a perforated nipple 11, and a positive effect on reducing hydraulic resistance of the intake path of the engine, due to the suppression of the resonance pulsation flow (pulsed flow resistance of gas flow determined by the square amplitude fluctuation values).

Демпфирование низших собственных форм колебаний воздушного объема ресивера 5, как продольных, фиг. 6, так и поперечных (радиальных), фиг. 7, объемной перфорированной структурой штуцера 11, значительно более эффективно по сравнению, например, с применением в пространстве ресивера 5 плоской перфорированной пластины, что улучшает функцию ресивера 5 как разделительного элемента, так и глушителя шума впуска. При этом достигается и дополнительное разделение впускных патрубков 4 и 20 цилиндров, вследствие не только более "спокойного" состояния задемпфированного объема ресивера 5, но и необходимости преодоления возмущения в одном из патрубков 4 и 20 на пути передачи разобщающего воздействия перфорированной структуры штуцера 11. Damping of the lower intrinsic vibration modes of the air volume of the receiver 5 as longitudinal, FIG. 6 and transverse (radial), FIG. 7, with the volumetric perforated structure of the nozzle 11, is much more efficient compared to, for example, using a flat perforated plate in the space of the receiver 5, which improves the function of the receiver 5 of both the separation element and the intake silencer. In this case, an additional separation of the inlet nozzles of the 4 and 20 cylinders is achieved, due to not only a more “calm” state of the damped volume of the receiver 5, but also the need to overcome the disturbance in one of the nozzles 4 and 20 on the transmission path of the uncoupling effect of the perforated structure of the nozzle 11.

Математическая модель описанного выше динамического состояния объекта выглядит следующим образом. The mathematical model of the dynamic state of the object described above is as follows.

Каждый из 4-х цилиндров четырехтактного ДВС генерирует серию импульсов всасывания. Эта последовательность импульсов создает колебания (пульсации) объемного расхода газа с основной частотой
f₁=n/2•60, Гц
и кратными частотами
f_m=m•f₁, Гц,
где m 1, 2, 3; n 1/мин.Each of the 4 cylinders of a four-stroke ICE generates a series of suction pulses. This sequence of pulses creates oscillations (pulsations) of the gas volumetric flow rate with the fundamental frequency
f ₁ = n / 2 • 60, Hz
and multiple frequencies
f _m = m • f ₁ , Hz,
where m 1, 2, 3; n 1 / min

Колебания расхода газа в различных цилиндрах сдвинуты по времени

и по фазе: для 4-х цилиндрового двигателя происходит сдвиг по фазе для первой гармоники равный

где K порядок следования импульсов по цилиндрам в соответствии с порядком работы цилиндров. Для первого цилиндра K 1, для второго K 4, для третьего K 2, для четвертого K 3.Fluctuations in gas flow in different cylinders are shifted in time

and in phase: for a 4-cylinder engine there is a phase shift for the first harmonic equal to

where K is the order of the pulses along the cylinders in accordance with the order of the cylinders. For the first cylinder K 1, for the second K 4, for the third K 2, for the fourth K 3.

π = 3,14 рад
Для n-ной гармоники сдвиг по времени тот же, а по фазе
Φ_m= mΦ₁, рад
Двигатель с ресивером обеспечивает раздельный наддув цилиндров за счет существенного разрыва связей между патрубками объемом ресивера. С другой стороны, взаимная независимость волновых явлений в патрубках, соединяющих ресивер с цилиндрами, приводит к более резкому развитию колебаний газа в каждом патрубке по отдельности. Эти резонансные колебания проявляются на собственных частотах патрубков

где C скорость звука, м/с;
P 1, 2, 3,
l_п длина патрубка, м
На низшей резонансной частоте (f⁽¹⁾) в систему, образующую резонансный контур, частично вовлекаются и другие, связанные с патрубками массы газа (непосредственно в ресивере и примыкающим к нему элементам).π = 3.14 rad
For the nth harmonic, the time shift is the same, but in phase
Φ _m = mΦ ₁ , glad
The engine with the receiver provides separate pressurization of the cylinders due to a significant break in the connections between the nozzles of the receiver volume. On the other hand, the mutual independence of the wave phenomena in the pipes connecting the receiver to the cylinders leads to a sharper development of gas oscillations in each pipe separately. These resonant oscillations appear at the natural frequencies of the nozzles

where C is the speed of sound, m / s;

P

1, 2, 3,
l _p pipe length, m
At the lowest resonant frequency (f ⁽¹⁾ ), others connected with the nozzles of the gas mass (directly in the receiver and adjacent elements) are partially involved in the system forming the resonant circuit.

Вследствие несимметрии акустических нагрузок, создаваемых ресивером, акустические нагрузки на патрубки отдельных цилиндров различны и это приводит к небольшому несовпадению резонансных частот (f⁽¹⁾) отдельных патрубков. Поэтому, возникающие резонансные колебания газа в одном из них (на своей резонансной частоте) не подавляются колебаниями, приходящими в ресивер от других патрубков, даже если начальные импульсы от цилиндров скомпенсированы (идут в противофазе).Due to the asymmetry of the acoustic loads created by the receiver, the acoustic loads on the nozzles of individual cylinders are different and this leads to a slight mismatch of the resonant frequencies (f ⁽¹⁾ ) of the individual nozzles. Therefore, the resonant oscillations of the gas arising in one of them (at its resonant frequency) are not suppressed by the vibrations coming to the receiver from other nozzles, even if the initial pulses from the cylinders are compensated (go in antiphase).

Второе неблагоприятное явление связано с возбуждением первой несимметричной резонансной формы колебаний газа в ресивере. Как правило, ее частота близка к одной из собственных частот колебаний газа в патрубке, что приводит к резонансному усилению излучения звука из системы, особенно на частотах нечетных гармоник основной частоты процесса всасывания (f₁). Это подразумевает передачу из ресивера усиленного излучения в систему впуска по направлению к свободным открытым концам воздухозаборных патрубков воздухоочистителя. На пути этой цепи передачи это излучение будет трансформироваться (видоизменяться по спектральному составу, усиливаться или ослабляться по амплитудам) по всему пути передачи (впускная труба 18, тракты систем воздухоочистки и воздухоподачи 12, воздухозаборный патрубок 19, моторный отсек и окружающая среда).The second unfavorable phenomenon is associated with the excitation of the first asymmetric resonant form of gas oscillations in the receiver. As a rule, its frequency is close to one of the natural frequencies of gas oscillations in the pipe, which leads to a resonant amplification of sound radiation from the system, especially at frequencies of odd harmonics of the fundamental frequency of the suction process (f ₁ ). This implies the transfer of amplified radiation from the receiver into the intake system towards the free open ends of the air intake nozzles of the air cleaner. In the path of this transmission chain, this radiation will transform (vary in spectral composition, amplify or attenuate in amplitude) throughout the transmission path (intake pipe 18, ducts of the air cleaning and air supply systems 12, air intake pipe 19, engine compartment and the environment).

Учитывая важную роль ресивера в формировании акустических нагрузок, действующих как непосредственно на впускные трубы, так и на их взаимодействие с одной стороны, и на передачу акустической энергии по свободной цепи передачи (по системе впуска) в окружающую среду с другой стороны, логична постановка задачи о внесении в ресивер звукозаграждающего свободную передачу акустической энергии элемента. Тем более, что, как это уже было отмечено выше, данная зона воздействия (полость ресивера) является зоной высокой концентрации звуковой энергии, а также то, что при резонансных режимах газ в системе колеблется как газ в сильно связанных между собой объемах с нарушенным разделением воздушных объемов (т.е. нарушается одна из прямых функций ресивера разделение цилиндров с получением улучшенного их наполнения за счет динамического наддува). Given the important role of the receiver in the formation of acoustic loads acting directly on the inlet pipes, and on their interaction on the one hand, and on the transmission of acoustic energy through a free transmission chain (through the intake system) into the environment on the other hand, the statement of the problem of introducing into the receiver a sound-blocking free transmission of the acoustic energy of the element. Moreover, as it was already noted above, this zone of influence (receiver cavity) is a zone of high concentration of sound energy, as well as the fact that under resonant regimes the gas in the system oscillates like gas in strongly interconnected volumes with impaired air separation volumes (i.e., one of the direct functions of the receiver disrupts the separation of the cylinders with obtaining their improved filling due to dynamic boost).

Ниже приводятся результаты экспериментов, которые однозначно позволяют судить о высокой эффективности предлагаемого двигателя, а также дают экспериментальное обоснование выбора степени перфорации штуцера, что отражено в п. 3 формулы изобретения. The following are the results of experiments that unambiguously allow us to judge the high efficiency of the proposed engine, as well as provide experimental justification for choosing the degree of perforation of the fitting, which is reflected in paragraph 3 of the claims.

В настоящее время изготовлены опытные образцы, проведены испытания, результаты которых положительные. Можно ожидать применение заявленного объекта в перспективных автомобилях. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 ЫЫЫ6 Currently, prototypes are made, tests are carried out, the results of which are positive. You can expect the use of the claimed facility in promising cars. YYY2 YYY4 YYY6

Claims

1. An internal combustion engine comprising a cylinder head with inlet openings in which inlet valves are installed, inlet nozzles extending directly from the inlet openings and exiting into a gas collection receiver, the side wall of which is provided with attached openings for said nozzles, and a fitting installed along the receiver cavity and mounted on its end wall, characterized in that the fitting is located inside the receiver, and its output is connected to the air purification and fuel supply systems of the engine, than the fitting, at least in part of its length, is made in the form of a perforated belt, and its open section is hermetically sealed.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the perforated belt is placed between the second and third holes of the inlet pipes.

3. The engine according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the total area of the holes in the belt is not less than 1.5 of the cross-sectional area of the fitting at the location of the belt.

4. The engine according to paragraphs. 1-3, characterized in that the part of the fitting connected to the entrance to the receiver is made tapering smoothly.

5. The engine according to paragraphs. 1-4, characterized in that the fitting is made of a polymeric material.