впускное устройство для двигателя внутреннего сгорания

Формула изобретения

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.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что величина пор шумовибродемпфирующего материала увеличивается от центра заслонки к ее периферии.

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.

4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что по крайней мере часть заслонки выполнена из пористого сетчатого материала или металлорезины.

Описание изобретения к патенту

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Целью изобретения является снижение шума и гидравлических сопротивлений во впускном тракте ДВС при одновременном упрощении и удешевлении дросселирующего устройства.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.