Модуль впуска системы питания многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания
Полезная модель относится к двигателестроению, а именно, к многоцилиндровым двигателям внутреннего сгорания (далее - ДВС) с непосредственным впрыском топлива в цилиндры и конкретно, к конструкции модуля впуска системы питания, выполненного из полимерного материала и предназначенного для направленного распределения потока очищенного атмосферного воздуха по соответствующим цилиндрам ДВС. Модуль впуска системы питания многоцилиндрового ДВС выполнен из двух, неразъемно сопрягаемых между собой оболочковых полимерных структур, имеющих сложный рельеф наружной поверхности, включающий развитую сеть ребер жесткости, и образующих ресивер с впускным фланцем крепления модуля впуска к воздухоподающему тракту очищенного воздуха системы питания, и подключенный к полости ресивера своими входными срезами разветвленный впускной трубопровод, выходные срезы которого закреплены на общем присоединительном выходном фланце для подключения модуля впуска к впускным каналам головки цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Отличительной особенностью является то, что одна из оболочковых структур образует нижний полукорпус модуля впуска, включающий фрагменты ресивера и впускного трубопровода, впускной фланец крепления модуля впуска к тракту очищенного воздуха и общий присоединительный фланец впускного трубопровода, при этом на присоединительном фланце, со стороны противоположной его присоединительной плоскости, соосно выходным отверстиям отформованы патрубки для крепления второй оболочковой структуры, которая образует верхний полукорпус модуля впуска и включает фрагменты ресивера и
фрагменты впускного трубопровода, при этом линия стыка сопряжения оболочковых структур расположена в верхней части ресивера, параллельно его продольной оси, таким образом, что стенки верхнего и нижнего полукорпусов от линии стыка направлены вниз, при этом снизу линия стыка сопряжения оболочковых структур проходит по входным срезам патрубков крепления верхнего полукорпуса и выходным срезам впускного трубопровода, верхняя наружная поверхность оболочки нижнего полукорпуса, образующая составной фрагмент ресивера, в основном имеет цилиндрическую форму с гладкой поверхностью, а верхняя наружная часть верхнего полукорпуса, образующая составной фрагмент ресивера, в основном полнена плоской, при этом на плоской поверхности названной части сформирована сеть прямоугольных равновеликих углублений и ребер жесткости, в виде пересекающейся ребристой решетки, причем верхние ребра решетки выполнены в виде наклонных в сторону присоединительного фланца козырьков, образующих со смежными боковыми ребрами решетки поднутрения, на нижней наружной поверхности верхнего полукорпуса, повторяя траекторию осей отдельных крайних и средних труб впускного трубопровода, по обе стороны от срединной на виде в плане линии каждой из труб, попарно и симметрично сформированы продольные ребра жесткости, на нижней наружной поверхности нижнего полукорпуса, непосредственно от фланца крепления модуля впуска, сформированы продольные прямолинейные ребра жесткости с развитой боковой поверхностью, часть которых переходит на гладкую наружную поверхность верхней части нижнего полукорпуса, при этом по крайней мере два ребра жесткости сопрягаются с участком выходного фланца, размещенным между средними трубами, при этом поверхность названного участка выполнена гладкой. Основная область применения - автомобильные ДВС. 1 н.п. ф-лы, 10 ил.
Полезная модель относится к двигателестроению, а именно, к многоцилиндровым двигателям внутреннего сгорания (далее - ДВС) с непосредственным впрыском топлива в цилиндры и конкретно, к конструкции модуля впуска системы питания, выполненного из полимерного материала и предназначенного для направленного распределения потока очищенного атмосферного воздуха по соответствующим цилиндрам ДВС.
Основными требованиями, предъявляемыми к рассматриваемому в изобретении продукту (устройству модуля впуска) являются его высокие акустические и прочностные качества, надежность и долговечность в работе.
Применение системы электронного впрыска топлива, вызывает необходимость введения в конструкцию ДВС устройств, позволяющих в значительной степени ослабить величину резонансных амплитуд пульсаций объемного расхода воздуха и, соответственно, снизить гидравлические сопротивления в тракте системы впуска, с целью улучшения наполнения цилиндров, повышения эффективной мощности и момента, улучшить экономические показатели 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 возбуждаемые пульсациями вибрирующих стенок элементов системы впуска (структурный, корпусной шум).
Так, например, японская фирма "Ямаха Мотор" в заявке №61-244824, F02B 27/00, публ. 31.10.86, для снижения пульсаций и шума в системе впуска двигателя предлагает использовать два ресивера, параллельно и последовательно подключенных к трассе впускного трубопровода для обеспечения более существенного суммарного эффекта.
Японская фирма "Хонда Мотор" в заявке №63-219866, F02M 35/10, публ. 13.09.88, предлагает для снижения шума при всасывании в ДВС 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, F02M 35/12, публ. 14.01.87, в целях обеспечения заданного шумоглушения в широком диапазоне частот, предлагает соединять с впускной трубой два устройства шумоглушения - 1/4 волновой резонатор тупикового типа и автономную резонансную камеру.
В заявке ЕПВ №0278117, F02B 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.
Австрийская фирма "АВЛ" в заявке ФРГ №3820607, F01B 25/00, публ. 29.12.88, для расширения частотного диапазона эффективной работы (шумозаглушения) дополнительного акустического резонатора, предлагает выполнять его конструкцию изменяемого объема, управляемо настраивающегося в зависимости от скорости (частоты) вращения коленчатого вала.
Японская фирма "Ниппон радзиэта" в заявке Японии №62-48047, F01M 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 искусственный источник шума или вибраций, электромагнитный клапан, приемные акустические датчики, управляющий процессор.
Японская фирма "Хитачи сэйсакусе" в заявке Японии №2-4840, F16L 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 ДВС), причем расстояние между стенками камер выбирается определенным образом.
Английское отделение фирмы "Форд Мотор" в заявке Великобритании №2203488, F02B 29/00, публ. 19.10.88, для подавления пульсаций газа и шума во впускном коллекторе, предусматривает установку активного устройства "антизвука" в виде специального громкоговорителя или специального резервуара с электроклапаном с противофазным излучением генерируемых сигналов.
Японская фирма "Ниссан Дзидося" в японской заявке №51-23656, F02B 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.
Канадское отделение фирмы "Сименс-Бендикс" в патенте США №4934343, F02M 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 вследствие этого амплитуд пульсаций при их сложении в зоне соединения.
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 пульсирующего газового потока на некотором заданном скоростном режиме работы ДВС. Очевидным недостатком известного заявляемого устройства является рост гидравлических сопротивлений впускной системы вследствие заужения проходного сечения впускной трубы 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 пульсаций и шума и кратные ей нечетные гармоники, т.е. имеется в наличии ограниченное по эффективности воздействие на отдельных скоростных режимах работы ДВС.
Американское отделение фирмы "Сименс-Бендикс" в патенте США №4907547, F02M 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 раздельное избирательное открытие одной из соседних впускных труб цилиндра ДВС.
Японской фирмой "Мазда Мотор" в ЕВП №0376299, F02M 35/12, публ. 04.07.90, для подавления газовых пульсаций и шума во впускной системе ДВС предусмотрено использование специального избирательного устройства для подавления каждой из резонансных гармоник пульсаций кратных 
(0,5+n) длинам резонансных волн пульсаций, где n - целое число равное нулю или более нуля, а - длина волны.
Германской фирмой "Фольксваген" в заявке ФРГ №3742322, F02M 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 на них газового потока, будет происходить преобразование энергии пульсаций в тепловую энергию, рассеиваемую в вязкоупругом материале стенки с высоким внутренним трением материала (резине). К очевидным недостаткам такой системы следует отнести относительную дороговизну устройства, нестабильность эксплуатационных характеристик упругой стенки, малую долговечность, опасность попадания неочищенного воздуха в цилиндры ДВС при повреждении упругой стенки, существенное излучение звука непосредственно "пульсирующей" упругой стенкой и т.п.
Анализируя и обобщая результаты вышеприведенного патентного обзора следует сделать вывод, что известные вышеперечисленные устройства улучшения акустических характеристик и снижения газодинамических пульсаций во впускных системах ДВС и, соответственно, устройства 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.
Достаточно близким аналогом заявляемого технического решения является конструкция многоцилиндрового ДВС (патент РФ №2107182), содержащего, в частности, головку цилиндров с впускными отверстиями, в которых установлены впускные клапаны, впускные трубы, снабженные средствами топливоподачи (форсунками), отходящие непосредственно от впускных отверстий и выходящие в газосборный ресивер, боковая стенка которого снабжена присоединительными отверстиями для упомянутых
впускных труб, и частично размещенный в полости ресивера патрубок, внутренний динамический срез которого расположен в плоскости, в которой значения уровней колебаний звуковых давлений газового объема, заключенного в полости ресивера, на низшей резонансной собственной продольной форме минимальны, а наружный срез подключен к системам воздухоочистки (воздухоочистителю) и регулирования воздухоподачи (корпусу дроссельной заслонки, расходомеру).
К очевидным недостаткам рассмотренной выше конструкции ДВС следует отнести следующее. Применяемые в конструкции корпуса ресивера относительно тонкие стенки (боковые и торцевые) не обеспечивают, в ряде случаев, его достаточной изгибной жесткости и являются по этой причине легко виброшумовозбудимыми, что приводит к интенсивному генерированию названными вибрирующими стенками структурного шума, в особенности, на собственных частотах колебаний (собственных модах) стенок. Расположение внутреннего среза патрубка в полости ресивера по известному техническому решению, хотя и является оптимальным с точки зрения ослабления возбуждения низших собственных воздушных мод полости ресивера, но не является оптимальным с точки зрения газодинамики всасываемого в цилиндры ДВС воздушного заряда. Это приводит, в том числе, к интенсивному высокочастотному вихреобразованию и турбулизации засасываемого газа, росту гидросопротивлений впускного тракта и другим нежелательным физическим явлениям, отрицательно сказывающимся на работе ДВС.
Еще одним близки аналогом является устройство описанное в патенте РФ на полезную модель №28735, М.кл. F02B 29/02, публ. 10.04.2003, в котором предложено использование модифицированного изогнутого впускного патрубка ресивера, образованного частично боковой и торцевой стенками корпуса ресивера с обращением внутреннего свободного динамического среза патрубка в сторону присоединительных отверстий впускных труб коллектора. Выполнение патрубка и корпуса ресивера в виде монолитной единой детали позволяет частично увеличить изгибную
жесткость стенки корпуса ресивера в локальной зоне подсоединения к ней патрубка и, таким образом, уменьшить ее виброакустичекую возбудимость и шумоизлучение данной зоной стенки структурного (корпусного) звука. Однако, для широко используемых вариантов исполнения конструкции ресивера (модуля впуска) ДВС из полимерных материалов (типа стеклонаполненых полиамидов), отличающихся существенно более низкими значениями модуля Юнга, в сравнении с применяемыми металлическими конструкциями (как правило - из алюминиевых сплавов), этого компенсационного локального усиления изгибной жесткости стенки корпуса ресивера за счет присоединения ее с внутренней стенкой изогнутого впускного патрубка для обеспечения достаточно низкого корпусного шума является недостаточно. Именно по этой причине, внешняя поверхность стенок пластмассового корпуса ресивера, входящего в состав пластмассового корпуса модуля впуска, включающего ресивер, впускные трубы, корпус дроссельной заслонки, выполняется в виде развитого внешнего скелета оребрения. Данных компенсирующих мер, путем введения многочисленных взаимно пересекающихся ребер жесткости (в ряде случаев - достаточно больших габаритных размеров), тем не менее, оказывается недостаточно, что вынуждает производителей автомобильной техники применять дополнительные верхние шумоизолирующие экраны, содержащие внутреннюю пористую звукопоглощающую облицовку (футеровку). Данная звукопоглощающая облицовка совместно с внешним плотным декоративным слоем оболочки экрана поглощают воздушные звуковые волны, генерируемые вибрирующими полимерными стенками (включая и вибрирующие ребра жесткости) корпуса модуля впуска (вибрирующими шумоизлучающими стенками корпуса ресивера и впускными трубами). Однако, это в существенной мере усложняет компоновку двигателя в стесненном пространстве моторного отсека транспортного средства, удорожает конструкцию, при том, что обладает весьма ограниченной шумопонижающей эффективностью ввиду негерметичного охвата шумопоглощающей футеровкой экрана всей
шумоактивной зоны стенок модуля впуска ДВС.
В качестве прототипа принято устройство пластмассового модуля впуска системы питания ДВС ВАЗ-2111, производства ОАО "АВТОБАЗ", выпуска 2007 года, подробно его конструкция представлена в графической части патента России на изобретение №2246012, МПК7 F01N 7/10, опубликован 10.02.2005, БИ №4. В прототипе рассмотрен коллектор, включающий в себя фасонный трубопровод с фланцами, отличающийся тем, что форма трубопроводного коллектора является массивом оболочкового контура, разделенным на четыре отвода, причем торцы фланцев каждого отвода лежат в одной плоскости взаимодействия с пересекающими их поверхностями отверстий, при этом каждая пара внутренних и/или удаленных к периферии поверхностей отверстий асимметрична по форме строения выходных сечений, при этом между парой близлежащих поверхностей оболочек отводов выполнена пространственная решетка с центральным отверстием, а для обеспечения гарантированного закрепления фланцев к контурам площадок, пересекаемых поверхностями отверстий двигателя внутреннего сгорания с аналогичными координатами их размещения в зеркальном отображении на фланцевых площадках, выполнено четыре вспомогательных отверстия, одновременно для монтажа коллектора в неметаллический корпус коллектора вмонтированы болты и резьбовые элементы армирования, поверхность коллектора покрыта попарно расположенными рядами ребер, контуры основания которых выполнены с условием максимального теплоотвода от основной поверхности оболочки совмещенных пар трубопроводов коллектора, причем прямолинейные ребра пересекают взаимодействующие с ним поверхности теплоотвода, с которыми сопряжены и вышеупомянутые ребра, одновременно в профильной проекции фланец взаимодействует с фасонным разъемом, имеющим криволинейный профиль, а периферийные участки выступов фланцев снабжены ребрами жесткости, расположенными относительно крепежных отверстий, причем оболочковый внешний профиль коллектора имеет с
одной стороны выпуклый криволинейный контур, а с другой стороны выпуклые фрагменты торцевых поверхностей, жестко связаны с прямолинейной формой выходного фланца и переходят в волнообразный профиль изменяющихся по направлению трубопроводов со связывающим их накрест лежащим оребрением, одновременно со стороны внешней проекции коллектор разделен на два разнонаправленных отвода с различной протяженностью накрестлежащих оребрений коллектора, снабженного вилкообразными выступами, обеспечивающими удержание и прохождение через них соответствующих проводников (кабелей), при этом со стороны фланца и поверхности выходного отверстия имеются два резьбовых элемента, установленных перпендикулярно фланцу, при этом один резьбовой элемент снабжен установочной базовой цилиндрической поверхностью, для установа и монтажа вспомогательного крепежа на поверхности второй полуформы коллектора установлены резьбовые элементы армирования (24, 25) с возможностью использования их резьбовых и статически неподвижных поверхностей для размерного вылета установочных элементов, а выходной фланец (38) снабжен фасонными карманами (93-102), обеспечивающими отвод тепла за счет испарения из них конденсата, а фасонный профиль конструкции коллектора выбран из условий максимальной компактности при размещении его на двигателе внутреннего сгорания, причем вспомогательное оребрение на фланцах приемных отверстий способствует удержанию фасонных профилей прокладок относительно четырех поверхностей, пересеченных поверхностями отверстий приемных фланцев, одновременно нерабочая поверхность фланца снабжена десятью фасонными выемками, пять из которых находятся в зоне изоляции упругого и фасонного по профилю и в сечении элемента, причем для установки резьбовых элементов в основной оболочке корпуса коллектора выполняют отверстия с запрессованными в них кольцевыми вставками, а для соединения частей корпуса коллектора используют, как минимум, два вида замковых соединений, обеспечивающих технологическую целостность конструкции коллектора в процессе его
эксплуатации.
Продукт представленный в прототипе в полной мере удовлетворяет тем акустическим качествам, которые предъявляются техническими требованиями к ДВС. Однако, как показал анализ конструкции прототипа, имеются реальные возможности уменьшения материалоемкости конструкции, имея в виду сложность рельефа наружных поверхностей модуля впуска, путем выборки определенной части массива материала, из которого выполнен модуль впуска, при сохранении координат его присоединительных и монтажных элементов (достижение взаимозаменяемости конструкций - известной и заявляемой), и вместе с тем, повышения надежности конструкции в работе.
Технический результат, связанный с реализацией данной полезной модели заключается в упрощении конструктивного решения, связанного с изготовлением модуля впуска, а также повышение работоспособности конструкции в эксплуатации.
Решение технической задачи достигается, в частности, путем оптимизации оребрения структуры корпуса модуля впуска, частичной выборке массива материала, а также конструктивного изменения частей полукорпусов, из которых составлен модуль впуска и их неразъемного сопряжения.
Сущность полезной модели заключается в том, что в модуле впуска системы питания многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, выполненном из двух, неразъемно сопрягаемых между собой оболочковых полимерных структур, имеющих сложный рельеф наружной поверхности, включающий развитую сеть ребер жесткости, и образующих ресивер с впускным фланцем крепления модуля впуска к воздухоподающему тракту очищенного воздуха системы питания, и подключенный к полости ресивера своими входными срезами разветвленный впускной трубопровод, выходные срезы которого закреплены на общем присоединительном выходном фланце для подключения модуля впуска к впускным каналам головки цилиндров двигателя внутреннего сгорания, одна из оболочковых структур
образует нижний полукорпус модуля впуска, включающий фрагменты ресивера и впускного трубопровода, впускной фланец крепления модуля впуска к тракту очищенного воздуха и общий присоединительный фланец впускного трубопровода, при этом на присоединительном фланце, со стороны противоположной его присоединительной плоскости, соосно выходным отверстиям отформованы патрубки для крепления второй оболочковой структуры, которая образует верхний полукорпус модуля впуска и включает фрагменты ресивера и фрагменты впускного трубопровода, при этом линия стыка сопряжения оболочковых структур расположена в верхней части ресивера, параллельно его продольной оси, таким образом, что стенки верхнего и нижнего полукорпусов от линии стыка направлены вниз, при этом снизу линия стыка сопряжения оболочковых структур проходит по входным срезам патрубков крепления верхнего полукорпуса и выходным срезам впускного трубопровода, верхняя наружная поверхность оболочки нижнего полукорпуса, образующая составной фрагмент ресивера, в основном имеет цилиндрическую форму с гладкой поверхностью, а верхняя наружная часть верхнего полукорпуса, образующая составной фрагмент ресивера, в основном полнена плоской, при этом на плоской поверхности названной части сформирована сеть прямоугольных равновеликих углублений и ребер жесткости, в виде пересекающейся ребристой решетки, причем верхние ребра решетки выполнены в виде наклонных в сторону присоединительного фланца козырьков, образующих со смежными боковыми ребрами решетки поднутрения, на нижней наружной поверхности верхнего полукорпуса, повторяя траекторию осей отдельных крайних и средних труб впускного трубопровода, по обе стороны от срединной на виде в плане линии каждой из труб, попарно и симметрично сформированы продольные ребра жесткости, на нижней наружной поверхности нижнего полукорпуса, непосредственно от фланца крепления модуля впуска, сформированы продольные прямолинейные ребра жесткости с развитой боковой поверхностью, часть которых переходит на гладкую наружную поверхность
верхней части нижнего полукорпуса, при этом по крайней мере два ребра жесткости сопрягаются с участком выходного фланца, размещенным между средними трубами, при этом поверхность названного участка выполнена гладкой.
Такие конструктивные изменения, в сравнении с прототипом полезной модели, достигнуты методом интуитивно-логического анализа проблемы, обозначенной представленным выше анализом уровня техники, аналитической работы по формированию наилучшего конструктивного решения эмпирическим путем и последующих экспериментов с полученными таким образом опытными образцами заявляемого устройства.
Сравнение научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках МКИ показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость». При этом полезная модель может быть осуществлена в условиях промышленного производства с использованием несложного технологического оборудования и современных материалов.
Другие особенности и преимущества заявляемой полезной модели станут понятны из чертежей и следующего детального описания, где:
На фиг.1 показана наружная сторона оболочковой полимерной структуры, образующей нижнюю часть полукорпуса модуля впуска;
На фиг.2 показана внутренняя сторона оболочковой полимерной структуры, образующей верхнюю часть полукорпуса модуля впуска;
На фиг.3 показана внутренняя сторона оболочковой полимерной структуры, образующей нижнюю часть полукорпуса модуля впуска;
На фиг.4 показана наружная сторона оболочковой полимерной
структуры, образующей верхнюю часть полукорпуса модуля впуска;
На фиг.5 показан модуль впуска системы питания ДВС в сборе, нормальный вид на наружную сторону верхней части корпуса;
На фиг.6 показан модуль впуска системы питания ДВС в сборе, вид сверху на наружную сторону верхней части корпуса;
На фиг.7 показан модуль впуска системы питания ДВС в сборе, наклонный вид на наружную сторону нижней части корпуса;
На фиг.8 показан модуль впуска системы питания ДВС в сборе, вид сбоку, со стороны, противоположной впускному фланцу крепления модуля впуска к воздухоподающему тракту очищенного воздуха системы питания;
На фиг.9 показан модуль впуска системы питания ДВС в сборе, вид сбоку, со стороны впускного фланца крепления модуля впуска к воздухоподающему тракту очищенного воздуха системы питания;
На фиг.10 показан модуль впуска системы питания ДВС в сборе, наклонный вид сверху на наружную сторону верхней части корпуса.
Модуль впуска системы питания многоцилиндрового ДВС, представленный на фигурах, выполнен из двух, неразъемно сопрягаемых между собой оболочковых полимерных структур, фиг.1 - фиг.4, имеющих сложный рельеф наружной поверхности, включающий развитую сеть ребер жесткости, и образующих ресивер 1 с впускным фланцем 2 крепления модуля впуска к воздухоподающему тракту очищенного воздуха системы питания (не показана), и подключенный к полости ресивера своими входными срезами 3, 4, 5 и 6 разветвленный впускной трубопровод 7, выходные срезы 8, 9, 10 и 11 которого закреплены на общем присоединительном выходном фланце 12 для подключения модуля впуска к впускным каналам головки цилиндров ДВС (не показаны). Одна из оболочковых структур образует нижний полукорпус 13 модуля впуска, включающий составные фрагменты 14 ресивера 1 и 15 - впускного трубопровода 7, впускной фланец 2 крепления модуля впуска к тракту очищенного воздуха и общий присоединительный фланец 12 впускного трубопровода 7. На присоединительном фланце 12, со стороны
противоположной его присоединительной плоскости 16, соосно выходным отверстиям 17, 18, 19 и 20 отформованы патрубки 21, 22, 23, 24, для крепления второй оболочковой структуры, которая образует верхний полукорпус 25 модуля впуска и включает составные фрагменты 26 ресивера 1 и составные фрагменты 27 впускного трубопровода 7. Линия стыка 28 сопряжения оболочковых структур расположена в верхней части ресивера 1, параллельно его продольной оси, таким образом, что стенки верхнего и нижнего полукорпусов от линии стыка направлены вниз, при этом снизу линия стыка 29 сопряжения оболочковых структур проходит по входным срезам патрубков 21, 22, 23 и 24 крепления верхнего полукорпуса и выходным срезам 8, 9, 10 и 11 впускного трубопровода 7. Верхняя наружная поверхность оболочки нижнего полукорпуса 13, образующая составной фрагмент 14 ресивера 1, в основном имеет цилиндрическую форму с гладкой поверхностью 30, а верхняя наружная часть 31 верхнего полукорпуса 25, образующая составной фрагмент 26 ресивера, в основном полнена плоской. На поверхности названной части 31 сформирована сеть прямоугольных равновеликих углублений 32 и ребер жесткости 33, в виде пересекающейся ребристой решетки, причем верхние ребра решетки выполнены в виде наклонных в сторону присоединительного фланца 12 козырьков 34, образующих со смежными боковыми ребрами решетки поднутрения. На нижней наружной поверхности верхнего полукорпуса 25, повторяя траекторию осей отдельных крайних и средних труб впускного трубопровода 7, по обе стороны от срединной на виде в плане линии каждой из труб, попарно и симметрично сформированы продольные ребра жесткости 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42. На нижней наружной поверхности нижнего полукорпуса 13, непосредственно от фланца крепления модуля впуска 12, сформированы продольные прямолинейные ребра жесткости 43, 44, 45, 46, 47 и 48 с развитой боковой поверхностью, часть которых переходит на гладкую наружную поверхность 30 верхней части нижнего полукорпуса 13, при этом по крайней мере два ребра жесткости 46 и 47 сопрягаются с участком 49 выходного фланца 12, размещенным между
средними трубами, при этом поверхность 50 названного участка выполнена гладкой.
Периодическое открытие впускного клапана (клапанов) в одном из цилиндров ДВС вызывает соответствующий пульсирующий перепад давления газа с соответствующим генерированием и распространением по тракту впуска системы пульсаций воздуха и упругих волн до, и после клапана (в полости цилиндра ДВС по отношению к окружающей среде). Пульсации воздуха и упругие волны разрежения-сжатия воздушной среды, в трассе системы впуска, со скоростью звука распространяются по направлению от впускного клапана к открытому срезу патрубка воздухоочистителя, а также в направлении всех свободных отводных тупиковых впускных труб с закрытыми впускными клапанами. Таким образом, образуется звуковое газодинамическое поле многократно отражающихся упругих волн в сложном геометрическом объеме впускной системы, в том числе и с переизлучением энергии этих упругих волн в окружающую среду посредством динамического возбуждения стенок элементов системы впуска, в том числе, стенок модуля впуска, вызывая их структурные вибрации и излучаемый корпусной шум. Кроме этого, структурные вибрации стенок корпуса модуля впуска и излучаемый ими корпусной шум вызваны вибрациями, передающимися через жесткое закрепление корпуса модуля впуска к вибрирующему фланцу впускного коллектора с впускными трубами, отходящими непосредственно от впускных отверстий головки цилиндров, обусловленными рабочими процессами в цилиндрах ДВС в виде газодинамических пульсаций, ударными нагрузками впускных и выпускных клапанов, вибрациями, вызванными дисбалансом вращающихся деталей ДВС.
Рассматриваемый модуль впуска многоцилиндрового ДВС выполнен из полимерного материала в виде монолитного единого блока, при этом для обеспечения более высокой изгибной жесткости конструкции стенок на отдельных фрагментах наружных поверхностей стенок корпуса модуля впуска выполнены ребра жесткости. В заявляемом модуле впуска, путем
экспериментальной доводки конструкции, за счет дополнительной выборки материала, достигнуто снижение веса конструкции на 0,2 кГ (в прототипе вес конструкции модуля составляет 1,30 кГ, в заявленном модуле - 1, 10 кГ). Кроме того, достигнуто уменьшение степени оребрения поверхности модуля. Тем не менее акустическая эффективность обоих модулей примерно одинаковая, поскольку поверхность акустического излучения заявляемого модуля меньше, чем у прототипа. Кроме того, присоединительный выходной фланец 12 в заявляемом объекты выполнен монолитным, за одно целое с составным фрагментом 15 нижнего полукорпуса 13 (в прототипа этот фланец выполнен составным из двух частей, сформированных на полукорпусах), что позволило уменьшить высоту фланца 12 и повысить его стойкость к температурным напряжениям.
Практическая реализация предлагаемого изобретения отличается технологической простотой, высокой надежностью и эффективностью подавления структурных вибраций и излучаемого шума стенками модуля впуска с обеспечением низкого шумоизлучения многоцилиндрового ДВС. Кроме того, достигнута существенная экономия дорогостоящего полимерного материала, уменьшились затраты на изготовление конструкции.
Конкретные иллюстрации эффективности использования и варианты технической реализации заявленного технического решения, описанные выше, являются по своему характеру лишь частными примерами и не ограничивают притязания заявляемой полезной модели, объем которой определяется формулой полезной модели. Для технических специалистов работающих в данной области техники станут очевидными другие возможные конкретные варианты осуществления заявляемого устройства, которые будут находиться в рамках объема притязаний настоящей полезной модели.
Модуль впуска системы питания многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, выполненный из двух, неразъемно сопрягаемых между собой оболочковых полимерных структур, имеющих сложный рельеф наружной поверхности, включающий развитую сеть ребер жесткости, и образующих ресивер с впускным фланцем крепления модуля впуска к воздухоподающему тракту очищенного воздуха системы питания, и подключенный к полости ресивера своими входными срезами разветвленный впускной трубопровод, выходные срезы которого закреплены на общем присоединительном выходном фланце для подключения модуля впуска к впускным каналам головки цилиндров двигателя внутреннего сгорания, отличающийся тем, что одна из оболочковых структур образует нижний полукорпус модуля впуска, включающий фрагменты ресивера и впускного трубопровода, впускной фланец крепления модуля впуска к тракту очищенного воздуха и общий присоединительный фланец впускного трубопровода, при этом на присоединительном фланце, со стороны противоположной его присоединительной плоскости, соосно выходным отверстиям отформованы патрубки для крепления второй оболочковой структуры, которая образует верхний полукорпус модуля впуска и включает фрагменты ресивера и фрагменты впускного трубопровода, при этом линия стыка сопряжения оболочковых структур расположена в верхней части ресивера, параллельно его продольной оси, таким образом, что стенки верхнего и нижнего полукорпусов от линии стыка направлены вниз, при этом снизу линия стыка сопряжения оболочковых структур проходит по входным срезам патрубков крепления верхнего полукорпуса и выходным срезам впускного трубопровода, верхняя наружная поверхность оболочки нижнего полукорпуса, образующая составной фрагмент ресивера, в основном имеет цилиндрическую форму с гладкой поверхностью, а верхняя наружная часть верхнего полукорпуса, образующая составной фрагмент ресивера, в основном полнена плоской, при этом на плоской поверхности названной части сформирована сеть прямоугольных равновеликих углублений и ребер жесткости, в виде пересекающейся ребристой решетки, причем верхние ребра решетки выполнены в виде наклонных в сторону присоединительного фланца козырьков, образующих со смежными боковыми ребрами решетки поднутрения, на нижней наружной поверхности верхнего полукорпуса, повторяя траекторию осей отдельных крайних и средних труб впускного трубопровода, по обе стороны от срединной на виде в плане линии каждой из труб, попарно и симметрично сформированы продольные ребра жесткости, на нижней наружной поверхности нижнего полукорпуса, непосредственно от фланца крепления модуля впуска, сформированы продольные прямолинейные ребра жесткости с развитой боковой поверхностью, часть которых переходит на гладкую наружную поверхность верхней части нижнего полукорпуса, при этом по крайней мере два ребра жесткости сопрягаются с участком выходного фланца, размещенным между средними трубами, при этом поверхность названного участка выполнена гладкой.
