ВЫПУСКНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к выпускной системе для двигателя внутреннего сгорания, согласно ограничительной части пункта 1 полезной модели.
Во время работы современных двигателей внутреннего сгорания, в частности в случае двигателей внутреннего сгорания с двумя рядами цилиндров, в выпускном канале обычно возникают неприятные шумы выхлопных газов, в зависимости от конфигурации и расположения глушащих устройств. В DE 19743446 A1 раскрыта выпускная система для двигателя внутреннего сгорания, в которой глушитель спроектирован как резонатор Гельмгольца. В указанном глушителе применена закрывающаяся заслонка для выхлопных газов. Посредством закрытия указанной заслонки для выхлопных газов, предотвращают выход потока выхлопных газов из указанного глушителя. Указанный глушитель, таким образом, работает как резонатор Гельмгольца.
В DE 10231056 A1 описана выпускная система, которая содержит два глушащих устройства, через которые параллельно может проходить поток. Глушащие устройства сконструированы различным образом в отношении заглушающего действия и сопротивления потоку. Здесь в зависимости от точки нагрузки двигателя внутреннего сгорания весь поток выхлопных газов отклоняется в одно или другое глушащее устройство посредством переключающего устройства.
Кроме того, в DE 102006020 155 A1 раскрыта выпускная система для двигателя внутреннего сгорания, в которой в конечной трубе выпускного канала установлена заслонка для выхлопных газов, которая закрывается или открывается в зависимости от частоты вращения двигателя.
В основу полезной модели положена задача предоставления выпускной системы, которая при критических частотах вращения двигателя внутреннего сгорания позволяет улучшить демпфирующее действие для минимизации мешающих шумов выхлопных газов. Указанная задача согласно полезной модели решается посредством выпускной системы, содержащей признаки пункта 1 формулы полезной модели.
Выпускная система согласно полезной модели характеризуется тем, что расстояние между клапаном и перекрестной точкой имеет такой размер, что при определенной частоте вращения двигателя внутреннего сгорания канал выпускной линии между клапаном и перекрестной точкой служит в качестве четвертьволнового резонатора, так что при указанной частоте вращения двигателя внутреннего сгорания мешающие шумы выпускной системы снижаются или исключаются. Клапан предпочтительно выполнен в форме заслонки для выхлопных газов. Посредством закрытой заслонки для выхлопных газов весь поток выхлопных газов от двигателя внутреннего сгорания выводится в атмосферу через другой выпускной канал, в котором не установлена заслонка для выхлопных газов. Канал выпускной линии между перекрестной точкой и закрытой заслонкой для выхлопных газов действует в качестве четвертьволнового резонатора благодаря тому, что указанный канал выпускной линии в качестве примера предусмотрен с таким размером, что расстояние между перекрестной точкой и заслонкой для выхлопных газов равняется приблизительно удвоенной длине волны, подлежащей уменьшению. Согласно полезной модели, таким образом, возможно минимизировать шумовой фон выпускной системы с низкими частотами, в частности, в диапазоне частоты вращения от 1000 до 2000 об/мин. Такие шумы возникают, в частности, внутри транспортного средства и таким образом могут быть эффективно минимизированы. Клапан может быть установлен в любом месте в концевом участке соответствующего выпускного канала.
В одном варианте полезной модели перекрестная точка выполнена в форме третьего глушащего устройства. В частности, третье глушащее устройство сконфигурировано в качестве центрального глушителя, расположенного в центральной области выпускной системы. Перекрестная точка альтернативно выполнена в форме соединительной трубы. Позиционирование перекрестной точки может произвольно осуществляться в соответствии с тем, что расстояние между клапаном и перекрестной точкой имеет такой размер согласно полезной модели, что уменьшение мешающих частот реализуется эффективным образом посредством устройства четвертьволнового резонатора.
В еще одном варианте полезной модели клапан может приводиться в движение в зависимости от нагрузки двигателя и/или частоты вращения двигателя внутреннего сгорания. Клапан предпочтительно приводится в движение в диапазоне частоты вращения от 1000 до 2000 об/мин. В указанном диапазоне частоты вращения, возникает шумовой фон в выпускной системе, который неблагоприятно воздействует на характеристики комфорта езды внутри транспортного средства. Указанный низкочастотный шум минимизируется эффективным способом посредством установки размера, согласно полезной модели, канала выпускной линии между позицией клапана и позицией перекрестной точки.
В еще одном варианте полезной модели заслонка для выхлопных газов предусмотрена в соединительной трубе или внутри третьего глушащего устройства, причем посредством этой заслонки для выхлопных газов предотвращают смешивание потоков выхлопных газов между первым выпускным каналом и выпускным каналом в соответствии с точкой нагрузки двигателя внутреннего сгорания.
Другие признаки и их комбинации будут даны в описании. Определенные примеры осуществления изображены в упрощенной форме на фигурах и будут объяснены более детально в следующем описании. На фигурах показано:
Фиг. 1 - схематическое изображение выпускной системы согласно полезной модели, согласно первому варианту осуществления,
Фиг. 2 - схематическое изображение второго варианта осуществления выпускной системы согласно полезной модели, и
Фиг. 3 - схематическое изображение выпускной системы согласно полезной модели, согласно третьему варианту осуществления.
На фиг. 1 изображен двигатель 1 внутреннего сгорания, содержащий два ряда цилиндров и содержащий выпускную систему (установку) 2. Выпускная система 2 содержит первый выпускной канал 3 и второй выпускной канал 4. Выхлопные газы первого ряда цилиндров проходят в атмосферу через первый выпускной канал 3. Выхлопные газы второго ряда цилиндров проходят в атмосферу через второй выпускной канал 4. Первое глушащее устройство 5 установлено в конце первого выпускного канала. Второе глушащее устройство 6 установлено в конце второго выпускного канала 4.
Между первым выпускным каналом 3 и вторым выпускным каналом 4 предусмотрена перекрестная точка 10, которая соединяет два выпускных канала взаимно сообщающимся образом. Внутри перекрестной точки 10 предусмотрена закрывающаяся заслонка 9 для выхлопных газов, которая в закрытом положении предотвращает смешивание выхлопных газов между двумя выпускными каналами. В первом примере осуществления полезной модели, перекрестная точка 10 выполнена в форме соединительной трубы согласно фиг. 1. Во втором примере осуществления полезной модели перекрестная точка 10 выполнена в форме третьего глушащего устройства 7.
Первый выпускной канал 3 содержит первый выпускной коллектор 17 и первую выпускную линию 15, через которую выхлопные газы первого ряда цилиндров 13 выводятся в атмосферу. Второй выпускной канал 4 содержит второй выпускной коллектор 16 и вторую выпускную линию 14, через которую выхлопные газы второго ряда цилиндров 12 выводятся в атмосферу. Смешивание выхлопных газов обоих выпускных каналов 3 и 4 через соединительную трубу или через третье глушащее устройство 7 достигается посредством открытия заслонки 9. На фиг. 1, клапан 11 расположен во втором выпускном канале 4 ниже по потоку от второго глушащего устройства 6. Клапан 11 выполнен в форме заслонки для выхлопных газов, которая приводится в действие в зависимости от рабочей точки двигателя 1 внутреннего сгорания. Посредством клапана 11 второй выпускной канал 4 может закрываться, так что когда заслонка 9 для выхлопных газов открывается, весь поток выхлопных газов из двигателя 1 внутреннего сгорания выводится в атмосферу через первый выпускной канал 3.
1
1
Перекрестная точка 10 служит для газообмена и в качестве точки отражения внутри выпускной системы 2. Таким образом, на крутящий момент и профиль изменения крутящего момента может быть оказано влияние. Перекрестная точка 10, тем не менее, оказывает влияние на пульсации газа в выпускной системе 2. Кроме того, перекрестная точка 10 влияет на порядок газообмена в зависимости от типа двигателя и таким образом оказывает влияние на шум, издаваемый выпускной системой 2. Поэтому в результате газообмена импульсы возбуждения двигателя внутреннего сгорания проходят симметрично через выпускные каналы 3 и 4 вниз по потоку от перекрестной точки 10. Выхлопные газы, таким образом, выходят в атмосферу, как из первого выпускного канала 3, так и из второго выпускного канала 4 одновременно. Синфазные возбуждения ведут к интерференции, которая при определенных частотах вращения двигателя 1 внутреннего сгорания может восприниматься как мешающая. В частности при низких частотах вращения или в случае низких частот шумов такая интерференция может вести к мешающим гудящим шумам. Для уменьшения или исключения таких негативных гудящих шумов клапан 11 располагают на расстоянии от перекрестной точки 10 так, что при закрытом клапане 11, и при частотах вращения, на которых возникают мешающие шумы выхлопных газов, канал xвыпускной линии между клапаном 11 и перекрестной точкой 10 служит в качестве четвертьволнового резонатора. Когда клапан 11 закрыт, канал xвыпускной линии работает как четвертьволновой резонатор. Следовательно, мешающие гудящие шумы выпускной системы 2 уменьшаются.
Позиционирование клапана 11 может осуществляться произвольно. На фиг. 1, клапан 11 расположен ниже по потоку от второго глушащего устройства 6. Во втором примере осуществления согласно фиг. 2, клапан 11 расположен выше по потоку от второго глушащего устройства 6. Расположение клапана 11 не зависит от того, выполнена ли перекрестная точка 10 в форме соединительной трубы или в форме третьего глушащего устройства. Согласно полезной модели, клапан 11 должен быть установлен так, что расстояние между перекрестной точкой 10 и клапаном 11 имеет такой размер, чтобы указанное расстояние соответствовало удвоенной длине волны, соответствующей частоте, которую необходимо уменьшить. С этой целью исполнительные устройства (не показаны) клапана 11 и заслонки 9 для выхлопных газов соединены с управляющим блоком 8, который также соединен с двигателем 1 внутреннего сгорания. Таким образом, как заслонка 9 для выхлопных газов, так и клапан 11 могут быть приводимыми в действие в зависимости от нагрузки двигателя и/или частоты вращения двигателя 1 внутреннего сгорания. Дополнительно, или альтернативно, как заслонка 9 для выхлопных газов, так и клапан 11 могут приводиться в действие в зависимости от других параметров двигателя. Клапан 11 может альтернативно располагаться внутри первого выпускного канала 3.
Посредством расположения клапана 11, согласно полезной модели, может быть достигнуто несколько преимущественных эффектов в критических диапазонах частоты вращения, в которых возникают мешающие гудящие шумы (шумовой фон). Например, исключается когерентность обоих окончаний двух выпускных каналов 3 и 4. Кроме того, существенно предотвращается образование интерференции в выпускной системе 2. В зависимости от своего положения в выпускном канале 4 или 3, клапан 11 работает как переключаемый резонатор, соответственно, как переключаемая точка отражения. В конфигурации согласно полезной модели, клапан ведет к существенному влиянию на выходной шум в выхлопных трубах. Расположение перекрестной точки 10 может произвольно выбираться в соответствии с конструкцией выпускной системы 2. Например, если третье глушащее устройство 7 не выбирается в качестве перекрестной точки, то перекрестная точка может быть реализована в форме соединительной трубы согласно фиг. 3 в некоторых других местоположениях, например в позиции 18 или 19. На этом изображении клапан 11 расположен между позицией 19 и вторым глушащим устройством 6. Для приведения клапана 11 в действие предусмотрено исполнительное устройство 20, которое имеет электрическую, пневматическую или гидравлическую конструкцию. Настоящая полезная модель пригодна, в частности, для двигателей внутреннего сгорания с турбонаддувом.