Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1987 года по МПК F02B77/13 F02F7/00 F01L1/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к механизмам газораспределения двигателей внутреннего сгорания.

Целью изобретения является снижение шума механизма газораспределения.

На фиг. 1 представлен механизм газораспределения по осям валов, разрез; на фиг. 2 - то же, со стороны лицевой па- }1ели; на фиг. 3 - кожух механизма (упрощенный вариант в виде прямоугольного параллелепипеда); на фиг. 4 - эпюра распределения полей давлений воздушного объема, заключенного в кожухе, на низи1ей собственной резонансной продольной форме колебаний; на фиг. 5 - то же, на поперечной форме колебаний; на фиг. 6 - то же, для второй формы продольных колебаний; на фиг. 7 - то же, для второй формы поперечных колебаний; на фиг. 8 -- упрощенная схема лицевой панели кожуха (форма панели прямоугольная); па фиг. 9 - эпюра распределения звуковых давлений по продольной стороне панели на низшей (первой) собственной резонансно й вибрационной форме; на фиг. 10 - то же, по поперечной стороне панели; на фиг. 11 - то же, по продольной стороне панели на второй низшей вибрационной форме; на фиг. 12 - то же, но поперечпой стороне панели; на фиг. 13 и 14 - эпюры распределения виброскоростей лицевой папели на низшей собственной резонансной форме колебаний; на фиг. 15 и 16 - характер виброперемещений лицевой папели при ее колебаниях на низшей собственной резонансной форме; на фиг. 17 - перфорированная лицевая па- пель в статике; на фиг. 18 - то же, в динамике (при перетекании воздушной среды сверху - из зоны повышенного (-f-) давления, вниз - в зону пониженного (-) давления; на фиг. 19 - то же (при перетекании воздуппюй среды снизу - из зоны повышенного (-|-) давления, вверх - в зону пониженного (-) давления; на фиг. 20 - схема оптимизации месторасположения вентиляционных отверстий.

Механизм газораснределения двигателя внутреннего сгорания содержит ведущий 1 и ведомый 2 1нкивы, бесконечный приводной эле.мепт 3, в частности зубчатый ремень, ведущий 4 и ведомый 5 валы (соответственно коленчатый и кулачковый распределительный), коробчатый кожух 6, установленный па корпусе двигателя 7, снабженный венти.чиционпыми отверстиями-8, и натяжной ролик 9, установленный на оси 10.

В качестве примера выполнения копст- рукции первоначально це.чесообразно рассмотреть варианг кожуха 6, имеюпд.его форму правильного параллелепипеда (идеаль- ны11 случай), представленный на фиг. 3.

В результате рассмотрения эпюр давле- ппй (фиг. 4-7) выявляется необходимость выполнения одного из отверстий 8 перфорации кожуха 6 напротив геометрического центра (или центра тяжести объема) параллелепипеда, так как именно в этом месте размещены узловые (нулевые) значения звукового давления на наиболее низ- щих собственных формах воздушного объема, заключенного в нолости кожуха 6. При этом (фиг. 18-19) также наиболее эффективно комненсируются поля давлений по обеим сторонам лицевой панели кожуха 6 на первой вибрационной моде.

Аналогичным образом осуществляется оптимизация месторасположения отверстий 8 в узлах второй собственной формы давлений воздушного объема и одновременно в пучностях виброскоростей для второй виб5 рационной формы.

В результате остальные четыре отверстия 8 расположены напротив центров тяжести условных квадрантов, образованных пересечением продольных и поперечных плоскостей, пересекаюнхихся в геометрическом

0 центре кожуха 6.

На практике, как правило, кожух 6 имеет более сложную геометрическую фор.му. Оптимизация .месторасположения отверстий 8 в этом случае осуществляется исходя из того, что зона виброскоростей и зона узлов давлений тяготеют к центру тяжести проекции папели, так как распределение давлений в собственных формах удовлетворяет соотношению ортогональности

F PdF 0.

Для первой формы распределение давлений вдоль оси координат близко к линейному, тогда интервал (1) пропорционален интегра.:1у

S.xdF.

5 Последний же (фактически статический момент площади) равен нулю только тогда, когда нулевая линия проходит через центр тяжести площади проекции.

Аналогичные заключения справедливы

0 Д ТЯ форм, описывающих распределение вибронапряжений в кожухе 6, а их узлы совпадают как раз с пучностями виброскоростей.

Зона совпадения узловых линий давления низших продольных и поперечных форм

5 колебаний с зоной .максимума виброскоростей панели реализуется как раз вблизи центра тяжести проекции панели (для иснользуе.мых в настоящее вре.мя кожухов 6 постоянной толщины).

Первые собственные частоты внутренних

0 объемов для используемых в настоящее время форм кожухов 6 достаточно хрощо кор- релируются с площадью проекции панели и лежат в пределах

F X (0,5...1,0) с/2 VF,

5 где F - площадь проекции, с - скорость звука.

С учетом сказанного, для определения оптимального (с акустической точки зрения) месторасположения вентиляционных отверстий 8 производятся следующие операции (фиг. 20). Проектируется объем кожуха 6 на торец двигателя, на котором закреплен кожух б (эта плоскость перпендикулярна осям шкивов). Определяются главные оси инерции проекции объема, а также центр тяжести проекции объема. Найденные проекции проектируются в обратную сторону на поверхность кожуха 6. На пересечении проекций на кожух 6 главных осей инерции проекций объема необходимо разместить вентиляционное отверстие 8.

Это общий случай определения месторасположения отверстия 8. Расположение остальных отверстий определяется аналогичным образом. Только в этом случае проектируется не весь объем кожуха 6, а объемы каждой из геометрических фигур, образованной продольными и поперечными плоскостями, пересекающи.мися в центре тяжести объема кожуха 6 и ограниченной частью внешнего контура кожуха 6.

На практике не всегда удается оптимизировать по акустике размещение всех вентиляционных отверстий 8. В этом случае неоптимальным образом расположенные отверстия 8 могут быть снабжены звукопоглощающим воздухопроницаемым материалом, например пористым сетчатым материалом. Окончательное определение уточненных положений зон макси.мумов виброскоростей и узлов давления и далее мест их наиболее эффективного пересечения может быть определено при помощи виброщупов и акустических зондов экспериментальным способом.

Механизм газораспределения работает следующим образом.

Возбуждение конструкций кожуха 6 механизма газораспределения возникает из-за звукового излучения от вибрирующих агрегатов и поверхности двигателя, охваченного кожухом 6, пульсаций давлений воздушного объема, заключенного в кожухе 6, обусловленных вибрирующими и движущимися элементами, а также из-за вибрации стыковочных зон кожуха 6 с излучающими поверхностями. Причем, последняя причина возбуждения кожуха устраняется достаточно хорощо и эффективно путем применения вибропоглощающих прокладок в зонах стыка.

Под воздействием названных причин кожух 6 соверщает интенсивные колебания, в особенности сильные на собственных резонансных частотах. На резонансных режимах колебаний на лицевой поверхности кожуха 6 образуются зоны максимальных (пучности) и минимальных (узлы) давлений (фиг. 8-16). Зоны, в которых локализуются пучности, являются основными шумообразующими участками кожуха, так как они формируют поля давления вследствие максимальных вибраций этих зон и выталкивания и втягивания воздуха, прилегающего к этим зонам в обо стороны от этих зон. В воздуппюм объеме под кожу хом 6 также формируются поля давлений на собственных резонансных формах этого объема, связанные с геометрическими параметрами (размерами) этого об ьема.

0

Выполнение вентиляционных отверстий 8 (фиг. 3) вблизи зон виброскоростей колебаний лицевой панели кожуха 6 и соответственно вблизи зон узлов давлений низншх собственных форм воздушного объема предотвращает интенсивное «звучание стенки (лицевой панели) кожуха 6 вследствие акустического короткого замыкания между лицсs вой и обратной сторонами вибрирующей лицевой стенки кожуха 6 через вентиляционные отверстия 8 за счет онтимального с акустической точки зрения) расположения отверстий 8 на кожухе 6, а также предотвращает «высвечивание звука из

0 объема под кожухом 6, которое является наиболее интенсивным на резонансных частотах воздушного объема (на его низн1их резонансных формах) вследствие онтимального расположения отверстий 8 - в узлах

, низших форм давлений воздуи ного ма, где звука «не сльпнно.

Формула изобретения

1. Механизм газораспределения 0 -тя внутреннего сгорания, содержащий ведущий и ведомый валы и установ.ченные на них соответственно ведущий и ведомый Н1ки- вы, связанные между собой при номощи бесконечного приводного элемента и помещенные в коробчатый кожух, установлен- 5 ный на корпусе двигателя и снабженный вентиляционными отверстиями, отличающийся тем, что, с целью шума, одно из отверстий размеп1ено на пересечении проекции на кожух главной оси инерции проекции объема, заключенного в 0 кожухе, на плоскость, перпендикулярную осям шкивов с кожухом, причем момент инерции объема относите тьно главной оси максимален.

4S

2. Механизм по п. 1, отличающийся те.м, что отверстие размещено на пересечении проекций на кожух главных oceii инерции проекции объема.

3. Механизм по нп. 1 и 2. отличаю- 50 щийся тем, что по меньшей мере одно из отверстий размещено на пересечении главной оси инерции проекции объема геометрической фигуры, образованной продольной . и поперечной нлоскостя.ми, пересекающимися в центре тяжести объема кожуха, и 55 ограниченной частью внешнего контура кожуха, с последним, причем мо.мент и})ерции фигуры относительно главной оси макси- .мален.

4. Механизм но пи. 1-3, отличающий сч тем, что по меиыией мере одно из от верстий снабжено звукоизолируюшнм воз духонроницаемым элементом.

5. Механиз.м по пп. 1-4, отличающийся тем, что зв -коизолирую1ций элемент выполнен пз порпстого сетчатого материала.

5- 8

Изобретение позволяет снизить шум механизма газораспределения. Одно из вентиляционных отверстий 8 коробчатого кожуха (КК) 6 размещено на пересечении проекций на КК 6 главной оси инерции проекции объема, заключенного в КК 6, на плоскость, перпендикулярную осям шкивов 1 и 2 с КК 6. Момент инерции объемя относительно главной оси максимален. Вентиляционное отверстие 8 м.б. размещено на пересечении проекций на КК 6 главных осей инерции проекции объема. Выполнение вентиляционного отверстия 8 вблизи зон виброскоростей колебаний лицевой панели КК 6 и соответственно вблизи зон узлов давлений низщих собственных форм воздушного объема предотвращает интенсивное «звучание лицевой панели КК 6 и «высвечивание звука из объема под КК 6 вследствие расположения вентиляционного отверстия 8 в узлах низших форм давлений воздушного объема, где звука «не слышно. 4 з.п. ф-лы, 20 ил. (Г (Л со 4 Ci 00 СО ГО

.1

8 8

Р

i/3.8

иг..12.

Фиг. 9

-.гтгттТТТ I

Ф«2.П

ТТТТТТТтт.

Фиг. 7J

.

д

Фиг. Щ

Фиг, 15

Фиг. 16

Фиг. 17

uz.18

Фиг.Ю

)(

Проекция на номих

проекции ъ овной

оси инерции одъем а

на кому/, проекции z/tofHou оси инерции объема

Фиг. 20

проекция saoffHou оси uffepc t u ооъема

проенция центра rriawecmu

ооъема

Лроенций г/ о8ной оси инерции о$ъе/Y

n/iocHocmt} ,перпен ини- лярная осяп Ъалоб

Составитель Ei. Славпиков

Редактор А. ВоровичТехред И. ВересКорректор С. Черни

Заказ 4654/34Тираж 503Подписное

ВНИИПИ Гоеударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35. Раушская наб., д. 4/5 Производственно-нолиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4