Система резонансного наддува двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение позволяет повысить эффективные показатели двигателя путем повышения эффективности резонансного наддува за счет снижения потерь энергии сжатого газа. Система содержит агрегат 1 наддува, по меньшей мере одну пару впускных коллекторов 2, объединяющих цилиндры 3 с неперекрывающимися фазами впуска, по меньшей мере одну пару резонансных соединительных трубопроводов 4, при этом первые концы трубопроводов 4 соединены с впускными коллекторами 2, а вторые сообщены между собой навстречу друг другу с помощью проставки 5 и подклюИзобретение относится к области машиностроения , а именно - к двигателестроению, в частности к системам впуска двигателей. Цель изобретения - повышение эффективности резонансного наддува за счет снижения потерь энергии сжатого газа. На чертеже представлена схема системы резонансного наддува. Система содержит агрегат 1 наддува, по меньшей мере одну пару впускных коллекторов 2, объединяющих цилиндры 3 с неперекрывающимися фазами впуска, по чены при помощи двух переходных патрубков 6 к воздушной камере 7, сообщенной с воздухонапорным патрубком 8 агрегата наддува 1. Каждый из впускных коллекторов 2 сообщен с воздушной камерой 7 через обводной канал 9. В проставке 5 установлены два ряда ребер 10, у каждого из которых кромки ребер расположены по кривой, вдоль воображаемой стенки, выполненной в виде продолжения стенки изогнутого канала переходного патрубка 6. В воздушной камере 7 размещена на опоре подпружиненная пружиной 12 трубка 11, которая подсоединена одним концом к воздухонапорному патрубку 8 агрегата 1 наддува и разделяет воздушную камеру 7 на два объема 12,а выходной конецтрубки 11 выполнен с двумя отбортовками 14 для поочередного перекрытия переходных патрубков 6. Благодаря тому, что струя сжатого воздуха не испытывает потерь энергии при внезапном расширении и смешении с управляющей струей, возрастает наддув двигателя и тем самым повышается его мощность. 1 з.п.флы, 1 ил. меньшей мере одну пару резонансных соединительных трубопроводов 4 длиной р. При этом первые концы трубопроводов 4 соединены с впускными коллекторами 2, а вторые сообщены между собой навстречу друг другу с помощью проставки 5 и подключены при помощи двух переходных патрубков 6 к воздушной камере 7. сообщенной с воздухонапорным патрубком 8 агрегата 1 наддува. Каждый из впускных коллекторов 2 сообщен с воздушной камерой 7 через обводной канал 9. Переходные патрубки 6 выполнены изогнутыми с плавным (Л С vi о ю о ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 02 D 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4727833/06 (22) 04,09.89 (46) 15.09.92, Бюл,¹34 (71) Харьковский автомобильно-дорожный институт (72) А.Д.Якубов (56) Авторское свидетельство СССР

N 1693343, кл. F 02 В 27/00, 1987, заявка

N4280900,,решение о выдаче а,с, от 20.03.88. (54) СИСТЕМА РЕЗОНАНСНОГО НАДДУВА

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить эффективные показатели двигателя путем повышения эффективности резонансного наддува за счет снижения потерь энергии сжатого газа. Система содержит агрегат 1 наддува, по меньшей мере одну пару впускных коллекторов 2, объединяющих цилиндры 3 с неперекрывающимися фазами впуска, по меньшей мере одну пару резонансных соединительных трубопроводов 4, при этом первые концы трубопроводов 4 соединены с впускными коллекторами 2, а вторые сообщены между собой навстречу друг другу с помощью проставки 5 и подклюИзобретение относится к области машиностроения, а именно — к двигателестроению, в частности к системам впуска двигателей.

Цель изобретения — повышение эффективности резонансного наддува за счет снижения потерь энергии сжатого газа.

На чертеже представлена схема системы резонансного наддува, Система содержит агрегат 1 наддува, по меньшей мере одну пару впускных коллекторов 2, объединяющих цилиндры 3 с неперекрывающимися фазами впуска, по

„„SU „„1761969A1 чены при помощи двух переходных патрубков 6 к воздушной камере 7, сообщенной с воздухонапорным патрубком 8 агрегата наддува 1. Каждый из впускных коллекторов

2 сообщен с воздушной камерой 7 через обводной канал 9. В проставке 5 установлены два ряда ребер 10, у каждого из которых кромки ребер расположены по кривой, вдоль воображаемой стенки, выполненной в виде продолжения стенки изогнутого канала переходного патрубка 6. В воздушной камере 7 размещена на опоре подпружиненная пружиной 12 трубка 11, которая подсоединена одним концом к воздухонапорному патрубку 8 агрегата 1 наддува и разделяет воздушную камеру 7 на два объема 12, а выходной конец трубки 11 выполнен с двумя отбортовками 14 для поочередного перекрытия переходных патрубков 6. Благодаря тому, что струя сжатого воздуха не исflblTblBBeT потерь энергии при внезапном расширении и смешении с управляющей струей, возрастает наддув двигателя и тем

I самым повышается его мощность. 1 з.п.флы,1ил, меньшей мере одну пару резонансных соединительных трубопроводов 4 длиной Lp.

При этом первые концы трубопроводов 4 соединены с впускными коллекторами 2, а вторые сообщены между собой навстречу друг другу с помощью проставки 5 и подключены при помощи двух переходных патрубков 6 к воздушной камере 7, сообщенной с воздухонапорным патрубком 8 агрегата 1 наддува. Каждый из впускных коллекторов 2 сообщен с воздушной камерой 7 через обводной канал 9. Переходные патрубки 6 выполнены изогнутыми с плавным

1761969 сопряжением с резонансными соединительными трубопроводами 4 и в месте соединения торцов последних параллельно друг другу и параллельно общей оси резонансных соединительных трубопроводов 4 5 в проставке 5 установлены два ряда ребер

10 параллельно друг другу, у каждого из которых кромки ребер расположены по кривой, вдоль воображаемой стенки, выполненной в виде продолжения стенки 10 изогнутого канала переходного патрубка 6.

В воздушной камере 7 размещена подпружиненная трубка 11, которая подсоединена одним концом к воздухонапорному патрубку 8 агрегата 1 наддува, установлена с воз- 15 можностью качания вокруг опоры и поочередного сообщения другим концом с переходными патрубками 6.Трубка 11 снабжена пружиной 12, разделяет воздушную камеру 7 на два объема 13 и выходной конец 20 трубки выполнен с двумя отбортовками 4, для поочередного перекрытия переходных патрубков 6, Пружина 12 трубки 11 выполнена с жесткостью, которая связана с частотой вращения двигателя следующим 25 соотношением:

30 где .Ср — угловая жесткость пружины, Нм/рад;

4 — осевой момент инерции трубки относительно ее оси вращения, Kl м;

n — частота вращения коленчатого вала 3- > двигателя, мин ; г — число цилиндров на один коллектор;

i — тактность двигателя.

Обводные каналы 9 выполнены с длиной, определяемой из соотношения 40

loe < 15 Т, n ..z где 4ь — длина обводного канала,м; 45

Т вЂ” температура газа во впускной системе, К, Система работает следующим образом.

При работе системы резонансного наддува на расчетном режиме (расчетной иас- 50 тоте вращения коленчатого вала) сложное движение воздуха в ней можно, как известно, представить в виде суммы простых движений: потока со средней постоянной скоростью и средним давлением, равным 55 давлению наддува Рк, и стоячей волны, При этом в коллекторе у клапанов имеет место максимум амплитуды давления, а на далью нем от коллектора 2 конце соединительного трубопровода 4 — максимум амплитуды скорости, Колебания давления в, коллекторах и объемах 13 воздушной камеры 7 находятся в противофазе, также как и колебания скорости на концахсоединительныхтрубопроводов 4, в месте соединения их с проставкой 5. В тот момент, когда переменная составляющая скорости и воздуха на концах трубопроводов 4 и в проставке 5 достигает максимума и направлена слева направо, трубка 11 в своем колебательном движении достигает своего крайнего правого положения и направляет сжатый воздух от агрегата

1 наддува через правый переходной патрубок 6 также слева направо. Через полпериода скорость опять достигает своего максимума, но направлена в противоположную сторону, а трубка 11 занимает крайнее левое положение, Движение трубки 11, обеспечивающее такую синхронную подачу с движением газа на концах трубопроводов

4, естественно усиливает уже имеющиеся в системе резонансные колебания, в частности колебания давления перед впускными клапанами, и повышает эффективность резонансного наддува.

Такое движение трубки 11 обеспечивается благодаря тому, что она, приводимая в движение переменной силой давления в объемах 13 воздушной камеры 7 (силой, изменяющейся практически синхронно с давлением в коллекторах 2), отстает по фазе в своем перемещении от этого давления на ту же величину, что и колебательная составляющая скорости воздуха на концах трубопроводов 4 — на четверть периода колебаний.

Это следует из теории резонансных колебаний, соответственно, для одномассовой механической системы (трубки 11) и для столба воздуха в трубе (в трубопроводе 4 с коллектором 2), Таким образом подача сжатого воздуха от агрегата 1 наддува трубкой 11 осуществляется синхронно с изменением скорости на концах соединительных трубопроводов 4, В результате колебания в системе усиливаются и эффект резонансного наддува возрастает. При этом, благодаря тому. что струя сжатого воздуха не испытывает внезапного расширения, а затем внезапного сужения в связи с постоянным ограничением ее стенками трубки и не смешивается с управляющей струей, уменьшаются потери энергии струи сжатого воздуха и возрастает наддув двигателя.

Формула изобретения

1. Система резонансного наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащая по меньшей мере одну пару впускных коллекторов, объединяющих цилиндры с неперекрывающимися фазами впуска, па

1761969 меньшей мере одну пару резонансных соединительных трубопроводов, каждый иэ которых подключен первым торцом к впускному коллектору, а вторым торцом сообщен с вторым торцом другого резонансного трубопровода, воздушную камеру, сообщенную с воздухонапорным патрубком агрегата наддува и подключенную при помощи двух переходных патрубков к каждому резонансному соединительному трубопроводу, и два обводных канала, каждый из которых сообщен с одним из впускных коллекторов и подключен к воздушной камере, причем переходные патрубки выполнены изогнутыми с плавным соп ряжением с резонансными соединительными трубопроводами и в месте соединения торцов последних параллельно друг другу и параллельно общей оси резонансных соединительных трубопроводов установлены в два ряда ребра, при этом кромки каждого ряда ребер расположены по кривой, выполненной в виде продолжения стенки каждого переходного патрубка, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности показателей двигателя путем повышения эффективности резонансного наддува за счет снижения потерь энергии струи сжатого газа, в воздушной камере размещена трубка с возможностью качания вокруг опоры и поочередного сообщения одним своим торцом с переходными патрубками и подключения другим торцом к воздухонапорно5 му патрубку агрегата наддува, причем трубка установлена на упругой опоре, разделяет воздушную камеру на два объема, а выходной конец трубки выполнен с двумя отбортовками для поочередного перекры10 тия переходных патрубков.

2. Система по и 1, отл и ч а ю щ а я с я тем, что упругая опора выполнена с жесткостью, которая связана с заданной частотой

15 вращения двигателя следующим соотношением:

20 где Ср — угловая жесткость упругой опоры, Н м/рад;

4 — осевой момент инерции трубки относительно ее оси вращения,кг м;

25 п — заданная частота вращения коленчатого вала двигателя, мин ;

z — число цилиндров на один коллектор;

i — тактность двигателя,