Устройство для волнового наддува рядного многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания

 

Изо&ретение относится к машиностроению , а именно к двигателестроению, и может быть использовано в настроенных системах впуска ДВС с газотурбинным наддувом . Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик, расширение диапазона работы по частоте вращения, нагрузке двигателя и обеспечение плотной компановки системы на рядном ДВС. Устройство содержит впускные коллекторы, к которым подсоединены настроенные трубопроводы. Свободные концы настроенных трубопроводов объединены один с другим навстречу друг другу, а перпендикулярно им к участку подсоединения подключен воздухонапорный патрубок турбонагнетателя. К обратным концам впускных коллекторов подсоединены отражательные трубопроводы. Боковая поверхность отражательных трубопроводов одной группы цилиндров с несовпадающими фазами впуска выполнена заодно с боковой поверхностью впускных коллекторов другой группы цилиндров в виде общей перегородки . В перегородке симметрично местам подключения отражательных трубопроводов к впускным коллекторам выполнено отверстие и расположены заслонки . 1 з.п.ф-лы, 1 ил. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (54)5 F 02 В 27/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) c у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

У Ф (21) 4925682/23 (22) 04.04.91 (46) 30.05.93. Бюл. ¹ 20 (71) Алтайский политехнический институт им. И.И.Ползунова (72) Д.В.Давыденко и М.Э.Брякотин (56) Патент США

¹ 44882299994411, кл. 123 — 41, 1989, Авторское свидетельство СССР № 1343060, кл, F 02 В 27/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЛНОВОГО НАДДУВА РЯДНОГО МНОГОЦИЛИНДРОВОГО

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в настроенных системах впуска ДВС с газотурбинным наддувом, Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик, расширение диапазона работы по частоте вращения, нагрузке двигателя и обеспечеИзобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в настроенных системах впуска двигателей с газотурбинным наддувом.

Целью изобретения является расширение диапазона работы по частоте вращения, нагрузке и обеспечению компоновки системы на рядном двигателе.

На фиг, 1 изображен рядный, например, шестицилиндровый двигатель с предлагаемым устройством; на фиг, 2 — сечение А-А на фиг, 1 (прямоугольный вариант); на фиг. 3— то же, сегментный вариант сечения, на фиг.

4 — коллектор в местах подключения отража... ЯЦ,, 1818480 А1 ние плотной компановки системы на рядном ДВС. Устройство содержит впускные коллекторы, к которым подсоединены настроенные трубопроводы. Свободные концы настроенных трубопроводов объединены один с другим навстречу друг другу, а перпендикулярно им к участку подсоединения подключен воэдухонапорный патрубок турбонагнетателя. К обратным концам впускных коллекторов подсоединены отражательные трубопроводы. Боковая поверхность отражательных трубопроводов одной группы цилиндров с несовпадающими фазами впуска выполнена заодно с боковой поверхностью впускных коллекторов другой группы цилиндров в виде общей перегородки. В перегородке симметрично местам подключения отражательных трубопроводов к впускным коллекторам выполнено отверстие и расположены заслонки. 1 э.п.ф-лы, 1 ил.!

00 тельных трубопроводов, продольный раз- Ж рез. фь.

Устройство содержит впускные коллек- QQ торы 1, 2, к которым подсоединены настро- ( енные трубопроводы 3, 4, свободные концы которых объединены один с другим навстречу друг другу, а перпендикулярно им к уча1, стку подсоединения подключен воэдухонапорный патрубок 5 турбонагнетателя 6. К обратным концам впускных коллекторов 1 подсоединены отражательные трубопроводы 7, 8 с заглушенными концами.

Коллекторы и трубопроводы могут быть выполнены различного по конфигурации се1818480 чения; прямоугольными фиг. 2, круглыми, в виде сегментов круга фиг. 3. В любом случае сечения отражательных трубопроводов 7, 8 выполнены одинаковыми с сечениями впускных коллекторов 1, 2 и настроенных трубопроводов 3, 4.

Длины настроенных соединительных трубопроводов 3, 4 выбираются экспериментально такими, чтобы обеспечить резонансную настройку и максимальный 10 коэффициент наполнения на режиме максимального крутящего момента.

Боковая поверхность 9 отражательных трубопроводов одной группы цилиндров с несовпадающими фазами впуска выполнена заодно с боковой поверхностью 10 впускных коллекторов другой группы цилиндров. Общая перегородка 11, образованная наложением боковых поверхностей, 20 параллельна осям 12, 13 выпускных коллекторов 1, 2 и имеет наклон к оси 14 впускных окон 15 цилиндров с несовпадающими фазами впуска такой же, как и оси 12, 13 впускных коллекторов 1, 2. Угол между осями 14 и (12, 13), 14 и общей перегородкой выбира- 25 ется из геометрических соображений таким, чтобы между впускным коллектором 1 и отражательным трубопроводом 7 одной групп ы цилиндров и между впускным коллектором 2 и отражательным трубопро- 30 водом 8 другой группы цилиндров была общая перегородка 11, Этого можно достигнуть только в том случае, если ось 12 повернуть вокруг центра "с" одной группы цилиндров так, чтобы ось 12 переместилась 35 по вертикальной симметрии двигателя оси на величину половины высоты сечения коллектора, также для оси В из этих операций получается треугольник ckf, из которого можно определить угол Q. 40

ДлинУ ck можно выразить через число цилиндров i è межосевое расстояние цилиндров IM, как ck=l . (1/4), а длина kf известна из предыдущего условия kf= hc/2 отсюда

tg а = 2h

В общей перегородке 11 симметрично местам подключения отражательных трубопроводов 7 и 8 к коллекторам впуска 1 и

2 (т.е, на одинаковом расстоянии от мест подключения) выполнено отверстие 16, Форма отверстия 16 аналогична форме сечений впускных коллекторов 1 и 2, В общей перегородке 11 размещены три заслонки, одна из них заслонка 17 расположена в отверстии 16 на оси 18, а две других заслонки 55

19 и 20 расположены в местах подключения отражательных трубопроводов 7 и 8 к впускнымм коллекторам 1 и 2. Закрытое положение заслонки 17 соответствует положению, изображенному на фиг. 1 и 4: при закрытом положении заслонка 17 перекрывает отверстие 16, разобщая полости впускных коллекторов 1 и 2, заслонки 19 и 20 в закрытом положении раэобщают полости отражательных трубопроводов 7., 8 и впускных коллекторов 1 и 2, а в открытом положении прилегают, не выступая к внутренним поверхностям отражательных трубопроводов

7 и 8.

Заслонки 17, 19 и.20 электромеханически связаны с рейкой топливного насоса, тахометром, датчиком температуры и давления наддувочного воздуха, размещенными в любом месте системы впуска. Заслонки 19 и 20 могут быть синхронизированы с помощью любого механизма, шестеренчатого зацепления, кулисы и т.д., при этом одна из заслонок связана электромеханически с рейкой топливного насоса, тахометром и датчиком температуры и давления наддувочного воздуха.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

На режиме максимального крутящего момента, когда турбокомпрессор не способен обеспечить достойный коэффициент наполнения, заслонки 19, 20 (фиг. 1) закрываются и отключают отражательные трубопроводы 7, 8 от впускных коллекторов

1, 2. Заслонка 17 (фиг. 1) при этом находится в положении "закрыто" и перекрывает отверстие 16. Длина соединительных настроенных трубопроводов 3 и 4 выбирается экспериментально такой, чтобы обеспечить"резонансный" наддув, что повышает коэффициент наполнения и способствует улучшению рабочего процесса, повышению топливной экономичности. Изменения положения заслонок 19 и 20 осуществляется по сигналам от рейки топливного насоса, тахометра и датчиков давления и температуры наддувочного воздуха.

На режиме номинальной частоты и при малых и средних нагрузках заслонки 19 и 20 (фиг. 1 и 3) открываются и подключают обьемы отражательных трубопроводов 7 и 8 к впускным коллекторам 1 и 2. Заслонка 17 при этом перекрывает отверстие 16 в общей перегородке 11. Длина отражательных трубопроводов 7 и 8 выбирается экспериментально такой, чтобы обеспечить

"зарезонансный" режим работы.

Особенность этой настройки — низкий уровень насосных потерь и соответственно сниженный расход топлива. Однако дозарядка в этом случае отсутствует, т.к. в мо-. мент закрытия впускного канала к органам газораспределения подходит волна разре1818480 шения. Более того, обычно расход топлива снижается на 5 — 107; относительно ненастроенных систем впуска, поэтому такую настройку более целесообразно применять для режимов малых и средних нагрузок реже для номинальных нагрузок; например, для двигателей постоянной мощности, имеющих высокий коэффициент избытка воздуха на номинальной нагрузке.

На режиме номинальной частоты вращения и номинальной (или повышенной) мощности в условиях повышенных температур или разреженной атмосферы (высокогорье) наблюдается снижение расхода воздуха и коэффициента избытка воздуха. В этом случае заслонка 17 открывается, сообщая полости впускных коллекторов 1; 2 групп цилиндров с несовпадающими фазами впуска, заслонки 19,.20 открыты, либо закрыты (что не имеет принципиального значения).

Колебательный процесс в системе впуска практически разрушается и система впуска обеспечивает расход воздуха на уровне серийного, т.е. на 5 — 10 выше уровня "зарезонансной" настройки.

Устройство позволяет расширить диапазон "настроенной" работы впускной сис. темы и.повысить коэффициент наполнения двигателя,на 5-10 (а по сравнению с ненастроенным двигателем на 20 — 30 g, Формула изобретения

1. Устройство для волнового наддува рядного многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, содержащее цилиндры, по меньшей мере одну пару впускных коллекторов, объединенных с цилиндрами с несовпадающими фазами впуска, одну пару соединительных настроенных трубопроводов, подключенных один к другому и впускным коллекторам, одну пару отражательных трубопроводов с заглушенными концами, подсоединенных акустически зеркально к впускным коллекторам, впускные окна, воз5 духонапорный патрубок турбонагнетателя, подключенный симметрично к соединительным трубопроводам, рейку топливного насоса, тахометр, датчики температуры и давления,отл ича ю ще вся тем, что, с

10 целью улучшения эксплуатационных характеристик путем расширения диапазона работы по частоте вращения и нагрузке двигателя и обеспечения плотной компановки, в нем боковые поверхности стража15 тельных трубопроводов одной группы цилиндров выполнены за одно целое с боковыми поверхностями впускных коллекторов другой группы цилиндров в виде общей перегородки, в которой симметрично местам

20 подключения отражательных трубопроводов к коллекторам впуска выполнено отверстие и расположены заслонки, причем оси впускных коллекторов отражательных трубопроводов и общая перегородка располо25 жены параллельно между собой и под углом к горизонтальной оси впускных окон. определяемым соотношением а = arctg(2h

30 I< — межосевое расстояние цилиндров„

I — число цилиндров, а впускные коллекторы и их отражательные трубопроводы выполнены прямолинейными.

35 2.Устройство поп.1, отл ича ю щеес я тем, что одна заслонка установлена в отверстии, а остальные размещены в местах подключения отражательных трубопроводов и все заслонки электромеханически свя40 заны с рейкой топливного насоса, тахометром и датчиками температуры и давления.

1818480

4-A

Составитель А.Дмитриев

Техред M.Ìîðãåíòàë КоРРектоР М.Андрувенко

Редактор З,Ходакова

Заказ 1931 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101