Впускное устройство двигателя внутреннего сгорания с изменяемой длиной каналов

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности, к впускным системам двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с впрыском топлива в цилиндры. Изобретение позволяет повысить крутящий момент и мощность ДВС, снизить гидравлическое сопротивление и уровень акустических излучений системы впуска ДВС в режиме максимальной мощности. Впускное устройство ДВС содержит полость ресивера и впускные каналы, соединяющие его с ДВС, каждый из которых состоит из первого участка, примыкающего к ДВС, и второго, примыкающего к полости ресивера, при этом участки состыкованы друг с другом посредством клапанного узла. Клапанный узел состоит из неподвижной внутренней втулки и ограниченно вращающейся вокруг нее посредством исполнительного механизма наружной втулки. Общая ось втулок ориентирована в направлении движения потока воздуха в канале. В каждой из втулок выполнены радиальные отверстия. В одном из крайних положений клапанного узла отверстия внутренней втулки полностью перекрываются сплошной стенкой наружной втулки, а в другом крайнем положении отверстие внутренней и наружной втулок совпадают. Суммарная площадь полностью совмещенных отверстий составляет не менее площади поперечного сечения канала, соединяющего ресивер с двигателем. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к автомобилестроению, в частности к системам впуска двигателей внутреннего сгорания (далее ДВС) с впрыском топлива в цилиндры.

Применение системы электронного впрыска топлива предоставляет возможность введения в конструкцию ДВС устройств, позволяющих в наиболее полной мере использовать волновые, резонансные и инерционные явления воздушного потока во впускной системе с целью улучшения наполнения цилиндров, повышения эффективной мощности и экономических показателей двигателя. 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 вибрирующими стенками элементов системы впуска (структурный, корпусной шум).

Так, например, японская фирма "Ямаха Мотор" в заявке №61-244824, F 02 В 27/00, опубл. 31.10.86, для снижения пульсаций и шума предлагает использовать два ресивера, параллельно и последовательно подключенных к трассе впускного трубопровода.

Японская фирма "Хонда Мотор" в заявке №63-219866, F 02 М 35/10, опубл. 13.09.88, предлагает для снижения шума и резонансных пульсаций при всасывании использовать два раздельных воздушных трубопровода, соединяющих воздухоочиститель и ресивер с двумя управляемыми дроссельными заслонками, обеспечивающими закрытие вспомогательного канала на низких оборотах и открытое состояние обоих соединительных трубопроводов на высоких оборотах. Эта же фирма в заявке №61-190159, F 02 М 35/12, опубл. 14.01.87, в целях обеспечения шумоглушения в широком диапазоне частот предлагает соединять с впускной трубой два устройства шумоглушения - 1/4 волновой резонатор тупикового типа и резонансную камеру.

Английской фирмой "Ровер" в заявке Великобритании №22339899, F 02 В 27/02, опубл. 17.07.91, предлагается впускной трубопровод, содержащий кожух, ограничивающий камеру, которая имеет впускное и выпускное отверстия. Спиральные элементы, установленные внутри камеры, синхронно вращаются с помощью вакуумного приводного приспособления, образуя длинные и короткие впускные трубопроводы в зависимости от режимов работы ДВС.

В заявке Германии №3807193, F 02 В 27/02, F 02 D 9/02, опубл. 06.01.89, предлагается впускное устройство, содержащее воздушную камеру по меньшей мере с одним впускным отверстием и выпускным отверстием в цилиндр - впускной трубопровод. Камера поворотно установлена с внутренней стороны дугообразного впускного трубопровода - наружной стенки, так что воздушная камера-стенка зонами одновременно образует впускной трубопровод - внутреннюю стенку. Эффективную длину впускного трубопровода можно изменять поворотом воздушной камеры. При этом воздушная камера установлена относительно впускного трубопровода - внешней стенки с возможностью одновременного изменения эффективного поперечного сечения впускного трубопровода.

Фирма "Мазда" в заявке Японии №60-147531, F 02 В 27/02, опубл. 03.08.85, предлагает техническое решение регулирования длины впускных каналов. Согласно описанию имеется впускная система ДВС, где вокруг наружной стенки ресивера образован канал, соединяющий впускной канал с ресивером, а на соединении этого канала с ресивером предусмотрен элемент, соединяющий ресивер с впускным каналом и позволяющий таким образом регулировать суммарную длину канала для повышения крутящего момента ДВС. При этом регулирующий элемент выполнен в виде вращающейся заслонки, ось которой расположена поперек канала. К недостаткам этого решения можно отнести высокое гидравлическое сопротивление при сообщении короткого канала с ресивером из-за достаточно резкого изменения направления движения воздуха, а также большие нагрузки на клапан при переключении с длинного канала на короткий из-за инерции потока воздуха.

Аналогичное техническое решение защищено фирмой "Ровер" патентом США №4932369, F 02 В 27/02, опубл. 28.02.90, где роль клапана выполняет золотниковое устройство, расположенное между участками первой и второй длинны, ось вращения которого расположена поперечно впускному каналу. При этом в зависимости от угла поворота клапана включается длинный или короткий каналы. Недостатками конструкции можно назвать большой угол поворота золотника для переключения длины каналов, что приводит к сложности исполнительного механизма и высокой инерционности срабатывания.

Данное техническое решение принято за прототип.

Изобретение направлено на решение задачи повышения крутящего момента и мощности ДВС.

При осуществлении изобретения может быть получен технический результат, заключающийся в снижении гидравлического сопротивления и уровня акустических излучений системы впуска ДВС в режиме максимальной мощности.

Технический результат достигается следующим образом.

Во впускном устройстве ДВС, содержащем полость ресивера и впускные каналы, соединяющие его с ДВС, каждый из которых состоит из первого участка, примыкающего к ДВС, и второго, примыкающего к полости ресивера, при этом участки состыкованы друг с другом посредством клапанного узла. Согласно изобретению, клапанный узел состоит из неподвижной внутренней втулки и ограниченно вращающейся вокруг нее посредством исполнительного механизма наружной втулки, общая ось втулок ориентирована в направлении движения потока воздуха в канале, в каждой из втулок выполнены радиальные отверстия, при этом в одном из крайних положений клапанного узла отверстия внутренней втулки полностью перекрываются сплошной стенкой наружной втулки, а в другом крайнем положении отверстие внутренней и наружной втулок совпадают. Суммарная площадь полностью совмещенных отверстий составляет не менее площади поперечного сечения канала, соединяющего ресивер с двигателем.

На чертеже представлен общий вид системы впуска.

Получение заданного технического результата при осуществлении изобретения достигается тем, что впускная система ДВС содержит полость ресивера 3 и впускные каналы, соединяющие ее с ДВС, каждый из которых состоит из первого участка 1, примыкающего к ДВС, и второго участка 2, примыкающего к полости ресивера. Участки 1 и 2 состыкованы друг с другом посредством клапанного узла 4, который соединяет или разъединяет полость ресивера с впускными каналами, включая таким образом длинный или короткий канал для повышения крутящего момента ДВС в зависимости от режимов его работы.

Клапанный узел 4 состоит из неподвижной внутренней втулки 5 и вращающейся вокруг нее посредством исполнительного механизма 7 наружной втулки 6. Общая ось втулок приблизительно ориентирована в направлении движения потока воздуха в канале. В каждой втулке имеются радиальные отверстия, которые при первом угловом положении наружной втулки соединяются, сообщая при этом полость ресивера с коротким каналом 1, а при втором угловом положении замыкаются поверхностями втулок, не имеющими отверстий, и таким образом соединяя каналы 1 и 2 в один канал увеличения длины. Короткий канал при этом соответствует высокой скорости вращения коленчатого вала ДВС и позволяет повысить максимальную мощность из-за низких гидравлических сопротивлений, а длинный включается на низкой скорости и позволяет, благодаря инерционному эффекту, поднять крутящий момент. Суммарная площадь совмещенных радиальных отверстий в первом угловом положении превышает площадь поперечного сечения канала 1.

Устройство, полученное с использованием предлагаемого изобретения, имеет ряд существенных преимуществ перед аналогичными техническими решениями.

Первым преимуществом предлагаемого решения является сниженное гидравлическое сопротивление в режиме максимальной мощности, когда работает короткий канал, за счет большой площади равномерно расположенных отверстий наружной и внутренней втулок. Мощность ДВС при этом возрастает.

Другим преимуществом является относительно небольшое угловое перемещение клапана от первого до второго углового положения, что снижает инерционность переключения и способствует плавному протеканию характеристики крутящего момента в момент переключения.

Следующим преимуществом является наличие группы отверстий между каналом и ресивером, которые, являясь дросселем, сглаживают пульсации и способствуют снижению уровня акустических излучений в режиме максимальной мощности.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной формуле изобретения. Т.е. совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство не следует для специалиста явным образом из уровня техники, поскольку не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения, и не подтверждена известность влияния отличительных признаков на указанный в материалах заявки технический результат. Т.е. заявленное решение имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности существенных признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение может быть получено только путем творческого подхода и неочевидно для среднего специалиста в этой области, т.е. имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, поскольку оно может быть использовано промышленным способом в машиностроении и других областях народного хозяйства, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо. Следовательно, изобретение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

Использование данного изобретения позволит повысить потребительские качества, в частности, автомобиля, за счет улучшения динамических характеристик двигателя ДВС, а также улучшения общего акустического комфорта.

Формула изобретения

1. Впускное устройство ДВС, содержащее полость ресивера и впускные каналы, соединяющие его с ДВС, каждый из которых состоит из первого участка, примыкающего к ДВС, и второго, примыкающего к полости ресивера, при этом участки состыкованы друг с другом посредством клапанного узла, отличающееся тем, что клапанный узел состоит из неподвижной внутренней втулки и ограниченно вращающейся вокруг нее посредством исполнительного механизма наружной втулки, общая ось втулок ориентирована в направлении движения потока воздуха в канале, в каждой из втулок выполнены радиальные отверстия, при этом в одном из крайних положений клапанного узла отверстия внутренней втулки полностью перекрываются сплошной стенкой наружной втулки, а в другом крайнем положении отверстие внутренней и наружной втулок совпадают.

2. Впускное устройство ДВС по п.1, отличающееся тем, что суммарная площадь полностью совмещенных отверстий составляет не менее площади поперечного сечения канала, соединяющего ресивер с двигателем.

РИСУНКИ

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 27.12.2006        БИ: 36/2006



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в автотракторных двигателях

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам впуска двигателя внутреннего сгорания, использующим колебание столба воздуха или горючей смеси в трубопроводах

Изобретение относится к машиностроению, в частности к распределительным патрубкам для впускных трубопроводов двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в случаях применения многокамерных карбюраторов как с параллельным, так и с последовательным включением смесительных камер в работу

Изобретение относится к двигателестроению

Изобретение относится к двигателестроениюи может быть использовано для снижения температуры газов перед турбиной и улучшения экономичности двухцилиндровых ДВС с газотурбинным наддувом и неравномерным чередованием вспышек в цилиндрах

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к использованию волновой энергии заряда смеси в системах впуска двигателей внутреннего -сгорания для повышения степени заполнения

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) с регулируемым наддувом

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания (ДВС), с принудительным зажиганием, оснащенному компрессором

Изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является увеличение наполнения цилиндра. Сущность изобретения заключается в том, что в конечной фазе выпуска система управления золотником устанавливает впускной и выпускной клапаны в среднее положение, при котором воздух из пневмоаккумулятора поступает в полость поршня привода клапана впуска-выпуска. При этом впускной и выпускной клапаны колеблются в окрестностях среднего положения. На такте всасывания происходит наполнение цилиндра. При этом система устанавливает впускной клапан в открытое, а выпускной клапан в закрытое положение. Перекрытие фаз газораспределения и кинетическая энергия потока воздуха или топливной смеси дополнительно наполняет цилиндр ДВС воздухом или топливной смесью. 1 ил.

Изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является увеличение наполнения цилиндра. Сущность изобретения заключается в том, что в конечной фазе выпуска система управления золотником устанавливает впускной и выпускной клапаны в среднее положение, при котором жидкость из гидроаккумулятора поступает в полость поршня привода клапана впуска-выпуска. При этом впускной и выпускной клапаны колеблются в окрестностях среднего положения. На такте всасывания происходит наполнение цилиндра. При этом система устанавливает впускной клапан в открытое, а выпускной клапан в закрытое положение. Перекрытие фаз газораспределения и кинетическая энергия потока воздуха или топливной смеси дополнительно наполняет цилиндр ДВС воздухом или топливной смесью. 1 ил.

Изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является увеличение наполнения цилиндра. Сущность изобретения заключается в том, что в конечной фазе выпуска система управления золотником открывает впускной клапан трехклапанного газораспределителя. Для этого воздух из пневмоаккумулятора поступает в полость поршня привода клапана впуска. Вытекающие из канала выпуска отработавших продуктов сгорания в полости между выпускным клапаном, впускным клапаном и в канале впуска воздуха или топливной смеси создают уменьшение давления воздуха или топливной смеси ниже атмосферного. Воздух или топливная смесь начинает движение в сторону канала выпуска отработавших продуктов сгорания. На такте всасывания происходит наполнение цилиндра. При этом система устанавливает впускной клапан в открытое, а выпускной клапан в закрытое положение. Перекрытие фаз газораспределения и кинетическая энергия потока воздуха или топливной смеси дополнительно наполняет цилиндр ДВС воздухом или топливной смесью. 1 ил.

Изобретение относится к области наполнения двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение наполнения ДВС. Сущность изобретения заключается в том, что система газораспределения ДВС выполнена в виде двухклапанного газораспределителя с пневмоприводом. В конце выпуска система управления устанавливает впускной и выпускной клапаны в среднее положение, в окрестностях которого впускной и выпускной клапаны колеблются. Вытекающие продукты сгорания создают разрежение в канале впуска, и воздух или топливная смесь движется в сторону канала выпуска, после чего выпускной клапан закрывается. На последующем такте всасывания происходит наполнение цилиндра ДВС воздухом или топливной смесью. Таким образом, кинетическая энергия потока воздуха или топливной смеси используется для дополнительного наполнения цилиндра ДВС. 1 ил.

Изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является увеличение наполнения цилиндра. Сущность изобретения заключается в том, что в конечной фазе выпуска система управления золотником открывает впускной клапан трехклапанного газораспределителя. Для этого воздух из пневмоаккумулятора поступает в полость поршня привода клапана впуска-выпуска, и он открывается. Вытекающие из канала выпуска газы в полости между выпускным клапаном, впускным клапаном и в канале впуска воздуха или топливной смеси создают разрежение. Воздух или топливная смесь начинает движение в сторону канала выпуска отработавших продуктов сгорания. На такте всасывания происходит наполнение цилиндра. При этом система закрывает выпускной клапан. Перекрытие фаз газораспределения и кинетическая энергия потока воздуха или топливной смеси дополнительно наполняют цилиндр ДВС воздухом или топливной смесью. 1 ил.

Изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является увеличение наполнения цилиндра. Сущность изобретения заключается в том, что в конечной фазе выпуска система управления золотником открывает впускной клапан трехклапанного газораспределителя. Для этого жидкость из гидроаккумулятора поступает в полость поршня привода выпускного клапана. Вытекающие из канала выпуска отработавшие газы в полости между выпускным клапаном, впускным клапаном и в канале впуска воздуха или топливной смеси создают разрежение. Воздух или топливная смесь начинает движение в сторону канала выпуска. На такте всасывания происходит наполнение цилиндра. При этом система закрывает выпускной клапан. Перекрытие фаз газораспределения и кинетическая энергия потока воздуха или топливной смеси дополнительно наполняет цилиндр ДВС воздухом или топливной смесью. 1 ил.
Наверх