Система впуска двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам впуска двигателей с наддувом. Изобретение позволяет уменьшить газодинамическое сопротивление нагнетательного воздуховода при одновременном повышении надежности работы системы впуска и двигателя в целом. Система впуска двигателя внутреннего сгорания содержит агрегат наддува, нагнетательный трубопровод турбокомпрессора, нагнетательный трубопровод ресивера, ресивер, соединенный трубопроводами с впускными каналами головки цилиндров. Нагнетательный трубопровод турбокомпрессора выполнен гофрированным в местах изгиба, причем наружный диаметр гофр и шаг гофр по оси трубопровода зависят от его внутреннего диаметра D1 и находятся в соотношении, соответственно равном (1,2-1,4)D1 и (0,1-0,3)D1. Нагнетательный трубопровод ресивера выполнен гофрированным в местах изгиба, причем наружный диаметр гофр и шаг гофр по оси трубопровода зависят от его внутреннего диаметра D2 и находятся в соотношении, соответственно равном (1,2-1,4)D2 и (0,1-0,3)D2. Нагнетательный трубопровод ресивера соединен с нагнетательным трубопроводом турбокомпрессора охладителем наддувочного воздуха. Нагнетательные трубопроводы турбокомпрессора и ресивера выполнены в виде единого воздуховода, гофрированного в местах изгиба. Причем наружный диаметр гофр и шаг гофр по оси трубопровода зависят от его внутреннего диаметра D и находятся в соотношении, соответственно равном (1,2-1,4)D и (0,1-0,3)D. Гофры выполнены с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру сопрягаемых прямых участков нагнетательного трубопровода. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания (в дальнейшем - двигателям), в частности к системам впуска двигателей с наддувом.

Известна система впуска для двигателя с наддувом, содержащая турбокомпрессор, нагнетательный трубопровод турбокомпрессора, промежуточный ресивер, нагнетательный резонансный трубопровод ресивера, нагнетательный резонансный ресивер, соединенный трубопроводами с впускными каналами головки цилиндров. Промежуточный ресивер с помощью дополнительного резонансного трубопровода соединен с дополнительным резонансным ресивером. Применение промежуточного и дополнительного резонансного ресиверов, с одной стороны, приводит к некоторому увеличению сопротивления за счет появления дополнительных местных сопротивлений при входе-выходе воздуха в ресиверы, но с другой стороны, существенно снижает величину резонансных амплитуд пульсаций давлений воздуха во всех элементах системы впуска и, как следствие, уменьшает общее газодинамическое сопротивление по сравнению с системой гладких нагнетательных трубопроводов (см. Европейский патент № 0278117, Int. Cl4: F 02 В 27/00, опубликованный 17.08.1988 г.).

Основным недостатком известного решения являются большие габариты системы впуска, сложность ее компоновки на двигателе и в моторном отсеке автомобиля.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является система подачи воздуха в двигатель с наддувом, содержащая турбокомпрессор, нагнетательный трубопровод турбокомпрессора, нагнетательный трубопровод ресивера, содержащий гибкий элемент в виде сильфона, ресивер, соединенный трубопроводами с впускными каналами головки цилиндров. Сильфон, расположенный на прямом участке нагнетательного трубопровода ресивера, играет роль дополнительного ресивера, в котором энергия пульсаций воздуха преобразуется в тепловую энергию упругих деформаций материала стенки (например, резины). Применение гибкого сильфона, с одной стороны, приводит к некоторому увеличению местного сопротивления, но с другой стороны, существенно снижает величину резонансных амплитуд пульсаций объемов воздуха во всех элементах системы впуска и, как следствие, уменьшает общее газодинамическое сопротивление по сравнению с системой гладких нагнетательных трубопроводов (см. Европейский патент № 1217187 A1, Int. Cl7: F 02 В 27/02, опубликованный 19.12.2000 г.).

Основными недостатками известного решения, принятого за прототип, являются нестабильность характеристик и ограниченный ресурс работы, определяемые скоростью процесса «старения» материала гибкого сильфона в условиях эксплуатации. Кроме того, сильфон, с изменяемой в радиальном направлении геометрией при его расположении на прямом участке нагнетательного трубопровода ресивера, приводит к увеличению габаритов системы впуска, усложняет ее компоновку на двигателе и в моторном отсеке автомобиля.

Сущность изобретения - применение в системе впуска двигателя нагнетательного гофрированного в местах изгиба воздуховода, выполненного, например, в виде единой детали.

Технический результат - уменьшение газодинамического сопротивления нагнетательного воздуховода при одновременном повышении надежности работы системы впуска и двигателя в целом.

Для достижения указанного технического результата в системе впуска двигателя внутреннего сгорания, содержащей агрегат наддува, нагнетательный трубопровод турбокомпрессора, нагнетательный трубопровод ресивера, соединенные между собой, ресивер, соединенный трубопроводами с впускными каналами головки цилиндров, особенностью является то, что нагнетательный трубопровод турбокомпрессора выполнен гофрированным в местах изгиба, причем наружный диаметр гофр и шаг гофр по оси трубопровода зависят от его внутреннего диаметра D1 и находятся в соотношении, соответственно равном (1,2-1,4)D1 и (0,1-0,3)D1, кроме того, нагнетательный трубопровод ресивера выполнен гофрированным в местах изгиба, причем наружный диаметр гофр и шаг гофр по оси трубопровода зависят от его внутреннего диаметра D2 и находятся в соотношении, соответственно равном (1,2-1,4)D2 и (0,1-0,3)D2, при этом нагнетательный трубопровод ресивера соединен с нагнетательным трубопроводом турбокомпрессора охладителем наддувочного воздуха, причем нагнетательные трубопроводы турбокомпрессора и ресивера выполнены в виде единого воздуховода, гофрированного в местах изгиба, причем наружный диаметр гофр и шаг гофр по оси трубопровода зависят от его внутреннего диаметра D и находятся в соотношении, соответственно равном (1,2-1,4)D и (0,1-0,3)D, при этом гофры выполнены с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру сопрягаемых прямых участков нагнетательного трубопровода.

Известно, что для выполнения современного законодательства по эмиссиям автомобилестроительные фирмы применяют системы впуска с очень точной настройкой их газодинамической характеристики, обеспечивающей увеличение максимального крутящего момента по скоростной внешней характеристике двигателя при одновременном смещении его в сторону меньших частот вращения коленчатого вала при прочих равных условиях.

Выполнение системы впуска описанным выше образом с использованием всей предложенной совокупности существенных признаков позволяет решать эту задачу.

Для пояснения настоящего изобретения приведены следующие иллюстрации:

на фиг.1 изображен вид двигателя со стороны носка коленчатого вала с гофрированным в местах изгиба нагнетательным трубопроводом турбокомпрессора;

на фиг.2 изображен вид двигателя со стороны носка коленчатого вала с гофрированным в местах изгиба нагнетательным трубопроводом ресивера;

на фиг.3 изображена схема двигателя с нагнетательным трубопроводом турбокомпрессора, соединенного охладителем наддувочного воздуха с гофрированным в местах изгиба нагнетательным трубопроводом ресивера;

на фиг.4 изображен вид двигателя со стороны носка коленчатого вала с единым нагнетательным воздуховодом, гофрированным в местах изгиба;

на фиг.5 изображен осевой разрез гофрированного участка нагнетательного трубопровода.

Система впуска двигателя внутреннего сгорания 1 содержит турбокомпрессор 2, нагнетательный трубопровод турбокомпрессора 3 с внутренним диаметром D1, нагнетательный трубопровод ресивера 4 с внутренним диаметром D2, соединенные между собой гибкими элементами 5 и 6, ресивер 7, соединенный трубопроводами 8 с впускными каналами головки цилиндров 9 (см. фиг.1 и фиг.2). Нагнетательный трубопровод ресивера 4 (см. фиг.2) в двух местах изгиба выполнен гофрированным с наружным диаметром гофр, равным (1,2-1,4)D2, с шагом гофр по оси трубопровода, равным (0,1-0,3)D2 и с внутренним диаметром гофр, равным внутреннему диаметру D2 сопрягаемых прямых участков нагнетательного трубопровода ресивера 4 (см. фиг.5). Как вариант - нагнетательный трубопровод ресивера 4, соединенный с нагнетательным трубопроводом турбокомпрессора 3 охладителем наддувочного воздуха 10, в местах изгиба выполнен гофрированным и имеет ту же зависимость наружного диаметра гофр и шага гофр от внутреннего диаметра трубопровода (см. фиг.3). Нагнетательные трубопроводы турбокомпрессора и ресивера могут быть выполнены в виде единого воздуховода 11, гофрированного в местах изгиба, причем наружный диаметр гофр и шаг гофр по оси трубопровода зависят от его внутреннего диаметра D и находятся в соотношении, соответственно равном (1,2-1,4)D и (0,1-0,3)D (см. фиг.4).

Система впуска двигателя работает следующим образом.

Под воздействием давления, создаваемого турбокомпрессором 2, воздух по нагнетательным трубопроводам 3 и 4 (см. фиг.2) поступает в ресивер 7. При движении основного потока воздуха через гофрированный участок под действием сил вязкого трения внутри гофр возникают дополнительные вихревые потоки А (см. фиг.5), увеличивающие газодинамическое сопротивление нагнетательного трубопровода. Из ресивера 7 воздух по трубопроводам 8 через впускные каналы при открытых впускных клапанах головки цилиндров 9 поступает в цилиндры двигателя 1. При подъеме клапанов расход воздуха увеличивается от нуля до максимального значения и, далее, при опускании клапанов уменьшается до нуля. Под воздействием сил инерции воздушных масс в трубопроводах 8 возникают колебания давления, сдвинутые по времени и по фазе в соответствии с порядком работы впускных клапанов и количеством цилиндров в двигателе 1. Колебания давлений, накладываясь друг на друга в ресивере 7, образуют результирующую упругую волну (высокочастотные пульсации давления с относительно малой амплитудой по отношению к некоторому среднему давлению в рассматриваемом объеме). Эта волна распространяется со скоростью звука по нагнетательному трубопроводу ресивера 4 и, далее, по нагнетательному трубопроводу турбокомпрессора 3, создавая дополнительное сопротивление встречному воздушному потоку. На гофрированных участках нагнетательного трубопровода ресивера 4 часть энергии вырокочастотных пульсаций давления расходуется на динамическое возбуждение дополнительных вихревых потоков в гофрах, что не только компенсирует затраты энергии на образование дополнительных вихревых потоков, но и приводит к снижению суммарного газодинамического сопротивления основному потоку воздуха.

Преимущество изобретения состоит в том, что по сравнению с известными системами впуска можно достигнуть того же технического результата за счет исключения газодинамических потерь на местные сопротивления при существенно меньших габаритах и массе при одновременном повышении надежности работы системы впуска, поскольку современные технологии позволяют изготавливать воздуховоды из высокопрочного тонколистового материала (например, стали) в виде деталей любой пространственной конфигурации.

1. Система впуска двигателя внутреннего сгорания, содержащая агрегат наддува, нагнетательный трубопровод турбокомпрессора, нагнетательный трубопровод ресивера, ресивер, соединенный трубопроводами с впускными каналами головки цилиндров, отличающаяся тем, что нагнетательный трубопровод турбокомпрессора выполнен гофрированным в местах изгиба, причем наружный диаметр гофр и шаг гофр по оси трубопровода зависят от его внутреннего диаметра D1 и находятся в соотношении, соответственно равном (1,2-1,4)D1 и (0,1-0,3)D1.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что нагнетательный трубопровод ресивера выполнен гофрированным в местах изгиба, причем наружный диаметр гофр и шаг гофр по оси трубопровода зависят от его внутреннего диаметра D2 и находятся в соотношении, соответственно равном (1,2-1,4)D2 и (0,1-0,3)D2.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что нагнетательный трубопровод ресивера соединен с нагнетательным трубопроводом турбокомпрессора охладителем наддувочного воздуха.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что нагнетательные трубопроводы турбокомпрессора и ресивера выполнены в виде единого воздуховода, гофрированного в местах изгиба, причем наружный диаметр гофр и шаг гофр по оси трубопровода зависят от его внутреннего диаметра D и находятся в соотношении, соответственно равном (1,2-1,4)D и (0,1-0,3)D.

5. Система по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что гофры выполнены с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру сопрягаемых прямых участков нагнетательного трубопровода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателестроению, в частности, к устройствам для наддува двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к многоцилиндровым двигателям внутреннего сгорания (ДВС) с впрыском топлива в цилиндры. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к многоцилиндровым двигателям внутреннего сгорания с впрыском топлива в цилиндры. .

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для регулирования подачи свежего заряда в цилиндры двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к многоцилиндровым двигателям внутреннего сгорания с впрыском топлива в цилиндры. .

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к устройствам для улучшения наполнения многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к устройствам для улучшения наполнения многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к многоцилиндровым двигателям внутреннего сгорания (ДВС) с впрыском топлива в цилиндры. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к многоцилиндровым двигателям внутреннего сгорания с впрыском топлива в цилиндры. .

Изобретение относится к области поршневых двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано в двигателях различного назначения

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к многоцилиндровым двигателям внутреннего сгорания (ДВС) с впрыском топлива в цилиндры

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.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам впуска двигателей с наддувом

Наверх