ВПУСКНОЙ ТРУБОПРОВОД ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F02M29/14 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания.

Известен всасывающий трубопровод, содержащий внутреннюю винтовую поверхность. В частном случае трубопровод с внутренней винтовой поверхностью имеет некруглое (некольцеобразное) сечение [1] .

Указанный трубопровод имеет повышенное гидравлическое сопротивление, т. к. в нем поток при движении постоянно изменяет свою форму и направление движения на большом пути от ресивера до фланца, прилегающего к головке блока цилиндров. Такой трубопровод, при прочих равных условиях, не обеспечит двигателю необходимого наполнения цилиндров на режимах, близких к максимальной мощности, и на номинальном режиме, когда сопротивление потоку воздуха особенно велико. В силу этого двигатель будет иметь пониженные энергетические показатели. Кроме того, трубопровод с таким каналом может быть изготовлен литьем с земляным стержнем, что трудоемко и не обеспечивает необходимой чистоты винтовой поверхности. Это также увеличит гидравлическое сопротивление трубопровода. Такой трубопровод может быть изготовлен также методом "выжигаемых моделей", но при таком изготовлении выделяется много токсичных веществ.

Известен впускной коллектор двигателя, в котором на внутренней поверхности имеются ребра, в том числе и такие, которые выполнены по винтовой линии вдоль всего канала [2] .

Указанный впускной коллектор имеет те же недостатки, что и описанный выше всасывающий трубопровод.

Из известных к изобретению наиболее близким по технической сущности является впускной трубопровод экспериментального образца двигателя к автомобилям ВАЗ, который содержит впускную трубу с ресивером, цилиндрический патрубок с отверстием для впрыска топлива, расположенный между впускной трубой и впускным каналом в головке блока цилиндров [3] .

Указанный впускной трубопровод обладает существенным недостатком - не обеспечивает эффективного смешивания топлива с воздухом в пристеночном слое цилиндрического патрубка или применении однодырчатой электромагнитной форсунки.

Более эффективное смешивание воздуха с топливом в данном патрубке может быть достигнуто за счет применения многодырчатой топливной форсунки, что удорожает двигатель в процессе изготовления. Однако и при этом остается проблема эффективного смешивания топлива с воздухом в пристеночном слое, т. к. факел топлива не может быть одновременно достаточно широким у отверстия для впрыска и достаточно дальнобойным, чтобы топливо достигало центральной части воздушного потока.

Целью изобретения является повышение экономичности и уменьшение токсичности отработавших газов путем улучшения гомогенизации топливовоздушной смеси.

Поставленная цель достигается тем, что патрубок на внутренней поверхности имеет ребра, которые на всей длине патрубка по ходу смеси образуют винтовые полости, а отверстие для впрыска топлива выходит в одну из этих полостей. Воздух по винтовой полости поступает в пристеночный слой у отверстия для впрыска топлива, смешивается с топливом и далее переносит его по пристеночному слою, способствуя более эффективному смешиванию топлива с воздухом в других точках впускного канала, что способствует получению более оптимальной по однородности состава смеси, более полному сгоранию топлива.

Благодаря этому может быть повышена мощность двигателя или достигнута его более высокая экономичность при той же мощности.

Для обеспечения низкого гидравлического сопротивления патрубка полоcти в нем имеют трапециевидное сечение - без острых углов, вызывающих завихрение потока, а высота винтовых ребер, образующих эти полости, увеличивается по потоку воздуха, чем обеспечивается его плавное сжатие при движении и малые потери потоком воздуха энергии.

Трапециевидная форма сечения винтовых полостей обеспечивает также минимальные усилия при удалении металлического литейного стержня с винтовыми ребрами из отлитого под давлением патрубка.

На фиг. 1 схематично изображен впускной трубопровод для двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Впускной трубопровод содержит впускную трубу 1 с ресивером 2. Между впускной трубой 1 и впускным каналом 3 в головке блока цилиндров 4 расположен цилиндрический патрубок 5 с отверстием 6 для впрыска топлива, винтовыми ребрами 7 трапециевидного сечения и винтовыми полостями 8 такого же сечения.

К цилиндрическому патрубку 5 крепится форсунка 9 для впрыска топлива.

Во время работы двигателя воздух приобретает вращательное движение, двигаясь по винтовым полостям 8. Часть воздуха, двигаясь по одной из винтовых полостей 8, достигает струи топлива (траектория Г), перемешивается с ним и переносит далее топливо, перемешивая его с воздухом пристеночного слоя Е, условно обозначенного сечением Б-В. Так повышается эффективность смешивания топлива с воздухом.

Перемешивание части воздуха, двигающегося в центре потока, с топливом обеспечивается в месте пересечения их траекторий движения в сечении, условно обозначенном Б-Б.

При этом гидравлическое сопротивление впускного трубопровода мало увеличивается за счет плавного сжатия потока воздуха между винтовыми ребрами 7, высота которых по потоку плавно увеличивается, а также за счет выполнения винтовых полостей 8 на малой длине (на длине патрубка).

Применение предлагаемого впускного трубопровода позволит уменьшить расход топлива и снизить токсичность отработавших газов за счет более полного сгорания топлива в составе однородной смеси с воздухом.

Патрубок 5 может быть изготовлен методом литья сплава на основе алюминия под давлением, что обеспечит низкую трудоемкость изготовления патрубка 5, высокую чистоту винтовых ребер 7 и винтовых полостей 8, что обеспечит относительно низкое гидравлическое сопротивление впускного тракта. При таком способе изготовления патрубка 5 выделяется минимальное количество токсичных веществ в атмосферу по сравнению с другими технологиями.

Применение изобретения позволит использовать в системе питания двигателя однодырчатые топливные форсунки, что снизит его стоимость. (56) 1. Заявка Великобритании N 2147658, кл. F 02 M 29/14, опублик. 1985.

2. Авторское свидетельство ЧССР N 233164, кл. F 02 M 29/04, опублик. 1985.

3. Аппаратура впрыска легкого топлива автомобильных двигателей. /Под ред. Ю. И. Будыко. Л. : Машиностроение, 1982, с. 134, рис. 54.

Использование: область машиностроения, а именно впускные трубопроводы для двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: впускной трубопровод содержит впускную трубу с ресивером. Между впускной трубой и впускным каналом в головке блока цилиндров расположен цилиндрический патрубок с отверстием для впрыска топлива, винтовыми ребрами трапециевидного сечения и винтовыми пазами такого же сечения. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ВПУСКНОЙ ТРУБОПРОВОД ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий впускную трубу с ресивером, цилиндрический патрубок с отверстием для впрыска топлива, расположенный между впускной трубой и впускным каналом в головке блока цилиндров, отличающийся тем, что, с целью снижения токсичности и повышения экономичности путем улучшения гомогенизации топливовоздушной смеси, цилиндрический патрубок по всей длине выполнен с внутренними винтовыми пазами, разделенными ребрами трапециевидного сечения, а отверстия для впрыска топлива расположены в одном из этих пазов. 2. Трубопровод по п. 1, отличающийся тем, что ребра трапециевидного сечения выполнены увеличивающимися по высоте в направлении потока воздуха.