УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВИХРЕОБРАЗОВАНИЯ В ЦИЛИНДРЕ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК F02M29/08 F02B31/06 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) с объемным и объемно-пленочным рабочими процессами.

Для устойчивой работы ДВС требуется качественное перемешивание топлива с воздухом. Оно обеспечивается при помощи устройств регулирования вихреобразования в цилиндрах ДВС.

Известна конструкция впускного канала в головке цилиндров ДВС, имеющего два впускных клапана. При этом впускной канал, общий на входе, разделен на две ветви, ведущие каждая к своему клапану. Предусмотрена возможность перекрытия одной ветви заслонкой [1].

Известное техническое решение имеет следующие недостатки:
- может быть использовано только в двигателях, имеющих не менее двух впускных клапанов на цилиндр;
- вызывает повышенную турбулизацию потока в надклапанной зоне отключаемого канала, что может вызвать ухудшение наполнения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности (прототипом) является устройство для регулирования вихреобразования на впуске дизельного ДВС, содержащее направляющий аппарат, установленный в стенках впускного канала головки цилиндров и соединенный электромеханической связью с механизмом привода и блоком управления. Направляющий аппарат выполнен в виде изогнутой металлической ленты, имеющей возможность перемещаться в пазу переменной глубины, выполненном в стенках впускного канала головки цилиндров, посредством механизма привода по сигналам блока управления. При этом изменяется высота участка металлической ленты, выступающего в канал, определяющего степень завихривания потока, движущегося по впускному каналу [2].

Основным недостатком описанного устройства для регулирования вихреобразования в цилиндре двигателя внутреннего сгорания являются повышенная трудоемкость изготовления, вызванная сложностью выполнения узкого криволинейного дифференциального паза, предназначенного для установки направляющего аппарата, в стенках головки цилиндров при одновременном снижении ресурса ДВС. Снижение ресурса двигателя обусловлено уменьшением проходного сечения впускного канала головки цилиндров вследствие заклинивания изогнутой металлической ленты в пазу из-за наличия на стенках канала масляной пленки. Нагар, во-первых, увеличивает жесткость изогнутой металлической ленты и затрудняет ее передвижение по узкому криволинейному дифференциальному пазу, и, во-вторых, уменьшает проходное сечение впускного канала.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для регулирования вихреобразования в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, содержащем направляющий аппарат, установленный во впускном канале головки цилиндров и соединенный с механизмом привода и блоком управления, этот направляющий аппарат выполнен в виде спиральной пружины, один конец которой жестко закреплен во впускном канале головки цилиндров, а другой конец связан с механизмом привода. При этом спиральная пружина установлена с возможностью изменения шага пропорционально изменению частоты вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания. Спиральная пружина в поперечном сечении выполнена в форме желоба.

Поперечное сечение спиральной пружины выполнено со скруглениями или фасками.

Техническим результатом является снижение трудоемкости изготовления устройства для регулирования вихреобразования в цилиндре ДВС при одновременном увеличении ресурса.

Снижение трудоемкости изготовления устройства при одновременном увеличении ресурса обеспечивается путем упрощения изготовления направляющего аппарата, выполненного в виде спиральной пружины, при его размещении непосредственно в зоне интенсивного движения газа - во впускном канале головки цилиндров без соприкосновения со стенками этого канала. Последнее препятствует нагарообразованию (масло не переходит со стенок впускного канала на направляющий аппарат) и запиранию канала.

Заявляемое изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид устройства для регулирования вихреобразования в цилиндре ДВС.

Устройство для регулирования вихреобразования в цилиндре ДВС содержит направляющий аппарат, установленный во впускном канале 1 головки цилиндров 2 и выполненный в виде спиральной пружины 3. Спиральная пружина 3 размещена до впускного клапана 4 и жестко закреплена со стороны, ближней к впускному клапану 4 во впускном канале 1 головки цилиндров 2, а с противоположной стороны связана с механизмом привода 5 и через него - с блоком управления.

Спиральная пружина 3 установлена во впускном канале с возможностью изменения шага пропорционально изменению частоты вращения коленчатого вала ДВС посредством блока управления 6, соединенного с механизмом привода 5.

Для снижения аэродинамических потерь поперечное сечение пружины может быть выполнено в форме желоба, имеет скругления или фаски.

Устройство для регулирования вихреобразования в цилиндре ДВС работает следующим образом. При частоте вращения коленчатого вала ДВС, соответствующей режиму максимального крутящего момента, спиральная пружина 3 находится в свободном состоянии или сжата, но не до соприкосновения витков. При этом она занимает столько проходного сечения впускного канала, что оставшегося достаточно для обеспечения нормального газообмена. В этом случае достигается наполнение цилиндра, турбулизация потока на впуске и слабо организованные тангенциальные вихри в цилиндре. При частоте вращения коленчатого вала, соответствующей режиму максимальной мощности, механизм привода 5 по сигналам блока управления 6 растягивает спиральную пружину 3. Увеличение шага пружины 3 и угла наклона ее винтовой линии, происходящие при растяжении, способствуют уменьшению срывов потока с витков в организации интенсивного движения заряда в цилиндре. Диаметр растянутой пружины 3 меньше, чем у сжатой, что увеличивает наполнение цилиндра на такте впуска.

Таким образом, использование предлагаемого устройства для регулирования вихреобразования в цилиндре ДВС обеспечивает снижение трудоемкости изготовления при одновременном увеличении ресурса путем исключения выполнения сложного криволинейного дифференциального паза и размещения направляющего аппарата непосредственно в зоне интенсивного движения газа.

Источники информации.

1. Заявка N 3836550, ФРГ, МКИ⁵ F 02 B 31/02, F 02 F 1/41. Заявл. 27.10.88, опубл. 03.05.90.

2. Заявка N 2232201, Великобритания, МКИ⁴ F 02 M 31/02, НКИ F 1 B.. Заявл. 19.05.89, опубл. 05.12.90 (прототип).

Изобретение может быть использовано в двигателях с объемным и объемно-пленочным рабочими процессами. Во впускном канале головки цилиндра установлен направляющий аппарат, выполненный в виде спиральной пружины. Один конец пружины жестко закреплен во впускном канале головки цилиндров, а другой конец связан с механизмом привода. При этом спиральная пружина установлена во впускном канале головки цилиндров с возможностью изменения шага пропорционально изменению частоты вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания посредством блока управления, соединенного с механизмом привода. Технический результат заключается в снижении трудоемкости изготовления устройства при одновременном увеличении ресурса. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для регулирования вихреобразования в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, содержащее направляющий аппарат, установленный во впускном канале головки цилиндров и соединенный с механизмом привода и блоком управления, отличающееся тем, что направляющий аппарат выполнен в виде спиральной пружины, один конец которой жестко закреплен во впускном канале головки цилиндров, а другой конец связан с механизмом привода, при этом спиральная пружина установлена с возможностью изменения шага пропорционально изменению частоты вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что спиральная пружина в поперечном сечении выполнена в форме желоба. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поперечное сечение спиральной пружины выполнено со скруглениями или фасками.