ВПУСКНАЯ СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2007 года по МПК F02B27/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, в частности к системам впуска двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известна впускная система ДВС (заявка №93031475, F02B 31/00 от 27.12.1995 года), содержащая общую горловину, в которой начинаются патрубки, подводящие воздух ко всем цилиндрам двигателя.

Однако ее конструктивные особенности (наличие узлов разветвлений трубопроводов, несогласование длины впускных патрубков с частотой рабочих циклов) не позволяют эффективно использовать волновые явления, возникающие в системах впуска ДВС.

Известна впускная система ДВС (Патент Великобритании №1094877, кл. F02В 27/00, 1967), содержащая впускной ресивер, по меньшей мере, одну пару индивидуальных впускных патрубков цилиндров, открытые торцы которых сообщены с ресивером, расположены на одной оси и обращены друг к другу, в отверстии, выполненном между входными сечениями впускных патрубков, размещено устройство перекрытия его проходного сечения, патрубки выполнены с увеличением диаметра проходного сечения в направлении открытого торца.

Такая система имеет следующие недостатки: невозможно обеспечить плавный вход во впускные патрубки (по лемнискате Бернулли), так как отверстие между впускными патрубками загромождено лепестковыми клапанами, необходим тщательный расчет частотных и силовых характеристик лепестковых клапанов. С учетом таких требований, как масса, стоимость, доступность материала клапанов, удовлетворение одновременно частотным и силовым требованиям может оказаться невозможным, а также невозможность его использования в одноцилиндровых ДВС.

Известна также впускная система ДВС (Патент РФ №2034164, F02B 27/02 от 30.04.1995 года), содержащая впускной ресивер, по меньшей мере, одну пару индивидуальных впускных патрубков цилиндров, открытые торцы которых сообщены с ресивером, расположены на одной оси и обращены друг к другу, в отверстии, выполненном между входными сечениями впускных патрубков, размещено устройство перекрытия его проходного сечения, патрубки выполнены с увеличением диаметра проходного сечения в направлении открытого торца. Устройство перекрытия выполнено в виде участка трубопровода и установлено с возможностью перемещения, при этом система дополнительно содержит механизм управления фазами перекрытия проходного сечения отверстия.

Недостатком указанного изобретения является сложность механизма управления фазами перекрытия проходного сечения впускных патрубков, представляющего собой центробежный регулятор, в котором волны сжатия и разрежения являются носителями командного импульса для регулятора, а это приводит к потерям интенсивности исходных и отраженных волн, и, следовательно, к снижению эффективности газодинамического наддува, а также невозможность его использования в одноцилиндровых ДВС.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к заявляемому является впускная система двигателя внутреннего сгорания (Авторское свидетельство СССР №1359449, кл. F02B 27/00, 15.12.87), содержащая впускной ресивер и, по меньшей мере, одну пару индивидуальных впускных патрубков цилиндров, открытые концы которых размещены в ресивере. Система дополнительно снабжена V-образным трубопроводом перепуска воздуха, причем открытые концы этого трубопровода размещены в ресивере с зазорами и соосно с открытыми концами индивидуальных патрубков пары цилиндров.

Недостатком указанного изобретения является невозможность его использования в одноцилиндровом двигателе.

Задачей изобретения является повышение мощности и экономичности одноцилиндровых двигателей внутреннего сгорания за счет повышения эффективности газодинамического наддува и расширения пределов его эффективной работы.

Задача достигается тем, что впускная система двигателя внутреннего сгорания содержит впускной ресивер и, по меньшей мере, одну пару индивидуальных впускных патрубков, образующих впускной трубопровод, открытые торцы которых обращены друг к другу, размещены в ресивере с зазором и соосно. В отличие от прототипа впускной трубопровод выполнен с закрытым торцем впускного патрубка трубопровода.

При этом повышение давления и плотности заряда перед впускным органом производится на двух настроенных частотах вращения вала двигателя (на двух режимах работы) за счет прихода к впускному органу волны, возникающей при отражении от открытого торца патрубка (разрыва) на первом режиме, и при отражении от открытого торца патрубка далее от закрытого впускного органа, при прохождении разрыва и отражении от тупика на втором режиме. Оптимальные длины индивидуальных впускных патрубков подобраны таким образом, чтобы фронт отраженной волны успевал дойти к впускному органу до его закрытия [Рудой Б.П. "Прикладная нестационарная гидрогазодинамика" Уфа, 1988 г., стр.142], что обеспечивает максимально высокое наполнение цилиндра свежим зарядом, что позволяет значительно повысить эффективную мощность и крутящий момент двигателя.

На чертеже представлена схема впускной системы.

Впускная система ДВС содержит впускной ресивер 1, одну пару индивидуальных впускных патрубков 2 и 3, цилиндра 4. Открытые торцы 5 и 6 впускных патрубков размещены в ресивере соосно с воздушным зазором 7 между ними, при этом патрубок 2 сообщается с цилиндром 4, патрубок 3 имеет закрытый торец 8.

Система работает следующим образом.

Волна разрежения [Рудой Б.П. "Прикладная нестационарная гидрогазодинамика". Уфа, 1988 г., стр.20], генерируемая рабочим объемом цилиндра 4, при открытии его впускного органа движется по индивидуальному впускному патрубку 2 в направлении ресивера 1, отражаясь от открытого конца 7 волной сжатия. Последняя движется в обратном направлении и на настроенном режиме осуществляет повышение давления и плотности заряда перед впускным органом. При увеличении частоты вращения вала двигателя волна разрежения, генерируемая рабочим объемом цилиндра 4, при открытии его впускного органа движется по индивидуальному впускному патрубку 2 в направлении ресивера 1, отражаясь от открытого торца 7 волной сжатия, движется в обратном направлении. Далее волна сжатия подходит к закрытому впускному органу цилиндра, отражаясь от него волной сжатия, вновь проходит по индивидуальному патрубку 2, преодолевая воздушный зазор 7 и попадает в тупиковый патрубок 3, отражаясь от стенки тупика 8 волной сжатия, движется в сторону впускного органа по индивидуальным патрубкам 3 и 2, преодолевая воздушный зазор 7. Достигнув органа впуска цилиндра 4, волна на данном режиме работы вновь осуществляет повышение давления и плотности заряда.

Таким образом, расширяются эффективные режимы работы двигателя и обеспечивается повышение наполнение цилиндров свежим зарядом.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам впуска двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить мощность и экономичность одноцилиндровых двигателей внутреннего сгорания. Впускная система двигателя внутреннего сгорания содержит впускной ресивер и, по меньшей мере, одну пару индивидуальных впускных патрубков, образующих впускной трубопровод. Открытые торцы патрубков обращены друг к другу и размещены в ресивере с зазором и соосно. Впускной трубопровод выполнен с закрытым торцем впускного патрубка трубопровода. 1 ил.

Впускная система двигателя внутреннего сгорания, содержащая впускной ресивер и, по меньшей мере, одну пару индивидуальных впускных патрубков, образующих впускной трубопровод, открытые торцы которых обращены друг к другу, размещены в ресивере с зазором и соосно, отличающаяся тем, что впускной трубопровод выполнен с закрытым торцем впускного патрубка трубопровода.