Способ настройки резонансной системы впуска и выпуска двигателя внутреннего сгорания и резонансная система впуска и выпуска двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1987 года по МПК F02M35/10 F02B27/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестрое нию и может быть использовано в дви гателях внутреннего сгорания с резонансными системами впуска и выпуска.

Цель изобретения - повьппение эффективности настройки резонансной системы впуска и выпуска и соответственно экономичности двигателя внутреннего сгорания.

На фиг. показана резонансная система впуска и выпуска двигателя, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Система впуска и .выпуска содержит настраиваемые трубопроводы I и 2 впуска и выпуска, цилиндры 3 с неперекрывающимися фазами газораспределения, подвижные насадки 4 и 5 с окнами 6 и 7, датчики 8 и 9 температуры, электромеханический привод 10 и механическую передачу. Последняя выполнена в виде двух конических дисков И и 12, установленны на параллельных осях и ориентиро- ваннных вершинами в противоположных направлениях, и расположенного между ними подвижного цилиндрического диска 13, установленного с возможностью изменения передаточного отношения между коническими дисками 11 и 12 в соответствии с отношением квадратных корней из температур воз духа и отработавших газов в трубопроводах 1. и 2 впуска и выпуска. .Последние подключены к цилиндрам 3 и снабжены продольными окнами 14 и 15 на концах. Подвижные насадки 4 и 5 установлены на концах трубопроводов I и 2. Одна из сторон 16 и 17 окон 6 и 7 выполнена по наклонной к образующей насадков 4 и 5. Датчик 8 и 9 температуры размещены в трубопроводах 1 и 2 впуска и вьтуска. Электромеханический привод 10 подключен к датчикам 8 и 9 температуры и к цилиндрическому подвижному диску 13 механической передачи. Диск 13 выполнен подвижным по оси 18.

Система впуска и выпуска работае следующим образом.

В начале такта выпуска газов в одном из цилиндров 3, например, в среднем, в трубопроводе 2 выпуска формируется волна давления, которая начинает распространяется, со скоростью звука в сторону глухого и от

5

0

5

0

5

0

5

0

5

крытого концов трубопровода 2. Волна, отраженная от глухого конца, практически мгновенно возвращается к цилиндру (без изменения знака волны. Другая волна, движущаяся по трубопроводу 2 в сторону открытого конца, отражается от окна, образованного положением накпонной стороны 17 окна 7 насадка 5 и продольного окна 15 трубопровода 2, с изменением знака волны на обратный. Волна разрежения движется в обратном направлении в сторону цилиндра и при подходе к нему обеспечивает отсос отработавших газов из него в трубопровод 2. Согласование амплитуды и частоты волн с режимами работы двигателя осуществляется путем изменения акустической длины трубопровода 2 при помощи поворота насадка 5 вокруг своей оси.

Аналогичным образом осуществляется настройка резонансной системы впуска. Импульс разрежения, образую- 1ЦИЙСЯ на такте впуска одного из цилиндров 3, передается из него в бопровод 1 впуска и, двигаясь со скоростью звука в сторону открытого конца, достигает окна, образованного наложе1Й1ем наклонной, стороны 16 окна 6 насадка 4 и продольного окна 14 трубопровода 1. Отразившись от открытого окна с изменением знака волны на обратный, образовавшаяся волна давления движется обратно к органам газораспределения цилиндров 3. За счет подбора длины трубопровода путем поворота насадка 4 обеспечивается подход волШ) давления к одному из цилиндров 3 в момент перекрытия органов газораспределения, что обеспечивает улучшение продувки и наполнения цилиндра.

Наиболее эффективно способ реализуется в 3-х и 4-х цилиндровых двигателях с равномерным чередованием циклов. В этом случае, при резонансной настройке трубопровода 1 впуска к началу и концу такта впуска каждо го цилиндра приходит волна давления, а к началу и концу каждого такта .выпуска - волна разрежения. При этом период между пиками (экстремумами) -волн давления и разрежения составляет приблизительно 90 угла поворота коленчатого вала, т.е. период колебаний в системах впуска и выпуска одинаков, а следовательно, отношение длин трубопроводов 1 и 2 впуска и выпуска равно отношению скоростей звука в воздухе и газе,

Таким образом, длина трубопровода 2 вьтуска должна быть больше длины трубопровода 1 впуска в таком соотношении, в каком скорость звука в горячем газе больше скорости звука в воздухе. Поскольку скорость звука а зависит от температуры Т среды, а fKRT, где К и R - показатель адиабаты и газовая постоянная соответственно, то отношение длин трубопроводов 1 и 2 должно составлять величину, равную отношению квадратных корней из температур (если в первом приближении пренебречь отличием К и R для воздуха и газа). В такой постановке способ является более удобным при практической реализации его в устройстве, так как измерение температур осуществить достаточно просто. В этом случае, измеряя температуру , на каждом режиме работы двигателя определяют скорости звука в отработавших газах и в воздухе и производят изменение акустической длины трубопроводов 1 и 2 одновременно и в соотношении, обратном отношению скоростей звука в воздухе в отработавших газах.

Изменение акустических длин трубопроводов 1 и 2 осуществляется сле- дуюш;им образом.

С помощью датчиков 8 и 9 температуры подается управляющий сигнал на электромеханический привод 10, который осуществляет изменение пере даточного отношения механической передачи путем перемещения цилиндрического диска 13 по оси 18. Дис1с кинематически связан с коническими дисками 11 и 12 закрепленных насадков 4 и 5. При перемещении диска 13 изменяется передаточное отношение i между коническими дисками П и 12 в соответствии с отношением квадратТ.

ных корней из температур Т и

о

воздуха и отработавших газов в

бопроводах 1 и

or тру2 впуска и выпуска

fV-Такая настройка системы впуска и выпуска приводит к пЬвшпению эффективности и экономичности двигателя внутреннего сгорания.

Формул а

и

4 зоб

р е т е н и я

10

15

5

I. Способ настройки.резонансной системы впуска и выпуска двигателя внутреннего сгорания путем формирования в трубопроводах впуска и выпуска волн давления воздуха и отработавших газов и согласования амплитуды и частоты волн с режимами работы двигателя при помощи изменения акустической длины трубопроводов впуска и выпуска, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности, на каждом режиме определяют отношение скорости звука в отработавших газах к скорости звука в воздухе и производят изменение акустической длины трубопроводов одновременна и в сооткоше- 0 НИИ, обратном отношению скоростей звука в воздухе и в отработавших газах.

2. Резонансная система впуска и выпуска двигателя внутреннего сгорания, содержащая настраиваемые трубопроводы впуска и выпуска, подключенные к цилиндрам с неперекры- ваюшлмися фазами газораспределения, снабженные продольными окнами на концах, и установленные на последних подвижные насадки с окнами, одна из сторон которых выполнена по наклонной к образующей насадка, отличающая ся тем, что, с целью повьш ения экономичности двигателя, система дополнительно снабжена датчиками температуры, электромеханическим приводом и механической передачей, причем последняя выполнена в виде двух конических дисков, установленных на параллельных осях, ориентировaHtaix вершинами .в противоположных направлениях, и расположенного между ними подвижного цилиндрического диска, установленного с возможностью изменения передаточного отношения между кони- чecки в да|сками в соответствии с отношением квадратных корней из температур воздуха и отработавших газов .в трубопроводах впуска и выпуска, датчики температуры размещены в трубопроводах впуска и выпуска, а электромеханический привод подключен к датчикам температуры и к цилиндрическому подвижному диску механической передачи.

0

5

С

5

0

5

16

tftt/ff.2

Изобретение относится к двига- телестроению и позволяет повысить экономичность двигателя внутреннего сгорания. Система содержит настраиваемые впускной и выпускной трубопроводы 1 и 2, цилиндры 3, подвижные насадки 4 и 5 с окнами 6 и 7. При помощи поворота насадок осуществляется изменение акустической длины трубопроводов I и 2, т.е. настройка резонансной системы впуска и выпуска. Измеряя температуру при помощи датчиков 8 и 9 и подавая управляющий сигнал на привод 10, производят изменение передаточного отношения путем перемещения цилиндрического диска 13 по оси 18. Диск 13 кинематически связан с коническими дисками ,11 и 12, закрепленными на насадках 4 и 5. С их помощью изменение акустической длины трубопроводов производят одновременно и в отношении, обратном отношению скоростей звука в воздухе и в отработавщих газах. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. (Л