Способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1991 года по МПК F02B27/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, в частности к системам газовоздушного тракта двигателей.

Цель изобретения - расширение диапазона резонансных режимов работы двигателя.

На фиг. 1 представлена схема двигателя; на фиг. 2 - диаграммы давления во впускном трубопроводе перед средним цилиндром.

Двигатель внутреннего сгорания содержит впускной трубопровод 1 резонансной длины, подключенный выходным участком к впускным органам 2 цилиндров и сообщенный входным участком с атмосферой, выпускной коллектор 3, подключенный к выпускным органам 4 цилиндров, и эжектор 5 с активным 6 и пассивным 7 соплами и камерой 8 смешения, причем активное сопло 6 эжектора 5 сообщено с выпускным коллектором 3, а пассивное 7 - с впускным трубопроводом 1. Камера 8 смешения и пассивное сопло 7 эжектора 5 выполнены в виде прямолинейных участков впускного трубопровода 1, одинакового с ним диаметра. Активное сопло 6 выполнено в виде двух усеченных конусов, обращенных основаниями в сторону впуска. Усеченные вершины конусов выполнены заподлицо со стенками камеры 8 смешения. Впускной трубопровод 1 снабжен телескопическим насадком 9, установленным соосно с входным участком трубопровода 1. выпускной коллектор 3 выполнен в виде двух участков, сообщенных друг с другом при помощи П-образного телескопического колена 10. Во впускном трубопроводе 1 и в выпускном коллекторе 3 установлены датчики амплитуды 11 и скорости 12 распространения волн давления, а двигатель снабжен датчиком 13 частоты вращения коленчатого вала. Все датчики 11-13 сообщены с блоком 14 управления, включающим электромеханическое устройство, изменяющее длину впускного трубопровода 1 и выпускного коллектора 3.

Блок 13 может содержать усилитель, микропроцессор и исполнительные элементы любого типа, например, в виде электромагнитов, сердечники которых соединены с телескопическим насадком 9 и П-образным телескопическим коленом 10. Длина камеры 8 смешения составляет 0,7-1,5 от длины впускного трубопровода 1 до его подключения к впускным органам 2 цилиндров.

Наиболее оптимальное отношение длин равно единице, так как в этом случае амплитуда колебаний давления в системе впуска максимальная по сравнению с несимметричной резонансной системой впуска. Отклонение отношения длин от единицы в любую сторону ухудшает качество системы впуска, что выражается в более низких амплитудах волн и более низком наполне. нии, однако в диапазоне 0,7-1,5 это ухудшение составляет не более 20%.

Двигатель работает следующим образом.

На такте впуска одного из цилиндров,

0 например первого, его объем соединяется с объемом впускного трубопровода 1. В результате волна разрежения из цилиндра передается во впускной трубопровод 1 и распространяется по обе стороны к откры5 тым торцам впускного трубопровода 1. От открытых торцов волна разрежения отражается с переменой знака, т. е. волной давления и движется обратно к выпускным органам 2 цилиндров.

0 Когда отраженная волна давления во впускном трубопроводе 1 достигает максимальной величины, осуществляется подача отработавших газов в эжектор 5. В результате отраженная волна давления увеличива5 ет свою амлитуду на 50-100%. Волна давления с увеличенной амплитудой осуществляет дозарядку цилиндра воздухом и затем движется к открытым торцам впускного трубопровода 1, где отражается волной раз0 режения. Отраженная волна разрежения возвращается к впускным органам 2 и. складываясь с импульсом разрежения, усиливает его, что еще больше увеличивается эффект дозарядки и коэффициент наполне5 ния.

Подбор резонансной длины впускного трубопровода 1 осуществляется автоматически блоком 14, в который передаются сигналы от датчиков 11-13. и на основе которых

0 устанавливается требуемое положение П- образного телескопического колена 10 и те- лескопического насадка 9, чтобы обеспечить согласование фаз газораспределения с фазой отраженных волн давле5 ния. В результате эффект дозарядки будет максимальным на всех нагрузочных и скоростных режимах.

За счет более эффективной настройки впускной и выпускной систем коэффициент

0 наполнения увеличивается на 20-30%, что обеспечивает повышение мощности на 10- 15% или снижение расхода топлива на 2-3 г/кВт/ч при постоянной мощности. Формула изобретения

51. Способ работы двигателя внутреннего сгорания путем впуска воздуха во впускной трубопровод, организации возможности распространения волн давления по его длине, подачи воздуха в каждый цилиндр двигателя в момент приближения к

нему волны давления, выпуска из цилиндров отработавших газов в выпускной коллектор, организации возможности распространения волн давления и разрежения по длине выпускного коллектора с по- следующей подачей в активное сопло эжектора и создания в камере смешения импульсов с последующим распространением их по пассивному соплу эжектора во впускной трубопровод, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона резонансных режимов работы двигателя, измеряют амплитуду и скорость распространения волн давления во впускном трубопроводе и выпускном коллекторе, измеряют частоту вращения вала двигателя и по результатам измерений изменяют длину впускного трубопровода и длину выпускного коллектора до приведения в соответствие этих длин с длиной волны давления.

2. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий впускной трубопровод резонансной длины, подключенный выходным участком к впускным органам цилиндров и сообщенный входным участком с атмосферой, выпускной коллектор, подключенный к выпускным органам цилиндров, и эжектор с активным и пассивным соплами и камерой смешения, причем активное сопло эжекто- ра сообщено с выпускным коллектором, а

пассивное - с впускным трубопроводом, о т- личающийся тем, что он снабжен первыми и вторыми датчиками амплитуды и скорости распространения волн давления, датчиком частоты вращения вала двигателя, блоком управления и исполнительным механизмом, камера смешения и пассивное сопло эжектора выполнены в виде прямолинейных участков впускного трубопровода, одинакового с ним диаметра, активное сопло выполнено в виде двух усеченных конусов, обращенных основаниями в сторону впуска, усеченные вершины конусов выполнены заподлицо со стенками камеры смешения, впускной трубопровод снабжен телескопическим насадком, установленным соосно с входным участком трубопровода, выпускной коллектор выполнен в виде двух участков, сообщенных друг с другом при помощи П-образного телескопического колена, первые датчики амплитуды и скорости распространения волн давления установлены во впускном трубопроводе, а вторые датчики амплитуды и скорости распространения волн давления - в выпускном коллекторе, все датчики и датчик частоты вращения вала двигателя сообщены с блоком управления, который связан с исполнительным механизмом перемещений телескопического насадка и П-образного телескопического колена.

Изобретение может быть использовано в системах воздухоснабжения двигателей. Цель изобретения - расширение диапазона резонансных режимов работы двигателя. Двигатель содержит впускной трубопровод 1 резонансной длины, подключенный к впускным органам 2 цилиндров и сообщенный с атмосферой, выпускной коллектор 3, подключенный к выпускным органам 4 цилиндров, и эжектор 5 с активным 6 и пассивным 7 соплами и камерой 8 смещения, причем активное сопло 6 эжектора 5 сообщено с выпускным коллектором 3, а пассивное сопло 7 с впускным трубопроводом 1. Камера 8 смещения и пассивное сопло 7 эжектора 5 выполнены в виде прямолинейных участков впускного трубопровода 1, одинакового с ним диаметра. Активное сопло 6 выполнено в виде двух усеченных конусов, обращенных основаниями в сторону впуска. Усеченные вершины конусов выполнены заподлицо со стенками камеры 8 смешения. Трубопровод 1 снабжен телескопическим насадком 9. Выпускной коллектор 3 выполнен в виде двух участков, сообщенных друг с другом при помощи П-образного телескопического колена 10. Во впускном трубопроводе 1 и в выпускном коллекторе 3 установлены датчики амплитуды 11 и скорости 12 распространения волн давления. Двигатель снабжен датчиком 13 частоты вращения коленчатого вала. Все датчики связаны с блоком 14 управления, который перемещает телескопический насадок 9 и П-образное телескопическое колено 10. За счет эффективной настройки впускной и выпускной систем повышается коэффициент наполнения, увеличивается мощность и улучшается экономичность двигателя. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Вл 1

чуеквлуск

цилиндра Длусх . JS цилиндра , ц цилиндра .

Суммарная болна до&ления Имлульс osr сие/т емй/ fo/лусха

Фиг. 2

V