Устройство для резонансного наддува ДВС Советский патент 1992 года по МПК F02B27/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению, в частности к системам впуска двигателей внутреннего сгорания, использующим кинетическую и волновую энергию воздуха.

Известно устройство для резонансного наддува ДВС, содержащее по меньшей мере пару впускных коллекторов, объединяющих цилиндры с несовпадающими фазами впуска и подключенных к воздухонапорно- му патрубку турбокомпрессора через резо- иансный трубопровод, каждая пара коллекторов выполнена в виде общей емкости, разделенной перегородкой на два равных отсека,-а резонансный трубопровод размещен внутри емкости симметрично относительно перегородки и подключен к воз- духонапорному патрубку перпендикулярно своей серединой.

Недостаток известного устройства заключается в том, что при увеличении размеров двигателя нарушается равномерность воздухоснабжения по цилиндрам. Так, вследствие гидравлических сопротивлений между резонансным трубопроводом и внутренней поверхностью коллектора амплитуда давления у впускного канала среднего цилиндра ДВС будет меньше, чем у крайнего (у выпускного отверстия резонансного .трубопровода).

Цель изобретения - повышение равномерности подачи воздуха в цилиндры ДВС.

Цель достигается тем, что в устройстве для резонансного наддува ДВС, содержащем по меньшей мере одну пару впускных коллекторов, объединяющих цилиндры с несовпадающими фазами впуска и подключенных к воздухонапорному патрубку турбокомпрессора через резонансный трубопровод, каждая пара коллектора выполнена в виде общей емкости, разделенной перегородкой на два равных отсека, а резонансный трубопровод размещен внутри емкости симметрично относительно перегородки и подключен к воздухонапорному патрубку перпендикулярно своей серединой, а согласно изобретению выполнен с прорезью в области средних цилиндров, направленной по образующей протяженностью не более половины его длины, имеющей проходное сечение не более половины площади поперечного сечения резонансного трубопровода и расположенной напротив впускных каналов.

Выполнение прорези в резонансном трубопроводе позволяет повысить плотность воздуха в области впускных каналов и за счет возрастания скорости распространения волны давления дает возможность повысить интенсивность наполнения воздуха в соответствующих цилиндрах и повысить равномерность наполнения во всех цилиндрах ДВС.

Наличие прорези незначительно умен ьшает энергию проходящей по резонансной трубе волны давления. Если соотношение сечения трубы к сечению прорези составляет 2:1, по трубе проходит 8/9 общей энергии, а 1/9 часть распределяется в прорезь,

т. е, распределение волнового движения на участке изменения поперечного сечения при отношении площади бокового отверстия в трубе к площади самой трубы 1;2, осуществляется как 1:8. При отношении сечений прорези к площади трубы 1:2 отношение расходов очевидно будет близким к отношению 1:2 и отразится в прорезь только 1/9 часть энергии, т. е. влияние прорези на расходные параметры потока газа значительно сильнее чем на волновые. Картина распространения волн.давления и разрежение сохранятся почти неизменными, так как при сечении прорези, составляющем долю сечения трубы менее 1/2, энергетическое

влияние будет менее 1/9 при отмеченном расходном влиянии.

Максимальные размеры прорези выбираются такими, чтобы их влияние на энерге- тические характеристики волн было

минимальным, но чтобы при этом они оказывали положительное влияние на снабжение средних цилиндров воздухом с целью повышения равномерности их наполнения. Минимальные пределы длины определяются количеством цилиндров, находящихся в центре дизеля, и расходом воздуха, устанавливающим равномерное снабжение. Окончательные размеры могут быть установлены экспериментально. Например, при одном

цилиндре в центре минимальные размеры определяются количеством воздуха, необходимым для достижения равномерности воздухоснабжения.

Количественные соотношения размеров определяются с одной стороны минимальным энергетическим влиянием на колебательный процесс в системе, а с другой стороны - достаточным влиянием по расходу воздуха через щель на равномерность воздухоснабжения.

На чертеже показано устройство для резонансного наддува ДВС.

Устройство содержит одну пару впускных коллекторов 1 в виде общей емкости,

разделенной перегородкой 2 на два равных отсека, каждый из которых объединяет цилиндры 3 двигателя 4 (не обозначен) с несовпадающими фазами впуска.

Отсеки коллекторов 1 сообщены между

собой резонансным трубопроводом 5, раз

мещенным в общей емкости коллектора 1 симметрично относительно перегородки 2 и подключенным своей серединой к воздухо- напорному патрубку 6 турбокомпрессора 7 в составе компрессора 8 и турбины 9, под- ключенной к впускному коллектору 10 двигателя 4. Резонансный трубопровод 5 выполнен с прорезью 11, расположенной напротив впускных каналов 12 средних цилиндров.

Устройство работает следующим образом.

В каждой половине емкости коллекторов 1 от всасывающего действия поршней возникают вынужденные колебания столба воздуха, которые при определенных соотношениях объемов половин емкости коллекторов 1 и длины трубопровода 5 развиваются в резонансные и способствуют подаче в цилиндры 3 двигателя 4 дополни- тельного количества воздуха. При этом часть воздуха под действием волны давления через прорезь 11 поступает в емкость коллектора 1 напротив впускных каналов 12. При этом перед ними повышается плот-

ность воздуха. Волна давления, которая, распространяясь в среде с повышенной плотностью, с большей скоростью увеличивает интенсивность подачи воздуха во впускные каналы 12. Увеличение плотности воздуха перед впускными каналами 12 с помощью прорези 11 позволяет устранить или уменьшить неравномерность подачи воздуха перед цилиндрами.

Устройство позволяет повысить эффективность крупных, малооборотных ДВС, например судовых, геометрические размеры которых в 20-50 раз больше высокооборотных (автомобильных и тракторных), а тепловые параметры воздуха соизмеримы. Формула изобретения Устройство для резонансного наддува двигателя внутреннего сгорания по авт. св. № 968495, отличающееся тем, что, с целью улучшения равномерности подачи воздуха в цилиндры двигателя, резонансный трубопровод выполнен с прорезью в его стенке, причем прорезь расположена напротив впускных каналов средних цилиндров.

Изобретение может быть использовано в системах наддува двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения - улучшение равномерности подачи воздуха в цилиндры двигателя. Устройство содержит одну пару впускных коллекторов 1 в виде общей емкости, разделенной перегородкой 2 на два равных отсека, каждый из которых объединяет цилиндры 3 с несовпадающими фазами впуска. Отсеки коллекторов 1 сообщены между собой резонансным трубопроводом 5, размещенным в общей емкости коллекторов 1 симметрично относительно перегородки 2 и подключенным своей серединой к воздухонапорному патрубку 6 турбокомпрессора 7 в составе компрессора 8 и турбины 9, подключенной к выпускному коллектору 10 двигателя 4. Резонансный трубопровод 5 выполнен с прорезью 11, расположенной напротив впускных каналов 12 средних цилиндров. Устройство позволяет повысить эффективность в основном крупных малооборотных двигателей, например судовых. 1 ил.