Система резонансного наддува двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F02B27/00 

сопряжением с резонансными соединительными трубопроводами 4 и в месте соединения торцов последних параллельно друг другу и параллельно общей оси резонансных соединительных трубопроводов 4 в проставке 5 установлены два ряда ребер 10 параллельно друг другу, у каждого из которых кромки ребер расположены по кривой, вдоль воображаемой стенки, выполненной в виде продолжения стенки изогнутого канала переходного патрубка 6. В воздушной камере 7 размещена подпружиненная трубка 11, которая подсоединена одним концом к воздухонапорному патрубку 8 агрегата 1 наддува, установлена с возможностью качания вокруг опоры и поочередного сообщения другим концом с переходными патрубками 6.Трубка 11 снабжена пружиной 12, разделяет воздушную камеру 7 на два объема 13 и выходной конец трубки выполнен с двумя отбортовками 4, для поочередного перекрытия переходных патрубков 6. Пружина 12 трубки 11 выполнена с жесткостью, которая связана с частотой вращения двигателя следующим соотношением:

Ср 0 (

Л П Z -,2

15

Y

угловая жесткость пружины,

где Ctp Н-м/рад;

10 - осевой момент инерции трубки относительно ее оси вращения, кг-м ;

п - частота вращения коленчатого вала двигателя,

z - число цилиндров на один коллектор;

i - тактность двигателя.

Обводные каналы 9 выполнены с длиной, определяемой из соотношения

об 15

где 10б - длина обводного канала, м;

Т - температура газа во впускной системе, К,

Система работает следующим образом При работе системы резонансного наддува на расчетном режиме (расчетной частоте вращения коленчатого вала) сложное движение воздуха в ней можно, как известно, представить в виде суммы простых движений: потока со средней постоянной скоростью и средним давлением, равным давлению наддува Рк, и стоячей волны. При этом в коллекторе у клапанов имеет место максимум амплитуды давления, а на дальнем от коллектора 2 конце соединительного трубопровода 4 - максимум амплитуды скорости. Колебания давления в, коллекторах и объемах 13 воздушной камеры 7 находятся в противофазе, также как и колебания

скорости на концахсоединительныхтрубоп- роводов 4, в месте соединения их с простав- кой 5. В тот момент, когда переменная составляющая скорости и воздуха на концах трубопроводов 4 и в проставке 5 достигает

0 максимума и направлена слева направо, трубка 11 в своем колебательном движении достигает своего крайнего правого положения и направляет сжатый воздух от агрегата 1 наддува через правый переходной патру5 бок 6 также слева направо. Через полпериода скорость опять достигает своего максимума, но направлена в противоположную сторону, а трубка 11 занимает крайнее левое положение. Движение трубки 11,

0 обеспечивающее такую синхронную подачу с движением газа на концах трубопроводов 4, естественно усиливает уже имеющиеся в системе резонансные колебания, в частности колебания давления перед впускными

5 клапанами, и повышает эффективность резонансного наддува.

Такое движение трубки 11 обеспечивается благодаря тому, что она, приводимая в движение переменной силой давления в

0 объемах 13 воздушной камеры 7 (силой, изменяющейся практически синхронно с давлением в коллекторах 2), отстает по фазе в своем перемещении от этого давления на ту же величину, что и колебательная составля5 ющая скорости воздуха на концах трубопроводов 4 - на четверть периода колебаний Это следует из теории резонансных колебаний, соответственно, для одномассовой механической системы (трубки 11) и для столба

0 воздуха в трубе (в трубопроводе 4 с коллектором 2). Таким образом подача сжатого воздуха от агрегата 1 наддува трубкой 11 осуществляется синхронно с изменением скорости на концах соединительных трубоп5 роводов 4, В результате колебания в системе усиливаются и эффект резонансного наддува возрастает. При этом, благодаря тому, что струя сжатого воздуха не испытывает внезапного расширения, а затем вне0 запного сужения в связи с постоянным ограничением ее стенками трубки и не смешивается с управляющей струей, уменьшаются потери энергии струи сжатого воздуха и возрастает наддув двигателя.

5Формула изобретения

1. Система резонансного наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащая по меньшей мере одну пару впускных коллекторов, объединяющих цилиндры с неперекрывающимися фазами впуска, по

меньшей мере одну пару резонансных соединительных трубопроводов, каждый из которых подключен первым торцом к впускному коллектору, а вторым торцом сообщен с вторым торцом другого резонанс- ного трубопровода, воздушную камеру, сообщенную с воздухонапорным патрубком агрегата наддува и подключенную при помощи двух переходных патрубков к каждому резонансному соединительному трубопроводу, и два обводных канала, каждый из которых сообщен с одним из впускных коллекторов и подключен к воздушной камере, причем переходные патрубки выполнены изогнутыми с плавным сопряжением с резонансными соединительными трубопроводами и в месте соединения торцов последних параллельно друг другу и параллельно общей оси резонансных соединительных трубопроводов установлены в два ряда ребра, при этом кромки каждого ряда ребер расположены по кривой, выполненной в виде продолжения стенки каждого переходного патрубка, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективно- сти показателей двигателя путем повышения эффективности резонансного наддува за счет снижения потерь энергии струи сжатого газа, в воздушной камере размещена

трубка с возможностью качания вокруг опоры и поочередного сообщения одним своим торцом с переходными патрубками и подключения другим торцом к воздухонапорно- му патрубку агрегата наддува, причем трубка установлена на упругой опоре, разделяет воздушную камеру на два объема, а выходной конец трубки выполнен с двумя отбортовками для поочередного перекрытия переходных патрубков.

2. Система по п. 1,отличающаяся тем, что упругая опора выполнена с жесткостью, которая связана с заданной частотой вращения двигателя следующим соотношением:

lo (

л п

15

где - угловая жесткость упругой опоры, Н-м/рад;

10 - осевой момент инерции трубки относительно ее оси вращения,кг-м ;

п - заданная частота вращения коленчатого вала двигателя,

z - число цилиндров на один коллектор;

i - тактность двигателя.

Изобретение позволяет повысить эффективные показатели двигателя путем повышения эффективности резонансного наддува за счет снижения потерь энергии сжатого газа. Система содержит агрегат 1 наддува, по меньшей мере одну пару впускных коллекторов 2, объединяющих цилиндры 3 с неперекрывающимися фазами впуска, по меньшей мере одну пару резонансных соединительных трубопроводов 4, при этом первые концы трубопроводов 4 соединены с впускными коллекторами 2, а вторые сообщены между собой навстречу друг другу с помощью проставки 5 и подклюИзобретение относится к области машиностроения, а именно - к двигателестро- ению, в частности к системам впуска двигателей. Цель изобретения - повышение эффективности резонансного наддува за счет снижения потерь энергии сжатого газа. На чертеже представлена схема системы резонансного наддува. Система содержит агрегат 1 наддува, по меньшей мере одну пару впускных коллекторов 2, объединяющих цилиндры 3 с неперекрывающимися фазами впуска, по чены при помощи двух переходных патрубков 6 к воздушной камере 7, сообщенной с воздухонапорным патрубком 8 агрегата наддува 1. Каждый из впускных коллекторов 2 сообщен с воздушной камерой 7 через обводной канал 9. В проставке 5 установлены два ряда ребер 10, у каждого из которых кромки ребер расположены по кривой, вдоль воображаемой стенки, выполненной в виде продолжения стенки изогнутого канала переходного патрубка 6. В воздушной камере 7 размещена на опоре подпружиненная пружиной 12 трубка 11, которая подсоединена одним концом к воздухона- порному патрубку 8 агрегата 1 наддува и разделяет воздушную камеру 7 на два объема 12,а выходной конецтрубки 11 выполнен с двумя отбортовками 14 для поочередного перекрытия переходных патрубков 6. Благодаря тому, что струя сжатого воздуха не испытывает потерь энергии при внезапном расширении и смешении с управляющей струей, возрастает наддув двигателя и тем самым повышается его мощность. 1 з.п.ф- лы, 1 ил. меньшей мере одну пару резонансных соединительных трубопроводов 4 длиной р. При этом первые концы трубопроводов 4 соединены с впускными коллекторами 2, а вторые сообщены между собой навстречу друг другу с помощью проставки 5 и подключены при помощи двух переходных патрубков 6 к воздушной камере 7. сообщенной с воздухонапорным патрубком 8 агрегата 1 наддува. Каждый из впускных коллекторов 2 сообщен с воздушной камерой 7 через обводной канал 9. Переходные патрубки 6 выполнены изогнутыми с плавным (Л С vi о ю о ю

S I211J