Впускное устройство двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1993 года по МПК F02F1/42 F02B31/00 

Изобретение относится к двигателест- роению, в частности, к впускным устройствам двигателей внутреннего сгорания.

В известном впускном устройстве аэродинамический профиль впускного канала выполнен так, что он суживается постепенно к седлу клапана. Такое выполнение основано на физическом принципе, состоящем в том, что минимальные потери в аэродинамическом канале при ненарушенном потоке возникают в том случае, когда сечение канала постепенно суживается или скорость потока газа постепенно повышается. В канале с клапаном, однако, ненарушенный поток получить нельзя, поскольку упомянутый клапан создает существенное сопротивление потоку, которое при таком профиле ухудшает оптимальную работу двигателя внутреннего сгорания.

Задача изобретения состоит в таком вы- полнении выпускного устройства, чтобы скорость газового потока способствовала улучшению эксплуатационных свойств двигателя внутреннего сгорания с учетом сопротивления, создаваемого клапаном.

Достигаемые изобретением преимущества состоят в том, что поток газа на обоих участках канала всасывающей магистрали и головки цилиндров имеет оптимизированное распределение скоростей, благодаря чему этот поток до области переходного сечения ускоряется, а затем замедляется. Последнее обуславливает уменьшение сопротивления, благодаря чему коэффициент наполнения двигателя внутреннего сгорания улучшается. Это способствует повышению мощности двигателя и снижению расхода топлива.

На фиг.1 изображен двигатель, частичный разрез в области всасывающей магистрали головки цилиндров; на фиг.2 - диаграмма, показывающая распределение скоростей газового потока во всасывающей магистрали; на фиг.З - вид по стрелке А на фиг,1; на фиг.4 - вид, аналогичный фиг.З, другой вариант.

Двигатель внутреннего сгорания 1 содержит патрубок 2 и головку 3 цилиндров. Патрубок 2 снабжен коллектором в точке 4, который не показан подробно, и соединен фл-анцем 5 с головкой 3 цилиндров. Между патрубком 2 и головкой 3 цилиндров проходит цзпускной канал В, разделенный на первый участок 7 в патрубке 2 и второй участок 8 в головке 3 цилиндров.

Клапан 9, приводимый от не показанного на чертежах кулачкового вала, установлен в конце впускного канала 6 и содержит стержень 10 и головку 11; головка клапана взаимодействует с седлом 12. Стержень 10

размещен с возможностью осевого перемещения в направляющей 13, которая, в свою очередь, установлена в отверстии 14 в головке 3 цилиндров. Стержень 10 на отрезке

изгиба 15 участка 8 канала подвергается действию газового потока, регулируемого клапаном 9. При открывании клапана 9 поток газа поступает в камеру сгорания 16. Впускной канал 6 круглого сечения обладает следующим профилем: на значительной части длины его сечение равномерно суживается в виде конуса в направлении потока S до переходного сечения 1, которое по потоку S располагается в непосредствен5 ной близости перед стержнем 10 клапана. После переходного сечения 17 впускной канал 6 так же равномерно расширяется в виде конуса. Сужение сечения обозначается , а его расширение - . Расши0 рение сечения составляет, в зависимости от типа и вида двигателя, от 18 до 24%.

На фиг.2 представлено распределение скорости газового потока во впускном кана5 ле 6, Ордината скорости представлена в м/с, а абсцисса - в мм длины впускного канала. Сплошная линия 18 воспроизводит непрерывное постепенное ускорение Вк до переходного сечения 17, а затем постепен0 ное замедление V« потока газа. Штрихпунк- тирная линия 19 показывает ход изменения скорости потока в существующих устройствах. Это сопоставление показывает, что линия 19 имеет излом 20 в профиле, и поток

5 газа ускоряется почти до самого узкого участка в области седла клапана. Заштрихованный треугольник 21 представляет собой уменьшение сопротивления потоку; в точке 22 газовый поток имеет скорость проходно0 го сечения клапана.

На фиг.З показаны два параллельных впускных канала 23, 24. Эти каналы по всей длине выполнены независимыми друг от друга и имеющими конусную форму. Они

5 имеют принципиально одинаковый профиль. Такое выполнение рассчитано на двигатель не менее, чем с двумя впускными клапанами в каждом цилиндре, размещенными в головке цилиндров и управляемыми,

0 например, от двух кулачковых валов.

На фиг.4 тоже показан впускной канал 25 для двигателя с двумя впускными клапанами на каждый цилиндр. Впускной канал 25 имеет, в принципе, профиль, аналогич5 ный фиг.2. Однако в направлении потока имеется сначала отдельный канал 26, который затем разделяется перегородкой 27 на два раздельных участка 28, 29, ведущих к впускным клапанам. Перегородка 27 начинается - в направлении потока S - перед

стержнем 10 клапана и выполнена в виде тела с симметричным профилем обтекания. Она начинается с обращенного к потоку закругленного профиля SKS и постепенно расширяется с обеих сторон от центральной плоскости С-С до максимальной ширины SLmax, после которой суживается до уменьшенной ширины SKred. Профиль обтекания, а именно зависимость SKmax и SKred могут определяться с учетом конструктивных особенностей и минимальных потерь на трение

0

и на давление эмпирическим или расчетным путем. Наконец, в этом варианте конструкции впускного канала предусмотрены зоны 30, 31 переходного сечения на участках 28, 29 канала. Перед зонами 30, 31 переходного сечения, расположенными в непосредственной близости перед стержнем клапана, поток газа ускоряется, а затем замедляется; последнее достигается равномерным расширением сечения участков 28, 29 канала после этого переходного сечения.

Сущность изобретения: впускное устройство содержит головку цилиндров 3 и патрубок 2, снабженные впускными каналами, в которых размещены клапаны 9 со стержнями 10. Впускной канал имеет определенный аэродинамический профиль, благодаря которому скорость потока газа постепенно увеличивается до области переходного сечения впускного канала, который располагается по потоку перед стержнем клапана. После этого скорость потока газа снижается, благодаря чему достигается меньшая скорость набегания потока на клапан. Это оптимизирует коэффициент наполнения и благоприятно влияет на мощность двигателя и расход топлива. 3 з.п.ф-лы, 4 ил,

Формула изобретения

210

после размещения стержня клапана выполнен равномерно расширяющимся.

340

380

420 450 fawn

ФигА