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

Изобретение относится к двигателест- роению.

Целью изобретения является улучше- .ние эксплуатационных характеристик двигателя путем выбора оптимального профиля впускного канала, при котором учитывается сопротивление впускного клапана.

На фиг. 1 изображен частичный поперечный разрез двигателя внутреннего сгорания на участке всасывающего устройства и головки блока цилиндров; на фиг. 2 - диаграмма, из которой видна кривая скорости потока газа во всасывающем устройстве; на фиг. 3 - вид А на фиг, 1; на фиг. 4 - изображение в соответствии с фиг, 3 другого варианта исполнения.

Двигатель внутреннего сгорания 1 включает на изображенном участке головку 2 блока цилиндров с всасывающим каналом 3, который частично дугообразно проходит между первой вертикальной ограничительной стенкой WA и второй горизонтальной ограничительной стенкой WH.

Приводимый в действие кулачковым валом (не показан)клапан 4 установлен в конце всасывающего канала 3, имеет шток 6 клапана и клапанную тарелку 7, взаимодействующую с седлом 8 клапана. Шток 6 клапана установлен с возможностью перемещения в осевом направлении в клапанной направляюа ей 9, которая установлена в отверстии 10 в головке 2 блока цилиндров. Шток б клапана локально, а именно на участке изгиба 11 всасывающего канала 3, подвергается воздействию газового потока, регулируемого клапаном 4. Когда клапан 4 открыт, поток газа попадает в камеру 12 сгорания.

Всасывающий канал 3 с округлым поперечным сечением имеет следующий гидродинамический профиль: на протяжении первого участка АК1 всасывающего канала 3 его поперечное сечение равномерно конически сужается, а именно по течению - направление S потока - до переходного участка 13 поперечного сечения, который расположен также в направлении потока отОч

ю ел

носительно близко от штока б клапана. За переходным участком 13 поперечного сечения на втором участке АК 11 всасывающего канала поперечное сеч ение вновь равномерно и конически расширяется. Сужение поперечного сечения определяется неравенством . расширение поперечного сечения определяется неравенством . Расширение поперечного сечения составляет в зависимости от типа и размера двигателя внутреннего сгорания 18-24%.

Кроме того, всасывающий канал 3 включает входное отверстие 14 и выходное отверстие 15. Центры Z1 и 22 входного отверстия 14 и выходного отверстия 15 ле- жат в направлении сверху на головку 2 блока цилиндров (фиг. 3) на одной прямой 16, заключенной в средней продольной плоскости АКм всасывающего канала 3.

Поверхность всасывающего канала 3 для улучшения свойств газового потока обработана до гладкого состояния. Для этого служит, например, станок с цифровым управлением. При этом первый участок АК 1 всасывающего канала между входным от- верстием 14 и переходным участком 13 поперечного сечения обрабатывает от первой ограничительной стенки WA, второй участок АК 11 всасывающего канала обрабатывают от второй ограничительной стенки WH.

На фиг. 2 представлена кривая скорости газового потока во всасывающем канале 3. При этом по оси ординат отложена скорость (в м/с), а по оси .абсцисс отложена длина всасывающего канала (в мм). Проведенная линия 17 отражает непрерывное ускорение В к до переходного участка 13 поперечного сечения и затем непрерывное замедление VK газового потока. Штрихпунктирная линия 18 отдажает кривую скорости течения газового потока согласно уровню техники. Из этого противопоставления видно, что газовый поток согласно линии 18 ускоряется вплоть до самого узкого поперечного сечения на участке посадочного кольца клапана. Заштрихованным треугольником 19 представлено уменьшение сопротивления потока; в точке 20 газовый поток имеет скорость Проходного сечения клапана. В зависимости от концентрации двигателя внутреннего сгорания гидродинамический профиль вдоль ординаты определяется в соответствии с данным положением. Длина всасывающего канала 3 (60-120 мм) зависит от геометрии головки 2 блока цилиндров.

На фиг. 3 показаны два проходящих параллельно друг другу всасывающих канала 3, З1. Оба всасывающих канала 3. 3 выполнены по всей своей длине отделенными друг от друга и имеют коническую форму. Кроме

того, они имеют в принципе одинаковые гидродинамические профили. Этот вариант исполнения может быть применен для двигателя внутреннего сгорания с, по меньше мере, двумя впускными клапанами на цилиндр, расположенными в головке блока цилиндров и приводимыми в действие, например, двумя кулачковыми валами.

На фиг. 4 также представлен всасывающий канал 21 для двигателя внутреннего сгорания с двумя впускными клапанами на цилиндр. Всасывающий канал 21 имеет гид- родинамический профиль, показанный на фиг. 2. В направлении течения S он сначала является моноканалом 22, который затем разделительной стенкой 23 разделен на два отдельных канальных участках 24 и 25, которые ведут к впускным клапанам. Разделительная стенка 23 начинается по ходу течения - направление течения S - перед штоком 10 клапана и выполнена в виде элемента с симметрично обтекаемым профилем. Он начинается с наконечника SKs и расширяется непрерывно по обе стороны от средней плоскости поперечного сечения С- С до максимальной ширины SKmax, после чего профиль сужается до уменьшенной ширины SKred.

Средние линии MI и М2 округлых участков 24 и 25 канала проходят- в продольном направлении всасывающего канала 22 или в направлении течения S - слегка дугообразно (обусловлено конструктивным исполнением), т.е. между входными отверстиями 26 и выходными отверстиями 27 незначительно отклоняются от оси.

Наконец, при этом виде всасывания в участках 24 и 25 канала предусмотрены переходные участки 28 и 29 поперечного сечения. Вплоть до переходных участков 28 и 29 поперечного сечения (первый участок всасывающего канала), которые лежат относительно близко к штоку клапана, газовый поток ускоряется и затем во втором участке всасывающего канала замедляется. Последнее достигается равномерным расширением поперечного сечения за этими переходными участками поперечного сечения.

Формула изобретения

1. Впускное устройство двигателя внутреннего сгорания, содержащее головку цилиндров с впускными коническими каналами, имеющими входное и выходное отверстия округлой формы, по меньшей мере один впускной клапан на каждый цилиндр двигателя с тарелкой, взаимодействующей с седлом, и стержнем, расположенным во впускном канале и раз- нещенным в направляющей с возможностью осевого перемещения, при этом впускной канал на участке до размещения стерж- ня клапана выполнен равномерно сужающимся, отличающееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик двигателя, впускной канал на участке после размещения стержня клапана выполнен равномерно расширяющимся.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что входное и выходное отверстия впускного канала размещены своими центрами в одной плоскости.

3. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что конусность сужающегося участка канала составляет 18-24%.

Д

0

4. Устройство по пп.1-3, отличающееся тем. что впускной канал выполнен индивидуальным для каждого впускного клапана одного цилиндра.

5. Устройство по пп.1 и 3, отличающее с я тем, что впускной канал выполнен общим для двух впускных клапанов одного цилиндра и снабжен обтекаемой перегородкой с передней кромкой, расположенной перед стержнями клапанов и выполненной по типу резца.

6. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что сужающийся участок впускного канала обработан до гладкого состояния поверхности от плоскости входного отверстия, а расширяющийся участок от плоскости выходного канала.

Сущность изобретения: впускной канал в головке блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания имеет такой гидродинамический профиль, при котором газовый поток на первом участке до размещения штока клапана непрерывно ускоряется, а на втором замедляется. Это обеспечивает оптимальное наполнение цилиндров двигателя, которое благоприятно сказывается на его мощности и экономичности. 5 з.п/ф-лы, 4 ил.

0

70 Фиг.2

mm

Фиг. 4

6fc/ЈJ