Устройство для волнового наддува рядного многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1993 года по МПК F02B27/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в настроенных системах впуска двигателей с газотурбинным наддувом.

Целью изобретения является расширение диапазона работы по частоте вращения, нагрузке и обеспечению компоновки системы на рядном двигателе.

На фиг. 1 изображен рядный, например, шестицилиндровый двигатель с предлагаемым устройством; на фиг. 2 -- сечение А-А на фиг. 1 (прямоугольный вариант); на фиг. 3 - то же, сегментный вариант сечения; на фиг. 4 - коллектор в местах подключения отражательных трубопроводов, продольный разрез.

Устройство содержит впускные коллекторы 1, 2, к которым подсоединены настроенные трубопроводы 3, 4, свободные концы которых объединены один с другим навстречу друг другу, а перпендикулярно им к участку подсоединения подключен воздухонапорный патрубок 5 турбонагнетателя 6. К обратным концам впускных коллекторов 1 подсоединены отражательные трубопроводы 7, 8 с заглушенными концами.

Коллекторы и трубопроводы могут быть выполнены различного по конфигурации се00

00

4 00

о

чения: прямоугольными фиг. 2, круглыми, в виде сегментов круга фиг. 3. В любом случае сечения отражательных трубопроводов 7, 8 выполнены одинаковыми с сечениями впускных коллекторов 1, 2 и настроенных трубопроводов 3, 4.

Длины настроенных соединительных трубопроводов 3, 4 выбираются экспериментально такими, чтобы обеспечить резонансную настройку и максимальный коэффициент наполнения на режиме максимального крутящего момента.

Боковая поверхность 9 отражательных трубопроводов одной группы цилиндров с несовпадающими фазами впуска выполнена заодно с боковой поверхностью 10 впускных коллекторов другой группы цилиндров. Общая перегородка 11, образованная наложением боковых поверхностей, параллельна осям 12, 13 выпускных коллекторов 1, 2 и имеет наклон коси 14 впускных окон 15 цилиндров с несовпадающими фазами впуска такой же, как и оси 12, 13 впускных коллекторов 1,2. Угол между осями 14 и (12,13), 14 и общей перегородкой выбирается из геометрических соображений таким, чтобы между впускным коллектором 1 и отражательным трубопроводом 7 одной груп- пы цилиндров и между впускным коллектором 2 и отражательным трубопроводом 8 другой группы цилиндров была общая перегородка 11. Этого можно достигнуть только в том случае, если ось 12 повернуть вокруг центра с одной группы цилиндров так, чтобы ось 12 переместилась по вертикальной симметрии двигателя оси на величину половины высоты сечения коллектора, также для оси В из этих операций получается треугольник ckf, из которого можно определить угол а.

Длину ck можно выразить через число цилиндров i и межосевое расстояние цилиндров м, как (I/4), а длина kf известна из предыдущего условия kf hc/2 отсюда tg а 2пс/1м илиа arctg(2hc/lM I).

В общей перегородке 11 симметрично местам подключения отражательных трубопроводов 7 и 8 к коллекторам впуска 1 и 2 (т.е. на одинаковом расстоянии от мест подключения) выполнено отверстие 16. Форма отверстия 16 аналогична форме сечений впускных коллекторов 1 и 2. В общей перегородке 11 размещены три заслонки, одна из них заслонка 17 расположена в отверстии 16 на оси 18, а две других заслонки 19 и 20 расположены в местах подключения отражательных трубопроводов 7 и 8 к впускным коллекторам 1 и 2. Закрытое положение заслонки 17 соответствует положению, изображенному на фиг. 1 и 4: при закрытом положении заслонка 17 перекрывает отверстие 16, разобщая полости впускных коллекторов 1 и 2, заслонки 19 и 20 в закрытом

положении разобщают полости отражательных трубопроводов 7, 8 и впускных коллекторов 1 и 2, а в открытом положении прилегают, не выступая к внутренним поверхностям отражательных трубопроводов

7 и 8.

Заслонки 17, 19 и 20 электромеханически связаны с рейкой топливного насоса; тахометром, датчиком температуры и давления наддувочного воздуха, размещенными

в любом месте системы впуска. Заслонки 19 и 20 могут быть синхронизированы с помощью любого механизма, шестеренчатого зацепления, кулисы и т.д., при этом одна из заслонок связана электромеханически с

рейкой топливного насоса, тахометром и датчиком температуры и давления наддувочного воздуха.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

На режиме максимального крутящего момента, когда турбокомпрессор не способен обеспечить достойный коэффициент на- полнения, заслонки 19, 20 (фиг. 1) закрываются и отключают отражательные

трубопроводы 7, 8 от впускных коллекторов 1,2. Заслонка 17 (фиг. 1) при этом находится в положении закрыто и перекрывает отверстие 16. Длина соединительных настроенных трубопроводов 3 и 4 выбирается

экспериментально такой, чтобы обеспечить- резонансный наддув, что повышает коэффициент наполнения и способствует улучшению рабочего процесса, повышению топливной экономичности. Изменения положения заслонок 19 и 20 осуществляется по сигналам от рейки топливного насоса, тахометра и датчиков давления и температуры наддувочного воздуха.

На режиме номинальной частоты и при

малых и средних нагрузках заслонки 19 и 20 (фиг. 1 и 3) открываются и подключают объемы отражательных трубопроводов 7 и 8 к впускным коллекторам 1 и 2. Заслонка 17 при этом перекрывает отверстие 16 в общей

перегородке 11. Длина отражательных трубопроводов 7 и 8 выбирается экспериментально такой, чтобы обеспечить зарезонансный режим работы.

Особенность этой настройки - низкий

5 уровень насосных потерь и соответственно сниженный расход топлива. Однако доза- рядка в этом случае отсутствует, т.к. в мо-. мент закрытия впускного канала к органам газораспределения подходит полна разрешения. Более того, обычно расход топлива снижается на 5-10% относительно ненастроенных систем впуска, поэтому такую настройку более целесообразно применять для режимов малых и средних нагрузок ре- же для номинальных нагрузок; например, для двигателей постоянной мощности, имеющих высокий коэффициент избытка воздуха на номинальной нагрузке.

На режиме номинальной частоты вра- щения и номинальной (или повышенной) мощности в условиях повышенных температур или разреженной атмосферы (высокогорье) наблюдается снижение расхода воздуха и коэффициента избытка воздуха. В этом случае заслонка 17 открывается, сообщая полости впускных коллекторов 1, 2 групп цилиндров с несовпадающими фазами впуска, заслонки 19, 20 открыты, либо закрыты (что не имеет принципиального значения).

Колебательный процесс в системе впуска практически разрушается и система впуска обеспечивает расход воздуха на уровне серийного, т.е. на Б-10% выше уровня за- резонансной настройки.

Устройство позволяет расширить диапазон настроенной работы впускной системы и.повысить коэффициент наполнения двигателя.на 5-10% (а по сравнению с нена- строенным двигателем на 20-30%).

Форму л а изо бретени я

1. Устройство для волнового наддува рядного многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, содержащее цилиндры, по меньшей мере одну пару впускных коллекторов, объединенных с цилиндрами с несовпадающими фазами впуска, одну пару соединительных настроенных трубопроводов, подключенных один к другому и впускным коллекторам, одну пару отражательных трубопроводов с заглушенными концами, подсоединенных акустически зеркально к впускным коллекторам, впускные окна, воз- духонапорный патрубок турбонагнетателя, подключенный симметрично к соединительным трубопроводам, рейку топливного насоса, тахометр, датчики температуры и давления, отличающееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик путем расширения диапазона работы по частоте вращения и нагрузке двигателя и обеспечения плотной компановки, в нем боковые поверхности отражательных трубопроводов одной группы цилиндров выполнены за одно целое с боковыми поверхностями впускных коллекторов другой группы цилиндров в виде общей перегородки, в которой симметрично местам подключения отражательных трубопроводов к коллекторам впуска выполнено отверстие и расположены заслонки, причем оси впускных коллекторов отражательных трубопроводов и общая перегородка расположены параллельно между собой и под углом к горизонтальной оси впускных окон, определяемым соотношением

a arctg(2hc/lM i), где he - высота сечения трубопровода;

IM - межосевое расстояние цилиндров;

I - число цилиндров,

а впускные коллекторы и их отражательные трубопроводы выполнены прямолинейными.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что одна заслонка установлена в отверстии, а остальные размещены в местах подключения отражательных трубопроводов и все заслонки электромеханически свя- заны с рейкой топливного насоса, тахометром и датчиками температуры и давления.

91818480

-fl

ю

Изо&ретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в настроенных системах впуска ДВС с газотурбинным наддувом. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик, расширение диапазона работы по частоте вращения, нагрузке двигателя и обеспечение плотной компановки системы на рядном ДВС. Устройство содержит впускные коллекторы, к которым подсоединены настроенные трубопроводы. Свободные концы настроенных трубопроводов объединены один с другим навстречу друг другу, а перпендикулярно им к участку подсоединения подключен воздухонапорный патрубок турбонагнетателя. К обратным концам впускных коллекторов подсоединены отражательные трубопроводы. Боковая поверхность отражательных трубопроводов одной группы цилиндров с несовпадающими фазами впуска выполнена заодно с боковой поверхностью впускных коллекторов другой группы цилиндров в виде общей перегородки. В перегородке симметрично местам подключения отражательных трубопроводов к впускным коллекторам выполнено отверстие и расположены заслонки. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. ел с

Фиг 2

ФигЗ

Фиг ft

7