Устройство для резонансного наддувадВигАТЕля ВНуТРЕННЕгО СгОРАНия Советский патент 1981 года по МПК F02B27/00 

1

Изобретение относится к машино- строению, в частности двигателестроению, а именно к устройствам для резонансного наддува двигателей внутреннего сгорания, работающих при различных условиях окружающей среды.

Известны впускные коллекторы двигателя внутреннего сгорания, содержащие; впускной трубопровод резонансной длины, подключенный входным участком к воздушному фильтру, а выходным - к цилиндрам двигателя, Для настройки резонансных колебаний столба воздуха на различные частоты вращения вала двигателя во впускном трубопроводе выполнено отверстие для впуска воздуха в промежуточной точке его длины. В диапазоне низких чисел оборотов эффективная длина всего трубопровода вызывает резонансные колебания, способствующие дозарядке цилиндров двигателя, причем колебания только незначительно разру- шаются отверстием в трубопроводе.

С увеличением скоростного режима воздух всасывается через отверстие, уменьшая эффективную длину трубопровода и вызывая резонансные колебания., соответствукнцие более высокой частоте вращения вала двигателя и способствующие дозарядке двигателя .РЗ

Однако, такие впускные коллекторы имеют, как правило, большие габаритные размеры и не обеспечивают эффек ивную настройку резонансного наддува при изменяющихся условиях окружающей среды.

Известны также устройства для ре- зонансного наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащие V -образный впускной трубопровод резонансной длины, подключенный входным участком к редиверу - отражателю, а выходным - к цилиндрам с несовпадат кнцими фазами впуска 2.

Однако, обладая высокой коьшактностью, такие устройства тем не менее не обеспечивают настройки резонансного наддува на различные режимы работы двигателя. Если впускной коллектор с таким устройством настроен на работу двигателя в высокогорных условиях, то при работе такого двигателя на уровне моря, т.е. в других условиях окружающей среды, значительно ухудшается экономичность, поскольку затраты мощности на подачу дополнительного количества воздуха в виде насосных ходов поршней двигателя увеличиваются с ростом плотности окружающей среды.

Цель изобретения - повышение экономичности путем согласования резонансного наддува с условиями окрз ающей среды.

Поставленная цель достигается тем что выходной участок впускного трубопровода дополнительно подключен к входному при помощи перепускного канала, а ь месте подключения установлен орган поочередного сообщения ресивера-отражателя с входным и выходным участками впускного трубопровода На фиг.1 изображено устройство для резонансного наддува; на фиг.2 - акустическая схема устройства; на фиг.Зформа стоячей волны, возникающей в трубопроводе.

Устройство содержит V -образный впускной трубопровод 1 резонансной длины, подключенный входным участком 2 к ресиверу-отражателю 3 колебаний, а выходным участком 4 - к цилиндрам 5 с несовпадающими фазами впуска двигателя 6. Выходной участок 4 впусного трубопровода 1 подключен также к входному участку 2 при помощи перепускного канала 7, а в месте подключения последнего установлен орган 8 поочередного сообщения ресивераотражателя 3 с входным 2 и выходным -4 участками впускного трубопровода 1 Орган 8 поочередного сообщения имеет два фиксированных положения 9 и 10. Перед ресивером-отражателем 3 установлен фильтр-воздухоочиститель J1.

Устройство работает следующим образом.

При работе двигателя 6.в нормальных атмосферных условиях на уровне моря орган В находится в фиксированном положении 9. Тогда под влиянием периодического всасывающего действия поршней на такте впуска в потоке воздуха, идущего в трубопроводе I, возникают вынужденные колебания давления, которые при совпадении с собственной частотой колебаний столба воздуха в трубопроводе 1 перерастают в резонансные с образованием внутри трубопровода I так называемой стоячей волны .

На фиг.2 приведена акустическая схема предлагаемого устройства, если орган 8 находится в положении 9.

Акустическим эквивалентом предлагаемого устройства с органом 8 в положении 9 является прямолинейный трубапровод, открытый с одного конца и закрытый с другого, к которому подключена группа цилиндров на участке, примыкающем к открытому концу трубопровода. Закрытый конец трубопровода в акустической схеме тождествен концу натурного трубопровода 1, закрытого

органом 8 в положении 9. Открытый конец трубопровода в акустической схеме эквивалентен концу натурного трубопровода 1, подключенного к промежуточной емкости в виде ресивераотражателя 3, которая выполняет функции отражателя колебаний с эффектом, аналогичным работе открытого конца трубопровода, сообщенного с атмосферой.

Имитировать кривизну натурного трубопровода I в акустической схеме нет необходимости, поскольку устройство по соотношению внутреннего диаметра трубопровода 1 к длине волны

развивающихся в нем колебаний относится к так называемым узким трубам развитие колебаний в которых не зависит от степени их кривизны. . Из фиг.З следует, что в этом случае стоячая волна имеет пучность (максимальное изменение амплитуды давления Р в столбе воздуха) у закрытого конца трубопровода и узел Сотсутствие колебаний давления) у

его открытого конца.

Из сопоставления фиг.2 и фиг.З следует, что группа цилиндров 5 с несовпадающими фазами впуска при органе 8 в положении 9 находится в зоне стоячей волны при совпадении момента закрытия впускного клапана с приходом положительного избыточного давления в стоячей волне цилиндры 5 получают минимальное количество добавочного воздуха резонансный наддув) , поскольку амплитуда колебаний в зоне узла имеет минимальное значение. Таким образом, при работе двигателя на уровне моря, когда орг.ан 8 находится в положении 9, резонансный наддув минимален н затраты мощности на подачу в цилиндры 5 добавочного воздуха практически не влияют на экономичность двигателя. При подъеме двигателя на высоту, т.е. при падении плотности окружающего воздуха, орган 8 переводится обслуживаннцим персоналом в фиксированное положение 10. При этом потек воздуха в трубопроводе 1 меняет направление движения на обратное, а группа цилиндров, присоединенных к нгму, оказьшается наиболее удаленной от входного участка 2, т.е. в зоне конца трубопровода, закрытого органом 8. Находясь у закрытого конца трубопровода 1, цилиндры 5 попадают в зону пучности стоячей вол ны, т.е. в область, где изменения амплитуды колебаний давления & Р мак симальны. СовЧтадение момента закрытия впуск ных клапанов с приходом максимальной положительной избыточной волны давле ния обеспечивает подачу в каждый цилиндр максимального количества воздуха, что компенсирует до определенной высоты падение плотности воздуха в цилиндрах и сохраняет мощность дви гателя близкой или равной ее величине на уровне моря. Таким образом, устройство для над дува-подачи в 1й1линдры двигателя добавочного количества воздуха с целью г.омпенсации падения плотности воздуш ного заряда в цилиндрах и сохранения мощности двигателя, постоянной или маломеияющейся до определенной высот имеет два режима работы, определяемы фик гированным положением органа поот чередного сообщения во входном патру ке. Один режим обеспечивает минимальную подачу добавочного количества 86 воздуха и соответствует требованиям работы двигателя при нормальном атмосферном давлеши без ущерба для его экономичности. Другой режим работы обеспечивает максимальную подачу добавочного количества воздуха в цилиндры двигателя, что позволяет сохранить мощность цвигателя постоянной или маломеняюдейся до определенной высоты. Использование в народном хозяйстве предлагаемого устройства для наддува позволяет расширить применение наддува на двигателях внутреннего сгорания, обеспечив получение наддува в заданных условиях высотности работы над уровнем моря при достаточно лростой общей системе наддува. Формула изобретения Устройство для резонансного надду ва двигателя внутреннего сгорания, содержащее V -образный впускной трубопровод резонансной длины, подключенный входным участком к ресиверу-отражателю, а вьпсодным - к щшиндрам с несовпадающими фазами впуска, о т дичающееся тем, что, с целью повышения экономичности путем сопласования резонансного наддува с условиями окружающей среды, выходной участок впускного трубопровода дополнительно подключен к входному при помощи перепускного канала, а в месте подключения последнего установлен орган поочередного сообщения ресивера-отражателя с входным и выходным участками впускного трубопровода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Заявка Великобритании IP1423A50, КЛ-, Г 1 В, опублик. 1976. 2.Авторское свидетельство НРБ 11805, М., кл. F 02 В 27/00, опублик. 1967 (прототип).