Система резонансного наддува Советский патент 1982 года по МПК F02B27/00 

(54) СИСТЕМА РЕЗОНАНСНОГО НАДДУВА

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, в частности к двигателям, использующим кинетическую или волновую энергию воздушного заряда в системах впуска. Известны системы резонансного над дува двигателей внутре,ннего сгорания содержащие впускной коллектор, подключенный к цилиндрам двигателя через индивидуальные импульсные патруб .ки резонансной длины 1. Однако такие системы обладают бол шой металлоемкостью и большими габаритами, поскольку к каждому цилиндру подсоединяются патрубки, имеющие дли ну один и более метров. Известна также система резонансного наддува поршневых машин, наприглер. двигателей внутреннего сгорания, содержащая впускной коллектор, объединяющий цилиндры двигателя с равномерHbTviH . и несовпадающими фазами впуска и снабженный глухой торцевой стенкой и противолежащей ей стенкой с отверстием, к которому подключен трубопровод резонансной длины 2. Однако известная система обладает увеличенными размерами по длине или высоте, определяемыми длиной трубопровода резонансной длины. Цель изобретения уменьшение габаритов систег/1ы резонансного наддува. Поставленная цель достигается тем, что трубопровод частично размещен внутри впускного коллектора, причем зазор между внутренним торцом тру-, бопровода и торцовой стенкой коллек тора выполнен равным диаметру трубопровода . На фиг. 1 представлена предлагаемая система резонансного наддува ид фиг. 2 - резонатор Гельмгольца, разъясняющий принцип работы; на фиг. 3 результаты сравнительных испытаний системы, на фиг. 4 - результаты йс: пытаний по-оценке влияния зазора между внутренним торцом трубопровода и торцовой стенкой коллектора. В предлагаемой системе резонансного наддува цилиндры 1 двигателя 2, имеющие равномерные и несовпадающие фазы, впуска, объединены впускным коллектрором 3 с объемом V, внутри которого частично размещен трубопровод 4 резонансной длины Р и диаметром D. Внутренний торец 5 трубопровода 4 установлен по отношению к глухой торцовой стенке 6 коллектора 3 с зазором Е,а наружный конец 7 трубопровода 4 прикреплен к стенке с отверстием 8. Причем в объеме V коллектора 3 не учитывается объем, занимаемый трубопроводом, а зазор , равен диаметру D трубопровода 4. С акустической точки зрения колебательная система, состоящая из резервуара (коллектора) и трубопровода 1фиг. 2), является резонатором Гельмгольца,собственная частота колебани столба воздуха в котором определяетс по известной зависимости где V - объем коллектора, 1 - длина трубопровода, м; S - площадь поперечного сечения трубопровода, С - скорость звука в воздухе, м/ ш - круговая чайтота собственны колебаний, 1/с. Одно из свойств резонатора Гельмгольца заключается, как известно, в том, что его частотная характерис- тика не зависит от формы резервуара Если геометрические размеры резерву ара будут меняться так, что его объём V будет оставаться постоянным то собственная частота колебаний ц) меняться не будет. Эта особенность резонатора Гельмгольца и использова на в предлагаемой системе резонансно го наддува. Впускная система настраивается в резонанс с выбранной действующей гар моникой возмущающего импульса от вса сывающего действия поршней путем под бора величин. V, S и f по соотношению С1). Причем указанная зависимость может быть использована только для укрупненного подбора элементов настройки, так как в ней не учитываютсй следующие факторы: присоединение к объему V переменных пэ величине объемов цилиндров при работе двигателя; движение столба воздуха в системе; местные сопротивления при движении воздуха в системе. Система резонансного наддува работает следующим образом. От всасывающего действия поршней ,. в цилиндрах 1 двигателя 2 в системе резонансного наддува развиваются вынужденные кЪлебания давления. При совпадении одной из гармоник вынужденного колебания с собственной частотой системы в ней развиваются резрнансные колебания, .которые обеспечивают в определенном учаЪтке (или , участках) скоростной характеристики двигателя повышение расхода воздуха или рабочей смеси. При наличии на входе в систему резонансного наддува местных сопротивлений (воздухоочиститель, глушитель шума и т.д.) предлагаемая система отстраивается от их влияния также, как и известные системы, т.е. установкой перед ними отражателей импульсов в виде дополнительных объемов или резонаторов. Экспери:.1ентальная проверка предлагаемой системы выполнена на шестицилиндровом V-образном четырехтактном двигателе/ имеющем два блока по три цилиндра в ряду, причем каждый блок объединял цилиндры с paвнoмepны чередованием тактов впуска и несовпaдaющиIv и фазами впуска. Впускной коллектро шлеет объем 37 литра без учета расположенного внутреннего трубопровода с-диаметром проходного сечения 70 мм и резонансной длиной 470 мм. Рсстояние (зазор) от внутреннего торца трубопровода до глухой торцовой стенки коллекто- , ра равно 70 мм. Результаты испытаний, (фиг. 3) предлагаемой резонансной системы наддува с внутренним расположением трубопровода сравнились с параметрами-известной системы, имеющей наружное расположение трубопровода (кривая 9), а также с контрольной системой, не имеющей резонансных зон и состоящей из одного впускного коллектора без резонатора (кривая 10). Изменение расхода воздуха определялось путем замера давления конца такта сжатия Pj. в одном из цилиндров с отключенной форсункой. Как следует из фиг. 3, предлагаемая система резонансного наддува обеспечивает повышение расхода воздуха во всем диапазоне частоты вращения коленчатого вала двигателя п.(кривая 9) практически одинаково с известной системой (до, 10%),выгодно отличаясь от последней меньшей габаритными размерами и большей компактностью. На фиг. 4 показано влияние зазора f между внутренним торцом трубопровода и глухой торцовой стенкой коллектора на эффективность работы. Как следует из фиг. 4, для сохранения эффективности работы системы резонансного наддува зазор Б должен быть приблизительно равен внутреннему диаметру D трубопровода 4. Таким образом, предлагаемая система резонансного наддува может обеспечить повышение расхода воздуха на двигателе во всем диапазоне числа оборотов, достигая максшчума до 10% в резонансной, зоне. Она выгодно от.личается от известных систем резонансного ндддува меньшими габаритными размерами и большей компактностью. Формула изобретения Система резонансного наддува поршневой машины, например двигателя внутрениего сгорания, содержащая впускной коллектор, объединяющий цилиндры двигателя с равномерными и несовпадающими фазами впуска и снабженный глузсой торцовой стенкой и противолежащей ей стенкой с отверстием, к кото-, рому подключен трубопровод резонансной длины, от личающаяся тем,что,с целью у леньшения габаритов система, трубопровод частично размещен внутри впускного коллектора, причем -зазор между внутренним торцом тру бопровода и торцовой стенкой коллектора выполнен pasHbDvi диаметру трубопровода. .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании № 1470346. кл, F 02 В 27/00, опублик. 1977. 2.Вихерт М.М. и Литинский М.А. Впускные трубопроводы современных дизелей- Автсмобильная промышленность, 1977 12, с. 34-37.

Фиг. 2