RU2059084C1 - Устройство для волнового наддува рядного многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания - Google Patents

Abstract

Использование: в машиностроении, а именно в двигателестроении, и может быть использовано в системах впуска настроенного типа, имеющих турбокомпрессор. Сущность изобретения: для улучшения эксплуатационных характеристик, расширения диапазона работы и обеспечения компоновки для рядного многоцилиндрового двигателя. Устройство содержит впускные коллекторы 1 и 2. К входным концам впускного коллектора 1 подсоединены настроенные соединительные трубопроводы 3 и 4. К обратным концам впускных коллекторов 1 и 2 подключены отражательные трубопроводы 5 и 6. Длина отражательного трубопровода 6 в два раза меньше, чем длина отражательного трубопровода 5, а длина соединительного трубопровода 4 выбирается больше длины соединительного трубопровода 3 на длину отражательного трубопровода 6. 4 ил.

Description

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в системах впуска настроенного типа, имеющих турбокомпрессор.

Известно устройство для волнового наддува многоцилиндрового двигателя [1] в котором имеется одна пара соединительных трубопроводов, одна пара отражательных трубопроводов, четыре заслонки, электромеханически связанные с тахометром, турбокомпрессор и напорный патрубок. Отражательные трубопроводы подключены к обратным концам выпускных коллекторов и объединены между собой, при этом в месте объединения установлена одна из заслонок. Две другие заслонки установлены в настраиваемых соединительных трубопроводах. Четвертая заслонка установлена в объединительном парубке и служит для отклонения резонансных настроек.

Недостатком известного устройства является сложность и громоздкость устройства, а также недостаточная его эффективность для рядного двигателя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности (прототипом) является устройство для резонансного наддува двигателя внутреннего сгорания [2] содержащее по меньшей мере одну пару впускных коллекторов, объединяющих цилиндры с несовпадающими фазами газораспределителя, одну пару соединительных и одну пару отражательных трубопроводов. Отражательные и соединительные трубопроводы подключены акустически зеркально к впускным коллекторам. Имеется также воздухонапорный патрубок турбокомпрессора, подключенный перпендикулярно к соединительным трубопроводам в месте их подключения. Соединительные и отражательные трубопроводы настраиваются, т.е. выбирается определенная их длина с целью обеспечения резонансной или зарезонансной настройки.

Недостатком известной конструкции является сложность компоновки для рядного двигателя.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик, расширение диапазона работы и обеспечение плотной компоновки для рядного многоцилиндрового двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что у известного устройства, содержащего по меньшей мере одну пару впускных коллекторов, одну пару соединительных настроенных трубопроводов, подсоединенных один к другому и впускным коллекторам, одну пару отражательных трубопроводов с заглушенными концами, подключенных к обратным концам впускных коллекторов, при этом боковые поверхности отражательных трубопроводов одной группы цилиндров выполнены заодно с боковыми поверхностями впускных коллекторов другого ряда цилиндров в виде перегородки с отверстием, в котором установлена заслонка, соединенная с тахометром, рейкой топливного насоса, датчиками температуры и давления окружающей среды, воздухонапорный патрубок турбокомпрессора, подключенный к соединительным трубопроводам, выполнено следующее, длина одного из каждой пары отражательных трубопроводов выполнена в два раза больше другого, а длина одного из каждой пары соединительных настроенных трубопроводов выполнена меньше длины другого на величину, равную длине меньшего из отражательных трубопроводов, при этом заслонка выполнена многопозиционной, имеющей форму касательно совмещенных сечений впускного коллектора и отражательного трубопровода.

На фиг.1 изображено устройство с тремя положениями многопозиционной заслонки для шестицилиндрового двигателя, общий вид; на фиг.2-4 изображены возможные сечения трубопроводов по разрезу А-А (соответственно прямоугольные, круглые, сегментные).

Устройство содержит впускные коллекторы левый 1 и правый 2, которые объединяют цилиндры с несовпадающими фазами впуска (т.е. по три или четыре цилиндра). К входным концам впускных коллекторов подсоединены настроенные соединительные трубопроводы 3 и 4. К обратным концам впускных коллекторов 1 и 2 подключены отражательные трубопроводы соответственно 5 и 6. Длина отражательного трубопровода 6 в два раза меньше длины трубопровода 5, а суммарная длина трубопровода 5, впускного коллектора 1 и соединительного трубопровода 3 выбирается экспериментально для обеспечения зарезонансной настройки, характерной низким уровнем насосных потерь. Длина соединительного настроенного трубопровода 4 выбирается больше длины настроенного соединительного трубопровода 3 на длину отражательного трубопровода 6. Суммарная длина трубопровода 6, коллектора 2 и трубопровода 4 равна суммарной длине трубопроводов 5 и 3 и коллектора 1 и выбирается из аналогичных соображений, т.е. для обеспечения зарезонансной настройки. Суммарная длина настроенного соединительного трубопровода 4 и коллектора впуска 2 выбирается экспериментально такой, чтобы обеспечить резонансную настройку на требуемом режиме, например на номинальной частоте вращения, или при максимальном крутящем моменте.

Боковые поверхности отражательных трубопроводов 6 и 5 выполнены заодно с боковыми поверхностями впускных коллекторов 1 и 2 соответственно, при этом соприкасающиеся поверхности представляют собой общую перегородку. Сечения впускного коллектора и отражательного трубопровода могут быть прямоугольными (см. фиг.2 перегородка обозначена буквой В); круглыми (см. фиг.3 общая перегородка представляет собой касательную и выражается на данной проекции в точку); полукруглыми (см. фиг.4).

В общей перегородке В симметрично к местам подключения отражательных трубопроводов 6 и 5 к впускным коллекторам 1 и 2 выполнено отверстие 7, которое имеет форму сечений отражательных трубопроводов 6 и 5.

В отверстие 7 помещена заслонка 8, которая имеет форму касательно совмещенных сечений отражательных трубопроводов 6 и 5 и коллекторов 1 и 2, т.е. форму, изображенную на фиг.2-4. Ось 9 заслонки расположена на правом краю отверстия 7. Такое расположение оси выбрано для обеспечения отключения длинного отражательного трубопровода 5 и коллектора 2 одновременно при вертикальном положении заслонки 6. Заслонка имеет как минимум три положения: "Закрыто" (см. фиг.1 сплошные линии), "Открыто" (см. фиг.1 пунктирные линии) и "Полуоткрыто" (см. фиг.1 положение обозначено точками).

Заслонка 8 через рычаг (не показан), расположенный на оси 9 вне объема впускной системы, электромеханически связана одновременно с тахометром, датчиками температуры и давления окружающей среды, рейкой топливного насоса (или заслонкой для карбюраторного двигателя).

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим случай, когда длина настроенного соединительного трубопровода 4 с впускным коллектором 2 выбрана такой, чтобы обеспечить резонансную настройку на номинальной частоте вращения, а условия окружающей среды нормальные.

При работе двигателя на номинальной частоте вращения и высокой нагрузке заслонка 8 по сигналу от датчиков переводится в положение "Закрыто", т.е. перпендикулярно к осям впускных коллекторов 1 и 2. При таком положении отражательный трубопровод 6 отсоединяется от впускного коллектора 2 и через отверстие 7 подключается к впускному коллектору 1. В результате суммарная длина трубопроводов 6 и 3 и коллектора 1 становится равной суммарной длине трубопровода 4 и коллектора 2, т.е. на данном режиме обеспечивается резонансная настройка, характерная увеличенным расходом воздуха, повышенным коэффициентом дозарядки и высоким индикаторным КПД.

При работе двигателя на номинальной частоте вращения, малых и средних нагрузках заслонка 8 по сигналу от датчиков переводится в положение "Открыто" и подключает к каждому впускному коллектору 1 и 2 соответственно отражательные трубопроводы 5 и 6. Таким образом, суммарная длина элементов 1, 3 и 5 становится равной суммарной длине элементов 2, 4 и 6 и эта длина является зарезонансной, т. е. обеспечивающей малые насосные потери и несколько пониженный расход воздуха относительно серийного уровня, что приводит к повышению топливной экономичности.

На режиме максимального крутящего момента заслонка 8 имеет положение "Открыто" в этих условиях обеспечивается настройка, близкая к резонансной (для отдельных типов двигателей она является резонансной двигатель 6 ЧН 13/14), с соответствующим улучшением расхода воздуха, индикаторного КПД и коэффициента приспособляемости.

На частоте максимального крутящего момента при малых и средних нагрузках применение резонансной настройки малоэффективно, т.к. оно сопровождается увеличенными насосными потерями, поэтому заслонка 8 по сигналу от датчиков устанавливается в положение "Полуоткрыто", в результате внутренние полости коллекторов впуска 1 и 2 объединяются, колебательные процессы разрушаются и резонансная настройка исключается. Такой режим близок по параметрам к серийной системе впуска, более эффективной для данного интервала работы.

В случае длины соединительного трубопровода 4 и коллектора 2 такой, чтобы обеспечить резонансную настройку на частоте крутящего момента, устройство работает следующим образом.

При номинальной частоте вращения и высоких нагрузках, особенно в случае разреженной атмосферы (работа в условиях высокогорья), либо при повышенных температурах окружающей среды, заслонка 8 по сигналу от датчиков принимает положение "Полуоткрыто" со всеми вытекающими последствиями. Такое же положение заслонки может быть и при средних нагрузках, но одновременном действии повышенных температур и разрежения, что определяется условиями работы двигателя, в т. ч. температурой отработавших газов. На малых и частично средних нагрузках заслонка принимает положение "Открыто", что соответствует зарезонансной настройке. При таком же положении заслонки "Открыто" двигатель работает на режиме максимального крутящего момента.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЛНОВОГО НАДДУВА РЯДНОГО МНОГОЦИЛИНДРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее по меньшей мере одну пару впускных коллекторов, одну пару соединительных настроенных трубопроводов, соединенных один с другим и с впускным коллектором, одну пару отражательных трубопроводов с заглушенными концами подсоединенных к обратным концам впускных коллекторов, при этом боковые поверхности отражательных трубопроводов одной группы цилиндров выполнены за одно с боковыми поверхностями впускных коллекторов другого ряда цилиндров в виде перегородки с отверстием, в котором установлена заслонка, соединенная с тахометром, рейкой топливного насоса, датчиками температуры и давления, воздухонапорный патрубок турбокомпрессора, подключенный к соединительным трубопроводам, отличающееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик, расширения диапазона работы и обеспечения плотной компановки, в нем длина одного из каждой пары отражательных трубопроводов выполнена в два раза больше другого, а длина одного из каждой пары соединительных настроенных трубопроводов выполнена меньше длины другого на величину, равную длине меньшего из отражательных трубопроводов, при этом заслонка выполнена многопозиционной, форма которой тождественна форме касательно совмещенных сечений впускного коллектора и отражательного трубопровода.

Images