SU1516609A1

SU1516609A1 - Wave driven supercharging device for ic-engine

Info

Publication number: SU1516609A1
Application number: SU792780288A
Authority: SU
Inventors: Вадим Борисович Пушкарев; Игорь Валерианович Козьменко
Original assignee: Завод транспортного машиностроения им.В.И.Ленина
Priority date: 1979-06-15
Filing date: 1979-06-15
Publication date: 1989-10-23

Abstract

Изобретение относитс к машиностроению. Цель - повышение эффективности устройства и уменьшение его габаритов путем объединени цилиндров в группы с числом цилиндров не более четырех. Устройство содержит впускной трубопровод резонансной длины, объедин ющий через впускные патрубки цилиндра с несовпадающими фазами впуска и снабженный отражателем колебаний. Трубопровод расположен в плоскости, перпендикул рной оси цилиндров, огибает цилиндры по окружности и расположен симметрично относительно крайних цилиндров, а отражатель колебаний установлен на равных рассто ни х от крайних цилиндров и со стороны, противоположной впускным патрубкам. Отражатель колебаний выполнен в виде патрубка, установленного перпендикул рно оси трубопровода и обращенных один к другому открытых концов трубопровода. Открытые концы трубопровода заключены в замкнутую емкость, имеющую входной патрубок. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.The invention relates to mechanical engineering. The goal is to increase the efficiency of the device and reduce its size by combining the cylinders into groups with no more than four cylinders. The device contains an intake pipeline of a resonant length that connects through the inlet pipes of the cylinder with non-coincident inlet phases and is equipped with a vibration reflector. The pipeline is located in a plane perpendicular to the axis of the cylinders, rounds the cylinders around the circumference and is located symmetrically with respect to the outermost cylinders, and the oscillation reflector is installed at equal distances from the outermost cylinders and on the side opposite to the inlet nozzles. The oscillation reflector is made in the form of a nozzle installed perpendicular to the axis of the pipeline and the open ends of the pipeline facing one another. The open ends of the pipeline are enclosed in a closed container having an inlet. 4 hp f-ly, 6 ill.

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, в частности к устройствам для газодинамического наддува двигателей внутреннего сгорания, использующим кинетическую и волнову?? энергию заряда воздуха или топлнвовоздушяой смеси в системах впуска.The invention relates to mechanical engineering, namely to engine building, in particular to devices for gas-dynamic pressurization of internal combustion engines using kinetic and wave ?? energy of air charge or air-fuel mixture in intake systems.

Целью изобретения является повышение эффективности устройства и уменьшение его габаритов путем объединения цилиндров в группы с числом цилиндров не более четырех.The aim of the invention is to increase the efficiency of the device and reduce its size by combining cylinders in groups with the number of cylinders not more than four.

2. Устройство _по п, |_{( от} .·, _и ч a io щ е е с я тем, что трубой рою.;; огибает ципин’фы по окружности и расположен симметрично (относительно крайних цилиндров, а ото.?ж.атель колебаний установлен на равных расстоя-2. The device _{according to} claim | _(from . ·, _and , moreover, by digging with a pipe. ;; it bends around the cipy’s in a circle and is located symmetrically (relative to the extreme cylinders, while the oscillator is set at equal distances

ниях от крайних niyah from the extreme ЦИ.ПШЩрОБ Ts.PShShrob И 0·.? ΠιψΟ And 0 ·.? ΠιψΟ НЫ, противоположной впуск NS opposite intake ным па тру С) ~ nym pa labor C) ~ кам. cam. 3 . Устрой!.· ¹ к3. Arrange!. · ¹ to О по П. ? , About P.? , о г л ч - o g l h - ч а ю щ е о с ч Cha Τ·'“, ЧТО Τ · '“WHAT οί рахит.-.· ί: οί rickets .-. · ί: колебаний выл он he howled иен н пипе yen n pipe В- : Р ·<'-а , B-: P · <'- a, ус та ловле нн,'^г-оmustache that fishing nn ^'g -o пергюнд pergunde 7 I; оно ос и 7 I; it wasps and тру^лпровлд.· . labor ^ .prov. 4. Устройств 4. Devices О НО Г: . 2 , ABOUT D G:. 2 О Т .1 Н - About T. 1 N - ч а ю гл е е с я Cha y g e e s тем, что the fact that отражн 1 с;¹ ьreflection 1 s; ¹ b колебаний выпол fluctuations и ей в вид ί- and she looks в- •JO p.-i 1ГД·’· ill Ы>. • JO p.-i 1GD · ’· ill>>. один к другому one to another ο тк рытых к ο tk digged to онцов ':ρ·ν(η· end ': ρ · ν (η провода. wires. 5. Устройств 5. Devices о по п. я. about by item i. о т /I и - about t / I and - чающеес я I am тем, что the fact that сткрытые hidden концы трубопров pipe ends ода заключены η с-ул·.- ode enclosed η st · .- нутую емкост г,. capacity tank g. имекщую входной пап- having input pap рубок . cutting.

На фиг. ) изображено предлаги'М'м·· устройство для двигателя с числом цилиндров более четырех на примере 6цилиндрового двигателя; на фиг. 2 то же, в трехцилнндровом исполнени!:; на фиг. 3 - акустическая моделъ tjh хцилиндрового двигателя; на фиг. акустическая модель извсстнгго устройства; ’на фиг. 5 - акустические мод известного и предлагаемого устройств; на фи? . А - устрой·, гн. > с отражателем колебаний н нидс ораι нήη>.ι: друг К другу открытых КОНЦОВ трубо )5)6609 провода; на фиг. 7 - устройство с ресивером-отражателем в виде дополнительной емкости; на фиг. 8 - акустическая модель шестицилиндрового устройства; на фиг. 9 - шестицилиндровое устройство с отражателем колебаний в виде обращенных друг к другу открытых концов трубопровода; на фиг. 10 то же, с ресивером-отражателем; на фиг. 11 - диаграммы изменения давления в трубопроводе до и после разветвления; на фиг. 32 - неравномерность наполнения по цилиндрам с несимметричным трубопроводом; на фиг. 13 - эффективность работы устройства с несимметричным (известное устройство) и симметричным трубопроводами.In FIG. ) depicts the prepositions'M'm ·· device for an engine with the number of cylinders more than four using the example of a 6-cylinder engine; in FIG. 2 the same, in a three-cylinder version!:; in FIG. 3 - acoustic model tjh of a cylinder engine; in FIG. acoustic model of the device; ’In FIG. 5 - acoustic modes of the known and proposed devices; on fi? . A - device > with a reflector of oscillations n nds oraι nήη> .ι: open ends to each other pipe) 5) 6609 wires; in FIG. 7 - a device with a receiver-reflector in the form of additional capacity; in FIG. 8 - acoustic model of a six-cylinder device; in FIG. 9 - a six-cylinder device with a vibration reflector in the form of open ends of the pipeline facing each other; in FIG. 10 the same with the receiver-reflector; in FIG. 11 - diagrams of pressure changes in the pipeline before and after branching; in FIG. 32 - non-uniformity of filling along the cylinders with an asymmetric pipeline; in FIG. 13 - the efficiency of the device with asymmetric (known device) and symmetrical pipelines.

Предлагаемое устройство содержит впускной трубопровод 1 резонансных длины и диаметра, впускные патрубки 2, цилиндры 3-8 двигателя 9 и перегородку 10. Отражатель колебаний может быть выполнен либо в виде патрубка 11, установленного перпендикулярно оси трубопровода и на равных расстояниях от крайних цилиндров 3 и 8 (или 3 и 5), либо в виде обращенных один к другому открытых концов 12 трубопровода, которые могут быть заключены в замкнутую емкость 13 с входным патрубком 14. Трубопровод 1 расположен в плоскости, перпендикулярной оси цилиндров 3-8, и выполнен огибающим цилиндры.The proposed device contains an inlet pipe 1 of resonant length and diameter, inlet pipes 2, cylinders 3-8 of the engine 9 and a partition 10. The vibration deflector can be either in the form of a pipe 11 mounted perpendicular to the axis of the pipeline and at equal distances from the extreme cylinders 3 and 8 (or 3 and 5), or in the form of open ends 12 of the pipeline facing one another, which can be enclosed in a closed container 13 with an inlet pipe 14. The pipe 1 is located in a plane perpendicular to the axis of the cylinders 3-8, and Envelope cylinders.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Под влиянием периодического всасывающего действия поршней на такте впуска во впускном трубопроводе 1, огибающем цилиндры 3-8, возникают вынужденные колебания столба воздуха (или топливовоздушной смеси), поступающего в устройство через патрубок 11, которые принимают форму волн давления.Under the influence of the periodic suction action of the pistons on the intake stroke in the intake pipe 1, envelope cylinders 3-8, there are forced vibrations of the column of air (or air-fuel mixture) entering the device through the pipe 11, which take the form of pressure waves.

Эти волны распространяются в обе стороны от цилиндров вдоль оси трубопровода 1 и доходят до патрубка 11.These waves propagate on both sides of the cylinders along the axis of the pipeline 1 and reach the pipe 11.

Из теории звукопроводов известного, что разветвление трубопроводов, подобное ответвлению патрубка J 1 от трубопровода 1, является отражателем колебаний, поступающих к ответвлению с обеих сторон.From the theory of sound ducts it is known that the branching of pipelines, similar to a branch of the pipe J 1 from the pipe 1, is a reflector of the vibrations coming to the branch from both sides.

Таким образом, с акустической точки зрения патрубок 11, расположенный перпендикулярно оси трубопровода 1, эквивалентен конечному разрыву в сплошности трубопровода 1 и от этого разрыва колебания отражаются, как от открытых концов, сообщенных с атмосферой . Отражаясь от разветвления, колебания до открытого среза патрубка 11 не доходят, чем обеспечивается автономность этой колебательной системы. Из указанного следует, что акустической моделью предлагаемого устройства является трубопровод, открытый с обеих сторон, симметрично открытым концам которого подключены цилиндры двигателя. При определенных значениях длины и диаметра этого трубопровода вынужденные колебания от всасывающего действия поршней совпадают с собственными колебаниями основной частоты столба воздуха (или топливовоздушной смеси), заключенного в нем, что ведет к возникновению в трубопроводе стоячей волны.Thus, from an acoustic point of view, the pipe 11, located perpendicular to the axis of the pipeline 1, is equivalent to the final discontinuity in the continuity of the pipeline 1 and from this discontinuity the vibrations are reflected, as from open ends in communication with the atmosphere. Reflecting from the branching, the oscillations do not reach the open cut of the pipe 11, which ensures the autonomy of this oscillatory system. From the above it follows that the acoustic model of the proposed device is a pipeline open on both sides, the engine cylinders are connected symmetrically to the open ends of it. For certain values of the length and diameter of this pipeline, the forced oscillations from the suction action of the pistons coincide with the natural oscillations of the fundamental frequency of the air column (or air-fuel mixture) enclosed in it, which leads to the appearance of a standing wave in the pipeline.

, Из теории колебаний в трубопроводах известно, что трубопровод с обеими открытыми концами, возбужденный собственной частотой колебаний, дает стоячую волну давления с пучностью (максимальным изменением амплитуды давления) посередине трубопровода и двумя узлами (отсутствием колебаний) на открытых концах трубопровода., It is known from the theory of vibrations in pipelines that a pipeline with both open ends excited by its own oscillation frequency produces a standing pressure wave with antinode (maximum change in pressure amplitude) in the middle of the pipeline and two nodes (no vibrations) at the open ends of the pipeline.

Из акустической модели (фи: . ¹ следует, что папрубог-отражагель в натурном устройстве распопа гае i-m в точке, где сходятся два узла wr;волновой настройки кольцевого трубопровода, что и объясняет отсутствие колебаний на выходе из устройства (автономность работы). Так же, как и при четвертьволновой настройке, изменение давления Р_из6 в стоячей волне полуволновой настройки происходи·’ по длине L_TP. трубопровода практичен ки в одной фазе.From the acoustic model (fi:. ^1, it follows that the reflector puffer in the full-scale device is located at the point where the two nodes wr meet; the wave tuning of the annular pipeline, which explains the absence of oscillations at the device output (autonomy). As in the case of a quarter-wave tuning, a change in pressure P of ₆ in the standing wave of the half-wave tuning occurs along the length L _TP . of the pipeline are practical in one phase.

При совпадении момента достижения в пучности стоячей волны избыточного положительного давления с моментом закрытия впускно-го клапана каждого из цилиндров происходит подача в последние дополнительного количества воздуха (или топливовоздушной смеси), *If the moment when the excess positive pressure reaches the antinode of the standing wave coincides with the moment of closing the intake valve of each cylinder, an additional quantity of air (or air-fuel mixture) is supplied to the last, *

т.е. газодинамический наддув. Положение стоячей волны в устройстве относительно цилиндров, как следует из акустической модели на фиг. 3, таково, что максимальные значения избыточных давлений P^_s6 приходятся на участок, где расположены цилиндры группы. Этим ⁵ 1516609 достигнута наибольшая подача добавоч- , ного рабочего тела в цилиндры двигателя .those. gas dynamic boost. The position of the standing wave in the device relative to the cylinders, as follows from the acoustic model in FIG. 3, it is such that the maximum values of the excess pressures P ^ _s6 are in the region where the cylinders of the group are located. This ⁵ 1516609 achieved the highest supply of additional working fluid in the engine cylinders.

Равномерность распределения дополнительного количества рабочего тела по цилиндрам в рассматриваемом устройстве так же, как и для несимметрично го трубопровода, зависит от степени сосредоточенности цилиндров в зоне максимального давления (пучности) стоячей волны.The uniformity of the distribution of the additional amount of the working fluid over the cylinders in the device under consideration, as well as for the asymmetric pipeline, depends on the degree of concentration of the cylinders in the zone of maximum pressure (antinode) of the standing wave.

Для сравнения на фиг. 4 приведена акустическая модель известного устройства .For comparison, in FIG. 4 shows an acoustic model of a known device.

У полуволновой настройки есть и принципиальное преимущество в обеспечении лучшей равномерности подачи рабочего тела по цилиндрам (фиг, 5),The half-wave tuning has a fundamental advantage in providing better uniformity of the supply of the working fluid along the cylinders (Fig, 5),

На фиг. 5 приведены акустически'· модели устройства с четвертьвол'г'во; настройкой 15 и с полуволновой настройкой 16, которые имеют одинаковое число цилиндров и равные частоты колебаний, т.е. одинаковую пологость падения волны давления.In FIG. 5 shows acoustically '· models of a device with a quarter-wave' g'vo; tuning 15 and with a half-wave tuning 16, which have the same number of cylinders and equal oscillation frequencies, i.e. the same slope of the pressure wave.

Как видно из фиг, 5, для полуволновой настройки 16 крайние цилиндры двигателя находятся в зоне больших давлений и совмещены своими пучностями .As can be seen from FIG. 5, for the half-wave tuning 16, the extreme engine cylinders are in the high-pressure zone and are aligned with their antinodes.

Как видно из фиг. 5, для полуволновой настройки 16 крайние цилиндры двигателя находятся в зоне больших давлений,' чем цилиндр, наиболее удаленный от стенки в устройстве с четвертьволновой настройкой 15. Объясняется это тем, что полуволновая настройка состоит из двух четвертей волны, как бы пристыкованных друг к Другу своими пучностями, чем обеспечиваются большая по протяженности эона максимальных давлений в пучности, а следовательно, и большая пологость волны. Если в известном устройстве .подача рабочего тела к цилиндрам происходит по трубопроводу с одной стороны, то в предлагаемом устройстве подача рабочего тела идет по одному трубопроводу, но с обеих сторон, так как оба конца трубопровода открыты.As can be seen from FIG. 5, for a half-wave tuning 16, the outermost cylinders of the engine are in the high-pressure zone, 'than the cylinder farthest from the wall in the device with a quarter-wave tuning 15. This is explained by the fact that the half-wave tuning consists of two quarters of the wave, as if docked to each other by their antinodes, which ensure a longer eon of maximum pressures in the antinode, and, consequently, a large flatness of the wave. If in the known device. The supply of the working fluid to the cylinders occurs through a pipeline on one side, then in the proposed device, the supply of the working fluid is through one pipeline, but on both sides, since both ends of the pipeline are open.

При одинаковых, например, диаметрах трубопроводов, числах цилиндров и числах оборотов двигателя дл» моделей 15 и 16 средняя скорость движения рабочего тела в предлагаемом устройстве в два раза меньше, поскольку рабочее тело подходит к цилиндрам одновременно с обоих концов, снижает гидравлические потери в предлагаемом устройстве. Снижению гидравлических потерь также способствует кольцевая форма трубопровода 1, наличие которой позволяет органически вписать трубопровод в конструктивные формы двигателя, например, расположив •то вокруг блока цилиндров. Это обеспечивает высокую компактность и одновременно позволяет получить достаточно большие радиусы поворота на торцовых участках, уменьшив тем самым потери, связанные с поворотом потока.With the same, for example, pipe diameters, cylinder numbers and engine speeds for "models 15 and 16, the average speed of the working fluid in the proposed device is two times less, since the working fluid approaches the cylinders simultaneously from both ends, reduces hydraulic losses in the proposed device . The annular shape of the pipeline 1 also helps to reduce hydraulic losses, the presence of which allows you to organically fit the pipeline into the structural forms of the engine, for example, by placing it around the cylinder block. This ensures high compactness and at the same time allows to obtain sufficiently large turning radii at the end sections, thereby reducing losses associated with the rotation of the flow.

Повышение компактности заметно способствует также замене объемаотражателя разветвлением-отражателем колебаний.The increase in compactness also significantly contributes to the replacement of the volume of the reflector by branching-reflector of vibrations.

Таким образом, повышение компактности, улучшение компоновочных возможностей, снижение гидравлических потерь и повышение равномерности распределения рабочего тела по цилиндрам в предлагаемом устройстве для газодинамического поддува двигателей внутреннего сгорания по сравнению с известным устройством достигнуто за счет замены несимметричного изогнутого впускного трубопровода на симметричный впускной трубопровод кольцевой формы с отражением колебаний от разветвления вместо отражателя-ресивера и размещения кольцевого трубопровода с использованием конструктивных форм двигателя, практически не выходя из его габаритов.Thus, increasing the compactness, improving the layout capabilities, reducing hydraulic losses and increasing the uniformity of the distribution of the working fluid among the cylinders in the proposed device for gas-dynamic blowing of internal combustion engines in comparison with the known device is achieved by replacing the asymmetric curved inlet pipe with a symmetrical inlet pipe of circular shape with reflection of vibrations from branching instead of a reflector-receiver and placing an annular pipeline and with the use of structural forms of the engine, practically without leaving its dimensions.

Наличие патрубка-отражателя делает работу предлагаемого устройства автономной. Устройство в равной степени может работать с открытым входом патрубка в атмосферу, а также с присоединенными к нему агрегатами: воздухоочистителем, глушителем шума, впуска, карбюратором, механическим агрегатом наддува и др. В тех случаях, когда впускной тракт двигателя не имеет дополнительных установленных агрегатов, входной патрубок-отражатель может быть заменен открытыми в атмосферу и обращенньвчи один к другому концами трубопровода 1 (фиг. 6).The presence of the reflector pipe makes the work of the proposed device autonomous. The device can equally work with an open inlet to the atmosphere, as well as with units connected to it: an air cleaner, a silencer, an intake silencer, a carburetor, a mechanical boost unit, etc. In cases where the engine intake duct does not have additional installed units, the inlet pipe-reflector can be replaced open to the atmosphere and facing one another of the ends of the pipeline 1 (Fig. 6).

Возможна также замена патрубка-отражателя на ресивер-отражатель.It is also possible to replace the reflector pipe with the receiver-reflector.

^писание и работа устройства, изображенного на фиг. 2, относятся к случаю, когда блок цилиндров двигателя содержит количество цилиндров не более четырех, при котором соблюдается условие несовпадения фаз работы цилиндров на такте впуска.^ the writing and operation of the device depicted in FIG. 2 relate to the case when the engine block contains no more than four cylinders, under which the condition of mismatch between the phases of the cylinders at the intake stroke is observed.

Если двигатель имеет в блоке количество цилиндров более четырех, то известное устройство практически работать перестает, а для сохранения эффекта наддува должны быть внесены изменения (фиг. 1) на примере 6-цилиндрового двигателя.If the engine has more than four cylinders in the block, the known device practically ceases to work, and in order to maintain the boost effect, changes must be made (Fig. 1) using the example of a 6-cylinder engine.

В этом случае впускные патрубки 2 цилиндров двигателя 9 объединены трубопроводами 1, огибающими группы цилиндров 3-5 и 6-8 с несовпадающими фазами впуска.In this case, the inlet nozzles 2 of the cylinders of the engine 9 are connected by pipelines 1, enveloping the groups of cylinders 3-5 and 6-8 with mismatching phases of the intake.

Трубопроводы 1, огибающие группы цилиндров, имеют общую перегородку 10. 20Pipelines 1, envelope groups of cylinders, have a common partition 10. 20

Трубопровод 1 имеет также патрубок 11, расположенный перпендикулярно к оси трубопровода 1 и на равных расстояниях от перегородки 10 и от крайних цилиндров 3 и 8 двигателя 9, из- 25 меренных по оси трубопровода 1.The pipe 1 also has a pipe 11 located perpendicular to the axis of the pipe 1 and at equal distances from the septum 10 and from the extreme cylinders 3 and 8 of the engine 9, measured 25 along the axis of the pipe 1.

Симметричный кольцевой трубопровод 1 имеет конфигурацию, повторяющую конструктивные формы двигателя 9, например, блока цилиндров двигателя. jq Изменение избыточного давления Р_И}6 во впускном трубопроводе 1 шестицилиндрового двигателя приведено на фиг. 8.The symmetric annular pipe 1 has a configuration that repeats the structural forms of the engine 9, for example, a cylinder block of the engine. jq Change in overpressure P _{And} 6} in the intake pipe 1 of a six-cylinder engine is shown in FIG. 8.

Практическая проверка предлагаемого устройства и его элементов выполнена на рядном дизельном двигателе размерностью S/D=15/18.Practical verification of the proposed device and its elements was performed on an in-line diesel engine of dimension S / D = 15/18.

Оценка величины дополнительного количества воздуха, поданного в ци- дд линдр на такте впуска за счет работы устройства, производилась замером величины давления конца сжатия в цилиндре (Р_с кг/см¹) при отключенной форсунке подачи топлива и сравнением 45 полученной величины Р_с с контрольным замером этой же величины без устройства (когда воздух засасывается цилиндром через впускной патрубок непосредственно из атмосферы). При прочих равных условиях изменение расхода воздуха через цилиндр пропорционально изменению давления конца сжатия Р_с.The value of the additional amount of air supplied to the cylinder on the intake stroke due to the operation of the device was estimated by measuring the pressure of the end of compression in the cylinder (P _s kg / cm ¹ ) with the fuel injector turned off and comparing 45 obtained values of P _s with the control measuring the same value without a device (when air is sucked in by a cylinder through the inlet pipe directly from the atmosphere). Other things being equal, the change in air flow through the cylinder is proportional to the change in pressure of the end of compression P _s .

На фиг. I) показаны результаты замеров изменения давления Р _тр в патрубке-отражателе II предлагаемого устройства и в районе расположения цилиндров двигателя по углу поворота коленчатого вала двигателя.In FIG. I) shows the results of measurements of the pressure change P _Tr in the reflector pipe II of the proposed device and in the area of the engine cylinders along the angle of rotation of the crankshaft of the engine.

Кривая 17 относится к замерам в трубопроводе в районе расположения цилиндров, а кривая 18 - в патрубке, перпендикулярном трубопроводу.Curve 17 refers to measurements in the pipeline in the vicinity of the cylinders, and curve 18 to the pipe perpendicular to the pipeline.

Как следует из фиг. Ц, колебания давления, явно выраженные в трубопроводе I, в патрубке 11 уменьшаются примерно в 3 раза по амплитуде, что свидетельствует об отражении колебаний от исследуемого разветвления.As follows from FIG. C, pressure fluctuations, clearly expressed in the pipeline I, in the pipe 11 are reduced by about 3 times in amplitude, which indicates the reflection of the oscillations from the branching under study.

Одновременно указанное снижение амплитуды колебаний давления в патрубке I I подтверждает, что последний находится в зоне узла колебаний столба рабочего тела в трубопроводе с полуволновой (или четвертьволновой) настройкой.At the same time, the indicated decrease in the amplitude of the pressure fluctuations in the pipe I I confirms that the latter is in the zone of the oscillation node of the working fluid column in the pipeline with a half-wave (or quarter-wave) setting.

На фиг. 12 приведены результаты определения неравномерности распределения добавочного количества воздуха по цилиндрам двигателя в устройстве с несимметричным впускным трубопроводом. Трубопровод имеет общую длину 1300 мм, внутренний диаметр равен 70 мм. Трубопровод подключен к блоку двигателя с 3-мя цилиндрами, расстояние между которыми )76 мм, расстояние от тупиковой стенки до оси впускного патрубка ближайшего цилиндра I00 мм.In FIG. 12 shows the results of determining the uneven distribution of additional air over the engine cylinders in a device with an asymmetric inlet pipe. The pipeline has a total length of 1300 mm, the inner diameter is 70 mm. The pipeline is connected to the engine block with 3 cylinders, the distance between which is 76 mm, the distance from the dead end wall to the inlet pipe axis of the nearest cylinder is I00 mm.

Как видно из фиг, 12, наибольшее значение приращения расхода воздуха имеет место в цилиндре, ближайшем к тупиковой стенке (т,е. к максимум пучности). Чем дальше удален цилиндр от стенки, тем меньшее добавочное количество воздуха он получает, что подтверждает физическую модель питания цилиндров добавочным количеством рабочего тела от избыточного давления в стоячей волне, имеющей пучность у закрытого конца и узел у открытого конца трубопровода.As can be seen from Fig. 12, the greatest value of the increment of air flow takes place in the cylinder closest to the deadlock wall (i.e., to the maximum antinode). The farther the cylinder is removed from the wall, the smaller the additional amount of air it receives, which confirms the physical model of supplying the cylinders with the additional amount of working fluid from excess pressure in a standing wave having antinode at the closed end and a node at the open end of the pipeline.

На фиг. 13 приведено сопоставление эффективности работы устройства г н симметричным впускным трубопроводом и симметричным впускным трубопроводом, настроенных на один и тот же участок скоростной характеристики двигателя п_д&=!400 об/мин и имеющих одинаковый внутренний диаметр, равный 50 мм, а также одинаковые условия на входе в устройство (открытые концы).In FIG. 13 compares the operating efficiency of the device with a symmetric inlet pipe and a symmetric inlet pipe, tuned to the same section of the engine speed characteristic n _{d &} =! 400 rpm and having the same inner diameter equal to 50 mm, as well as the same input conditions into the device (open ends).

Как видно из фиг. 13, симметричный впускной трубопровод обеспечивает подачу дополнительного количества воздуха примерно в 1,6 раза больше, что объясняется существенным снижением гидравлических потерь за счет подачи рабочего тела одновременно с обоих концов трубопровода.As can be seen from FIG. 13, a symmetric inlet pipe provides an additional amount of air about 1.6 times more, which is explained by a significant reduction in hydraulic losses due to the supply of a working fluid simultaneously from both ends of the pipeline.

Компоновочные проработки и изготовление варианта устройства с трубопроводом, огибающим цилиндры, подтвердили их достаточную компактность, возможность размещения их полностью в габаритах наддуваемого двигателя.The layout studies and the manufacture of a variant of the device with a pipeline enveloping the cylinders confirmed their sufficient compactness, the possibility of placing them completely in the dimensions of the pressurized engine.

Таким образам, экспериментальные исследования показали, что предлагаемое устройство при объединении цилиндров в группы с числом цилиндров четыре и менее, позволит повысить компактность устройства (по сравнению с известными техническими решениями), а также равномерность распределения воздуха (или топливовоздушной смеси) по цилиндрам и эффективность работы двигателя.Thus, experimental studies have shown that the proposed device, when combining the cylinders into groups with four or fewer cylinders, will increase the compactness of the device (compared with the known technical solutions), as well as the uniform distribution of air (or air-fuel mixture) over the cylinders and work efficiency engine.

Фиг. WFIG. W

Фиг. 11FIG. eleven

Claims

one

(21) 2780288 / 25-06

(22) 15.06.79

(46) 10/23/89. Bul No. 39

(71) Transport Engineering Plant named. IN AND. Lenin

(72) VB Putikarev and I.V. Kozmsnko (53) 621.43-224.4 (088.8)

(56) Author svidstelstno llPli No. 11805, class, F 02 B 27/00, published. 1967.

(54) (57) I, DEVICE / SCHOOL OF A RESONANT HAZUIYBA MOVING CENTER OF THE CENTRAL CENTRAL CONTROL, containing an inlet pipe of resonant length, which is guided through resonant pipes with in-line cushions, and one of the subscriber lines and patterns and patterns that will be supplied by the receiver. in order to increase efficiency and reduce overall dimensions by combining the cylinders into groups with no more than four cylinders, the pipeline is located in a plane perpendicular to the axis of the cylinders, and bulged by the cylinder envelope.

The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building, in particular, to devices for gas-dynamic pressurization of internal combustion engines using the kinetic and wave energy of air charge or TG) SG | YOU AIRWELL

mix in intake systems.

The goal of the iHHH image is to achieve the effect of np: about the device and reducing its path-i cylinders with the number of cylinders 6t; ju e four.

2.y r. (Yu PS; p, I, from .-. and - h a h-: u e t with the fact that coarse ju) i: i ;; rounds tsig1in s lui circumferential and par is laid symmetrically with respect to the extreme ni-ij: H U j4 .b, and from end l 1tel1. Lebani) installs on various quarrels from extreme cylinder; swarm and s .- Gh; n1-Sh) |, opposite of G; BiiycKHbiM branch pipes,

3.Ustrchch b; ьо according to claim., ii i, nh - h a yu ero with: h,; . about. Rat Fri.-.- h: fluctuations rjbiniMUiL i ip.-c-: ici i p / G-ka, which is percsed. axes

TG; . nporiO; l ,. .

4.Us troi with TR o (G: 2, O T ...,

h y P1 e e c. eat, thu, reflec. c.c f. fluctuations vmgkhchei and g.vds., 1o) ..-.

one to another of the TCF; rl wire.

5. The device but part 1 t / i is often the fact that it is open (the item ends of the trumpet. Zaklshchony in I; VK-nutee eMKocTt., And the input) pipe.

FIG. 1 shows a pre-pa. And M M-device for. G J from more than four cylinders on an example 1 with a 6-cylinder engine; in fig. 2 - the same, in the three-cylinder 1; in fig. 3 - acoustic TPI .- cylinder engine; at 4 i r. -; iKycTJT4 eka model of a known condition in FIG. 5 - akku tichi skig mi izvesgno1m and aredamayascham y-tvojstv; on phi - device; rnii with -.- t-bouncer of oscillations n vidg, Hii, i: open to each other ko1: ;; o i-p.y. i, -t)

(/)

with:

ate

05

oh oh

QD

wires; in fig. 7 - a device with a receiver-reflector in the form of additional capacity; in fig. 8 - acoustic model of a six-cylinder device; in fig. 9 - a six-cylinder device with a reflector of oscillations in the form of open ends of the pipeline facing each other; in fig. 10 the same, with a receiver-reflector; in fig. 11 shows pressure changes in the pipeline before and after branching; in fig. L2 - uneven filling in cylinders with an asymmetrical pipeline; in fig. 13 - the efficiency of the device with asymmetric (known device) and balanced pipelines.

The proposed device contains an inlet pipe 1 of resonant lengths and diameters, inlet pipes 2, cylinders 3-8 of engine 9 and partition 10. The oscillation reflector can be made either in the pipe fitting 11 installed perpendicular to the axis of the pipeline and at equal distances from the extreme cylinders 3 and 8 (or 3 and 5), or in the form of open ends 12 of the pipeline 12 facing one another, which can be enclosed in a closed container 13 with an inlet 14. The pipeline 1 is located in a plane perpendicular to the axis of the cylinders 3- 8 and you olnen envelope cylinders.

The device works as follows.

Under the influence of the periodic dampening effect of the pores on the intake stroke in the intake manifold 1, enveloping the cylinders 3-8, there are forced oscillations of the air column (or air-fuel mixture) entering the device through the nozzle 11, which take the form of pressure waves.

These waves propagate on both sides of the cylinders along the axis of the pipeline 1 and reach the nozzle 11.

From the theory of sound pipes, it is known that the branching of pipelines, like the branch pipe of pipe 11 from pipe 1, is a reflector of oscillations coming to the branch from both sides.

Thus, from the acoustic point of view, the pipe 11, located perpendicular to the axis of the pipeline 1,

0

five

0

five

0

five

0

equivalent to the final pajjjbray in the continuity of pipeline 1, and from this discontinuity, oscillations are reflected as from open ends communicating with the atmosphere. Reflected from branching, the oscillations up to the open cut of the pipe 11 do not yield, thus ensuring the autonomy of this oscillatory system. From this it follows that the acoustic model of the device proposed is a pipeline open on both sides, the cylinders of the engine being connected to the symmetrically open ends of which. At certain values of the length and diameter of this pipeline, the forced oscillations from the suction effect of the particles coincide with the natural oscillations of the main frequency of the air column (or fuel-air mixture) enclosed in it, which leads to a standing wave in the pipeline.

It is known from the theory of oscillations in pipelines that a pipeline with oGt — their open ends, excited by its own oscillation frequency, gives a standing pressure wave with an antinode (maximum variation of the pressure amplitude) in the middle of the pipeline and two nodes (no oscillation) at the open ends of the pipeline .

From acoustic model; (fi:, it follows that nai is rubo; -released and ieju in the field device is located at the point where two knots of the wave tuning of the ring pipe converge, which is about I cy: TLt ie- oscillations at the device output ). Just as with a quarter-wave on a triple, a change in pressure P in a standing BOJ, not a half-wave tuning occurs

five

0

length l

tr.

pipeline practically:

ki in one phase.

When the moment when the standing wave attains an excess positive pressure at the antinodes coincides with the moment of closing of the inlet valve of each of the cylinders, additional air (or air-fuel mixture) is fed into the latter, i.e. gas dynamic boost. The position of the standing wave in the device relative to the cylinders, as follows from the 5 acoustic model in FIG. 3, is such that the maximum values of the overpressures P occur in the area where the group cipns are located. By this

515

The maximum supply of additional working fluid to the engine cylinders has been reached.

The uniformity of the distribution of the additional quantity of working fluid over the cylinders in the device under consideration, as well as for an asymmetrical pipeline, depends on the degree of concentration of cylinders in the zone of maximum pressure (antinode) of the surge wave.

For comparison, in FIG. 4 shows an acoustic model of a known device.

The half-wave tuning has a fundamental advantage in providing a better uniformity of the working fluid supply through the cylinders (Fig. 5) Fig. 5 shows the acoustic models of the device with a quarter-wave tuning 15 and half-wave tuning 16, which have the same number of cylinders and equal oscillation frequencies i.e., the same flatness of the pressure drop wave.

As can be seen from FIG. 5, for the half-wave tuning 16, the outermost cylinders of the engine are in the zone of high pressures and are combined by their antinodes.

As can be seen from FIG. 5, for the half-wave tuning 16, the end cylinders of the engine are in a zone of higher pressures than the cylinder furthest from the wall in the quarter-wave tuning device 15. This is explained by the fact that the half-wave tuning consists of two quarters of the wave, as if docked to a friend with its antinodes, which ensures a large extent of the zone of maximum pressure in the antinode, and, consequently, a greater flatness of the wave. If in the known device the working fluid is supplied to the cylinders through the pipeline from one side, in the proposed device the working fluid is fed through one pipeline, but from both sides, since both ends of the pipeline are open.

With identical, for example, pipe diameters, cylinder numbers and engine speeds for 5 models 15 and 16, the average movement speed of the working fluid in the proposed device is half as much as 1 working body approaches the cylinders

6096

simultaneously from both ends, reduces the hydraulic losses in the proposed device. The annular shape of the pipeline 1 also contributes to the reduction of the hydraulic losses, the presence of which allows one to organically fit the pipeline into the structural forms of the diesel engine, for example, by placing it around the cylinder block. This provides a high compactness and at the same time allows obtaining sufficiently large turning radii on the end sections, thereby reducing the losses associated with the rotation of the flow.

The development of compactness also significantly contributes to the replacement of the volume of the reflector by the branching reflector - G M oscillations.

Thus, increasing compactness, improving layout capabilities, reducing hydraulic losses and improving the uniformity of the distribution of the working fluid through the cylinders in the proposed device for gas-dynamic blowing of internal combustion engines as compared with the known device has been achieved by replacing the asymmetrical bent inlet duct with a symmetrical inlet ring shaped conduit with reflection of vibrations from branching instead of reflector. L-resive 1) a and the location of the annular pipeline with the use of engine constructive forms, practically no way out of its dimensions.

The presence of the reflector pipe does the work of the proposed device autonomous. The device can work equally well with the open inlet of the nozzle to the atmosphere, as well as with the following aggregates attached to it: air cleaner, silencer, intake, carburetor, mechanical boost unit, etc. In those cases when the engine intake path does not have additional established

0 units, the inlet pipe-reflector can be replaced by open from the atmosphere and one end of the pipeline 1 to each other (Fig. 6). It is also possible to replace the socket-ot5 razhatel receiver-reflector.

Description and operation of the device shown in FIG. 2 relates to the case when the engine block contains the number of cylinders

no more than four, in which the condition of a mismatch of the phases of operation of the cylinders at the intake stroke is met.

If the engine has more than four cylinders in the block, then the known device practically stops working, and to maintain the boost effect, changes must be made (Fig. 1) using the example of a 6-cylinder engine.

In this case, the inlets of the 2 cylinders of the engine 9 are connected by pipes 1, the envelopes of cylinder groups 3-5 and 6-8 with mismatched intake phases.

Pipelines 1, the envelopes of a group of cylinders, have a common partition 10.

Pipeline 1 also has a pipe 11 located perpendicularly to the axis of the pipeline 1 and at equal distances from the partition 10 and from the outer cylinders 3 and 8 of the engine 9, measured along the axis of the pipeline 1.

The symmetrical annular pipe 1 has a configuration that repeats the structural forms of the engine 9, for example, the engine block.

The change in the overpressure Pj J in the intake manifold 1 of the six-cylinder engine is shown in FIG. eight.

Practical verification of the proposed device and its components is performed on a single diesel engine of S / D I5 / 18 dimension.

The amount of additional air supplied to the cylinder at the intake stroke due to the operation of the device was estimated by measuring the pressure of the end of compression in the cylinder (Pp kg / cm) with the fuel supply nozzle turned off and comparing the obtained value of PC with the control measurement of the same value without the device ( when air is sucked in by the cylinder through the inlet pipe directly from the atmosphere). Under other equal conditions, the change in air flow through the cylinder is proportional to the change in pressure of the end of compression P

FIG. 11 shows the results of measurements of the pressure change P p in the reflector box 11 of the proposed device and in the area of the engine cylinders at the angle of rotation of the engine crankshaft.

0

five

0

five

Q

.

0

five

Curve 17 refers to measurements in the pipeline in the vicinity of the cylinders, and curve 18 refers to the pipe perpendicular to the pipeline.

As follows from FIG. And, the pressure fluctuations, clearly expressed in the pipeline 1, in the pipe 11 are reduced by about 3 times in amplitude, which indicates the reflection of the oscillations from the branch studied.

At the same time, the indicated decrease in the amplitude of pressure fluctuations in the pipe 11 confirms that the latter is located in the zone of the oscillations of the column of the working fluid in the pipeline with half-wave (or quarter-wave) tuning.

FIG. Figure 12 shows the results of determining the uneven distribution of the incremental amount of air over the engine cylinders in a device with an asymmetrical intake manifold. The pipeline has a total length of 1300 mm, internal diameter is equal to 70 mm. The pipeline is connected to the engine block with 3 cylinders, the distance between which is 176 mm, the distance from the dead-end wall to the axis of the inlet pipe of the nearest cylinder is 100 mm.

As can be seen from FIG. 12, the largest increment in air flow takes place in the cylinder closest to the dead-end wall (i.e., the antinode maximum). The farther the cylinder is removed from the wall, the less additional air it receives, which confirms the physical model of the cylinder supply by the additional amount of working fluid from the overpressure in a standing wave, having an antinode at the closed end and a node at the open end of the pipeline.

FIG. 13 compares the efficiency of a device with a symmetrical intake manifold and a symmetrical intake manifold, tuned to the same section of the engine speed rpm and have the same internal diameter of 50 mm, and the same conditions at the entrance to the device (open ends ).

As can be seen from FIG. 13, a symmetrical intake manifold delivers an additional amount of air about 1.6 times that

This is due to a significant reduction in hydraulic losses due to the supply of working fluid simultaneously from both ends of the pipeline.

Layout studies and the manufacture of a version of the device with a pipeline enveloping the cylinders confirmed their sufficient compactness and the possibility of placing them completely in the dimensions of the engine being inflated.

Thus, experimental studies have shown that the proposed device, when combining cylinders into groups with four cylinders or less, will improve the KOhmdKTHOCTb device (as compared to the known technical retentions), as well as the uniform distribution of air (or air-fuel mixture) over the cylinders and engine performance.

but

y.

(Rig.y.

-ON

" .four

P: af

cm

UZH1

L

aPufg.S

g «zz

12

J t f (Pu.l

Риз5щ РилЬгц bjfL РизЬ

1ts 2ts ts 5s 6h FIG B

FIG. 6

13

e / rf

"W

Uzm

/ p, Af

FIG. 9

Z 9

, 1 JO

Fig.Yu

.g- S- 3- 5- s-- S-E

LRizb%

X

H

C

"

W

chg

w

38 X

l l

thirty

Synchronous Upcussion mptjKonpoooa

without labor

up to 300 then poo poo iwo pee

.n

3ts 1ts 1ts

hch

0ut1Z

ЗЦ

Qi indri

Nkinneprichnii Olusnnoy pipeline

without the pipeline