SU1726809A2

SU1726809A2 - Internal combustion engine resonance supercharging device

Info

Publication number: SU1726809A2
Application number: SU894734139A
Authority: SU
Inventors: Виталий Арсентьевич Шурипа
Original assignee: Дальневосточный технический институт рыбной промышленности и хозяйства
Priority date: 1989-09-01
Filing date: 1989-09-01
Publication date: 1992-04-15

Abstract

Изобретение может быть использовано в системах наддува двигателей внутреннего сгорани . Цель изобретени - улучшение равномерности подачи воздуха в цилиндры двигател . Устройство содержит одну пару впускных коллекторов 1 в виде общей емкости , разделенной перегородкой 2 на два равных отсека, каждый из которых объедин ет цилиндры 3 с несовпадающими фазами впуска. Отсеки коллекторов 1 сообщены между собой резонансным трубопроводом 5, размещенным в общей емкости коллекторов 1 симметрично относительно перегородки 2 и подключенным своей серединой к воздухонапорному патрубку 6 турбокомпрессора 7 в составе компрессора 8 и турбины 9, подключенной к выпускному коллектору 10 двигател 4. Резонансный трубопровод 5 выполнен с прорезью 11, расположенной напротив впускных каналов 12 средних цилиндров. Устройство позвол ет повысить эффективность в основном крупных малооборотных двигателей, например судовых. 1 ил.The invention can be used in pressurization systems for internal combustion engines. The purpose of the invention is to improve the uniformity of air supply to the engine cylinders. The device contains one pair of intake manifolds 1 in the form of a common reservoir divided by a partition 2 into two equal compartments, each of which combines cylinders 3 with mismatched inlet phases. The compartments of the collectors 1 are interconnected by a resonant pipeline 5 placed in the total capacity of the collectors 1 symmetrically with respect to the partition 2 and connected with its middle to the air-pressure branch pipe 6 of the turbocharger 7 as part of the compressor 8 and the turbine 9 connected to the exhaust manifold 10 of the engine 4. The resonant pipeline 5 is made with a slot 11 located opposite the inlet channels of the 12 medium cylinders. The device allows to increase the efficiency of mainly large low-speed engines, for example, ship engines. 1 il.

Description

Изобретение относитс к машиностроению , а именно двигателестроению, в частности к системам впуска двигателей внутреннего сгорани , использующим кинетическую и волновую энергию воздуха.The invention relates to mechanical engineering, namely engine building, in particular to intake systems of internal combustion engines using the kinetic and wave energy of the air.

Известно устройство дл резонансного наддува ДВС, содержащее по меньшей мере пару впускных коллекторов, объедин ющих цилиндры с несовпадающими фазами впуска и подключенных к воздухонапорно- му патрубку турбокомпрессора через резо- иансный трубопровод, кажда пара коллекторов выполнена в виде общей емкости , разделенной перегородкой на два равных отсека,-а резонансный трубопровод размещен внутри емкости симметрично относительно перегородки и подключен к воз- духонапорному патрубку перпендикул рно своей серединой.A device for resonant pressurization of an internal combustion engine is known, comprising at least a pair of intake manifolds connecting cylinders with mismatched inlet phases and connected to an air-inlet port of a turbo-compressor through a resonant pipeline; each pair of manifolds is made in the form of a total capacity divided by a partition into two equal The compartment, -and the resonant pipeline is placed inside the tank symmetrically with respect to the septum and connected to the air-pressure pipe perpendicular to its middle.

Недостаток известного устройства заключаетс в том, что при увеличении размеров двигател нарушаетс равномерность воздухоснабжени по цилиндрам. Так, вследствие гидравлических сопротивлений между резонансным трубопроводом и внутренней поверхностью коллектора амплитуда давлени у впускного канала среднего цилиндра ДВС будет меньше, чем у крайнего (у выпускного отверсти резонансного .трубопровода).A disadvantage of the known device is that when increasing the size of the engine, the uniformity of air supply across the cylinders is disturbed. So, due to hydraulic resistances between the resonant pipeline and the inner surface of the collector, the pressure amplitude at the inlet channel of the middle cylinder of the internal combustion engine will be less than that of the extreme cylinder (at the outlet of the resonant pipeline).

Цель изобретени - повышение равномерности подачи воздуха в цилиндры ДВС.The purpose of the invention is to improve the uniformity of air supply to the cylinders of the engine.

Цель достигаетс тем, что в устройстве дл резонансного наддува ДВС, содержащем по меньшей мере одну пару впускных коллекторов, объедин ющих цилиндры с несовпадающими фазами впуска и подключенных к воздухонапорному патрубку турбокомпрессора через резонансный трубопровод , кажда пара коллектора выполнена в виде общей емкости, разделенной перегородкой на два равных отсека, а резонансный трубопровод размещен внутри емкости симметрично относительно перегородки и подключен к воздухонапорному патрубку перпендикул рно своей серединой , а согласно изобретению выполнен с прорезью в области средних цилиндров, направленной по образующей прот женностью не более половины его длины, имеющей проходное сечение не более половины площади поперечного сечени резонансного трубопровода и расположенной напротив впускных каналов.The goal is achieved by the fact that in a device for resonant pressurization of an internal combustion engine containing at least one pair of intake manifolds connecting cylinders with mismatched inlet phases and connected to the air-pressure port of the turbocharger through a resonant pipe, each pair of manifold is made as a total capacity divided by a partition on two equal compartments, and the resonant pipeline is placed inside the tank symmetrically with respect to the septum and connected to the air-pressure pipe perpendicular to its middle minutes, and according to the invention provided with a slit in the secondary cylinder, aimed at forming the extension of not more than half of its length having a flow area less than half of the cross sectional area of the resonance pipe and disposed opposite the inlet channels.

Выполнение прорези в резонансном трубопроводе позвол ет повысить плотность воздуха в области впускных каналов и за счет возрастани скорости распространени волны давлени дает возможность повысить интенсивность наполнени воздуха в соответствующих цилиндрах и повысить равномерность наполнени во всех цилиндрах ДВС.Making a slot in the resonant pipeline allows increasing the density of air in the region of the inlet channels and, by increasing the speed of propagation of the pressure wave, makes it possible to increase the intensity of air filling in the respective cylinders and increase the uniformity of filling in all cylinders of the internal combustion engine.

Наличие прорези незначительно умен ьшает энергию проход щей по резонансной трубе волны давлени . Если соотношение сечени трубы к сечению прорези составл ет 2:1, по трубе проходит 8/9 общей энергии , а 1/9 часть распредел етс в прорезь,The presence of a slot slightly reduces the energy of the pressure wave passing through the resonant tube. If the ratio of the cross section of the pipe to the cross section of the slot is 2: 1, 8/9 of the total energy passes through the pipe, and 1/9 part is distributed into the slot,

т. е, распределение волнового движени на участке изменени поперечного сечени при отношении площади бокового отверсти в трубе к площади самой трубы 1;2, осуществл етс как 1:8. При отношении сечений прорези к площади трубы 1:2 отношение расходов очевидно будет близким к отношению 1:2 и отразитс в прорезь только 1/9 часть энергии, т. е. вли ние прорези на расходные параметры потока газа значительно сильнее чем на волновые. Картина распространени волн.давлени и разрежение сохран тс почти неизменными, так как при сечении прорези, составл ющем долю сечени трубы менее 1/2, энергетическоеi.e., the distribution of the wave motion in the area of variation of the cross section, with the ratio of the area of the side opening in the pipe to the area of the pipe 1; 2, is 1: 8. When the ratio of the slit sections to the pipe area is 1: 2, the cost ratio will obviously be close to the ratio 1: 2 and only 1/9 of the energy will be reflected in the slit, i.e. the effect of the slit on the flow parameters of the gas flow is much stronger than the wave. The pattern of wave propagation of pressures and rarefaction remains almost unchanged, since when the cross section of the slit is less than 1/2 the pipe’s cross section

вли ние будет менее 1/9 при отмеченном расходном вли нии.the effect will be less than 1/9 with a marked expenditure effect.

Максимальные размеры прорези выбираютс такими, чтобы их вли ние на энерге- тические характеристики волн былоThe maximum dimensions of the slot are chosen such that their effect on the energy characteristics of the waves is

минимальным, но чтобы при этом они оказывали положительное вли ние на снабжение средних цилиндров воздухом с целью повышени равномерности их наполнени . Минимальные пределы длины определ ютс количеством цилиндров, наход щихс в центре дизел , и расходом воздуха, устанавливающим равномерное снабжение. Окончательные размеры могут быть установлены экспериментально. Например, при одномminimal, but at the same time they have a positive effect on the supply of air to the middle cylinders in order to increase the uniformity of their filling. Minimum lengths are determined by the number of cylinders located in the center of the diesel and the air flow setting a uniform supply. The final dimensions can be set experimentally. For example, with one

цилиндре в центре минимальные размеры определ ютс количеством воздуха, необходимым дл достижени равномерности воздухоснабжени .the cylinder in the center of the minimum size is determined by the amount of air necessary to achieve uniform air supply.

Количественные соотношени размеров определ ютс с одной стороны минимальным энергетическим вли нием на колебательный процесс в системе, а с другой стороны - достаточным вли нием по расходу воздуха через щель на равномерность воздухоснабжени .Quantitative ratios of sizes are determined on the one hand by the minimum energy effect on the oscillatory process in the system, and on the other hand by a sufficient effect on the flow of air through the slit on the uniformity of air supply.

На чертеже показано устройство дл резонансного наддува ДВС.The drawing shows a device for resonant pressurization of the internal combustion engine.

Устройство содержит одну пару впускных коллекторов 1 в виде общей емкости,The device contains one pair of intake manifolds 1 in the form of a total capacity,

разделенной перегородкой 2 на два равных отсека, каждый из которых объедин ет цилиндры 3 двигател 4 (не обозначен) с несовпадающими фазами впуска.divided by a partition 2 into two equal compartments, each of which combines the cylinders 3 of the engine 4 (not labeled) with mismatched intake phases.

Отсеки коллекторов 1 сообщены междуThe collectors compartments 1 are communicated between

собой резонансным трубопроводом 5, разa resonant pipeline 5 times

мещенным в общей емкости коллектора 1 симметрично относительно перегородки 2 и подключенным своей серединой к воздухо- напорному патрубку 6 турбокомпрессора 7 в составе компрессора 8 и турбины 9, под- ключенной к впускному коллектору 10 двигател 4. Резонансный трубопровод 5 выполнен с прорезью 11, расположенной напротив впускных каналов 12 средних цилиндров .placed in the total capacity of the collector 1 symmetrically with respect to the partition 2 and connected with its middle to the air inlet 6 of the turbocharger 7 in the compressor 8 and the turbine 9 connected to the intake manifold 10 of the engine 4. The resonant pipeline 5 is made with a slot 11 opposite intake ducts 12 medium cylinders.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

В каждой половине емкости коллекторов 1 от всасывающего действи поршней возникают вынужденные колебани столба воздуха, которые при определенных соотношени х объемов половин емкости коллекторов 1 и длины трубопровода 5 развиваютс в резонансные и способствуют подаче в цилиндры 3 двигател 4 дополни- тельного количества воздуха. При этом часть воздуха под действием волны давлени через прорезь 11 поступает в емкость коллектора 1 напротив впускных каналов 12. При этом перед ними повышаетс плот- In each half of the capacity of the collectors 1 from the suction of the pistons, forced oscillations of the air column occur, which, at certain ratios of the volumes of the half of the capacity of the collectors 1 and the length of the pipeline 5, develop into resonant ones and contribute to supplying additional air to the cylinders 3 of the engine 4. In this case, part of the air under the action of a pressure wave through the slot 11 enters the reservoir 1 capacity opposite the inlet ducts 12. At the same time, the density increases in front of them.

ность воздуха. Волна давлени , котора , распростран сь в среде с повышенной плотностью, с большей скоростью увеличивает интенсивность подачи воздуха во впускные каналы 12. Увеличение плотности воздуха перед впускными каналами 12 с помощью прорези 11 позвол ет устранить или уменьшить неравномерность подачи воздуха перед цилиндрами.ness air. The pressure wave, which propagates in a medium with increased density, increases the air flow rate to the inlet channels 12 at a higher speed. Increasing the air density in front of the intake channels 12 by means of the slot 11 eliminates or reduces the uneven air flow in front of the cylinders.

Claims

The device makes it possible to increase the efficiency of large, low-speed internal combustion engines, for example, in ships, whose geometrical dimensions are 20-50 times higher than those of high-speed ones (automobile and tractor), and the thermal parameters of air are comparable. Claims An apparatus for resonant pressurization of an internal combustion engine according to ed. St. No. 968495, characterized in that, in order to improve the uniformity of air supply to the engine cylinders, the resonant pipeline is made with a slot in its wall, the slot being located opposite the inlet channels of the middle cylinders.