SU891985A1 - Устройство дл резонансного наддува двигател внутреннего сгорани - Google Patents

Description

Изобретение относится к машино'строению, в частности к устройствам для резонансного наддува двигателей внутреннего сгорания.

Известны устройства для резонанс- . ного наддува двигателя внутреннего ⁵ сгорания, содержащие компрессор, воздухонапорный патрубок которого подключен к впускному ресиверу, и уста* новленные в последнем впускные трубы резонансной длины, подсоединенные к впускным патрубкам цилиндров[1].

Недостатками известных впускных сис- , тем являются конструктивная сложность и значительные габаритные размеры, обусловливающиеся необходимостью установки как минимум трех ресиверов (сглаживающего и двух резонанс* ных). Эти недостатки сохраняются и в возможных частных случаях выпол* нения впускной системы с общими стенками в сглаживающем и резонансных ресиверах и расположения в одном или нескольких этих ресиверах резонансных трубопроводов. Сложность, и значительные габаритные размеры особенно усугубляются в V-образных дизелях, учитывая практическую невозможность использования объема, в развале между рядами цилиндров, где обычно располагается топливный насос с трубками высокого давления и муфтой опрежения впрыска топлива.

Кроме того, принцип дозаряди^ цилиндров за счет обеспечения соответствующего соотношения между собственными и вынужденными частотами колебаний эффективен лишь в достаточно узких областях частот вращения при объединении каждым из резонансных ресиверов до трех цилиндров с равномерным чередованием рабочих ходов. Эдо делает практически невозможным использование известных впускных систем для V-образных 8-цилиндровых двигателей, которые, как правило, , з I имеют неравномерное чередование рабочих ходов в цилиндрах обоих рядов.

При этом использование впускной системы обуславливает также·значительную неравномерность наполнения' цилиндров из-за неодинакового характера изменения во времени и абсолютных значений давления в резонирующих ресиверах в тактах впуска различных цилиндров.

Цель изобретения - повышение эффективности газодинамического наддува и равномерности наполнения цилиндров многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом, а также повышение компактности впускной системы.

Указанная цель достигается тем, что каждая впускная труба подсоединена к одному из впускных патрубков и установлена на периферии поперечного сечения впускного ресивера , .-·. количество впускных труб выполнено равным количесту впускных патрубков.

На фиг. 1 изображена принципиаль ная конструктивная схема устройства, на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1, на фиг. 3 “ сечение Б-Б на фиг.1.

Устройство содержит компрессор 1, воздухонапорный патрубок 2 и впускной ресивер 3, установленный в развале блока 4 цилиндров, и снабженный двумя продольными участками 5 и 6, расположенными вдоль блока 4 цилиндров и двумя поперечными участками 7 и 8. .

Поперечное сечение участков 5-8 впускного ресивера выполнены в виде многоугольника, а их образующие выполнены цилиндрическими. Цилиндры

9-16 двигателя сообщены с впускным ресивером 3 через впускные патрубки 17-24 и подсоединенные к ним впускные трубы 25 ” 32 резонансной длины. Последние расположены внутри впускного ресивера 3 на периферии его поперечного сечения и имеют гладкие входные кромки 33, скругленные по внутренней и внешней образующим. Входные кромки впускных труб’ 25, 26, 29 и 30 расположены со стороны поперечного участка 7, а труб 27, 28, 31 и 32 - со стороны участка 8.

Для обеспечения равномерности наполнения цилиндров 9“1б впускные трубы 25-32 имеют примерно одинаковые длину и поперечное сечение, а также аэродинамическое сопротивление входных кромок. Общая длина инди- |видуальных впускных труб от входной кромки 33 до седла соответствующего впускного клапана 34 подбирается из условия обеспечения максимального наполнения цилиндров в интересующей области частот вращения коленчатого вала. Поперечное сечение сглаживающего ресивера определяется из условия обеспечения необходимого снижения амплитуд колебаний давления в нем на всех режимах работы, для чего максимальное значение скорости потока в ресивере должно быть не более 10-15 м/с.

Устройство работает следующим образом.

При открытии впускного клапана любого из цилиндров воздух (топливовоздушная смесь) начинает поступать в цилиндр^например 14. Возникающая в связи с этим волна разрежения распространяется к входной кромке 33 впускной трубы 30 цилиндра 14. При достижении кромки 33 впускной трубы 30 волна разрежения отражается от нее с изменением знака и как волна давления возвращается обратно к впускному клапану 34.

В связи с объединением впускным ресивером 3 всех восьми цилиндров и значительными поперечным сечением и объемом его (равными, соответственно, порядку поперечного сечения цилиндра и 12-15 объемам его) колебания давления в ресивере 3 высокочастотны и мелкомасштабны. Это важно для обеспечения нормальных ^высоким КПД и беспомпажных) условий работы компрессора 1 .и приближает условия поступления воздуха (топливовоз- . душной смеси) в впускные трубы к условиям, аналогичным двигателям с индивидуальным питанием цилиндров из атмосферы с параметрами (давлением и температурой), обеспечиваемыми компрессором [1].

Выполнение входных кромок 33 впускных труб 25“32 гладкими с плавными внутренней и внешней образующими обеспечивают отражение волны раз¹ режения в них с минимальными потерями. Поэтому избыточное выше средне го давление в волне давления в сечениях у впускных клапанов при правильно выбранных проходном сечении и дли.55 не индивидуальных впускных трубопроводов может достигать на требующихся частотах вращения коленчатого вала

0,25-0,40 бар, что и обеспечивает значительную дозарядку цилиндров воздухом (топливовоздушной смесью) и связанное с этим значительное повышение коэффициента наполнения двигателя в требующемся диапазоне частот вра- ₅ щения коленчатого вала, в том числе в важной для двигателей с турбонаддувом области низких и средних частот.

Малые амплитуды колебания давления в впускном ресивере,одинаковые длины и проходные сечения впускных труб и конструктивное выполнение и условия расположения их входных участков обеспечивают степени равномерности напол- ₁₅ .нения цилиндров воздухом (топливовоздушной смесью), практическую независимость ее от неравномерности чередования рабочих ходов в обоих рядах цилиндров. ₂₀

Таким образом изобретение обеспе.чивает уменьшение габаритов гидравлического сопротивления, повышение амплитуды колебаний столба воздуха и повышение эффективности работы устройства.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к машиностроению , в частности к устройствам дл  резонансного наддува двигателей внутреннего сгорани . Известны устройства дл  резонансного наддува двигател  внутреннего сгорани , содержащие компрессор, воз духонапорный патрубок которого подключен к впускному ресиверу, и уста новленные в последнем впускные трубы резонансной длины, подсоединенные к впускным патрубкам цилиндров 13. Недостатками известных впускных сие тем  вл ютс  конструктивна  сложност и значительные габаритные размеры, обусловливающиес  необходимостью установки как минимум трех ресиверов (сглаживающего и двух резонансных ) . Эти недостатки сохран ютс  и в возможных частных случа х выполнени  впускной системы с общими стенками в сглаживающем и резонансных ресиверах и расположени  в одном или нескольких этих ресиверах резонанснь1Х трубопроводов. Сложность, и значительные габаритные размеры особенно усугубл ютс  в У-образных дизел х, учитыва  практическую невозможность использовани  объема, в развале между р дами цилиндров, где обычно располагаетс  топливный насос с трубками высокого давлени  и муфтой опрежени  впрыска топлива . . Кроме того, принцип дозар дк|1 цилиндров за счет обеспечени  соответствующего соотношени  между собственными и вынужденными частотами колебаний эффективен лишь в достаточно узких област х частот вращени  при объединении каждым из резонансных ресиверов до трех цилиндров с равномерным чередованием рабочих ходов. Эдо делает практически невозможным использование известных впускных систем дл  V-образных 8-цилиндровых двигателей, которые, как правило. имеют неравномерное чередование рабочих ходов в цилиндрах обоих р дов. При этом использование впускной системы обуславливает также-значительную неравномерность наполнени  цилиндров из-за неодинакового характера изменени  во времени и абсолютных значений давлени  в резонирую щих ресиверах в тактах впуска различ ных цилиндров. Цель изобретени  - повышение эффе тивности газодинамического наддува и равномерности наполнени  цилиндров многоцилиндрового двигател  внутреннего сгорани  с турбонаддувом, а так же повышение компактности впускной системы. Указанна  цель достигаетс  тем, что кажда  впускна  труба подсоедине на к одному из впускных патрубков и установлена на периферии поперечного сечени  впускного ресивера , ; кол чество впускных труб выполнено равным количесту впускных патрубков. На фиг. 1 изображена принципиальна  конструктивна  схема устройства, на фиг. 2 - сечение А-Л на фиг,1, на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг.1. Устройство содержит компрессор 1, воздухонапорный патрубок 2 и впускной ресивер 3, установленный в развале блока k цилиндров, и снабженный двум  продольными участками 5 и 6, расположенными вдоль блока цилинд ров и двум  поперечными участками 7 и 8. . Поперечное сечение участков впускного ресивера выполнены в виде многоугольника, а их образующие выполнены цилиндрическими. Цилиндры 9-16 двигател  сообщены с впускным ресивером 3 через впускные патрубки 17-24 и подсоединенные к ним впускные трубы 25 - 32 резонансной длины. Последние расположены внутри впускного ресивера 3 на периферии его поперечного сечени  и имеют глад кие входные кромки 33, скругленные по внутренней и внешней образующим. Входные кромки впускных труб 25, 2.6, 29 и 30 расположены со стороны поперечного участка 7, а труб 27, 28, 3 и 32 - со стороны участка 8. Дл  обеспечени  равномерности наполнени  цилиндров впускные трубы 25-3. имеют примерно одинаковые длину и поперечное сечение, а также аэродинамическое сопротивление входных кромок. Обща  длина инди . 4 видуальных впускных труб от входной кромки 33 до седла соответствующего впускного клапана 3 подбираетс  из услови  обеспечени  максимального наполнени  цилиндров в интересующей области частот вращени  коленчатого вала . Поперечное сечение сглаживающего ресивера определ етс  из услови  обеспечени  необходимого снижени  амплитуд колебаний давлени  в нем на всех режимах работь, дл  чего максимальное значение скорости потока в ресивере должно быть не более 10-15 м/с. Устройство работает следующим образом . При открытии впускного клапана любого из цилиндров воздух (топливовоздушна  смесь) начинает поступать в цилиндр например 14. Возникающа  в св зи с этим волна разрежени  распростран етс  к входной кромке 33 впускной трубы 30 цилиндра И. При достижении кромки 33 впускной трубы 30 волна разрежени  отражаетс  от нее с изменением знака и как волна давлени  возвращаетс  обратно к впускному клапану 34, В св зи с объединением впускным ресивером 3 всех восьми цилиндров и значительными поперечным сечением и объемом его (равными, соответственно , пор дку поперечного сечени  цилиндра -и 12-15 объемам его) колебани  давлени  в ресивере 3 высокочастотны и мелкомасштабны. Это важно дл  обеспечени  нормальных с(высоким КПД и беспомпажных) условий работы компрессора 1 .и приближает услови  поступлени  воздуха (топливовоз- , душной смеси) в впускные трубы к услови м , аналогичным двигател м с индивидуальным питанием цилиндров из атмосферы с параметрами (давлением и температурой), обеспечиваемыми компрессором 1 . Выполнение входных кромок 33 впускных труб 25-32 гладкими с плавными внутренней и внешней образующими обеспечивают отражение волны разрежени  в них с минимальными потер ми . Поэтому избыточное выше среднего давление в волне давлени  в сечени х у впускных клапанов при правильно выбранных проходном сечении и длине индивидуальных впускных трубопроводов может достигать на требующихс  частотах вращени  коленчатого вала 0,25-0,40 бар, что и обеспечивает значительную дозар дку цилиндров воздухом (тепливовоздушной смесью) и св занное с этим значительное повышение коэффициента наполнени  двигател  в требующемс  диапазоне частот вра щени  коленчатого вала, в том числе в важной дл  двигателей с турбонаддувом области низких и средних частот . Малые амплитуды колебани  давлени  в впускном ресивере,одинаковые длины и проходные сечени  впускных труб и конструктивное выполнение и услови  расположени  их входных участков обес печивают степени равномерности наполнени  цилиндров воздухом (топливовоздушной смесью), практическую независимость ее от неравномерности чередовани  рабочих ходов в обоих р дах цилиндров. Таким образом изобретение обеспе .чивает уменьшение габаритов гидравлического сопротивлени , повышение амплитуды колебаний столба воздуха .i:.Vi- t |.. .(. - I Т -fe m и повышение эффективности работы устройства Формула изобретени  Устройство дл  резонансного наддува двигател  внутреннего сгорани , содержащее компрессор, воздухонапорный патрубок которого подключен к впускному ресиверу, и установленные в последнем впускные трубы резонансной длины, подсоединенные к впускным патрубками цилиндров, отличающ е е с   тем, что, с целью повышени  эффективности, кажда  впускна  труба подсоединена к одному из впускных патрубков и установлена на периферии поперечного сечени  впускного ресивера , и количество впускных труб выполнено равным количеству впускных патрубков . Источнки информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент США № , кп. F 02 В 37/0, 1977 (прототип). ЧЛ . 1 r

   Л:±

   фиг. 5