устройство для акустического наддува двигателя внутреннего сгорания

Формула изобретения

1. Устройство для акустического (волнового) наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащее впускной трубопровод и подводящие к цилиндрам патрубки, излучатель звука, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один излучатель звука вмонтирован во впускной трубопровод, связан с электронным блоком управления и излучает звук в пространство впускного трубопровода при поступлении заряда газовоздушной смеси в цилиндр двигателя при впуске, либо при разрежении вблизи выпускного клапана в конце процесса выпуска в момент перекрытия клапанов, в канале головки цилиндра перед впускным клапаном установлен дополнительный клапан, положение которого фиксируется датчиком, связанным с электронным блоком управления, при этом в начале такта впуска дополнительный клапан только приоткрывается, а затем открывается полностью.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество и расположение источника (источников) звука определяется для данной конкретной системы впуска экспериментально.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник звука выполнен в виде громкоговорителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, преимущественно к устройству впускных систем двигателей внутреннего сгорания.

Известно устройство для акустического (волнового) наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащее впускной трубопровод и подводящие к цилиндрам патрубки, излучатель звука (см. GB 2203488, опубл. 19.10.1988). Данное устройство выбрано в качестве ближайшего аналога.

Ближайший аналог не обеспечивает достаточной эффективности наддува.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности наддува двигателя внутреннего сгорания.

Техническая задача решается устройством для акустического (волнового) наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащим впускной трубопровод и подводящие к цилиндрам патрубки, излучатель звука. Согласно изобретению, по меньшей мере, один излучатель звука вмонтирован во впускной трубопровод, связан с электронным блоком управления и излучает звук в пространство впускного трубопровода при поступлении заряда газовоздушной смеси в цилиндр двигателя при впуске либо при разрежении вблизи выпускного клапана в конце процесса выпуска в момент перекрытия клапанов, в канале головки цилиндра перед впускным клапаном установлен дополнительный клапан, положение которого фиксируется датчиком, связанным с электронным блоком управления, при этом в начале такта впуска дополнительный клапан только приоткрывается, а затем открывается полностью.

Количество и расположение источника (источников) звука определяется для данной конкретной системы впуска экспериментально. Источник звука может быть выполнен в виде громкоговорителя.

Чертежи, поясняющие изобретение:

фиг.1 - общая схема системы впуска двигателя внутреннего сгорания, содержащей устройство акустического наддува;

фиг.2 - возможное расположение устройства акустического наддува во впускном трубопроводе;

фиг.3 - график, иллюстрирующий эффект усиления давления газовоздушной смеси при наполнении в результате интерференции волн давления воздушного потока и звукового давления, создаваемого устройством акустического наддува.

Устройство акустического наддува двигателя внутреннего сгорания содержит впускной трубопровод 1, патрубки 2-5, подводящие к клапанам 6 цилиндров 7. Во впускной трубопровод 1 вмонтирован, по меньшей мере, излучатель звука (динамик) 8, связанный с электронным блоком управления 9 и излучающий звук в пространство впускного трубопровода. В канале головки цилиндра перед впускным клапаном 6 установлен дополнительный клапан 10, положение которого фиксируется датчиком 11, связанным с электронным блоком управления.

Устройство работает следующим образом.

В начале такта впуска поток газовоздушной смеси проходит по впускному трубопроводу 1 и через впускной клапан 6 и дополнительный клапан 10 поступает в цилиндр 7 двигателя внутреннего сгорания. При этом давление и скорость потока изменяются по времени и длине трубопровода. Излучатель звука 8 излучает звук в пространство впускного трубопровода 1 с необходимыми амплитудно-частотными характеристиками, которые вырабатываются электронным блоком управления 9. В результате за счет интерференции волн давления основного воздушного потока, поступающего в систему впуска, и звукового давления, создаваемого устройством акустического наддува, достигается эффект усиления давления потока газа при поступлении заряда газовоздушной смеси в цилиндр двигателя.

Работой дополнительного клапана управляет электронный блок 9, оптимизирующий момент полного открытия клапана и учитывающий угол открытия дроссельной заслонки двигателя .

В начале такта впуска дополнительный клапан 10 только приоткрывается, вследствие чего в цилиндре возникает значительное разряжение. Затем он открывается полностью, а излучатель звука 8 создает дополнительное звуковое давление. Газовоздушный поток с большой скоростью и звуковым давлением устремляется в цилиндр, где тормозится, обеспечивая акустический наддув.

Устройство акустического наддува может быть предварительно настроено исходя из геометрических характеристик систем газообмена ДВС, например, размеров внутреннего диаметра и длины патрубков. Учитываются также различные разновидности впускных систем:

- с разветвленными патрубками для одного впускного канала или для объединенных каналов смежных цилиндров;

- с индивидуальными для каждого цилиндра короткими патрубками, присоединенными к общему ресиверу;

- с индивидуальными трубами, объединенными в общем ресивере;

- с разветвленными патрубками, объединяющими отдельные трубы разной длины, в которых процессы впуска сдвинуты на равные интервалы и др.

Эффективная работа устройства достигается при оптимальном количестве и расположении источника (источников) звука, при оптимальной длине и поперечном сечении трубопроводов.

Оптимальная длина трубопровода определяется своевременным приходом волны сжатия или разряжения перед закрытием клапана соответственно для впускной и выпускной систем. Своевременный приход волны зависит от соотношения скорости ее распространения, длины трубопровода, длительности открытия клапана. Совместное влияние этих факторов на приход волны учитывается критерием Струхаля Sh.

Изобретение позволяет повысить эффективность наддува, увеличить мощностные показатели двигателя, снизить токсичность отработавших газов и может явиться полезным вкладом в создание прогрессивных автотранспортных средств с улучшенными эксплуатационными и экологическими качествами.