Система впуска двигателя

Содержание

система впуска двигателя внутреннего сгорания — патент РФ 2090775

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: система впуска ДВС 1 содержит впускную трубу 2, один конец которой подключен к воздухоочистителю 3, а другой — к ресиверу 4, боковая стенка 5 которого снабжена впускными патрубками 6-9, подключенными соответственно к цилиндрам 10-13 двигателя 1, и электроподогреватель 14. Отличительной особенностью является то, что электроподогреватель 14 выполнен в виде штуцера, смонтированного внутри ресивера 4 соосно полости последнего, и имеет форму удлиненного цилиндра, ограниченного торцевыми стенками 16 и 17, к которым подключены контактные клеммы 18 и 19 источника электроснабжения 15, при этом штуцер изготовлен из газопроницаемого, демпфирующего пульсации и звук, обладающего высоким омическим сопротивлением материала. Возможны различные варианты изготовления штуцера 14. 4 з.п.ф-лы, 4 ил. Изобретение относится к двигателестроению, в частности, к системам впуска, снабженным средствами для электроподогрева рабочего тела с целью улучшения пусковых качеств и токсических показателей в условиях пониженных температур окружающей среды и улучшения экономических и экологических показателей двигателей на режимах частичных нагрузок. Известны системы впуска двигателей внутреннего сгорания (далее ДВС) как с искровым зажиганием (карбюраторные версии и версии с впрыском топлива), так и с воспламенением от сжатия (дизельные версии), обеспечивающие количественное и качественное наполнение цилиндров горючей смесью (воздухом и топливом). Одной их самых ответственных функций любой конструкции системы впуска является качественная подготовка горючей смеси до ее поступления в цилиндры двигателя. Она подразумевает как обеспечение подачи необходимого количества воздуха и топлива в зависимости от скоростного и нагрузочного режима работы двигателя, так и необходимую подготовку этой смеси для ее качественного воспламенения в цилиндрах. В данном случае подразумевается гомогенизация топливно-воздушной смеси за устройством подачи топлива до момента ее поступления в цилиндр, турбулизация смеси путем организации направленных вихрей, обеспечение заданной температуры смеси поступающей в цилиндр и т.д. Таким образом, ведется подготовка смеси для ее наиболее полного и качественного сгорания с тем, чтобы получить высокие мощностные показатели, высокую экономичность, низкую токсичность выхлопа. В качестве другой важной проблемы, которую необходимо решать при конструировании системы впуска ДВС это обеспечение низких уровней шума в процессе наполнения цилиндров, вызванных возбуждением газодинамических пульсаций в системе, вследствие перепада давлений в цилиндре двигателя и в зоне свободного среза воздухозаборного патрубка воздухоочистителя в момент открытия и закрытия впускного (впускных) клапана. Возникающие газодинамические пульсации во впускной системе ДВС не только оказывает отрицательное влияние на окружающую среду в виде излучаемого системой шума впуска, но и неблагоприятно влияют на процессы наполнения цилиндров, вызывая образование резонансных стоячих волн в отдельных элементах впускной системы и, в первую очередь, во впускных трубах впускного коллектора, что в свою очередь вызывает увеличение гидравлических сопротивлений, ухудшение наполнения отдельных цилиндров двигателя. Это, в свою очередь, ухудшает мощностные, экономические и токсические показатели ДВС. Следует подчеркнуть, что в современных конструкциях впускных систем ДВС, за счет применения различных конструктивных решений и использования различных дополнительных управляемых систем, в первую очередь пытаются обеспечить высокие экономические показатели, низкую токсичность выхлопа и низкий шум. А мощностные показатели двигателей в этом случае отошли как бы на второй план. Это вызвано непрерывным ужесточением международных и национальных стандартов по токсичности, внешнему шуму и расходам топлива автомобильного транспорта. При этом, работа таких систем должна обеспечивать двигателю достижение высоких экологических (токсичность, шум) и экономических показателей во всем эксплуатационном диапазоне температур окружающей среды. С этой целью также существуют (и подвергаются процессу ужесточения) международные нормы, лимитирующие показатели пуска двигателя в условиях как заданных низких, так и высоких температур окружающей среды и т.д. Практическое решение описанных выше проблем представлено, например, в описаниях: патента США N 5078115, кл. F 02 M 31/00, 1992, патента Германии N 289095, кл. F 02 M 31/00, 1991, заявки Германии N 3943569, кл. F 02 M 31/02, 1991, заявки Франции N 2661951, кл. F 02 M 31/135 и многих других источниках патентной информации. Суть решения технической задачи здесь заключается в установке во впускном тракте ДВС различных по конструкции нагревательных элементов, преимущественно электрического типа, которые в период запуска двигателя и его прогрева, имея определенную поверхность теплосъема, воздействуют на впускной заряд воздуха или горючую смесь. Таким образом, средствами достижения эффекта в названных конструкциях являются самые различные нагревательные элементы, установленные в тракте системы запуска, продольно ли поперечно сориентированные по отношению к потоку компонентов рабочего тела. Отрицательным фактором здесь является то, что названные нагревательные элементы, загромождая впускной тракт, определяют повышенные его гидродинамические сопротивления, что отрицательно сказывается на наполнение, экономичность, токсичность и динамику двигателя. Кроме того, они могут являться источниками высокочастотного (кромочного) шума (свиста), особенно в том случае, когда установлены подвижно, например, вращающиеся элементы с средствами вихреобразования рабочего тела. Следует отметить и локальный ограниченный характер воздействия поверхностей теплосъема этих элементов на рабочее тело, что делает длительным время его прогрева и увеличивает период запуска и прогрева двигателя, что в конечном итоге снижает потребительские качества автомобиля. В качестве прототипа выбрана система впуска двигателя внутреннего сгорания, описанная в заявке Японии N 3-40232, кл. F 02 M 31/12. публ. 18.06.91, N 5-1006, содержащая впускную трубу, один конец которой подключен к воздухоочистителю, а другой к ресиверу, боковая стенка которого снабжена впускными клапанами, подключенными к цилиндрам двигателя, и смонтированный в тракте системы впуска электроподогреватель. Известному устройству присущи те же недостатки, что и в описанных аналогах, в частности, это загромождение проходного сечения впускной трубы (заужение проходного сечения), что обуславливает повышенное гидродинамическое сопротивление впускного тракта, незначительная локальная поверхность теплоотдачи электроподогревателя, что увеличивает количество пусков двигателя и период его прогрева после запуска. Также ухудшаются акустические качества за счет неизбежного возникновения высокочастотного свиста (скорость газового потока в заученной зоне возрастает). Целью изобретения является повышение экономических и экологических показателей двигателя, при обеспечении высоких акустических параметров, в условиях низких эксплуатационных температур. Сущность изобретения заключается в том, что в известной системе впуска двигателя внутреннего сгорания, содержащей впускную трубу, один конец которой подключен к воздухоочистителю, а другой к ресиверу, боковая стенка которого снабжена впускными патрубками, подключенными к цилиндрам двигателя, и смонтированный в тракте системы впуска электроподогреватель, функционально запитанный от бортового источника электроснабжения, названный электроподогреватель выполнен в виде штуцера из газопроницаемого, звукодемпфирующего, обладающего высоким омическим сопротивлением материала, закрепленного на торцевой стенке ресивера и установленного вдоль полости ресивера в направлении потока рабочего тела. Штуцер в ресивере может быть установлен консольно при этом его свободный торец может быть заглушен. В предпочтительном варианте штуцер простирается по всей длине ресивера и его торец опирается, или закреплен на противоположной торцевой стенке ресивера. При таком конструктивном исполнении, за счет использования впускного ресивера не только как элемента динамического разделения цилиндров от нежелательного взаимодействия и взаимовлияния волновых процессов впускных патрубков каждого из цилиндров, и не только как расширительной полости сглаживания пульсаций воздуха и снижения шума впуска, но и как наиболее подходящей зоны быстрого, качественного и стабильного подогрева всасываемого воздуха без увеличения гидравлических сопротивлений впускного тракта, за счет использования в ресивере (элементе с относительно низкой скоростью просасываемого газа) газопроницаемого, шумоглушащего штуцера (патрубка) с большой площадью нагрева и теплосъема. Так как засасываемый в цилиндры воздух имеет возможность просасываться через нагреваемую структуру большой площади поверхности (длина окружности штуцера умноженная на его длину), то это обстоятельство обеспечивает низкое гидравлическое сопротивление тракта, так как по отношению к площадям проходных сечений впускных труб до и после ресивера не только не происходит заужения проходного сечения (определяемого как площадь всех проходных каналов в газопроницаемом материале штуцера ресивера), а это сечение является даже намного большим сравниваемых. В связи с тем, что такое устройство скомпоновано в достаточно близкой зоне к впускному клапану и цилиндру основному источнику пульсаций и шума впускной системы, и эта зона характеризуется максимальной концентрацией акустической энергии, то в отличие от воздействия на конструктивные параметры воздухоочистителя, значительно удаленного от этой зоны, эффективность подавления шума и пульсаций газа на впуске может быть достигнута в значительно более сильной степени при минимальном конструктивном воздействии на систему впуска ДВС. В действительности, эпюра распределения звукового давления на первой собственной моде впускного тракта, в наибольшей мере ответственной за резонансные явления тракта, характеризуется косинусоидой с максимальным значением в зоне клапана и минимальным значением в зоне камеры воздухоочистителя. Соответственно, располагая устройства подавления шумов и пульсаций ближе к источнику шумов и пульсаций, т.е. к зоне максимальных концентраций волновой энергии, можно повысить эффективность их использования. Таким образом, в предлагаемом двигателе обеспечивается широкая полоса эффективного глушения шума, генерируемого колеблющемся объемом газа в полости ресивера и особенно на низших собственных формах колебаний названного объема. В грубом приближении, конструкцию ресивера с размещенным внутри него и по всей его длине штуцером, выполненным из газопроницаемого звукопоглощающего материала можно рассматривать как глушитель с последовательно подключенной активной фрикцией. Сущность изобретения поясняется на чертежах, где таким образом достигается улучшение экономических, экологических (токсичность, шум) показателей ДВС автомобиля в условиях низких эксплуатационных температур на режимах запуска двигателя и на режимах эксплуатации на частичных режимах нагрузки (следует подчеркнуть, что именно частичные режимы нагрузки, составляют подавляющий диапазон эксплуатации автомобилей). На фиг. 1 показана система впуска двигателя; на фиг. 2 конструктивный вариант полого штуцера; на фиг. З вид А на фиг. 2; на фиг. 4 система впуска с развитой поверхностью теплоотдачи штуцера. Система впуска двигателя 1 внутреннего сгорания (фиг.1) содержит впускную трубу 2, один конец которой подключен к воздухоочистителю 3, а другой к ресиверу 4, боковая стенка 5 которого снабжена впускными патрубками 6, 7, 3 и 9, соответственно подключенными к цилиндрам 10, 11, 12 и 13 двигателя 1, и смонтированный в тракте системы впуска электроподогреватель 14, функционально запитанный от бортового источника электроснабжения 15 (аккумуляторной батареи) автомобиля. Электроподогреватель 14 выполнен в виде штуцера, смонтированного внутри ресивера 4, соосно полости последнего и имеющего форму удлиненного цилиндры, ограниченного торцевыми стенками 16 и 17, к которым подключены контактные клеммы 18 (+) и 19 (-) аккумулятора 15 через замок зажигания 20. В электроцепи имеется также многофункциональный процессор 21, отслеживающий температурный режим двигателя 1 в зависимости от параметров на впуске (температуры засасываемого воздухе), в системе смазки (температуры масла) и охлаждения (температуры охлаждающей жидкости) и др. Штуцер 14 может быть размещен по всей длине ресивера 4, при этом его торцы 16 и 17 закреплены на торцевых станках 22 и 23 ресивера 4. При этом между торцами 17 и 23 установлен электроизолятор 24. На фиг. 1 показан один из датчиков 25 температуры охлаждающей жидкости, сигнал от которого поступает на многофункциональный процессор 21. Подогрев воздуха на впуске в условиях запуска двигателя при низких температурах окружающей среды (эксплуатация в зимних условиях), в условиях крайнего Севера, тестовые режимы испытаний по национальным и международным стандартам и требованиям), позволяет не только обеспечивать быстрый запуск двигателя, но и резко уменьшить токсичность и улучшить экономичность двигателя автомобиля. Обычно в этих целях, управляющий процессор включает или отключает подогрев воздушной смеси в зависимости от нагрузочных режимов работы двигателя, температуры окружающей среды и других задающих параметров. Можно также добавить, что автоматическое включение нагревательного элемента штуцера 14 необходимо и дизельному двигателю при возникновении определенных его виброускорений, с тем чтобы обеспечить более равномерную его работу с низким уровнем вибраций и шума. Т.е. использование подогрева целесообразно и с точки зрения акустики. При этом управляемыми параметрами выступают виброускорения. Охлаждение воздушного заряда (электроподогреватель не включен) на впуске с целью увеличения его плотности для улучшения наполнения и улучшения эффективной мощности и момента необходимого только на режимах движения автомобиля с полной нагрузкой (с полностью открытой дроссельной заслонкой). Для современных конструкций легковых автомобилей, прежде всего, с высокими показателями экономичности и низкой токсичности, на первый план встают задачи обеспечения этих показателей на частичных и переходных режимах (с частично открытой дроссельной заслонкой). В этом случае из-за достаточно большего дросселирования на впуске (создаваемого прикрытой дроссельной заслонкой), влияние некоторого изменения плотности заряда из-за изменения его температуры при наполнении в целом практически очень слабое. А в то же время повышение температуры заряда на впуске на частичных режимах работы двигателя целесообразно с точки зрения улучшения гомогенизации топливовоздушной смеси, позволяющей уже заметно улучшить экономические и токсические показатели ДВС. Для реализации описанного выше в предлагаемой системе впуска электроподогреватель выполнен в виде штуцера 14 (полого или сплошного) из пористого газопроницаемого материала, обладающего высоким омическим сопротивлением и свойствами эффективно рассеивать пульсации и звук. При этом, при включении замка зажигания 20 (начальный момент попытки запуска двигателя 1), вся поверхность штуцера 14 практически сразу прогревается до рабочей температуры и в это же время весь поток воздуха из впускной трубы 2, просачиваясь через проходные микроканалы материала штуцера 14, подвергается прогреву, причем происходит это в непосредственней близости от цилиндров 10-13 двигателя, что ослабляет тепловые потери нагретого газа при транспортировке по короткому тракту и способствует надежному пуску двигателя. По мере достаточного прогрева двигателя 1 датчик 25 подает сигнал на процессор 21, а последний дает команду на отключение электроподогревателя штуцера 14 от источника электроснабжения аккумулятора 15. При движении автомобиля на режимах частичных нагрузок двигателя, сигналы с датчиков температуры засасываемого воздуха и положения дроссельной заслонки, аналогичным образом с помощью процессора 21 гибко управляют работой электронагревателя штуцера 14. Все время штуцер 14 продолжает работать как высокоэффективное средство гашения звука и пульсаций в системе впуска двигателя 1. Открытие впускного клапана вызывает перепад давлений в емкости цилиндра 10-13, которая образована днищем поршня и камерой сгорания за клапаном и в окружающей среде, при этом колебательный импульс в виде упругих волн распространяется в воздушной среде, заполняющей впускной тракт, вследствие чего происходит возбуждение воздушных объемов патрубков 6-9 с закрытыми клапанами (тупиковых волноводов) и взаимодействие и связанность звуковых полей и газодинамических пульсаций газа в патрубках 6-9, что затрудняет разобщающее (разделяющее) действие ресивера 4, формирование звукового поля в пространстве ресивера 4, отражение звуковых волн от стенок 5, 22 и 23 ресивера 4 по направлению к впускным клапанам патрубков 6-9 и «вытеснение» звуковой энергии во впускную трубу 2, как в передающий волновод с определенной акустической проводимостью (определенным акустическим сопротивлением) и вызывает необходимость скачкообразного преодоления роста акустического сопротивления при прохождении упругих волн в штуцер 14 через его пористую структуру, в результате чего происходит рассеивание колебательной (звуковой) энергии в пористом воздухопроницаемом звукопоглощающем материале штуцера 14 вследствие трения в нем колеблющихся частиц газа и потерь энергии вследствие микродинамических деформаций материала, и превращение этой колебательной энергии в тепловую. Также, дополнительно к рассеиванию колебательной энергии газа в пористом материале штуцера 14, происходит рост звукоизоляции системы в направлении входного среза воздухозаборного патрубка воздухоочистителя 3. Ввиду того, что газопроницаемый штуцер 14 не заужает проходное сечение ресивера 4, простирается по всему объему его пустотелого пространства (воздействует на весь объем по длине), демпфируя низкочастотные резонансные пульсации в пространстве ресивера 4, то в результате этого демпфирования пульсаций происходит снижение гидравлических сопротивлений системы впуска при заданном расходе газа, засасываемого в цилиндры и проходящего через ресивер 4 (гидравлическое сопротивления тракта при транспортировке пульсирующего газового потока определяется квадратом амплитудных значений его пульсации). Физико-математическая модель описанного выше динамического состояния объекта выглядит следующим образом. Каждый из 4-х цилиндров четырехтактного ДВС при его работе генерирует серию импульсов всасывания. Эта последовательность импульсов создает колебания (пульсации) объемного расхода газа с основной частотой:

и кратными частотами:
f_m= mf₁,Гц
где m 1, 2, 3;
n 1/мин
Колебания расхода газа в различных цилиндрах сдвинуты по времени:

и по фазе: для 4-х цилиндрового двигателя происходит сдвиг по фазе для первой гармоники равный:

где k порядок следования импульсов по цилиндрам в соответствии с порядком работы цилиндров. Для первого цилиндра 10 k=1, для второго 11 k=4, для третьего 12 k=2, для четвертого 13 k=1З. = 3,14 рад
Для n-ной гармоники сдвиг по времени тот же, а по фазе:
_m= m_1, рад
Двигатель с ресивером 4 способствует обеспечению раздельного наддува цилиндров за счет существенного разрыва динамических связей между патрубками 6-9 и объемом ресивера 4. С другой стороны, взаимная независимость волновых явлений в патрубках 6-9, соединяющих ресивер 4 с цилиндрами 10-13, приводит к более резкому развитию колебаний газа в каждом патрубке по отдельности. Эти резонансные колебания проявляются на собственных частотах патрубков

где C скорость звука, м/с;
P 1, 2, 3. lп длина патрубков, м. На низшей резонансной частоте (f⁽¹⁾) в систему, образующую резонансный контур, частично вовлекаются и другие, связанные с патрубками массы газа (непосредственно в ресивере и примыкающим к нему элементам). Вследствие несимметрии акустических нагрузок, создаваемых ресивером 4, акустические нагрузки на патрубки 6-9 отдельных цилиндров различны и это приводит к небольшому несовпадению резонансных частот (f⁽¹⁾) отдельных патрубков. Поэтому, возникающие резонансные колебания газа в одном из них (на своей резонансной частоте) не подавляются колебаниями, приходящими в ресивер от других патрубков, даже если начальные импульсы от цилиндров скомпенсированы (идут в противофазе). Второе неблагоприятное явление связано с возбуждением первой несимметричной резонансной формы колебаний газа в ресивере 4. Как правило, ее частота близка (или кратна) к одной из собственных частот колебаний газа в патрубке, что приводит к резонансному усилению излучения звука из системы, особенно на частотах нечетных гармоник основной частоты процесса всасывания (f₁). Это подразумевает передачу из ресивера 4 усиленного излучения в систему впуска по направлению к свободному открытому концу воздухозаборного патрубка воздухоочистителя 3. На пути этой цепи передачи это излучение будет трансформироваться (видоизменяться по спектральному составу, частично усиливаться или ослабляться по амплитудам) по всему пути передачи (впускная труба 12, тракты систем воздухоочистки и воздухоподачи, воэдухозаборный патрубок, моторный отсек и окружающая среда). Учитывая важную роль ресивера 4 в формировании акустических нагрузок, действующих как непосредственно на впускные трубы, так и на их взаимодействие с одной стороны, и на передачу акустической энергии по свободной цепи передачи (по системе впуска) в окружающую среду с другой стороны, целесообразно применение в ресивере звукозаграждающего свободную передачу акустической энергии элемента. Тем более что, как это уже было отмечено выше, данная зона воздействия (полость ресивера) является зоной высокой концентрации звуковой энергии, а также то, что при резонансных режимах газ в системе колеблется как газ в сильно связанных между собой объемах с нарушенным разделением воздушных объемов (т.е. нарушается прямая функция ресивера разделение цилиндра с получением улучшенного их наполнения за счет динамического наддува). Поскольку штуцер 14, выполненный из газопроницаемого материала (например, металлорезины, пористого сетчатого материала, или других аналогичных материалов; материала, представляющего собой однородную структуру, либо штуцер содержит жесткую скелетную арматуру, заполненную одним из вышеперечисленных газопроницаемых звукопоглощающих материалов), не заужает вход проходного сечения ресивера 4, простирается по всему объему пустотелого пространства (воздействует на весь по длине объем), демпфируя низкочастотные резонансные пульсации в пространстве ресивера 4, то в результате этого демпфирования пульсации происходит снижение гидравлических сопротивлений системы впуска при заданном расходе газа, засасываемого в цилиндры и проходящего через ресивер. Снижение гидравлических сопротивлений впускного тракта в ряде случаев позволяет улучшить наполнение цилиндров свежим зарядом, а соответственно улучшить мощностные, экономические и токсические характеристики двигателя. Таким образом, достигнуты следующие преимущества:
улучшение экономических (расход топливо) и экологических (шум и токсичность) показателей на режимах частичных нагрузок и на режимах пуска двигателя в условиях низких температур окружающей среды;
большая активная поверхность теплосъема обеспечивает быстрый прогрев и снижает тепловую инерцию при пуске, а также позволяет повысить до максимума температуру всасываемого воздуха;
пожаробезопасность устройства (нагревательный элемент внутри камеры ресивера;
близость расположения к цилиндрам малые тепловые потери при транспортировке газа в цилиндры;
не заужает реальное проходное сечение впускного воздуховода, так как находится в наиболее его широком месте что не влечет рост гидросопротивления тракта, и соответственно ухудшения показателей двигателей;
продолжает попутно выполнять полезную функцию акустической активной фрикции;
простота монтажа демонтажа (установки) при эксплуатации со свободного конца ресивера при сборке, диагностики и т.п.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Система впуска двигателя внутреннего сгорания, содержащая впускную трубу, один конец которой подключен к воздухоочистителю, а другой к ресиверу, боковая стенка которого снабжена впускными патрубками, подключенными к цилиндрам двигателя, и смонтированный в тракте системы впуска электроподогреватель, функционально запитанный от бортового источника электроснабжения автомобиля, отличающаяся тем, что подогреватель выполнен в виде штуцера, смонтированного внутри ресивера соосно полости последнего, и имеющего форму удлиненного цилиндра, ограниченного торцевыми стенками, к которым подключены контактные клеммы источника электроснабжения, при этом штуцер изготовлен из газопроницаемого, демпфирующего пульсации и звук, обладающего высоким омическим сопротивлением материала. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что штуцер в ресивере смонтирован в направлении потока рабочего тела консольно, при этом свободный его торец заглушен. 3. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что штуцер размещен по всей длине ресивера, а его торцы закреплены на торцевых стенках ресивера. 4. Система по пп.1 3, отличающаяся тем, что штуцер выполнен полым. 5. Система по пп.1 3, отличающаяся тем, что штуцер выполнен сплошным.

www.freepatent.ru

Система впуска воздуха двигателя Cummins — Блог о двигателе Cummins

Система впуска воздуха на двигателе состоит из воздушного фильтра, впускного воздуховода, турбонагнетателя, воздуховода наддувочного воздуха, радиатора охладителя наддувочного воздуха и нагревателя впускной системы. Воздух через воздушный фильтр попадает к компрессору турбонагнетателя (1). Затем он проходит по воздуховоду (2) к охладителю наддувочного воздуха (3), нагревателю (при наличии) и во впускной коллектор (4). Из впускного коллектора воздух подается в цилиндры (5), в которых используется в процессе сгорания топлива. Вращение рабочего колеса турбины осуществляется за счет энергии отработавших газов. Турбина вращает рабочее колесо компрессора, подающего воздух под давлением в двигатель, где происходит сгорание. За счет работы турбонагнетателя увеличивается подача воздуха, объем впрыскиваемого топлива и мощность двигателя.

Турбина, рабочее колесо компрессора и вал опираются на два подшипника, монтированные в корпусе. По каналам в корпусе подшипников отфильтрованное моторное масло подается под давлением к опорным и упорным подшипникам. Масло применяется для смазки и охлаждения вращающихся деталей. Затем масло из корпуса подшипников подается в поддон картера двигателя по сливной магистрали. Подача достаточного количества качественного отфильтрованного масла нужна для продления срока службы турбонагнетателя. Необходимо использовать масло высокого качества и производить замену масляного фильтра в соответствии с инструкциями по обслуживанию.

Турбонагнетатели с перепускными клапанами применяются для оптимизации рабочих характеристик двигателя. Такая конструкция дает возможность быстро достичь максимального давления без выхода турбонагнетателя на слишком высокие обороты при росте частоты вращения двигателя. Работу перепускного клапана контролирует приводное устройство, сравнивающее давление на выходе из компрессора с заранее настроенным усилием пружины. Перепускной клапан находится перед входом в турбину. Когда он открывается, часть отработавших газов отводится от рабочего колеса турбины, это дает возможность управлять частотой вращения турбонагнетателя и давлением воздуха на выходе из него.

Турбонагнетатели с изменяемой геометрией дают возможность повысить рабочие характеристики двигателя за счет более быстрого роста давления наддува при ускорении или при переходных процессах. В турбонагнетателе с изменяемой геометрией нет привода перепускного клапана. Для изменения геометрии выходного участка турбины применяется электрический привод. При закрытии патрубка с изменяемой геометрией (уменьшении сечения выходного участка турбины) скорость вращения турбонагнетателя увеличивается, и рост давления наддува происходит быстрее. При открытии патрубка с изменяемой геометрией (увеличении сечения выходного участка турбины) скорость вращения турбонагнетателя снижается, и давление наддува уменьшается.

Турбонагнетатель представляет собой турбонагнетатель с изменяемой геометрией и имеет следующие узлы:

Обслуживаемый привод, закрепленный на корпусе подшипников турбонагнетателя;
Датчик частоты вращения, установленный в корпусе подшипника, для контроля работы турбонагнетателя;
Корпуса подшипников с водяным охлаждением (в дополнение к охлаждению маслом).

Привод, установленный на турбонагнетателе, применяется для управления кольцевым скользящим соплом (1) внутри корпуса турбины турбонагнетателя. Положение кольцевого скользящего сопла контролирует модуль управления двигателем (ECM) по каналу связи. Изменение положения кольцевого скользящего сопла внутри турбонагнетателя с изменяемой геометрией дает возможность управлять частотой вращения рабочего колеса турбины и потоком отработавших газов через турбонагнетатель. Это позволяет управлять следующими параметрами:

Давление в выпускной системе;
Частота вращения рабочего колеса компрессора турбонагнетателя;
Температура на выходе отработавших газов.

Из-за неисправностей внутренних деталей турбонагнетателя уменьшается эффективность его работы, увеличивается дымность и снижается мощность двигателя. Отказ подшипника может привести к увеличению трения и снижению частоты вращения ротора. При этом возможно касание лопатками корпусных деталей, что также замедлит его вращение. Неисправность перепускного клапана турбонагнетателя, привода изменения геометрии турбонагнетателя или контроллера привода изменения геометрии турбонагнетателя , а также нарушение настройки перепускного клапана турбонагнетателя способствуют выходу давления наддува за пределы нормы. Слишком низкое давление увеличивает дымность и снижает мощность, а слишком высокое ведет к повреждению основных узлов и деталей двигателя.

Масло из системы смазки двигателя обеспечивает смазку подшипников и частичное охлаждение турбонагнетателя. Оно поступает к турбонагнетателю по магистрали под давлением, равным давлению в системе смазки двигателя. Сливная магистраль, подсоединенная к нижней части турбонагнетателя, необходима для слива масла в поддон картера двигателя.

С каждой стороны ротора монтированы манжетные уплотнения. В первую очередь они нужны для исключения попадания отработавших газов и воздуха под давлением в корпус подшипников турбонагнетателя. Утечка масла через уплотнения возможна, но маловерятна. Повышенное давление в картере двигателя затрудняет слив масла из турбонагнетателя. Из-за возникшего в корпусе подшипников давления масло будет поступать через уплотнения компрессора в цилиндры двигателя.

Повышенное сопротивление или повреждение сливной магистрали способствуют повышению давления в корпусе подшипников, из-за чего масло будет проходить через уплотнения.

Кроме того, повышенное сопротивление на входе или выходе турбонагнетателя приводит к созданию отрицательного перепада давления между компрессором и корпусом подшипников турбонагнетателя, в результате масло будет проходить через уплотнения. Если произойдет утечка масла через уплотнения корпуса компрессора, следует промыть охладитель наддувочного воздуха, чтобы удалить масло из впускной системы.

Обычно турбонагнетатель издает свистящий звук. Интенсивность этого звука определяется частотой вращения и нагрузкой двигателя. Причина звука — очень высокая частота вращения ротора и способ его балансировки при изготовлении. Соответственно, шум будет более сильным на максимальной частоте вращения. Для проверки уровня шума нужно вывести двигатель на максимальные обороты. Турбонагнетатели с изменяемой геометрией также могут издавать храпящий или фыркающий звук при работе турбонагнетателя в определенных режимах. Например, при работе турбонагнетателя на высоких оборотах и резком отпускании акселератора. Эти звуки являются нормальными и не говорят о неисправностях, вызывающих повреждение или снижение срока службы турбонагнетателя.

Нарушение герметичности деталей впускной и выпускной систем может привести к повышенному шуму при работе двигателя. Признаком утечки обычно является свист высокого тона или звук всасывания. Необходимо проверить отсутствие утечек во впускной и выпускной системах, убедиться в плотности затяжки всех обжимных хомутов.

Звуки низкого тона или дребезжание при более низкой частоте вращения двигателя обычно указывают на наличие посторонних предметов в системе или касание ротором корпусов. В этом случае необходимо снять входной патрубок турбонагнетателя и проверить, нет ли в нем посторонних предметов, а также проверить отсутствие повреждений лопаток турбонагнетателя и зазор в подшипниках. При обнаружении утечек, повреждения лопаток или при несоответствии норме зазоров нужно заменить турбонагнетатель.

Для улучшения рабочих характеристик и уменьшения выброса загрязняющих веществ на автомобильных двигателях применяется охладитель наддувочного воздуха, устанавливаемый на шасси. В такой системе также применяются воздуховоды большого диаметра для подачи воздуха от турбонагнетателя в охладитель и от охладителя во впускной коллектор. Безотказная работа системы охлаждения наддувочного воздуха обеспечивается изготовителями транспортного средства и его узлов.

Схема системы впуска воздуха для двигателей с охлаждением наддувочного воздуха

Вход воздуха в турбонагнетатель
От турбонагнетателя к охладителю наддувочного воздуха
Охладитель наддувочного воздуха
Впускной коллектор (встроен в головку блока цилиндров)
Впускной клапан.

blog.camsparts.ru

Изобретение относится к двигателестроению, может быть использовано для дизелей и позволяет повысить экономичность путем улучшения наполнения воздухом цилиндров двигателя. Внутренний трубопровод состоит из монопатрубков, коаксиально расположенных с зазором по отношению к внутренним стенкам наружного трубопровода 7. Причем один конец внутреннего монопатрубка жестко соединен с фланцем 11 наружного трубопровода 7, а другой выполнен свободным и расположен с зазором внутри свободных концов внутренних монопатрубков , вторые концы которых жестко соединены с фланцем головки 9 блока цилиндров двигателя. Монопатрубок 4 одним концом жестко соединен с фланцем наружного трубопровода, а другим коаксиально расположен с зазором внутри другого монопатрубка . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s F 02 М 35/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (S

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4702073/06 (22) 03.05.89 (46) 07.10,91, Бюл. М 37 (75) Н.П,Мартынюк, С.Н.Мартынюк, Е,Н.Мартынюк и Л.Ф.Мартынюк (53) 621.43-225.12 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1343077, кл. F 02 M 35/10, 1987. (54) СИСТЕМА ВПУСКА ДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к двигателестроению, может быть использовано для дизелей и позволяет повысить экономичность путем улучшения наполнения воздухом цилиндров двигателя. Внутренний трубопро. Ы, „1682616 А1 вод состоит из монопатрубков, коаксиально расположенных с зазором по отношению к внутренним стенкам наружного трубопровода 7, Причем один конец внутреннего монопатрубка жестко соединен с фланцем 11 наружного трубопровода 7, а другой выполнен свободным и расположен с зазором внутри свободных концов внутренних монопатрубков, вторые концы которых жестко соединены с фланцем головки 9 блока цилиндров двигателя. Монопатрубок 4 одним концом жестко соединен с фланцем наружного трубопровода, а другим коаксиально расположен с зазором внутри другого монопатрубка. 1 ил.

1682616

Составитель А. Гладких

Техред M.Moðãåíòàë Корректор Т, Палий

Редактор Е. Савина

Заказ 3394 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Изобретение относится к системам питания двигателей.

Цель изобретения вЂ” повышение экономичности путем лучшего наполнения воздухом цилиндров двигателя на такте всасывание

На чертеже показана схема системы впуска двигателя, Система состоит из воздухоочистителя

1 для очистки поступающего в цилиндры воздуха путем прохождения последнего через фильтрующий элемент 2, крепежных болтов 3 для соединения элементов устройства между собрй g с двигателем первого монопатрубка 4 воздухоочистителя 1, первой 5 и второй Ь частей второго монопатрубков для направления воздушного потока от первого монопатрубка 4 в цилиндры двигателя, наружного трубопровода 7, обеспечивающего жесткое соединение корпуса воздухоочистителя I с двигателем фланца 8, соединяющего наружный трубопровод 7 и вторую часть 6 второго монопатрубка с головкой 9 блока цилиндров, прокладок 10для уплотнения и фланца 11 для крепления воздухоочистителя 1.

После запуска двигателя одновременно с работой двигателя появляется Шум, излучаемый наружными поверхностями деталей двигателя. Звуковую мощность во всем диапазоне частот (от 200 до 10000 Гц) излучают в первую очередь поверхности деталей, изготовленных из листовой стали.

В связи с тем, что первый монопатрубок

4 и первая 5 и вторая 6 части второго монопатрубка изготовлены иэ тонкой листовой стали и каждый из них одним концом жестко соединен крепежными болтами 3 с наружным трубопроводом 7 и головкой блока цилиндров двигателя (т,е. представляет собой консоли), а другой конец их вЂ” свободный, в процессе работы двигателя первый монопатрубок 4 и первая 5 и вторая 6 части второго монопатрубка будут вибрировать. Это

40 приведет к тому, что последние. будут колебаться (вибрировать) с частотой от 200 до

1000 Гц. При движении и соприкосновении очищенный воздух сопротивления от вибрирующих внутренних стенок внутреннего трубопровода испытывать не будет, что обеспечит лучшее наполнение цилиндров двигателя при такте «всасывание».

С увеличением расхода двигателем воздуха увеличивается и частота вибрации (изза увеличения частоты вращения коленчатого вала двигателя) внутреннего трубопровода, автоматически предотвращая возникновение сопротивления движущемуся воздушному потоку.

Формула изобретения

Система впуска двигателя внутреннего сгорания, содержащая воздухоочиститель, головку цилиндров, впускной канал с фланцами, включающий наружный и внутренний трубопроводы, причем последний выполнен в виде первого и второго коаксиально установленных монопатрубков, расположенных с зазором относительно внутренних стенок наружного трубопровода, причем первый монопатрубок одним концом жестко соединен с фланцем наружного трубопровода, расположенного на входе в систему впуска, а другим концом свободно размещен внутри второго монопатрубка, причем последний одним концом жестко закреплен со стороны головки цилиндров на фланце наружного трубопровода, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности путем снижения сопротивления, второй монопатрубок состоит из двух частей. причем первая часть второго монопатрубка одним концом жестко закреплена со стороны входа системы на фланце наружного трубопровода, а первый монопатрубок размещен с зазором внутри первой части второго монопатрубка, причем второй конец первой части второго монопатрубка расположен с зазором внутри второй части второго монопатрубка.

findpatent.ru