ДРОССЕЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к системе управления двигателем автомобиля.
При проектировании впускной системы транспортных двигателей внутреннего сгорания возникает проблема: получение максимальной мощности требует снижение потерь в дроссельном патрубке, то есть увеличения его проходного сечения, а условия управления двигателем на частичных нагрузках требуют минимизации проходного сечения. Частично проблема решается применением двухкамерных дросселирующих устройств, механизмов нелинейной зависимости открытия заслонки от перемещения управляющего органа, электронных систем управления заслонкой.
Известно дросселирующее устройство, в частности, для двигателя внутреннего сгорания (патент РФ №28192, F02D 9/10, 10.03.2003), содержащее патрубок дроссельного клапана, имеющий всасывающий канал, из которого выступает установочный вал, размещенный с возможностью вращения в патрубке дроссельного клапана и имеющий прорезь, выполненную вдоль оси вращения установочного вала и служащую для жесткого без возможности поворота соединения с дроссельной заслонкой, регулирующей канал всасывания, дроссельная заслонка имеет на своей передней стороне встречной потоку выступ, поверхность дроссельной заслонки со стороны выступа выполнена в форме шарового сегмента.
Недостатком аналога являются значительные массогабаритные показатели дросселирующего устройства, обусловленные необходимостью увеличения проходного сечения.
Известен также дроссельный клапан двигателя внутреннего сгорания (патент РФ №48590, F02D 9/08, F02D 9/10, 27.10.2005), содержащий корпус, в канале которого установлена дроссельная заслонка, корпус выполнен составным, при этом в разъеме корпуса смонтирована цилиндрическая вставка, в которой, в плоскости разъема корпуса, установлена дроссельная заслонка, а составные части корпуса выполнены в виде наклонных патрубков, образующих изогнутый по радиусу канал.
Недостатком аналога являются значительные массогабаритные показатели дросселирующего устройства, обусловленные необходимостью увеличения проходного сечения.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является дросселирующее устройство,
в частности, для двигателя внутреннего сгорания (заявка №95120219, F02D 9/10, 20.08.1997), содержащее патрубок дроссельного клапана, имеющий всасывающий канал, из которого выступает установочный вал, установленный с возможностью вращения в патрубке дроссельного клапана и имеющий прорезь, выполненную вдоль оси вращения установочного вала и служащую для жесткого, без возможности поворота соединения дросселирующего органа, регулирующего канал всасывания, дросселирующий орган выполнен из пластмассы и получен литьем под давлением, а прорезь установочного вала заполнена пластмассой, дросселирующий орган охватывает по меньшей мере частично наружную боковую поверхность установочного вала, дросселирующий орган имеет на своей передней стороне, встречной к потоку, клиновидную форму, выполнен в форме диска и расположен с наклоном относительно горизонтальной оси во всасывающем канале.
Недостатками аналога являются увеличение проходного сечения и соответственно габаритов устройства для обеспечения расходных характеристик, а также ухудшение условий управления двигателя при малых углах открытия заслонки.
Задачей изобретения является улучшение условий управляемости при малых углах открытия дроссельной заслонки и уменьшение габаритов устройства, за счет уменьшения проходного сечения.
Поставленная задача решается тем, что в дросселирующем устройстве, в частности для двигателя внутреннего сгорания, содержащем патрубок дроссельной заслонки, имеющий всасывающий канал, из которого выступает установочный вал, установленный с возможностью вращения патрубка дроссельной заслонки и имеющий прорезь, выполненную вдоль оси вращения установочного вала и служащую для жесткого, без возможности поворота соединения патрубка дроссельной заслонки, регулирующей всасывающий канал, согласно изобретению, во всасывающем канале перед дроссельной заслонкой выполнено устройство для сужения потока, состоящее из сужающейся части, соединенной с конической расширяющейся частью на выходе цилиндрической частью.
Кроме того, согласно изобретению, дроссельная заслонка может быть размещена в цилиндрической части с наименьшим диаметром.
Кроме того, согласно изобретению, наружная поверхность оси вращения может быть выполнена по криволинейному профилю.
Цилиндрическая часть выполнена для обеспечения плотного прилегания дроссельной заслонки.
Наружная поверхность оси вращения выполнена по криволинейному профилю для обеспечения минимального гидравлического сопротивления.
Существо изобретения поясняется чертежом. На фиг. изображена конструкция дросселирующего устройства.
Дросселирующее устройство выполнено с профилированной проточной частью (фиг.), которая состоит из сужающейся части 1, заканчивающейся минимальным критическим сечением (наименьший диаметр). За минимальным критическим сечением (сужающаяся часть 1) начинается расширяющаяся часть - диффузор 2, который имеет конусообразную форму с круглым сечением. В критическом сечении установлена дроссельная заслонка 3. Между сужающейся 1 и расширяющейся частями 2 расположена цилиндрическая часть.
Дросселирующее устройство работает следующим образом.
В момент начала движения автомобиля с места разгона открывается дроссельная заслонка 3. При малом диаметре дросселирующего устройства увеличение расхода воздуха происходит плавно, т.е. малый диаметр дросселирующего устройства позволяет получить плавную характеристику изменения расхода воздуха на частичных открытиях дроссельной заслонки.
Это обеспечивает в частности, плавное трогание и хорошую управляемость автомобилем при частичных открытиях дроссельной заслонки 3.
Переход на мощностной режим осуществляется при полном открытии дроссельной заслонки 3. При этом гидравлические потери в дросселирующем устройстве становятся минимальными, что обеспечивает хорошую реакцию двигателя автомобиля на мощностных режимах.
Условия протекания воздуха в месте дросселирования можно описать с хорошим приближением в результате адиабатического изоэнтропического уменьшения давления сжимаемого потока идеального с термической точки зрения газа.
Всасывание свежего воздуха из окружающей среды в ресивер впускной системы может рассматриваться приблизительно как вытекание из бесконечно большого резервуара. Параметры состояния окружающей среды не изменяются при всасывании.
Известно, что при использовании расширяющегося сопла возможно дросселирование потока с минимальными потерями. То есть, если производить всасывание воздуха из окружающей среды в ресивер впускной системы не через цилиндрический канал, а через профилирующее сопло, можно получить необходимые расходы воздуха при минимальном сечении впускного канала. Как показано на фиг. конструкция расширяющегося сопла делится на две части. В первой сужающейся части 1 давление падает в расчетной точке до критического. Скорость потока при этом увеличивается до скорости звука. Таким образом, если выполнить дроссельный патрубок в виде трубки Вентурри, возможно снижение потерь в дроссельной заслонке 3, или же при сохранении потерь можно уменьшить сечение дроссельной заслонки 3, что улучшит управляемость двигателя на частичных режимах. Этому также способствует выполнение наружной поверхности оси вращения по криволинейному профилю.
Преимуществами заявляемого изобретения является высокая технологичность, удовлетворяемая требованиям массового производства и простота конструкции.
Итак, заявляемое изобретение позволяет улучшить условия управляемости при малых углах открытия дроссельной заслонки, уменьшить проходное сечение и габариты устройства.