УСТРОЙСТВО НАДДУВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к машиностроению и предназначено для использования во впускной системе двигателей внутреннего сгорания.
Известен аналог US №2010/0101525 apr.29, 2010 - Воздушный рупор для эффективного жидкого впуска. Изобретатель: Loe Now; South San Francisco, CA(US), дата - 21 окт.2009, в котором используется рупор для гомогенизации воздушного потока, проходящего во впускном тракте двигателя внутреннего сгорания (далее по тексту ДВС), за счет чего в двигатель попадает больше воздуха и он выдает большую мощность.
Недостатки: относительно слабая эффективность, не используется волновая энергия впускного тракта и амплитудно-резонансные свойства рупора.
Δ
Известен аналог способ наддува двигателя внутреннего сгорания в описании изобретения к патенту РФ №2136919, МПК F02B 27/02, F02M 35/10, от 26.06.1998, опубл. 10.09.1999, 1.включающий двухступенчатое изменение объема резонатора, подключенного к его впускному коллектору, отличающийся тем, что объем резонатора изменяют с частотой, пропорциональной числу оборотов двигателя внутреннего сгорания, причем минимальное значение объема резонатора устанавливают при открытом впускном органе цилиндра на время t=(1,0-0,7)to, где t0 - интервал времени, в течение которого впускной органе цилиндра открыт.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ступенчатое изменение объема резонатора осуществляют в моменты времени, соответствующие значению давления во впускном коллекторе, равным среднему давлению за период изменения объема резонатора.
Недостатки: относительная малая эффективность, увеличение потребления воздуха ограничено в диапазонах оборотов двигателя, на который рассчитан резонатор и не покрывает всех оборотов двигателя, объем увеличения потребления воздуха и увеличение мощности не превышает 10-15%.
Технический результат: увеличение мощности двигателя в широком диапазоне оборотов двигателя.
Технический результат достигается за счет того, что устройство наддува двигателя внутреннего сгорания, включающее резонатор, отличающееся тем, что дополнительно содержит переходник, имеющий с одной стороны сечение, соответствующее сечению горла рупора, с другой стороны сечение, соответствующее сечению впускной трубы ДВС, содержащий воздушный фильтр, а в качестве резонатора используют экспоненциальный или радиальный, или конический, или гиперболический, или трактрису, или комбинированный рупор.
Увеличение мощности двигателя в широком диапазоне оборотов коленчатого вала достигается за счет того, что в качестве резонатора используют рупор, который имея форму расширяющийся трубы переменного сечения по экспоненциальной, или радиальной, или гиперболической, или трактрисы, или комбинированным формулам расширения, увеличивает амплитуду колебаний воздушной волны, создает концентрацию принимаемой волновой энергии, увеличивает амплитуду давления волны в горле рупора, преобразовывает волновую энергию от низкого давления и высокой колебательной скорости в устье к высокому давлению и низкой колебательной скорости в горле, воздушный фильтр необходим для очистки воздуха от пыли, переходник обеспечивает соединение рупора с воздушным фильтром и впускной трубой ДВС.
Использование устройства с рупором во впускной системе, также как и с резонатором основано на пульсирующем всасывании воздуха цилиндрами ДВС.
Но в отличие от резонатора аналогов, рупор оказывает эффект наддува в намного более широкой полосе частот, и в 2-6 раз больше увеличивает амплитуду давления, чем резонатор. Что соответствует пропорциональному увеличению потребления воздуха двигателем на 20% - 60%. Увеличение мощности двигателя в широком диапазоне оборотов достигают за счет использования свойства рупора преобразовывать волновую энергию от низкого давления и высокой колебательной скорости в районе устья к высокому давлению и низкой колебательной скорости в районе горла, создавая концентрацию принимаемой волновой энергии и увеличивая амплитуду давления волны в горле рупора, возникающей во впускном тракте ДВС при его работе. Эффект - увеличение наполнения цилиндров воздухом на 30-70%, и как следствие возросший крутящий момент двигателя в широком диапазоне оборотов и пропорциональное увеличение мощности. Эффект сопоставим с эффектом от установки турбокомпрессора.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с аналогами позволяет сделать вывод, о том, что заявляемая полезная модель отличается от известных аналогов совокупностью существенных отличительных признаков, отвечает условиям патентоспособности.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где На фиг.1 изображен общий вид устройства; На фиг.2 изображен общий вид переходника.
Устройство наддува двигателя внутреннего сгорания включает в себя рупор 5, который может быть экспоненциальным или радиальным, или гиперболическим, или коническим, или трактрисой, или комбинированным, воздушный фильтр 4 нулевого сопротивления и переходник 3, который с одной стороны имеет соединительную часть 8 прямоугольного сечения для соединения с рупором 5 прямоугольного сечения, с другой имеет соединительную часть 7, для соединения воздушного фильтра 4 и впускной трубы 1 ДВС, устанавливаемый перед дроссельной заслонкой 2 по ходу движения воздуха или перед воздушной камерой 6, если дроссельной заслонки 2 нет.
При изготовлении заявляемого устройства учитывают нижнюю частоту вращения коленчатого вала двигателя, начиная с которой рупор будет увеличивать амплитуду воздушной волны, например: 3000 об/мин или 8000 об/мин. На основании полученной частоты делают расчет экспоненциального или радиального, или гиперболического, или трактрисы, или комбинированного рупора, амплитудно-частотные характеристики которого определяют его параметры: площадь горла, площадь устья, общая длина, формула и коэффициент раскрытия на длину. Причем полученная частота является нижней рабочей частотой рупора.
Переходник 3 рассчитывается в зависимости от типа воздушного фильтра 4 нулевого сопротивления и способа его крепления. С одной стороны он имеет соединительную часть 8 прямоугольного сечения для соединения с рупором 5 прямоугольного сечения, с другой имеет соединительную часть 7, для соединения воздушного фильтра 4 и впускной трубы 1 ДВС. Изготовленный рупор 5, воздушный фильтр 4 и переходник 3 соединяют вместе и устанавливают во впускную систему двигателя перед дроссельной заслонкой 2, или перед воздушной камерой 6, если дроссельной заслонки 2 нет, по ходу движения воздуха.
Пример работы заявляемого устройства.
Используют в качестве резонатора, установленном во впускной системе перед дроссельной заслонкой 2 или перед воздушной камерой 6, если дроссельной заслонки нет, по ходу движения воздуха, экспоненциальный, радиальный, гиперболический, трактрису или комбинированный рупор 5 с его свойством увеличивать амплитуду давления волны в горле рупора, преобразовывать волновую энергию от низкого давления и высокой колебательной скорости в устье к высокому давлению и низкой колебательной скорости в горле в широком диапазоне частот.
Установленный экспоненциальный, радиальный, гиперболический, трактрису или комбинированный рупор 5, во впускном тракте непосредственно перед дроссельной заслонкой 2 или перед воздушной камерой 6, если дроссельной заслонки 2 нет, по ходу движения воздуха, повышает амплитуду давления воздушной волны, образованной во впускной системе пульсирующим всасыванием воздуха цилиндрами, совпадающей по фазе с моментом открытия впускных клапанов цилиндров на расчетных частотах. Таким образом, в цилиндры попадает больше воздуха, а мощность двигателя и крутящий момент увеличиваются пропорционально. Рупор увеличивает амплитуду давления волны, начиная с частоты Fo. На частотах ниже наблюдается спад амплитудно-резонансных характеристик.
Технико-экономический эффект
Использование заявляемого устройства увеличит мощность преимущественно высокооборотных двигателей внутреннего сгорания, например двигателей спортивных мотоциклов, двигателей гоночных автомобилей, двигателей быстроходных катеров, самолетов и т.п. Использование заявляемого способа позволит увеличить мощность двигателя на 30-70%.
Перечень позиций.
1. - впускная труба ДВС;
2. - дроссельная заслонка;
3. - переходник;
4. - воздушный фильтр;
5. - рупор;
6. - воздушная камера;
7. - соединительная часть переходника, соответствующая сечению впускной трубы ДВС;
8. - соединительная часть переходника, соответствующая сечению рупора.