ВПУСКНАЯ СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно, к системам впуска многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания (в дальнейшем - ДВС), предназначенным для направленного распределения потока очищенного воздуха по соответствующим цилиндрам двигателя с распределенным впрыском топлива в цилиндры.
Известна впускная система ДВС с распределенным впрыском топлива, содержащая воздушный ресивер с присоединительными патрубками, впускную трубу с патрубками по числу цилиндров, торцы которых соединены с торцами патрубков ресивера. Ресивер выполнен в виде моноблока с топливной распределительной магистралью, каналами для подвода топлива к форсункам и отверстиями для размещения их топливоприемной части, дроссельной заслонкой, размещенной внутри ресивера. Наружные поверхности моноблока и впускных патрубков для каждого цилиндра образуют С-образный контур, в излучине которого размещена форсунка (см. патент на изобретение RU №2075620 МПК 6 F02M 35/10, F02M 55/00, F02M 61/16, 1997 г.).
Недостатком данной впускной системы ДВС, является сложность конструкции, а также неоптимальная конфигурация поперечного сечения труб, что не дает возможности получения высоких показателей мощности двигателя.
Известен многоцилиндровый двигатель с впускным коллектором, включающим впускные трубы, отходящие непосредственного от впускных отверстий и выходящие в общий газосборный ресивер, боковая стенка которого снабжена присоединительными отверстиями для упомянутых впускных труб, и частично размещенный в полости ресивера патрубок. Наружный срез патрубка подключен к магистрали с элементами воздухоочистки и регулирования воздухоподачи (см. патент РФ №28735 U1, МПК 7 F02B 29/02, 2003 г.).
Недостатком данного решения является неоптимальная длина и конфигурация поперечного сечения впускных труб, что не дает возможности получения высоких показателей мощности двигателя.
Известна впускная система двигателя внутреннего сгорания с распределенным впрыском топлива, содержащая воздушный ресивер в виде моноблока и впускной трубопровод с впускными патрубками по числу цилиндров (по числу впускных каналов) с фланцами для крепления трубопровода к головке цилиндров и ресиверу. Ресивер выполнен с наружным приливом, в котором размещены упомянутые топливная распределительная магистраль, топливные каналы и отверстия для размещения топливоприемной части форсунок. Ресивер прикреплен к впускному трубопроводу посредством фланца увеличенной протяженности, выполненного за одно с корпусом ресивера. Дроссельная заслонка размещена в отдельном патрубке, прикрепленном перед входным участком ресивера. (Заявка Франции N 2679962, кл. F02М 61/14, 35/10, опубл. 1993).
Принятые в известной системе форма ресивера, а также конструкция крепления ресивера к впускному трубопроводу вызывает, при необходимости обеспечения заданных значений длин впускных патрубков трубопровода и объема ресивера, увеличение габаритов впускной системы, ее материалоемкости, трудоемкость и стоимость изготовления, а также внесение изменений в компоновку подкапотного пространства. Кроме того, недостатком данного решения является неоптимальная конфигурация поперечного сечения впускных труб, что не дает возможности получения высоких показателей мощности двигателя.
Известно впускное устройство для двигателя внутреннего сгорания, содержащее емкость, один впускной патрубок и несколько отдельных впускных трубок, которые сообщают с головкой цилиндров двигателя и отдельными цилиндрами (DE, заявка 1941875, F02М 35/10, 1975).
Недостатком данного решения является неоптимальная длина и конфигурация поперечного сечения как ресивера, так и впускных труб, что не дает возможности получения высоких показателей мощности двигателя.
Известно впускное устройство для двигателя внутреннего сгорания, содержащее ресивер с установленным сбоку впускным патрубком и отдельными патрубками подачи воздуха в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Устройство выполнено составным в виде соединенных между собой основания, крышки и вставки, причем отдельные патрубки подачи воздуха в цилиндры двигателя внутреннего сгорания образованы стенками противолежащих выемок основания и крышки, а также вставки и крышки (см. патент РФ №77914 U1, МПК F02M 35/10 (2006.01), 2008).
Недостатком данного решения является сложность конструкции, а также неоптимальная длина и конфигурация поперечного сечения впускных труб, что не дает возможности получения высоких показателей мощности двигателя
Известна впускная система двигателя внутреннего сгорания с распределенным впрыском топлива, содержащая воздушный ресивер с присоединительными патрубками, впускную трубу с патрубками по числу цилиндров. Торцы впускной трубы соединены с торцами патрубков ресивера. Впускные каналы присоединительных патрубков ресивера и впускной трубы на участке соединения ресивер-труба выполнены профилированными, с поперечным сечением в виде ромба со скругленными углами при вершинах и угол наклона смежных сторон впускных каналов находится в пределах 55-65º (см. патент РФ №93463 U, МПК F02B 27/02 (2006.01), 2010 г.). Данное решение принято за прототип.
Недостатком данного решения является неоптимальная длина и конфигурация поперечного сечения как ресивера, так и впускных труб, что не дает возможности получения высоких показателей мощности двигателя.
Задача, решаемая полезной моделью - повышение показателей мощности двигателей при сохранении компоновки моторного отсека автомобилей.
Поставленная задача решается за счет того, что в известной впускной системе ДВС с распределенным впрыском топлива, содержащей воздушный ресивер с присоединительными патрубками, впускную трубу с патрубками по числу цилиндров, торцы которой соединены с торцами присоединительных патрубков ресивера, в соответствии с полезной моделью ресивер имеет переменное продольное сечение, а каналы патрубков впускной трубы выполнены переменного поперечного сечения.
Форма поперечного сечения патрубков впускной трубы в зоне изгиба имеет овал, большая ось которого перпендикулярна плоскости изгиба канала.
Технический результат от использования всех существенных признаков полезной модели заключается в повышении показателей мощности двигателей при сохранении компоновки моторного отсека автомобилей.
Выполнение ресивера, имеющего переменное продольное сечение позволяет сохранить компоновку моторного отсека автомобилей и при этом обеспечивается возможность получения впускной трубы оптимальной длины и повышения показателей мощности двигателей за счет оптимальной динамики проходящего через ресивер воздушного потока.
Выполнение каналов патрубков впускной трубы переменного поперечного сечения обеспечивает повышение показателей мощности двигателей за счет уменьшения гидравлического сопротивления каналов. Форма поперечного сечения патрубков впускной трубы в зоне изгиба имеет овал, большая ось которого перпендикулярна плоскости изгиба канала обеспечивает уменьшения гидравлического сопротивления каналов, что позволяет увеличить мощность двигателей до 12%.
Фиг.1 - общий вид конструкции впускной системы;
Фиг.2 - продольное сечение патрубка впускной трубы;
Фиг.3-поперечные сечения патрубка фиг.2.
Фиг.4 - сравнительные внешние скоростные характеристики (ВСХ), где кривая а - показатели двигателя ВА3-2112 серийной комплектации, кривая 6 -показатели двигателя ВА3-2112, укомплектованного заявляемой системой,
Впускная система ДВС содержит воздушный ресивер 1 с присоединительными патрубками 2 и впускную трубу 3 с патрубками по числу цилиндров. Фланец 4 впускной трубы 3 с помощью винтов 5 соединен с торцами присоединительных патрубков 2 ресивера, снабженным соединительным фланцем 6 крепления к впускной трубе, причем в месте соединения установлена герметизирующая прокладка 7. Воздушный ресивер 1 выполнен с переменным продольным сечением (см. фиг.1) и снабжен дроссельным фланцем 8. Ресивер 1 переменного сечения расположен над катушками свечей зажигания (см. фиг.1). При замене свечей зажигания двигателя, ресивер отделяется от впускной трубы, обеспечивая доступ к свечам зажигания.
Каналы патрубков впускной трубы выполнены переменного поперечного сечения. Круглая форма сечений каналов патрубков впускной трубы (см. фиг.1, 3), начинающихся на фланце 4 впускной трубы, плавно переходит в овальную форму сечений каналов 9 в зоне изгиба. Причем каналы 9 в зоне изгиба имеют форму овала, большая ось 10 которого перпендикулярна плоскости изгиба каналов 9 (см. фиг.2. 3).
Впускная система ДВС работает следующим образом: впускная труба 3 с патрубками по числу цилиндров закреплена на соответствующем разъеме головки цилиндров с помощью шпилек и гаек. К фланцу 4 впускной трубы 3 крепится воздушный ресивер 1 с присоединительными патрубками 2. Открытие впускного (впускных) клапана (клапанов) в одном из цилиндров ДВС вызывает перепад давления до и после клапана (в цилиндре двигателя по отношению к окружающей среде) с последующим заполнением газовой смесью цилиндра через впускную систему (ресивер 1, впускная труба 3).
Пульсации воздуха и упругие волны воздушной среды, заполняющей систему впуска со скоростью звука распространяются по направлению от впускного клапана к воздухоподающему дросселю, а также в направлении всех отводных зон впускных труб, т.е. образуется звуковое газодинамическое поле многократно отражающихся упругих волн в сложном геометрическом объеме впускной системы. Выполнение каналов 9 патрубков выпускной трубы с переменным сечением от круглого к овальному и вновь к круглому позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление каналов, что обеспечивает повышение показателей мощности двигателей.
Преимущество полезной модели состоит в том, что по сравнению с известными впускными системами ДВС с распределенным впрыском топлива предложенная конструкция впускной системы позволяет при сохранении компоновки моторного отсека автомобилей повысить показатель мощности двигателей до 12%. Проведенные испытания показали, что применение заявляемой системы ведет к повышению мощности двигателя и стабилизации его работы при повышенных оборотах двигателя.
Система выпуска может быть изготовлена на существующем оборудовании с применением известных технологий как в массовом, так и в мелкосерийном производстве.