Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ВПУСКНАЯ ТРУБА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
ВПУСКНАЯ ТРУБА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

ВПУСКНАЯ ТРУБА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к области автомобилестроения, к двигателям внутреннего сгорания, в частности к однорядным четырехцилиндровым четырехтактным двигателям карбюраторного типа. Впускная труба четырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания имеет распределительную полость с патрубками подвода топливовоздушной смеси в цилиндры двигателя и подводящий патрубок. Подводящий патрубок подводит топливовоздушную смесь от карбюратора и расположен в середине трубы. Внутри распределительной полости и подводящего патрубка установлена вертикальная поперечная пластина, которая разделяет распределительную полость на переднюю и заднюю полости, а подводящий патрубок - на два равновеликих по площади не сообщающихся между собой канала и обеспечивает раздельное наполнение горючей смесью передних и задних цилиндров. Изобретение позволяет повысить мощность двигателя и снизить токсичность выхлопа. 5 ил., 2 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2138672
Класс(ы) патента: F02M37/00
Номер заявки: 98108051/06
Дата подачи заявки: 20.04.1998
Дата публикации: 27.09.1999
Заявитель(и): Общество с ограниченной ответственностью Научно- внедренческая фирма "Римент"
Автор(ы): Сыченков В.А.; Булавкин А.А.; Белов А.С.
Патентообладатель(и): Общество с ограниченной ответственностью Научно- внедренческая фирма "Римент"
Описание изобретения: Изобретение относится к области автомобилестроения, а конкретно к двигателям внутреннего сгорания и, в частности, к однорядным четырехцилиндровым, четырехтактным двигателям карбюраторного типа.
Известны впускные трубы двигателей автомобилей "Волга", "Москвич", "Жигули" и др., которые по форме и технической сущности сходны с предлагаемой впускной трубой и которые содержат горизонтальную распределительную полость с вертикальным подводящим патрубком в середине.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой и принятой за прототип является впускная труба двигателя автомобиля "Волга" (см. Автомобиль "Волга" ГАЗ-24. - М.: Машиностроение, 1975 г.), содержащая распределительную полость с патрубками, распределяющими топливо в передние цилиндры и в задние цилиндры. Подводящий патрубок расположен в середине трубы. Поток в подводящем патрубке втекает в распределительную полость, в которой происходит колебательный процесс. Колебательный процесс происходит вследствие чередования впуска горючей смеси в передние и задние цилиндры. Во время впуска в передние цилиндры понижается давление смеси в задней полости, а во время впуска смеси в задние цилиндры понижается давление в передней полости. Пониженное давление впуска уменьшает наполнение цилиндров горючей смесью, что ведет к снижению мощности двигателя. Колебательный процесс в распределительной полости сопровождается сепарацией горючей смеси. У богатой и бедной смесей, по сравнению с оптимальной смесью, скорость горения меньше, поэтому топливо не успевает сгорать до верхней мертвой точки, догорание его происходит вне цилиндра. Такой процесс сгорания топлива сопровождается с одной стороны уменьшением мощности двигателя, а с другой - повышенной токсичностью выхлопа при сгорании богатой смеси.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в устранении указанных недостатков, т.е. повышении мощности двигателя и снижении токсичности выхлопа.
Впускная труба двигателя внутреннего сгорания имеет горизонтальную распределительную полость с патрубками подвода топлива в передние цилиндры и в задние цилиндры и вертикальный подводящий патрубок, расположенный в середине. Новым является то, что внутри распределительной полости и подводящего патрубка установлена вертикальная поперечная пластина, разделяющая полость на переднюю и заднюю части, а подводящий патрубок на два равновеликих по площади не сообщающихся между собой канала.
Вертикальная поперечная пластина - разделитель, разделяющая распределительную полость и подводящий патрубок, обеспечивает раздельное наполнение горючей смесью передних и задних цилиндров, при этом потоки в передней и задней полостях движутся без колебаний в одном направлении. Это исключает сепарацию горючей смеси, а за счет скоростного напора повышается давление впуска смеси в цилиндры. Наполнение цилиндров однородной горючей смесью, повышенное давление впуска ее в цилиндры увеличивают мощность двигателя.
На фиг. 1 представлен продольный разрез впускной трубы.
На фиг. 2 - поперечный разрез впускной трубы.
На фиг. 3 - вид сверху.
На фиг. 4 представлен график зависимости изменения скорости движения автомобиля от времени пути на ограниченном участке.
На фиг. 5 представлен график зависимости мощности двигателя по частоте вращения коленвала с предлагаемой и штатной системами впуска топливовоздушной смеси в цилиндры.
В таблице 1 приведены измеренные и расчетные параметры автомобиля и двигателя со штатной системой впуска.
В таблице 2 приведены измеренные и расчетные параметры автомобиля и двигателя с предлагаемой системой впуска.
Впускная труба 1 четырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания имеет горизонтальную распределительную полость, с патрубками подвода топливовоздушной смеси в цилиндры двигателя. Два патрубка подводят топливовоздушную смесь в передние цилиндры двигателя, и два патрубка подводят топливовоздушную смесь в задние цилиндры двигателя (на фиг. не показаны). В середине впускной трубы 1, между патрубками, подводящими топливовоздушную смесь в передние цилиндры, и патрубками, подводящими топливовоздушную смесь в задние цилиндры двигателя, расположен вертикальный подводящий патрубок 2, который подводит топливовоздушную смесь от карбюратора через распределительную полость одновременно в передние и задние цилиндры двигателя. Внутри распределительной полости и подводящего патрубка 2 установлена вертикальная поперечная пластина 3, выполняющая функцию разделителя потока. Пластина 3 разделяет распределительную полость на переднюю 4 и заднюю 5 полости, а подводящий патрубок 2 на два равновеликих по площади не сообщающихся между собой канала и обеспечивает раздельное наполнение горючей смесью передних и задних цилиндров.
Работает впускная труба 1 следующим образом. Топливовоздушная смесь от карбюратора подается в подводящий патрубок 2. Вертикальная разделительная пластина 3 разделяет поток топливовоздушной смеси на два равновеликих потока. Часть потока поступает в переднюю полость 4 и через нее в первые два цилиндра двигателя. Вторая часть потока поступает в заднюю полость 5 и через нее в два других цилиндра двигателя. При этом потоки в полостях 4 и 5 движутся без колебаний в одном направлении, так как потоки движутся по равновеликим каналам, что исключает сепарацию горючей смеси, а за счет скоростного напора повышается давление впуска ее в цилиндры, что приводит к повышению мощности двигателя. Исключение колебательного процесса в распределительной полости впускной трубы 1 приводит к снижению токсичности выхлопа двигателя.
Сравнительная оценка мощности двигателя автомобиля ГАЗ-24 "Волга" со штатной впускной трубой и заявляемой впускной трубой с разделителем потока производилась в дорожных условиях путем разгона автомобиля на прямой передаче при полном открытии дроссельных заслонок на асфальтовой дороге с небольшим углом подъема. Атмосферные условия при испытании: температура 20oC, давление 755 мм рт. ст. Диапазон изменения скорости движения от 30 до 110 км/час. При испытании фиксировалось время секундомером через каждые 10 км/час по секундомеру. Результаты испытаний показаны на фиг. 4 - зависимость изменения скорости движения автомобиля от времени на ограниченном участке пути и на фиг. 5 - зависимость изменения мощности двигателя по частоте вращения коленвала.
Расчет мощности двигателя производился по методике расчета тягово-скоростных свойств автомобиля (см. "Краткий автомобильный справочник НИИАТ". - М. : Транспорт, 1984 г.) По рекомендации этого источника были выбраны постоянные значения коэффициентов, необходимые для расчета.
В расчетах принято:
1. Вес автомобиля в снаряженном состоянии с 4-мя пассажирами - Ga = 1700 кгс.
2. Лобовая площадь автомобиля - F = 2 м2.
3. Радиус качения колес - гх = 0,31 м.
4. Передаточное число главной передачи - io = 4.1.
5. Механический КПД трансмиссии - γt= 0,87.
6. Коэффициент сопротивления качению колес f = 0.020.
7. Коэффициент обтекания автомобиля k = 0,025 кгс с24.
8. Средний угол продольного подъема дороги при l = 2200 м, h = 66 м α = arc sin 0,03 = 1,72o;
cos 1,72 = 0,9995
Тяговый баланс автомобиля - распределение силы тяги Pк на ведущих колесах по отдельным видам сопротивления движения автомобиля определяется по формуле
Pк= Pf+Pα+Pv+Pj.
Сила сопротивления качению колес: Pf = f Ga Cos α = 0,020 х 1700 х 0,9995 = 33,98 кгс.
Сила сопротивления подъему: Pα= Gasinα = 1700 х 0,03 = 51,00 кгс.
Сила сопротивления воздуха движению автомобиля: Pv = kF V2a/3,62 = 0,025x2xV2a/3,62=3,858·10-3V2a кгс.
Результаты расчетов приведены в таблицах 1 и 2.
Сила инерции автомобиля: Pji = δ GaIi/g кгс.
Здесь коэффициент δ учитывает влияние инерции вращающихся деталей автомобиля и находится по формуле
δ = 1,04 + 0,041io = 1,04 + 0,04 х 4,1 = 1,204.
g - ускорение силы тяжести, 9,81 м/с2.
На ускорение автомобиля 1 м/с2 оказывают влияние крутящий момент двигателя и угол продольного подъема дороги α, которые во время испытания имели переменные значения, поэтому Ii определяют в диапазоне изменения скорости Va = 10 км/час по уравнению:

Величины ti берутся из таблиц.
Для автомобиля со штатной системой впуска:


Для автомобиля с предлагаемой системой впуска,

Результаты расчетов Ii приведены соответственно в таблицах 1 и 2.
Подставляя в формулу силы инерции автомобиля известные значения Ii, находим:
Pji = 1,204x1700 Ii/9,81 = 208,64 Ii кгс.
По известным величинам Ii для автомобиля с обеими системами впуска определяем Pj, которые также приведены в соответствующих таблицах 1 и 2.
Суммируя в таблицах найденные значения Pfi, Pvi и Pji каждого режима, определим величину силы тяги на ведущих колесах автомобиля Pki.
Мощность двигателя, затрачиваемая на преодоление всех сопротивлений, определяется по формуле:
Ne = PkVa 3,6x75
Для нулевого режима, когда Va = 30 км/час = const
Ne = 88,45х30/3,6х75х0,87 = 11,30 л.с.
Для остальных позиций Va = 10 км/час прирост мощности
Δ Nei = Pkx10/3,6x75x0,87 = 0,04257 Pki л.с.
Результат расчетов представлен в таблицах 1 и 2.
Мощность двигателя каждого режима:
Nei = Neo + Δ Nei л.с.
Результаты расчетов приведены в таблицах 1 и 2.
В таблице 2 приведена абсолютная разность мощностей с предлагаемой и штатной системами впуска Nei предл. - Nei шт., а также относительная в %.
Частота вращения коленвала двигателя связана со скоростью движения автомобиля следующим соотношением:

где Va имеет размерность км/час.
В последнем столбце таблицы 2 приведены частоты вращения коленвала двигателя, рассчитанные по приведенной выше формуле.
Таким образом, из приведенного расчета и из графиков (фиг. 3 и фиг. 4) видно, что предлагаемая система впуска топливовоздушной смеси в цилиндры двигателя внутреннего сгорания обеспечивает более высокую мощность двигателя и, следовательно, повышенную скорость автомобиля, по сравнению с известными аналогами, что достигается за счет исключения колебательного процесса в распределительной полости впускной трубы путем установки разделительной пластины. Кроме того, исключение колебательного процесса в распределительной полости впускной трубы приводит к снижению токсичности выхлопа и, следовательно, повышению экологичности двигателя, что имеет большое значение при его эксплуатации.
Формула изобретения: Впускная труба двигателя внутреннего сгорания, имеющая горизонтальную распределительную полость с патрубками подвода топлива в передние и задние цилиндры двигателя и с вертикальным подводящим патрубком, расположенным в середине, отличающаяся тем, что внутри распределительной полости и подводящего патрубка установлена вертикальная поперечная пластина, разделяющая распределительную полость на переднюю и заднюю части, а подводящий патрубок - на два равновеликих по площади не сообщающихся между собой канала.