Впускной тракт двигателя внутреннего сгорания

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ВПУСКНОЙ ТРАКТ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(73) Патентообладатель Галков Валерий Семенович(57) Изобретение относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания и может найти применение в двигателестроении, а также в различных отраслях тоники, использующих указанный двигатели. Изобретение способствует улучшению смесеобразования топлива с воздухом, повышению стабильности состава смеси и равномерности заполнения ею цилиндров, обеспечивает активацию процесса горения топлива. Благодаря этому сокращается расход топлива, уменьшается содержание вредных веществ в выхлопных газах. Изобретение содержит последовательно связанные воздушный фильтр, главный канал карбюратора, каналы впускного трубопровода и головки блока, причем между фильтром и главным каналом карбюратора установлена резонансная коробка. Фиг. 1 Нежным в устройстве является то, что резонансная коробка, снабжена соплами, по оси которых закреплены на стержнях рассекатели, каждый из которых выполнен в виде обращенного меньшим основанием к соплу усеченного конуса с аксиальной канавкой на нем. Резонансная коробка может быть выполнена из сопряженных друг с другом ячеек, образованных из выступов и впадин в виде правильных трехгранных пирамид, образующих уголковые отражатели, причем по периметру внешних ячеек полость ограничена 4387 1 многогранником с гранями, совпадающими с наружным контуром внешних ячеек, а сопла установлены по оси всех ячеек или части из них. 1 з.п., 4 илл. Изобретение относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания и может найти применение в двигателестроении, а также в различных отраслях техники, использующих указанные двигатели. Известен поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий впускной тракт, где в основном происходит смесеобразование, состоящий из последовательно связанных воздушного фильтра, главного канала карбюратора и каналов впускного трубопровода и головки блока ( 498916, 1976). Недостатком известного устройства является неравномерность состава топливной смеси во всех участках всасывающего тракта и распределения ее по цилиндрам, что является причиной неполного сгорания топлива. Более близким по технической сущности является впускной тракт двигателя внутреннего сгорания, у которого для улучшения смесеобразования используются колебания газа посредством настройки тракта в резонанс с колебаниями потока, возникающими вследствие прерывистого движения его при работе двигателя, для чего между фильтром и главным каналом карбюратора установлена резонансная коробка ( 1612100 А 1, 1990). Недостатком этого решения является небольшая интенсивность и низкая частота колебаний, не превышающая числа оборотов двигателя в результате чего роль колебаний в смесеобразовании не высока. Кроме того поскольку частота колебаний газа соответствует числу оборотов двигателя, резонансные свойства тракта могут быть реализованы лишь на каком-либо одном из режимов работы двигателя. Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение улучшения смесеобразования, состава смеси и повышение равномерности распределения топлива по цилиндрам на всех режимах работы двигателя, благодаря чему повышается полнота сгорания топлива, снижается его расход, сокращается объем вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, увеличивается рабочий ресурс двигателя. Эта задача решается тем, что во впускном тракте карбюраторного двигателя, состоящем из последовательно связанных воздушного фильтра, резонансной коробки, главного канала карбюратора и каналов впускного трубопровода и головки блока, резонансная коробка снабжена закрепленными в ее стенках соплами,по оси которых во внутренней полости коробки закреплены на стержнях рассекатели, каждый из которых выполнен в виде усеченного конуса с аксиальной канавкой на нем, обращенного меньшим основанием к соплу. Кроме того, внутренняя полость резонансной коробки выполнена из сопряженных друг с другом ячеек,образованных из выступов и впадин в виде правильных трехгранных пирамид, образующих уголковые отражатели, причем по периметру внешних ячеек полость ограничена многогранником с гранями, совпадающими с наружным контуром внешних ячеек, а сопла установлены по оси всех ячеек или части из них. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично показано устройство впускного тракта в разрезе, на фиг. 2. - вид на дно коробки со стороны главного канала карбюратора (сечение по АА на фиг. 1), на фиг. 3 - изометрическое изображение фрагмента поверхности резонансной коробки и на фиг. 4 разрез одной ячейки (сечение по ББ на фиг. 2). В соответствии с изобретением всасывающий тракт двигателя внутреннего сгорания содержит воздушный фильтр 1, главный канал 2 карбюратора, каналы 3 впускного трубопровода, каналы 4 головки блока и установленную на пути потока воздуха между воздушным фильтром 1 и главным каналом 2 карбюратора резонансную коробку 5, в стенках которой установлены сопла 6 с закрепленными в них по оси отверстия 7 во внутренней полости коробки 5 на стержнях 8 рассекателями 9. Рассекатель 9 выполнен в виде конуса, обращенного меньшим основанием к соплу 6, с размещенной на нем кольцевой аксиальной канавкой 10. Сопло 6 вместо с рассекателем 9 и канавкой 10 представляют собой статическую акустическую сирену. Внутренняя полость резонансной коробки 5 выполнена из ячеек 11, образованных из выступов 12 и впадин 13 в форме правильных трехгранных пирамид в виде уголковых отражателей, сопряженных друг с другом, и боковых стенок 14, внутренняя поверхность 15 которых выполнена граненой с гранями, совпадающими с контуром наружных ячеек 16. При работе двигателя атмосферный воздух, проходя воздушный фильтр 1, поступает в коробку 5 через отверстия 7 в соплах 6, из которых он направляется на канавку 10 рассекателя 9, где происходит срыв давления воздушного потока, сопровождающийся генерированием акустических колебаний в нем. Возникающие колебания усиливаются благодаря принятой геометрии внутренней полости резонансной коробки 5. Далее поток воздуха через главный канал 2 карбюратора, каналы 3 впускного трубопровода и каналы 4 головки блока направляется в двигатель. В частности резонансная коробка 5 выполнена из ячеек 11, образованных выступами 12 и впадинами 13 в форме трехгранных пирамид в виде уголковых отражателей, по оси которых или части из них установлены возбудители колебаний - рассекатели 9 с канавкой 10. Размеры ячеек 11 и размеры канавок 10 связаны между собой таким образом, что длина звуковой волны генерируемых акустических колебаний совпадает с базо 4387 1 вым размером ячейки или кратна ей, что приводит к резонансу возникающих колебаний. Этому способствует также выполнение боковых стенок 14 коробки 5 гранеными с гранями, совпадающими с контуром внешних ячеек 16, благодаря чему коробка 5 выполняет функцию объемного акустического резонатора. Используемая частота акустических колебаний находится в ультразвуковой области. Возбуждение акустических колебаний в потоке воздуха, проходящего по впускному тракту двигателя внутреннего сгорания, в результате возникновения областей сжатия и разрежения в звуковой волне, а также турбулентных течений способствует дроблению капель топлива, более быстрому испарению его с поверхности капель и с поверхности пленок, образующихся на стенках трубопроводов. В отсутствие колебаний капли топлива, движущиеся в воздушном потоке с его скоростью, не подвергаются возмущению, их дробление не происходит, а испарение топлива осуществляется только за счет диффузии. Большая роль в процессе подготовки топливной смеси принадлежит пленочному смесеобразованию. Возмущение слоя жидкости в пленке колеблющимся потоком воздуха приводит к образованию на ней волн, с гребней которых срывается довольно значительное количество капелек топлива, т.е. имеет место процесс вторичного каплеобразования. Причем пульсации скорости потока в смесеобразующей системе, возникающие в результате перекрытия клапанов, при возбуждении колебаний в газовом потоке не оказывают отрицательного влияния на процессы дробления капель и испарения топлива с поверхностей капель и пленок. Акустические колебания за счет механического действия ускоряют процессы релаксации и оказывают активирующее воздействие на молекулы топлива. Под действием акустических колебаний, возбуждаемых в воздушном потоке во впускном тракте двигателя, улучшается перемешивание топлива с воздухом, предотвращается коагуляция и осаждение капель при остановке потока во время закрытия клапана. Благодаря этому обеспечивается более равномерный состав топливной смеси во всех участках впускного тракта, улучшается равномерность распределения смеси по цилиндрам. Особенностью конструкции резонансной коробки 5 является выполнение ее внутренней полости в виде сопряженных между собой ячеек 11, создающих структуру волнового поля, обладающего той же симметрией, что и структура молекул углеводородов, входящих в состав топлива. Поскольку структура акустического поля и соответствующее ей пространственное распределение звукового давления и колебательной скорости совпадает со структурой находящихся в нем молекул топлива или их групп, происходит ориентация последних в направлении градиента давления или векторов скорости, приводящая к упорядочению молекул, улучшению доступа к ним кислорода воздуха и более полному сгоранию топлива. Таким образом, предложенная конструкция впускного тракта, двигателя внутреннего сгорания способствует тонкому распылению топлива, улучшению его смесеобразования с воздухом, повышению стабильности состава смеси и равномерности заполнения ею цилиндров. Кроме того, топливо подвергается возмущению на молекулярном уровне, вызывающему активацию процесса горения. Благодаря этому повышается эффективность работы двигателя, сокращается расход топлива, уменьшается содержание вредных веществ в выхлопных газах. 1. Впускной тракт двигателя внутреннего сгорания, содержащий последовательно связанные воздушный фильтр, главный канал карбюратора, каналы впускного трубопровода и головки блока, причем между фильтром и главным каналом карбюратора установлена резонансная коробка, отличающийся тем, что резонансная коробка снабжена соплами, по оси которых, во внутренней полости коробки, закреплены на стержнях рассекатели, каждый из которых выполнен в виде обращенного меньшим основанием к соплу усеченного конуса с аксиальной канавкой на нем. 2. Впускной тракт по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя полость резонансной коробки выполнена из сопряженных друг с другом ячеек, образованных из выступов и впадин в виде правильных трехгранных пирамид, образующих уголковые отражатели, причем по периметру внешних ячеек полость ограничена многогранником с гранями, совпадающими с наружным контуром внешних ячеек, а сопла установлены по оси всех ячеек или части из них. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.