RU221834U1 - Система рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно, к системам рециркуляции отработавших газов (ОГ) в двигателях внутреннего сгорания с турбонаддувом. Система рециркуляции ОГ двигателя с турбонаддувом содержит выпускной коллектор (1), трубопровод (2) и (3), теплообменник (4) с трубками подвода (5) жидкости и отвода (6) жидкости, многопозиционные заслонки (7) рециркуляции с приводом управления, закрепленные на входе в теплообменник (4), трубу (8) отвода газа из теплообменника (4), смеситель (9) ОГ. Теплообменник (4) выполнен из двух параллельных трубопроводов с установленными в них пластинчатыми ребрами, заключённых в монолитном корпусе и омываемых снаружи охлаждающей жидкостью, поступающей через трубки от двигателя. Смеситель (9) выполнен в виде конфузора с одной его стороны и диффузора с другой, соединённых горловиной. К горловине подсоединена труба (8) отвода газа из теплообменника (4). Технический результат заключается в повышении эффективности и надёжности работы системы рециркуляции в двигателях внутреннего сгорания с турбонаддувом. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно, к системам рециркуляции отработавших газов в двигателях внутреннего сгорания с турбонаддувом.

С целью снижения содержания выбросов вредных веществ отработавших газов (в дальнейшем - ОГ), в особенности, оксидов азота (NOx), системы рециркуляции отработавших газов используются в течение многих лет во многих типах ДВС. Подобные системы дают возможность осуществить перепуск части отработавших газов в систему впуска двигателя, где они смешиваются с воздухом и подаются далее в цилиндр двигателя. ОГ смешиваются в необходимой дозе со свежим зарядом в качестве инертного газа, для того чтобы сократить содержание кислорода. Вследствие этого сгорание проходит при более низком уровне температуры, и образование оксидов азота уменьшается.

Известна система рециркуляции отработавших газов двигателя, содержащая выпускной коллектор, трубку рециркуляции, гофрированную в местах изгиба, промежуточную опору, клапан рециркуляции, закрепленный на нагнетательном патрубке впускного коллектора, соединенного воздуховодом с турбокомпрессором и в которой применен охладитель отработавших газов с входным патрубком, соединенным с трубкой рециркуляции и выходным патрубком, жестко закрепленным на корпусе клапана рециркуляции, при этом промежуточная опора выполнена с упругим кольцевым элементом, а трубки рециркуляции имеют упругие свойства за счет Z-образной формы и выполнения гофр в местах изгиба (см. патент на полезную модель №73401, МПК F02M 25/06 (2006.01), опубл. 20.05.2008 г.).

Недостатки данной системы рециркуляции ОГ в сравнительно низком качестве перемешивания отработавших газов с зарядом свежего воздуха, что не позволяет достичь требуемого соотношения эмиссий дисперсных частиц и оксидов азота.

Известна система рециркуляции отработавших газов двигателя, предназначенная для снижения эмиссий оксидов азота и дисперсных частиц, содержащая выпускной коллектор, отводящую трубку рециркуляции, внутри которой размещен охладитель газов, трубку рециркуляции, подводящую ОГ к клапану рециркуляции и впускной коллектор, соединенный воздуховодом с турбокомпрессором (см. патент WO 2005040592, МПК F02D 21/08; F02D 41/00; F02D 43/00, опубл. 22.03.2007 г.).

Указанная система имеет недостатки, связанные с низкой надежностью работы системы рециркуляции ОГ по причине размещения охладителя внутри отводящей трубки рециркуляции и необходимостью применения дополнительных опор для крепления трубок рециркуляции.

Известен двигатель с послойным смесеобразованием и рециркуляцией отработавших газов, содержащий цилиндр, поршень, впускной канал с клапаном, выпускной канал с клапаном, дополнительно снабженный перепускным каналом, соединяющим нижний срез рабочего объема цилиндра с выпускным каналом, при этом перепускной канал входит в цилиндр по касательной (см. патент на полезную модель RU 81770, МПК F02B 47/04 (2006.01), опубл. 27.03.2009 г.).

Недостатки данной системы рециркуляции связаны с глубокой и сложной доработкой блока цилиндров, гильзы и головки блока, повышается износ колец поршня. Данная конструкция не позволяет регулировать количество подаваемой воздушной смеси (в конструкции не предусмотрена заслонка подачи ОГ), так же ОГ подаются в цилиндр не охлаждёнными (в конструкции не предусмотрен теплообменник), что приводит к меньшему наполнению цилиндра зарядом ОГ в сравнении с охлажденными газами.

Известна также система рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом, содержащая выпускной коллектор, трубку рециркуляции отработавших газов пространственной конфигурации с гофрами в местах изгиба и с промежуточной опорой, закрепленной на крышке маслоотделителя двигателя, пневматический клапан рециркуляции, жестко закрепленный на нагнетательном патрубке впускного коллектора, соединенного воздуховодом с турбокомпрессором (см. патент на полезную модель №43597, МПК F02M 25/06, F02M 27/04, F02B 33/44, F02B 37/00 (2000.01), опубл. 27.01.2005 г.).

Данная система рециркуляции имеет недостатки, связанные с низкой эффективностью работы системы рециркуляции ОГ в части снижения эмиссий дисперсных частиц, зависящих от глубины охлаждения ОГ, поступающих через клапан рециркуляции в нагнетательный патрубок впускного коллектора.

Наиболее близким к заявленному техническому решению по совокупности существенных признаков является система рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом, содержащая один или более выпускных коллекторов, одну или более трубку рециркуляции, гофрированную в местах изгиба, клапан рециркуляции, теплообменник охлаждения газов и патрубки охлаждающей жидкости, при этом дополнительно введен смеситель отработавших газов, выполненный в виде трубки, на выходе которой срезана половина цилиндра, а оставшаяся половина имеет перфорацию в виде одного или более рядов отверстий (см. патент на полезную модель № RU 142536, МПК F02M 25/07 (2006.1), опубл. 27.06.2014 г.).

Недостатки этой системы рециркуляции отработавших газов заключаются в недостаточной эффективности охлаждения ОГ, проходящих через теплообменник, соответственно, эффективном наполнении отработавшими газами заряда свежего воздуха рабочей смеси, что не позволяет достичь требуемого соотношения эмиссий дисперсных частиц и оксидов азота.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение эффективности и надежности работы системы рециркуляции ОГ за счет равномерного перемешивания газов и охлаждения их, и как итог, увеличение наполнения свежего заряда отработавшими газами за счёт снижения температуры газов после теплообменника.

Для решения поставленной задачи в системе рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом, содержащей связанные трубопроводами выпускной коллектор, теплообменник охлаждения газов с трубками охлаждающей жидкости, смеситель отработавших газов, теплообменник выполнен из параллельных трубопроводов с установленными в них пластинчатыми ребрами, заключённых в монолитном корпусе и омываемых снаружи охлаждающей жидкостью, а смеситель отработавших газов выполнен в виде конфузора с одной его стороны и диффузора - с другой, соединенных горловиной. При этом в теплообменнике размещены два параллельных трубопровода с установленными в них пластинчатыми ребрами, а на входе в теплообменник установлены многопозиционные заслонки с приводом управления.

Совокупность существенных признаков, заключающаяся в том, что теплообменник выполнен из параллельных трубопроводов с установленными в них пластинчатыми ребрами, заключённых в монолитном корпусе и омываемых снаружи охлаждающей жидкостью, а смеситель отработавших газов выполнен в виде конфузора с одной его стороны и диффузора - с другой, соединенных горловиной, позволяет повысить эффективность и надежность работы системы рециркуляции ОГ за счет равномерного перемешивания газов в теплообменнике и охлаждения их, увеличения наполнения свежего заряда отработавшими газами путем снижения температуры газов после теплообменника, увеличения подачи газов после теплообменника и равномерности смешивания ОГ со свежим зарядом с помощью смесителя.

Полезная модель поясняется чертежами, на которых представлены:

фиг. 1 - система рециркуляции ОГ двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом;

фиг. 2 - теплообменник (без труб охлаждающей жидкости).

Система рециркуляции ОГ двигателя с турбонаддувом содержит выпускной коллектор 1, трубопровод 2 и 3, теплообменник 4 с трубками подвода 5 жидкости и отвода 6 жидкости, многопозиционные заслонки 7 рециркуляции, закрепленные на входе в теплообменник 4, трубу 8 отвода газа из теплообменника 4, смеситель 9 ОГ. Заслонки 7 регулирования расхода газа управляются электронным блоком 10 с датчиками.

Теплообменник 4 выполнен из двух параллельных трубопроводов с установленными в них пластинчатыми ребрами, заключённых в монолитном корпусе и омываемых снаружи охлаждающей жидкостью, поступающей через трубки от двигателя, что обеспечивает эффективное охлаждение отработавших газов для увеличения и равномерного смешивания с потоком воздуха, поступаемого в двигатель.

Смеситель 9 выполнен в виде конфузора с одной его стороны и диффузора с другой, соединенных горловиной. К горловине подсоединена труба 8 отвода газа из теплообменника 4. Наличие конфузора, сужающегося к горловине, позволяет увеличить расход и скорость проходящего воздуха, уменьшает его давление в зоне горловины, таким образом увеличивается подача газов после теплообменника и равномерность смешивания ОГ со свежим зарядом.

Система рециркуляции ОГ двигателя с турбонаддувом работает следующим образом.

Часть отработавших газов отбирается из выпускного коллектора 1 и направляется по трубкам 2 и 3 рециркуляции через многопозиционные заслонки 7 с приводом управления 11 в теплообменник 4. Расход ОГ регулируется с помощью многопозиционных заслонок 7, которые закреплены на входе теплообменник 4 и управляются электронным блоком 10. Отработавший газ внутри теплообменника 4 проходит по трубопроводам с пластинчатыми ребрами, омываемым снаружи охлаждающей жидкостью, поступающей из системы охлаждения двигателя по трубке 5 и сливаемой по трубке 6 отвода. Далее охлажденные газы по трубопроводу 8 отвода газа подаются в смеситель 9. Для предотвращения обратного потока применяется противопоточный клапан 12. Смеситель 9, имеющий конфузор с уменьшенным проходным диаметром, увеличивает расход и скорость проходящего свежего заряда, тем самым уменьшает давление его в зоне горловины смесителя 9, таким образом увеличивается подача газов после теплообменника 4 и равномерность смешивания ОГ со свежим зарядом. Этот воздушный заряд поступает во впускной тракт двигателя и подается в цилиндры двигателя 13.

Полезная модель позволяет повысить эффективность и надежность работы системы рециркуляции в двигателях внутреннего сгорания с турбонаддувом.

Полезная модель возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.

Claims (3)

1. Система рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом, содержащая связанные трубопроводами выпускной коллектор, теплообменник охлаждения газов с трубками охлаждающей жидкости, смеситель отработавших газов, отличающаяся тем, что теплообменник выполнен из параллельных трубопроводов с установленными в них пластинчатыми рёбрами, заключённых в монолитном корпусе и омываемых снаружи охлаждающей жидкостью, а смеситель отработавших газов выполнен в виде конфузора с одной его стороны и диффузора – с другой, соединённых горловиной.

2. Система рециркуляции по п. 1, отличающаяся тем, что в теплообменнике размещены два параллельных трубопровода с установленными в них пластинчатыми рёбрами.

3. Система рециркуляции по п. 1, отличающаяся тем, что на входе в теплообменник установлены многопозиционные заслонки с приводом управления.