RU35131U1 - Устройство для отвода и рециркуляции отработавших газов теплового двигателя - Google Patents

Description

Устройство для отвода и рециркуляции отработавших газов теплового двигателя.

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в тепловых двигателях различного назначения.

Известно устройство для отвода и рециркуляции отработавших газов тепловых двигателей в виде системы для снижения токсичности отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержаш,ей рециркулярный канал сообщающий два трубопровода и устройство подачи дополнительного воздуха во впускной трубопровод в виде П-образной трубки, которое снабжено датчиком нагрузки (см. Авторское свидетельство СССР №1076612 FO2M 25/06).

Данная система работает недостаточно эффективно, т.к. система регулировки рециркуляцией выхлопных газов в зависимости от мощности двигателя производится ступенчато: на режимах холостого хода включается система рециркуляции выхлопных газов, а под нагрузкой отключается и производится дополнительная подача воздуха в выпускной тракт. Но транспортные двигатели работают в условиях эксплуатации с переменной мощностью. В результате такая одноступенчатая регулировка не будет обеспечивать оптимальный режим работы двигателя.

Известно устройство для отвода и рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащее воздухоочиститель, воздухонаправляющий цилиндр с воздушной заслонкой, газоприемную трубу, цилиндрическую насадку, щелевую насадку и управляющее устройство в виде регулируемого по длине плеч двухплечего рычага, один конец которого связан с воздушной заслонкой, а другой с педалью

, fc M ; i rtiitiiitHitiiiii:ill - 1 1„г

..,

Экз. № 2.

МПК:7: FO2M 25/06, FO2C 3/34

акселератора. (См. Патент Российской Федерации J422084680, FO2M 25/06, FO2B 47/08).

Данная система работает недостаточно эффективно, т.к. количество добавляемого воздуха в выхлопные газы, подаваемые на рециркуляцию в зависимости от мощности двигателя, частично производится автоматически, а частично с помощью воздушной заслонки, связанной с педалью акселератора, что не обеспечивает оптимального соотношения этих компонентов.

Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства по совокупности существенных признаков является принятое за прототип известное устройство рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащее цилиндрический корпус с вихревой камерой и двумя плоскими торцевыми стенками, одна из которых выполнена с выпускным отверстием для подачи рециркулируемых отработавших газов из вихревой камеры во впускной коллектор двигателя, причем корпус снабжен первым соплом, подсоединенным к трубопроводу для впуска воздуха в вихревую камеру, расположенным в стороне от выпускного отверстия и открытым к внутренней стороне вихревой камеры в тангенциальном направлении к ее цилиндрической поверхности, и вторым соплом, подсоединенным к трубопроводу для впуска отработавших газов, рециркулируемых из двигателя в вихревую камеру, причем второе сопло примыкает к первому и открыто в направлении перпендикулярном к цилиндрической поверхности стенки вихревой камеры, а трубопровод для впуска воздуха сообщен с атмосферой и подсоединен к первому соплу при помощи ответвленного канала, а ко второму - при помощи прямого канала, снабженного запорным клапаном, выполненным с возможностью открытия при давлении рециркулируемых отработавших газов ниже заданного предела и автоматического закрытия при давлении отработавших газов выше заданного предела. (См. Патент СССР №784806, FO2M 25/06).

В устройстве рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания по прототипу для согласования количества рециркулируемых газов с изменением нагрузки двигателя применена сложная система с клапанным механизмом. Кроме того, установленный клапан обеспечивает двухрежимный механизм регулирования, в то время как транспортные двигатели по условиям эксплуатации работают с переменной мощностью.

Технической задачей для решения которой служит предлагаемое устройство является обеспечение на всех режимах регулировки количества рециркулируемых отработавших газов в зависимости от нагрузки двигателя при минимальной металлоемкости и максимальной надежности устройства, снижении содержания вредных выбросов и повышение КПД работы двигателя.

Для решения поставленной технической задачи в предлагаемом устройстве для отвода и рециркуляции отработавших газов теплового двигателя содержанием корпус с цилиндрической внутренней полостью, являющейся вихревой камерой, имеющей отверстие для впуска рециркулируемых отработавших газов во впускной коллектор двигателя и отверстие для выпуска отработавших газов в выхлопную трубу, патрубок для впуска воздуха из атмосферы в вихревую камеру и трубопровод для впуска отработавших газов в вихревую камеру, выходной участок патрубка для впуска воздуха из атмосферы в вихревую камеру расположен коаксиально внутренней поверхности вихревой камеры и выход трубопровода для впуска отработавших газов в вихревую камеру направлен тангенциально внутренней поверхности вихревой камеры в полость, образованную внутренней поверхностью вихревой камеры, наружной поверхностью выходного участка патрубка для впуска воздуха и торцевой перегородкой, соединяющей эти поверхности, при этом входной конец воздухоподводящего патрубка

установлен по направляющей движения транспортного средства, на котором стоит двигатель.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1-продольный разрез устройства; на фиг.2-сечение А-А на фиг. 1

Устройство для отвода и рециркуляции отработавших газов теплового двигателя содержит корпус 1 с цилиндрической внутренней полостью, являющейся вихревой камерой 2, с отверстием 3 для выпуска рециркулируемых отработавших газов во впускной коллектор 4 двигателя и отверстие 5 для выпуска отработавших газов в выхлопную трубу 6, патрубок 7 для впуска воздуха из атмосферы в вихревую камеру, причем, выходной участок 8 этого патрубка расположен коаксиально внутренней поверхности вихревой камеры 2, трубопровод 9 для впуска отработавших газов тангенциально внутренней поверхности вихревой камеры 2 в полость 10, образованную внутренней поверхностью вихревой камеры 2, наружной поверхностью выходного участка 8 патрубка и торцевой перегородкой 11, соединяющей эти поверхности. При этом отверстие 3 расположено ниже отверстия 5 и выше торца выходного участка 8 воздухоподводяшего патрубка 7, а входной конец 12 воздухоподводящего патрубка 7 установлен по направлению движения транспортного средства, на котором стоит двигатель.

Устройство работает следующим образом. Отработавшие газы из выхлопного коллектора поступают через трубопровод 9 тангенциально внутренней поверхности вихревой камеры 2 в полость 10, образованную внутренней поверхностью вихревой камеры 2, наружной поверхностью выходного участка 8 патрубка 7 и торцевой перегородкой 11, соединяющей эти поверхности. При этом, вследствие тангенциально направленного подвода, отработавшие газы движутся в полости 10 в виде вихревого

эти поверхности. При этом, вследствие тангенциально направленного подвода, отработавшие газы движутся в полости 10 в виде вихревого (закрученного в спираль) потока в центральной зоне которого создается разрежение, обеспечивающее эжекцию воздуха из патрубка 7 в полость вихревой камеры 2. Поскольку эжектируемый воздух холоднее и соответственно тяжелее отработавших газов, он перемещается к внутренней стенке вихревой камеры 2 за счет центробежных сил, создаваемых вихревых потоков отработавших газов. Указанное перемещение потока воздуха сопровождается его взаимодействием с вихревым потоком отработавших газов, в процессе которого происходит нагрев и увлажнение эжектируемого воздуха. Помимо воздуха на периферию вихревого потока за счет действия центробежных сил выносятся также тяжелые (в том числе вредные) компоненты отработавших газов, которые вместе с увлажненным воздухом отводятся из верхней части полости 2 через отверстие 3 во впускной коллектор 4. При этом, чем больше будет скорость вихря отработавших газов, тем больше будет поток воздуха за счет эжекции и в рециркулируемом потоке содержание воздуха будет увеличиваться, т.е. будет автоматически регулироваться количество рециркулируемых отработавших газов от нагрузки двигателя. Кроме того, установка входного конца 12 воздухоподающего патрубка 7 по направлению движения транспортного средства, на котором стоит двигатель, будет увеличивать количество подаваемого воздуха от скорости движения за счет встречного потока. В результате усилится процесс регулировки количества рециркулируемых отработавших газов в зависимости от нагрузки двигателя и скорости движения и повысится КПД работы двигателя при движении со значительными скоростями за счет увеличения воздуха подаваемого в камеру сгорания двигателя. Таким образом, осуществляется регулируемая рециркуляция отработавших газов с их прямым взаимодействием в вихревом потоке с воздухом, поступающим за счет эжекции и встречного потока, что

IH

-5способствовать снижению концентрации вредных оксидов азота в отработавших газах, выходящих из полости 2 через выхлопную трубу 6. При этом вихревое движение отработавших газов продолжается и в трубе 6, что снижает их трение о внутренние стенки последней, благодаря чему уменьшается сопротивление и повышается КПД.

Практическое использование предлагаемого устройства позволяет повысить экологическую безопасность тепловых двигателей (д.в.с. и газовых турбин) за счет снижения содержания в поступающих в атмосферу отработавших газов вредных веществ, образующихся при сгорании топлива. Вместе с тем использование предлагаемого устройства позволяет повысить экономичность (КПД) работы теплового двигателя за счет вторичного сжигания компонентов топлива, содержащихся в отработавших газах и за счет увеличения количества воздуха, подаваемого в камеру сгорания и уменьшения сопротивления в выхлопной системе.

Предлагаемое устройство будет давать наибольший эффект в транспортных тепловых двигателях, которые по условиям эксплуатации значительную часть времени работают на переменных режимах и холостом ходу. Авторх г : : И. А. Иванов

Claims (1)

1. Устройство для отвода и рециркуляции отработавших газов теплового двигателя, содержащее корпус с цилиндрической внутренней полостью, являющейся вихревой камерой, имеющей отверстие для выпуска рециркулируемых отработавших газов во впускной коллектор двигателя, отверстие для выпуска отработавших газов в выхлопную трубу, трубопровод для впуска отработавших газов в вихревую камеру и патрубок для впуска воздуха из атмосферы в вихревую камеру, отличающееся тем, что выходной участок патрубка для впуска воздуха из атмосферы в вихревую камеру расположен коаксиально внутренней поверхности вихревой камеры и выход трубопровода для впуска отработавших газов в вихревую камеру направлен тангенциально внутренней поверхности вихревой камеры в полость, образованную внутренней поверхностью вихревой камеры, наружной поверхностью выходного участка патрубка для впуска воздуха и торцевой перегородкой, соединяющей эти поверхности, при этом входной конец патрубка для впуска воздуха установлен по направлению движения транспортного средства, на котором установлен двигатель.