СИСТЕМА РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ МНОГОЦИЛИНДРОВОГО V-ОБРАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F02M25/06 F02D21/08 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), в частности к многоцилидровым У-образным двигателям, а именно к системам рециркуляции отработавших газов ДВС.

Известно устройство для рециркуляции отработавших газов ДВС (США патент 4.282.846, F 02 M 25/06 опубл. 1982 г.), связанное с выпускным трубопроводом и включающее впускную трубу, карбюратор и канал для рециркуляции отработавших газов, идущий от выпускного трубопровода и включающий дроссель, смонтированный в карбюраторе, и два клапана, один из которых клапан рециркуляции, а другой относится к регулирующему устройству управления клапаном рециркуляции и содержит две камеры. Одна камера регулирующего устройства связана с каналом рециркуляции, а другая со смесительной камерой карбюратора сразу после дроссельной заслонки карбюратора. Дроссель смесительной камеры карбюратора и дроссель, расположенный в канале рециркуляции, имеют механическую связь, обеспечивающую постоянное соотношение степеней открытия этих дросселей. На нижнем фланце смесительных камер карбюратора сделан паз, образующий вместе со специальной пластинкой между фланцем карбюратора и впускным трубопроводом часть канала для рециркуляции отработавших газов. Паз охватывает У-образной дугой отверстие одной из смесительных камер карбюратора, подавая в нее рециркулируемые газы, в зависимости от режима работы двигателя.

Недостатком этой конструкции является ее сложность, т. е. возникает необходимость сверления в карбюраторе нескольких дополнительных отверстий, установки нескольких дополнительных дросселей и дроссельной заслонки и механической связи между дроссельными заслонками. Другим недостатком этой конструкции является то, что не предусмотрено отключение системы рециркуляции отработавших газов на холодном или малопрогретом двигателе, что может привести к нестабильности работы двигателя на этих режимах. Кроме того, выполнение паза, образующего канал рециркуляции отработавших газов, непосредственно на фланце смесительных камер карбюратора приводит к тому, что рециркулируемые газы поступают в смесительную камеру в непосредственной близости от дроссельной заслонки и оказывают значительное возмущающее воздействие на поступающую топливно-воздушную смесь, снижая наполнение цилиндров и мощность двигателя. Эта система рециркуляции может применяться только для рядного ДВС с двухкамерным карбюратором, камеры которого включаются последовательно, т. е. рециркулируемые газы подходят к одной из двух смесительных камер карбюратора.

Известна также система рециркуляции двигателя ЗМЗ-4021.10 автомобиля ГАЗ-24-10 (см. Руководство по эксплуатации 24-10-3902008 РЭ автомобиля "Волга", издание седьмое, Горький, 1990 г. стр. 43, рис. 23), содержащая клапан рециркуляции, обеспечивающий подачу рециркулируемых газов непосредственно во впускную трубу 4-цилиндрового рядного двигателя. Клапан рециркуляции управляется разрежением из зоны смесительной камеры над осью дроссельной заслонки карбюратора, но это разрежение подается к редукционному клапану только при открытом клапане термовакуумного включателя, установленного в системе охлаждения двигателя. Клапан термовакуумного включателя открывается, если температура охлаждающей жидкости двигателя не ниже 35^oС, отключая рециркуляцию на холодном или малопрогретом двигателе, что обеспечивает стабильность работы двигателя на этих режимах. На режимах полных нагрузок для обеспечения максимальной мощности двигателя система рециркуляции отключается вследствие ничтожно малого разрежения, подаваемого из зоны смесительной камеры карбюратора при полном открытии дроссельных заслонок. Таким образом, система рециркуляции работает только на частичных нагрузках двигателя. Система довольно проста, но применима для рядных двигателей.

Известна также система рециркуляции отработавших газов для многоцилиндровых У-образных двигателей по патенту ФРГ 2.434.518 F 02 M 25/06 опубл. 1982 г. прототип, включающая карбюратор с дроссельной заслонкой и клапаном рециркуляции, управляющим возвратом отработавших газов в карбюратор; усилитель привода клапана соединен через распределительный механизм управления клапаном рециркуляции и специальные трубопроводы с калиброванным отверстием в карбюраторе перед закрытой позицией дроссельной заслонки; распределительный механизм имеет клапан, срабатывающий от усилителя, соединяющего специальные трубопроводы с атмосферой; усилитель распределительного механизма, управляемый разреженным воздухом, поступающим через трубопровод из калиброванного отверстия позади закрытой позиции дроссельной заслонки карбюратора.

Рециркулируемые выхлопные газы подаются в пространство между квадратным корпусом карбюратора и цилиндрическими смесительными камерами в нем, затем благодаря клапану рециркуляции при определенных режимах через специальное отверстие они поступают в отдельную камеру, которая связана отверстиями с обеими смесительными камерами карбюратора под дроссельными заслонками.

Эта система тоже сложна и не предусматривает отключения рециркуляции на холодном или малопрогретом двигателе. Другим недостатком этого решения является то, что отработавшие газы поступают в смесительные камеры в непосредственной близости к дроссельным заслонкам карбюратора, а так как направление их движения перпендикулярно направлению движения основной топливной смеси, а скорость движения их достаточно велика, так как отверстия, непосредственно ведущие отработавшие газы в смесительные камеры, имеют небольшой диаметр, то отработавшие газы оказывают значительное возмущающее воздействие на топливо-воздушную смесь, уменьшая наполнение цилиндров и мощность ДВС.

Кроме того, так как в этой конструкции дроссельные заслонки расположены каждая на своей оси и поворачиваются в одну сторону (по часовой стрелке), в одной смесительной камере отработавшие газы идут по ходу открытия дроссельной заслонки (в зоне ее опущенной части), а в другой против хода открытия дроссельной заслонки (в зоне ее приподнятой части), что вызывает некоторую неравномерность распределения рециркулируемых отработавших газов между смесительными камерами и соответственно между правым и левым рядом цилиндров.

Задачей изобретения является улучшение равномерности распределения рециркулируемых отработавших газов по цилиндрам и увеличение мощности У-образных многоцилиндровых двигателей с рециркуляцией отработавших газов, а также упрощение и удешевление введения системы рециркуляции отработавших газов на двигателях, ранее не имевших этой системы.

Задача решается благодаря тому, что в системе рециркуляции отработавших газов для многоцилиндрового У-образного двигателя, содержащей выпускной трубопровод, впускной трубопровод, расположенный в развале между рядами цилиндров, укрепленный на впускном трубопроводе карбюратор с двумя смесительными камерами и дроссельными заслонками, клапан рециркуляции с камерой, управляемый разрежением из зоны смесительной камеры карбюратора над осью дроссельных заслонок, термовакуумный включатель с клапаном, причем каждая из смесительных камер карбюратора сообщена с соответствующим рядом цилиндров, согласно изобретению между смесительными камерами карбюратора и впускным трубопроводом размещена проставка, выполненная с каналом подвода рециркулируемых газов, дополнительным каналом и симметричным продольной оси двигателя пазом на плоскости проставки, обращенной к впускному трубопроводу; дроссельные заслонки карбюратора закреплены на общей оси; клапан рециркуляции закреплен на проставке и сообщается наддиафрагменной полостью со смесительной камерой карбюратора над осью дроссельных заслонок через клапан установленного на впускном трубопроводе термовакуумного включателя, термоэлемент которого расположен в системе охлаждения двигателя; выпускной трубопровод сообщен с впускным трубопроводом через канал рециркуляции в проставке, камеру клапана рециркуляции, дополнительный канал в проставке и паз на плоскости проставки, причем паз расположен на расстоянии не менее 1,15 диаметра смесительной камеры карбюратора от оси дроссельных заслонок, а каждая из дуг, образованная сопряжением выходов паза на плоскости проставки в отверстия смесительных камер проставки, равна 25-35^o.

Подача управляющего клапаном рециркуляции разрежения через термовакуумный включатель, термоэлемент которого установлен в системе охлаждения двигателя, отключает систему рециркуляции отработавших газов двигателя на холодном или малопрогретом двигателе и включает систему рециркуляции при температуре охлаждающей жидкости двигателя не ниже плюс 30- 35^oС.

Введение в конструкцию специальной проставки, на которой крепится клапан рециркуляции, и в которой выполняются отверстия и пазы для движения рециркулируемых газов, упрощает введение системы рециркуляции отработавших газов на двигателях, ранее ее не имевших, так как требует наименьших изменений таких сложных узлов как карбюратор, впускные и выпускные трубопроводы и т. д. Благодаря симметричности паза на торце проставки продольной оси двигателя обеспечивается равномерное поступление рециркулируемых газов в правый и левый ряд цилиндров.

Проставка позволяет вывести рециркулируемые газы в смесительные камеры карбюратора на расстоянии от оси дроссельных заслонок не меньшем 1,15 диаметра смесительных камер, что в свою очередь уменьшает возмущающее воздействие рециркулируемых газов на топливо-воздушную смесь, приготовленную карбюратором.

Снижение скорости потока рециркулируемых газов в пазах торца проставки и выход рециркулируемых газов в смесительные камеры проставки по дугам 25-35^o также уменьшают возмущающее воздействие рециркулируемых газов на топливо-воздушную смесь основного потока, что положительно влияет на наполнение цилиндров и мощность двигателя с рециркуляцией выхлопных газов. В то же время выход рециркулируемых газов в смесительные камеры по дуге 25-35^o обеспечивает достаточно хорошее перемешивание рециркулируемых газов с основной топливо-воздушной смесью и равномерное распределение рециркулируемых газов по цилиндрам.

В целом предлагаемая конструкция легко осуществима и положительно влияет на наполнение и мощность У-образного ДВС с рециркуляцией отработавших газов.

На фиг. 1 показан вид спереди на ДВС;
на фиг. 2 вид снизу на проставку карбюратора;
на фиг. 3 разрез фиг. 1 по Б-Б;
на фиг. 4 разрез по клапану термовакуумного включателя и его термоэлементу.

Система рециркуляции отработавших газов многоцилиндрового У-образного двигателя содержит впускной трубопровод 1, двухкамерный карбюратор 2 со смесительными камерами 3 и дроссельными заслонками 4, выпускной трубопровод 5, клапан рециркуляции 6 с камерой 7, устанавливаемый на проставке 8, расположенной между смесительной камерой 3 карбюратора 2 и впускным трубопроводом 1. Дроссельные заслонки 4 карбюратора 2, расположенные в смесительных камерах 3, поворачиваются на одной оси 9. Диаметр смесительных камер 3 обозначен D см. Проставка 8 имеет канал 10, связанный через трубу 11 с выпускным трубопроводом 5 и выходящий в камеру 7 клапана рециркуляции 6. Проставка 8 имеет также дополнительный канал 12, который связывает камеру 7 клапана рециркуляции 6 со специальным пазом 13 на нижней плоскости проставки 8, обращенной к впускному трубопроводу 1 двигателя. Специальный паз 13, выполненный как углубление на плоскости проставки 8, обращенной к впускному трубопроводу 1, симметричен продольной оси 14 двигателя и соединяет канал 12 проставки, а значит и камеру 7 клапана рециркуляции 6, с обеими смесительными камерами 3 карбюратора 2. Форма паза 13 на виде снизу на проставку 8 не имеет существенного значения. В частном случае на фиг.2 паз 13 имеет в зоне выхода канала 12 прямоугольную форму, а затем расширяется и идет двумя симметричными сужающимися рукавами 13 до пересечения со смесительными камерами 3 проставки 8 по дугам 15. Величина дуг 15, каждая из которых равна 25-35^o важна для обеспечения хорошего перемешивания рециркулируемых газов с топливо-воздушной смесью и их равномерного распределения по цилиндрам.

Клапан рециркуляции 6 имеет запорный орган 16. Управление клапаном рециркуляции 6 осуществляется от разрежения в зоне смесительной камеры 3 карбюратора под дроссельной заслонкой 4 карбюратора 2, потому что на режимах включенной системы рециркуляции дроссельные заслонки 4 карбюратора 2 открыты на некоторый угол, меньший 90^o, и калиброванное отверстие 17, выполненное в смесительной камере 3 выше оси дроссельных заслонок, через которое подается управляющее разрежение, находится в это время под дроссельной заслонкой 4.

Управляющее разрежение подается далее через трубку 18, термовакуумный включатель 19 и трубку 20 в клапан рециркуляции 6, если клапан 21 термовакуумного включателя 19 открыт. Это происходит, если температура охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя не ниже плюс 30-35^oС, т.к. только при этих условиях термоэлемент 22 термовакуумного включателя 19, находящийся в потоке охлаждающей жидкости ДВС, открывает клапан 21 термовакуумного включателя 19. Запорный орган 16 клапана рециркуляции 6 при отсутствии или малой величине управляющего разрежения может перекрывать выход из канала 10 проставки 8 в камеру 7 клапана рециркуляции 6, отключая рециркуляцию отработавших газов.

Система работает следующим способом.

При прогреве двигателя, когда температура охлаждающей жидкости превысит 30-35^oС, клапан 21 термовакуумного включателя 19 открывается, и управляющее разрежение поступает по трубкам 18 и 20 в клапан рециркуляции 6, и в момент, когда отверстие 17 окажется под дроссельной заслонкой 4, это разрежение достигает величины, достаточной для отхода запорного органа 16 от выхода канала 10 в камеру 7 клапана рециркуляции 6. Из выпускного трубопровода 5 по трубке 11 в камеру 7 поступают отработавшие газы. Из камеры 7 они поступают в канал 12, выполненный в проставке 8, и в паз 13, на нижней плоскости проставки 8, образующий с верхней плоскостью впускного трубопровода 1 объем, связанный со смесительными камерами проставки 8.

Из паза 13 рециркулируемые газы поступают во впускной трубопровод 1 на расстоянии не менее 1,15 D см от оси 9 дроссельных заслонок 4. Это расстояние выбрано экспериментально из соображений уменьшения возмущающего воздействия рециркулируемых газов на поток топливо-воздушной смеси, приготовленной карбюратором 2, и равномерного распределения рециркулируемых газов по цилиндрам, что увеличивает наполнение цилиндров и мощность двигателя.

Крепление клапана рециркуляции 6 на специальной проставке 8, расположенной под смесительными камерами 3 карбюратора 2 и выполнение каналов 10, 12 и паза 13 подачи рециркулируемых газов в проставке 8 упрощает конструкцию карбюратора 2 и в целом систему рециркуляции отработавших газов и особенно удешевляет ее введение на двигателях, которые раньше не имели системы рециркуляции отработавших газов, т. е. позволяет использовать неизменные впускной трубопровод 1 и карбюратор 2. Каналы 10, 12 и паз 13 в торце проставки 8 выполняются в литье. ЫЫЫ2

Использование: в двигателестроении, в частности системе рециркуляции отработанных газов двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: система рециркуляции газов для многоцилиндрового У-образного ДВС содержит выпускной трубопровод, впускной трубопровод, термовакуумный выключатель, клапан рециркуляции 6, подающий по определенному закону рециркулируемые отработанные газы из выпускного трубопровода под дроссельные заслонки смесительных камер карбюратора. Клапан рециркуляции 6 крепится на установленной между смесительными камерами карбюратора проставке 8, имеющей канал подвода рециркулируемых газов к клапану рециркуляции 6 и дополнительный канал 12 и паз 13 на нижней плоскости для подвода отработанных газов от клапана рециркуляции 6 под дроссельные заслонки смесительных камер карбюратора, причем выход рециркулируемых отработавших газов под дроссельные заслонки смесительных камер карбюратора расположен на расстоянии не менее 1,15 диаметра смесительной камеры см от оси 9 дроссельных заслонок 7 по ходу их открытия на дугах отверстий смесительных камер, равных от 25 град. до 33 град. 4 ил.

1. Система рециркуляции отработавших газов многоцилиндрового V-образного двигателя внутреннего сгорания, содержащая выпускной трубопровод, впускной трубопровод, расположенный в развале между рядами цилиндров, укрепленный на впускном трубопроводе карбюратор с двумя смесительными камерами и дроссельными заслонками, клапан рециркуляции с камерой, управляемый разрежением из зоны над смесительным дросселем карбюратора, термовакуумный включатель с клапаном, причем каждая из смесительных камер карбюратора сообщена с соответствующим рядом цилиндров, отличающаяся тем, что между смесительными камерами карбюратора и впускным трубопроводом размещена проставка, в которой выполнен канал подвода рециркулируемых газов, дополнительный канал и симметричный продольной оси двигателя паз на плоскости проставки, обращенной к впускному трубопроводу, дроссельные заслонки закреплены на общей оси, клапан рециркуляции закреплен на проставке и сообщен с зоной над смесительным дросселем через клапан установленного на впускном трубопроводе термовакуумного включателя, термоэлемент которого расположен в системе охлаждения двигателя, выпускной трубопровод сообщен с впускным трубопроводом через канал рециркуляции в проставке, камеру клапана рециркуляции, дополнительный канал в проставке и паз на плоскости проставки, причем паз расположен на расстоянии не менее 1,15 диаметра смесительной камеры карбюратора от оси дроссельных заслонок, а каждая из дуг, образованная сопряжением выходов паза на плоскости проставки в отверстия смесительных камер проставки, равна 25 35^o.