СИСТЕМА РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2014 года по МПК F02D9/00 F02M25/07 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания (ДВС).

Известна система рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащая перепускной трубопровод, причем вход перепускного трубопровода сообщен с выпускным трубопроводом двигателя внутреннего сгорания, а выход перепускного трубопровода сообщен с впускным трубопроводом двигателя внутреннего сгорании (см. патент US №5524578, кл. F02B 77/08, 11.06.1996).

Данная система рециркуляции позволяет уменьшить вибрацию двигателя и уменьшить потери энергии. Однако отсутствие каких-либо средств регулировки перепуска выхлопных газов из одного цилиндра в другой снижает эффективность данной системы, особенно при периодическом изменении режима работы двигателя.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является система рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащая перепускной трубопровод с регулируемым запорным элементом, причем вход перепускного трубопровода сообщен с выпускным трубопроводом двигателя внутреннего сгорания, а выход перепускного трубопровода сообщен с впускным трубопроводом двигателя внутреннего сгорании (см. патент RU №2349782, кл. F02D 9/10, 20.03.2009).

Данная система рециркуляции позволяет обеспечить нормальную работу двигателя внутреннего сгорания, в данном случае дизеля на всех эксплуатационных режимах и непрерывную работу без ограничения по времени работы на холостом ходу и малых нагрузках - обычно менее 25% - (долевые режимы) за счет повышения температуры выпускных газов до уровня, при котором исключается выброс из цилиндров в выпускной тракт и наружу несгоревшего масла и закоксовывание проточной части турбины турбокомпрессора обычно до уровня не менее 250°С. Однако выхлопной газ не проходит никакой предварительной подготовки и/или регулировки по содержанию воды в выхлопных газах и по температуре перепускаемых выхлопных газов, что не позволяет в полной мере использовать возможности использования выхлопного газа для увеличения КПД и мощности двигателя внутреннего сгорания.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является оптимизация режима подачи выхлопных газов ДВС во впускной трубопровод ДВС.

Технический результат заключается в уменьшении количества воды, попадающей в цилиндры двигателя совместно с выхлопными газами через систему рециркуляции отработавших газов, снижение токсичности выхлопных газов, повышение мощности и снижение расхода топлива.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что система рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания содержит перепускной трубопровод с регулируемым запорным элементом, причем вход перепускного трубопровода сообщен с выпускным трубопроводом двигателя внутреннего сгорания, а выход перепускного трубопровода сообщен с впускным трубопроводом двигателя внутреннего сгорании, перепускной трубопровод выполнен съемным с возможностью присоединения посредством накидных гаек, а перепускной трубопровод по ходу потока перепускаемых продуктов сгорания снабжен последовательно расположенными теплоотводной трубой с воздушным или жидкостным охлаждением и сепаратором для отвода влаги, причем последний размещен перед регулируемым запорным элементом.

Теплоотводная труба, предпочтительно, выполнена в виде сильфонного участка трубопровода.

Гофры, предпочтительно, сильфонного участка трубопровода выполнены спиральными.

Сепаратор, предпочтительно, выполнен в виде фильтра - влагоотделителя.

Сепаратор может быть выполнен в виде колена, снабженного дренажным штуцером, расположенным на выпуклой стороне колена в месте его максимального изгиба.

Регулируемый запорный элемент может быть выполнен в виде дроссельной заслонки.

За регулируемым запорным элементом по ходу потока перепускаемых продуктов сгорания, предпочтительно, выполнен гофрированный участок перепускного трубопровода.

Регулируемый запорный элемент может быть соединен с гофрированным участком перепускного трубопровода посредством резьбового соединения с накидной гайкой.

Теплоотводная труба, предпочтительно, соединена с сепаратором посредством резьбового соединения с накидной гайкой.

На фиг.1 показан продольный разрез системы рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.

На фиг.2 показана фотография системы рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.

Система рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания содержит перепускной трубопровод 1 с регулируемым запорным элементом 2. Вход 3 перепускного трубопровода 1 сообщен с выпускным трубопроводом (не показан) двигателя внутреннего сгорания, а выход 4 перепускного трубопровода 1 сообщен с впускным трубопроводом (не показан) двигателя внутреннего сгорании.

Перепускной трубопровод 1 выполнен съемным с возможностью присоединения посредством накидных гаек 5, а по ходу потока перепускаемых продуктов сгорания перепускной трубопровод 1 снабжен последовательно расположенными теплоотводной трубой 6 с воздушным или жидкостным охлаждением (на чертежах показано воздушное охлаждение атмосферным воздухом) и сепаратором 7 для отвода влаги, причем последний размещен перед регулируемым запорным элементом 2.

Теплоотводная труба 6 выполнена в виде сильфонного участка трубопровода 1.

Гофры сильфонного участка трубопровода 1, предпочтительно, выполнены спиральными, что позволяет закручивать поток выхлопных газов на входе в сепаратор 7 и увеличивать количество отделяемой влаги.

Сепаратор может быть выполнен в виде фильтра - влагоотделителя (не показан) или в виде колена (см. фиг.1 и 2), снабженного дренажным штуцером 8, расположенным на выпуклой стороне колена в месте его максимального изгиба.

Регулируемый запорный элемент 2 выполнен в виде дроссельной заслонки.

За регулируемым запорным элементом 2 по ходу потока перепускаемых продуктов сгорания выполнен гофрированный участок 9 перепускного трубопровода.

Регулируемый запорный элемент 2 соединен с гофрированным участком 9 перепускного трубопровода 1 посредством резьбового соединения с накидной гайкой 10.

Теплоотводная труба 6, предпочтительно, соединена с сепаратором 7 посредством резьбового соединения с накидной гайкой 11.

После подключения перепускного трубопровода 1 с помощью накидных гаек 5 производят отбор выхлопных газов из выпускного трубопровода ДВС, при этом выхлопные газы вначале охлаждаются в теплоотводной трубе 6 газом или жидкостью. Охлажденные выхлопные газы из теплоотводной трубы 6 поступают в сепаратор 7, например фильтр - влагоотделитель или колено (см. фиг.1 и 2, где отделенная влага выводиться через дренажный штуцер 8). Обезвоженные и охлажденные выхлопные газы через регулируемый запорный элемент 2, которым устанавливается заданный расход, температура и влажность выхлопных газов, поступают в гофрированный участок 9 перепускного трубопровода 1 и далее во впускной трубопровод двигателя внутреннего сгорании.

Подача подготовленного выхлопного газа может осуществляться после впрыска топлива, за впрыском топлива и в другие технологические этапы подготовки топливной смеси. Для изготовления перепускного трубопровода 1 с регулируемым запорным элементом 2 наиболее целесообразно использовать окалиностойкий зеркальный материал, например сталь 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632-72.

Возвращая часть (до 7-10% отработавших газов) обратно на впуск, сознательно «портят» процесс сгорания, замедляя его скорость, снижая температуру и давление в цилиндре, т.е. создают условия, способствующие уменьшению выброса оксидов азота. Следует отметить, что рециркуляция отработавших газов - наиболее удобный и наименее «вредный» с точки зрения ухудшения показателей двигателя способ снижения выброса оксидов азота. Кроме того, когда включается система рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, происходит определенная экономия топлива. Объясняется это тем, что в момент включения в работу системы рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания компьютер, которыми оснащены в настоящее время все современные автомобили, приводит в действие программу, которая отвечает за так называемое обеднение топливной смеси, т.е. за снижение подачи топлива в составе топливовоздушной смеси. Этот процесс исполняется и контролируется, как правило, при помощи датчика кислорода, что предотвращает снижение характеристик работы двигателя внутреннего сгорания.

Таким образом, настоящее изобретение может быть использовано в автомобильной промышленности.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания. Сущность изобретения: система рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания содержит перепускной трубопровод с регулируемым запорным элементом. Вход перепускного трубопровода сообщен с выпускным трубопроводом двигателя внутреннего сгорания, а выход перепускного трубопровода сообщен с впускным трубопроводом двигателя внутреннего сгорании. Перепускной трубопровод выполнен съемным с возможностью присоединения посредством накидных гаек, а перепускной трубопровод по ходу потока перепускаемых продуктов сгорания снабжен последовательно расположенными теплоотводной трубой с воздушным или жидкостным охлаждением и сепаратором для отвода влаги, причем последний размещен перед регулируемым запорным элементом. Техническим результатом изобретения является уменьшение количества воды, попадающей в цилиндры двигателя совместно с выхлопными газами через систему рециркуляции отработавших газов, снижение токсичности выхлопных газов, повышение мощности и снижение расхода топлива. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащая перепускной трубопровод с регулируемым запорным элементом, причем вход перепускного трубопровода сообщен с выпускным трубопроводом двигателя внутреннего сгорания, а выход перепускного трубопровода сообщен с впускным трубопроводом двигателя внутреннего сгорании, отличающаяся тем, что перепускной трубопровод выполнен съемным с возможностью присоединения посредством накидных гаек, а перепускной трубопровод по ходу потока перепускаемых продуктов сгорания снабжен последовательно расположенными теплоотводной трубой с воздушным или жидкостным охлаждением и сепаратором для отвода влаги, причем последний размещен перед регулируемым запорным элементом.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что теплоотводная труба выполнена в виде сильфонного участка трубопровода.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что гофры сильфонного участка трубопровода выполнены спиральными.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что сепаратор выполнен в виде фильтра - влагоотделителя.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что сепаратор выполнен в виде колена, снабженного дренажным штуцером, расположенным на выпуклой стороне колена в месте его максимального изгиба.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что регулируемый запорный элемент выполнен в виде дроссельной заслонки.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что за регулируемым запорным элементом по ходу потока перепускаемых продуктов сгорания выполнен гофрированный участок перепускного трубопровода.

8. Система по п.7, отличающаяся тем, что регулируемый запорный элемент соединен с гофрированным участком перепускного трубопровода посредством резьбового соединения с накидной гайкой.

9. Система по п.1, отличающаяся тем, что теплоотводная труба соединена с сепаратором посредством резьбового соединения с накидной гайкой.