СПОСОБ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF EXHAUST GASES RECIRCULATION AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к преимущественно тепловым двигателям с регенерацией продуктов сгорания и может найти применение в тех областях теплотехники, где используется утилизация продуктов сгорания.
Известен способ рециркуляции отработанных газов, заключающийся в частичной рециркуляции очищенных отработавших газов с регулированием их расхода и влагосодержания за счет использования водотопливной эмульсии, полученной путем пропускания топлива через каталитический фильтр, и смешивания его с озонированным католитом. (См. Патент RU 112262615, F02М 25/06, F01N 3/04).
Данный способ повышает экологические и экономические показатели энергетических установок, но сложен и трудно реализуем. Это обусловлено тем, что озонированный католит не обеспечивает устойчивости водотопливной эмульсии как прямого, так и обратного вида. Поэтому трудно обеспечить устойчивую работу двигателя с установленным содержанием воды и топлива.
Известен способ внутренней очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания путем введения регулируемой дополнительной воздушной струи во впускной тракт из атмосферы, ионизации топлива и озонирования воздуха сильным электрическим полем напряженностью не менее 1 кВ/см. (См. Патент RU 112165031, F02В 75/10, F02Р 3/06, F02М 23/12).
Данный способ обеспечивает повышение экономичности и снижение токсичности, но сложен в реализации и требует значительных дополнительных энергетических затрат.
Из известных способов наиболее близким к заявленному по технической сущности является способ рециркуляции отработавших газов, заключающийся в том, что отработавшие газы направляют тангенциально внутренней поверхности цилиндрического корпуса с возможностью движения газов в виде вихревого потока, всасывают из атмосферы воздух за счет разрежения в средней части вихревого потока по трубе, установленной коаксиально внутренней поверхности корпуса, воздух смешивают с частью отработавших газов для образования охлажденного потока, который подают на рециркуляцию. (См. Патент RU №35131, F02М 25/06, F02C 3/34), Данный способ недостаточно эффективно работает при большой нагрузки 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 акселератора (см. Патент РФ №2084680, F02М 25/06, F02В 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.
Известно устройство для рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащее перепускной клапан с регулируемым гидравлическим приводом, который кинематически связан с плунжером, установленным в гидравлическом цилиндре. При этом количество перепускаемых отработавших газов определяется фазами открытия и закрытия перепускного клапана. (См. Патент РФ №2008487, F02D 21/08, F02М 25/06). Данное устройство имеет сложную конструкцию и поэтому практически не реализуемое.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству (прототипом) является «Устройство для отвода и рециркуляции отработавших газов теплового двигателя», которое содержит цилиндрический корпус, в центре которого коаксиально внутренней поверхности установлена труба для всасывания воздуха из атмосферы, а выход трубопровода для впуска отработавших газов направлен тангенциально внутренней поверхности цилиндрического корпуса в полость, образованную этой поверхностью, наружной поверхностью трубы для всасывания воздуха из атмосферы и торцевой перегородки, соединяющей эти поверхности. (См. Патент РФ №35131, F02М 25/06, F02C 3/34), Данное устройство недостаточно эффективно работает при большой нагрузке двигателя.
Изобретение направлено на повышение экономичности, надежности и снижение токсичности тепловых двигателей. Для решения указанной цели в способе рециркуляции отработавших газов, заключающемся в том, что отработавшие газы направляют тангенциально внутренней поверхности цилиндрического корпуса с возможностью движения газов в виде вихревого потока, всасывают из атмосферы воздух за счет разрежения в средней части вихревого потока по трубе, установленной коаксиально внутренней поверхности корпуса, воздух смешивают с частью отработавших газов для образования охлажденного потока, который подают на рециркуляцию, всасываемый из атмосферы воздух формируют по винтовой линии, при этом устанавливают вдоль оси трубы завихритель, который заряжают положительным зарядом, а корпус трубы отрицательным. В результате всасываемый из атмосферы воздух будет содержать увеличенное количество отрицательных ионов кислорода, которые обеспечивают улучшение процесса сгорания, что обеспечит одновременное снижение расхода топлива и вредных выбросов на всех режимах работы двигателя.
В устройстве для осуществления заявляемого способа рециркуляции отработавших газов, содержащем цилиндрический корпус, в центре которого коаксиально внутренней поверхности установлена труба для всасывания воздуха из атмосферы и выход трубопровода для впуска отработавших газов направлен тангенциально внутренней поверхности цилиндрического корпуса в полость, образованную этой поверхностью, наружной поверхностью трубы для всасывания воздуха из атмосферы и торцевой перегородки, соединяющей эти поверхности, содержится завихритель, установленный вдоль оси трубы для всасывания воздуха из атмосферы, к которому подключен положительный электрод, а к корпусу этой трубы подключен отрицательный электрод.
Техническая сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 - продольный разрез устройства;
на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.
Устройство для рециркуляции отработавших газов содержит корпус 1 с цилиндрической внутренней полостью, являющейся вихревой камерой 2, в которой расположен впускной патрубок 3 для выпуска рециркулируемых отработавших газов во впускной коллектор 4 двигателя и отверстие 5 для выпуска отработавших газов в выхлопную трубу, или фильтр, или глушитель, трубу 6 для всасывания воздуха из атмосферы в вихревую камеру 2, причем выходной участок 7 этой трубы расположен коаксиально внутренней поверхности вихревой камеры 2, трубопровод 8 для впуска отработавших газов тангенциально внутренней поверхностью вихревой камеры 2 в полость 9, образованную внутренней поверхностью вихревой камеры 2, наружной поверхностью выходного участка 7 трубы 6 для всасывания воздуха из атмосферы и торцевой перегородкой 10, соединяющей эти поверхности. При этом входной конец 11 трубы 6 для всасывания воздуха из атмосферы установлен по направлению движения транспортного средства, на котором стоит двигатель. В трубе 6 для всасывания воздуха из атмосферы, вдоль ее оси установлен завихритель 12 с направляющими лопатками, на изолированной вставке 13 с подключением источника тока 14 положительным электродом 15 к завихрителю, а отрицательным электродом 16 к трубе 6 для всасывания воздуха из атмосферы.
Устройство для рециркуляции отработавших газов работает следующим образом.
Отработавшие газы из выхлопного коллектора поступают через трубопровод 8 тангенциально внутренней поверхности вихревой камеры 2 в полость 9, образованную внутренней поверхностью вихревой камеры 2, наружной поверхностью выходного участка 7 трубы 6 для всасывания воздуха из атмосферы и торцевой перегородкой 10, соединяющей эти поверхности, образуя на внутренней поверхности вихревой камеры 2 плотный газовый поток. При этом вследствие тангенциально направленного подвода отработавшие газы движутся в полости 9 в виде вихревого потока, в центральной зоне которого создается разрежение, обеспечивающее подсос воздуха из атмосферы, который смешивается с частью отработавших газов в полости вихревой камеры 2, для образования охлажденного потока, который подают на рециркуляцию. При этом всасываемый из атмосферы воздух за счет завихрителя 12, установленного вдоль оси трубы 6, формируется по винтовой линии. При помощи источника 14 постоянного тока с подключением положительного электрода 15 к завихрителю 12, а отрицательного электрода 16 к трубе 6 для всасывания воздуха из атмосферы 6 создается электростатическое поле. При этом в воздухе всегда имеется определенное количество положительных и отрицательных ионов. При вращательном движении воздуха на завихрителе 12 молекулы воздуха за счет центробежных сил будут постоянно ударяться о внутреннюю поверхность воздухоподводящей трубы 6, имеющей отрицательный заряд. При этом отрицательные ионы будут отталкиваться от коллектора, а положительные ионы либо нейтрализоваться, либо принимать отрицательный заряд, в результате этого в трубе 6 для всасывания воздуха из атмосферы будет постоянно расти количество отрицательных ионов кислорода, которые обеспечивают улучшение процесса сгорания. Таким образом, положительный эффект достигается за счет совместного воздействия вращательного движения воздуха и электростатического поля указанной полярности. В результате достигается одновременное снижение расхода топлива и вредных выбросов на всех режимах работы двигателя.