УСТРОЙСТВО РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для снижения выбросов токсичных веществ с отработавшими газами двигателя внутреннего сгорания.
Известна система рециркуляции отработавших газов ДВС, включающая выпускной коллектор, соединенный каналом с впускным трактом, впускную трубу и расположенный на последней клапан рециркуляции, установленный в канале, соединяющем выпускной коллектор с впускным трактом (авторское свидетельство СССР №1201542, МПК F02М 25/06, 1983 г.).
Недостатком известной системы рециркуляции отработавших газов является то, что при подводе рециркулируемых газов во впускной тракт через канал с осью, параллельной установочной плоскости карбюратора, происходит неравномерное распределение рециркулируемых, газов по цилиндрам двигателя и ухудшение смесеобразования, особенно при условии применения двухкамерных карбюраторов, т.е. когда рециркуляция отработавших газов во впускной тракт должна осуществляться при закрытой вторичной камере карбюратора.
Известна система рециркуляции отработавших газов карбюраторного двигателя внутреннего сгорания (патент РФ №2170361, МПК F02М 25/07), принятая за прототип, и содержащая выпускной коллектор, соединенный каналом с впускным трактом, впускную трубу и расположенный на
последней клапан рециркуляции, установленный в канале, соединяющем выпускной коллектор с впускным трактом, канал во впускной трубе, выходящий во впускной тракт после клапана рециркуляции, выполнен во впускной трубе ступенчато с осью отверстия, расположенной по оси симметрии отверстий для первичной и вторичной камер карбюратора, проходящей под углом 20° к установочной плоскости карбюратора и через точку, расположенную на одинаковом расстоянии от оси отверстий для первичной и вторичной камер (посередине).
Недостатком данной системы рециркуляции отработавших газов является неустойчивая работа двигателя при минимальной частоте вращения коленчатого вала. Это происходит ввиду неточной работы устройств, обеспечивающих открытие клапана рециркуляции.
Технический результат направлен на повышение стабильности работы двигателя при оснащении его системой рециркуляции отработавших газов, улучшение экологических и экономических показателей двигателя;
Технический результат достигается тем, что устройство рециркуляции отработавших газов, содержит выпускной коллектор, соединенный каналом с впускным трактом, впускную трубу, канал во впускной трубе, выходящий во впускной тракт, выполненный во впускной трубе ступенчато с осью отверстия, расположенной по оси симметрии отверстий для первичной и вторичной камер карбюратора, проходящей под углом 20° к установочной плоскости карбюратора и через точку, расположенную на одинаковом расстоянии от оси отверстий для первичной и вторичной камер (посередине),
при этом в канале, соединяющем выпускной коллектор с впускным трактом установлен охладитель рециркулируемых газов и электромагнитный клапан рециркуляции, управляемый электронным блоком управления с частотным компаратором, тепловым компаратором и логическим блоком, причем электронный блок управления получает и обрабатывает данные от теплового датчика и датчика частоты вращения коленчатого вала.
Отличительным признаком от прототипа является то, что в устройстве рециркуляции отработавших газов в канале, соединяющем выпускной коллектор с впускным трактом установлен охладитель рециркулируемых газов и электромагнитный клапан рециркуляции, управляемый электронным блоком управления с частотным компаратором, тепловым компаратором и логическим блоком, причем электронный блок управления получает и обрабатывает данные от теплового датчика и датчика частоты вращения коленчатого вала.
На рисунке показана схема устройства рециркуляции отработавших газов.
Устройство рециркуляции отработавших газов, содержит, соединенный с надпоршневым пространством 1 выпускной коллектор 2 с заборником рециркулируемых газов 3, связанным трубопроводом 4 с охладителем рециркулируемых газов 5, имеющим рубашку охлаждения 6, связанную через подводящий трубопровод 7 и отводящий трубопровод 8 с штатной системой охлаждения двигателя. Охладитель рециркулируемых газов 5, в свою очередь, через и канал подвода рециркулируемых газов 9 и,
установленный в нем электромагнитный клапан рециркуляции 10, связан с впускной трубой 11, причем электромагнитный клапан рециркуляции 10 управляется электронным блоком 12, включающим частотный компаратор 13, температурный компаратор 14 и логический блок 15, объединенные в едином корпусе. Сигналы на электронный блок 12 подаются с температурного датчика 16 и датчика частоты вращения коленчатого вала 17.
Устройство работает следующим образом.
После осуществления выпуска отработавших газов из надпоршневого пространства 1 в выпускной коллектор 2 часть из них через заборник 3 и трубопровод 4 попадает в охладитель рециркулируемых газов 5, где, осуществив теплообмен с охлаждающей жидкостью рубашки охлаждения 6, снижают свою температуру и уменьшают за счет этого объем.
При работе двигателя температурный компаратор 14 электронного блока управления 12 ориентируется на показания датчика температуры охлаждающей жидкости 16 и дает команду для открытия электромагнитного клапана рециркуляции 10, при температуре охлаждающей жидкости более 30-35°С; частотный компаратор 13 электронного блока управления 12 дает команду для открытия электромагнитного клапана рециркуляции 10, ориентируясь на показания датчика частоты вращения коленчатого вала 17, при частоте вращения коленчатого вала более 1000 об/мин. При выполнении этих условий происходит открытие запорного штока электромагнитного клапана 10. Перепускаемые отработавшие газы по каналу 9 через открытый электромагнитный клапан 10 попадают из охладителя 5 во впускную трубу
11. Благодаря наклонному расположению канала 12 рециркулируемые отработавшие газы турбулизируют топливовоздушную смесь, поступающую в цилиндры двигателя, и тем самым улучшается перемешивание топлива (бензина) с воздухом на такте впуска и за счет этого уменьшается расход топлива.
x
Снижение объема и температуры рециркулируемых газов в охладителе позволяет соответственно уменьшить объемную долю рециркулируемых газов в свежем заряде и содержание N0^ в отработавших газах за счет снижения максимальных температур сгорания. Понижение максимальной температуры процесса сгорания вследствие рециркуляции отработавших газов (до 10%) уменьшит концентрацию N0 на 50-70,% а содержание СО до 0,2% [1,2,3].
Порог срабатывания частотного компаратора 13 должен соответствовать 1000 об/мин коленчатого вала двигателя, а температурного компаратора 14 - температуре охлаждающей жидкости 30-35°С. Электромагнитный клапан 10 обеспечивает перепуск отработавших газов из выпускного коллектора 2 во впускную трубу 11 во время, определяемое электронным блоком управления.
Принцип работы электронного блока управления 12:
- при пуске двигателя температурный компаратор 14 ориентируется на показания датчика температуры охлаждающей жидкости 16 и дает команду для открытия электромагнитного клапана рециркуляции 10 при температуре охлаждающей жидкости более 30-35°С:
- частотный компаратор 13 дает команду для открытия электромагнитного клапана рециркуляции 10 при частоте вращения коленчатого вала более 1000 об/мин;
- логический блок 15 следит за тем, чтобы электромагнитный клапан рециркуляции 10 открывался только при выполнении обоих условий,
x
При режимах работы двигателя при частоте вращения коленчатого вала менее 1000 об/мин электромагнитный клапан закрыт и рециркуляции отработавших газов не происходит, что исключает возможность неустойчивой работа двигателя при минимальной частоте вращения коленчатого вала. Такая организация работы устройства для рециркуляции отработавших газов обусловлена также тем, что на малых частотах вращения коленчатого вала массовая и долевая эмиссия NO мала и уменьшать ее принудительно применением рециркуляции отработавших газов не обязательно [4].
x
Исследования влияния рециркуляции на содержание NO, показывают, что рециркуляция 5% отработавших газов уменьшает концентрацию NOx примерно на 47%, а 15% на 84%[3]. Однако экспериментально установлено, что для сохранения КПД и мощности двигателя в заданных пределах количество перепускаемого газа не должно превышать 10%.
Таким образом, расслоение свежего заряда с использованием для этой цели рециркуляции отработавших газов позволит значительно улучшить экологические характеристики двигателей с впрыском бензина при одновременном улучшении их экономичности.
Список использованных источников:
1 Кульчицкий А.Р. Токсичность автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пос. для высшей школы. - 2-е изд., испр. и доп.- М.: Академический Проект, 2004. - 400 с.
2 Звонов В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. - 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1981. - 160 с., ил.
3. Якубовский Ю. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды: Пер. с Пол.- М.: Транспорт, 1979.-198 с.,
4. Марков В.А., Баширов P.M., Габитов И.И. Токсичность отработавших газов дизелей. - 2-е изд., перераб.- М.: изд. МГТУ им Баумана, 2002.-375 с.