Воздушный патрубок

Полезная модель относится к области транспортных средств, а именно к системам подачи рециркулируемого отработанного газа EGR в воздух для сгорания в двигателях внутреннего сгорания.
При возврате (рециркуляции) отработанного газа часть образовавшегося при сгорании отработанного газа подается в необходимый для сгорания топлива свежий воздух в качестве инертного газа для того, чтобы вследствие этого сокращать содержание кислорода в воздухе для сгорания. Вследствие этого сгорание проходит на более низком уровне температуры, и образование оксидов азота уменьшается.
Известна воздуховодная труба воздухозаборника, содержащая канал подачи воздуха, левый конец которого содержит неподвижное кольцо, заклепку для соединения с панелью экрана, при этом канал оснащен патрубком, внутреннее соединение которого имеет опорный стержень, и камеру с сеткой пылевого фильтра, при этом правый конец канала оснащен переходной трубой с аркой (см. патент CN208686650U, МПК F04D29/40(2006.01), F04D29/70(2006.01), опубликовано 02.04.2019).
Известна всасывающая труба усилителя, содержащая сильфон, канал повышения давления, боковая поверхность левого конца которого выполнена с резьбовой частью, при этом правая часть сильфона и левый конец канала соединены друг с другом через гофрированную секцию, уплотнительную прокладку (см. патент CN205117559U, МПК F02М35/104(2006.01), опубликовано 30.03.2016).
Известна выхлопная труба рециркуляции отработанных газов EGR, содержащая подвижный и неподвижный фланец, гофрированную трубу, угловой патрубок, последовательно жестко соединенные между собой, при этом гофрированная труба добавлена в штуцер трубы (см. патент CN202047908U, МПК F02М25/07(2006.01), опубликовано 23.11.2011).
Известна труба для системы рециркуляции выхлопных газов, содержащая фланец, патрубок и муфту, которая соединена с патрубком, причем секция соединительного редуктора с одной формой волны находится между S-образной формой и омега-образной формой, где редуктор муфты выполнен многослойным (см. патент CN201461145U, МПК F02М25/07(2006.01), F16L51/02(2006.01), опубликовано 12.05.2010).
Известна труба рециркуляции отработанных газов, содержащая патрубок для отвода отработавших газов, трубку, направляющая охлаждающую среду, снабженную отверстиями для входа и выхода охлаждающей среды, причем труба для выхлопных газов имеет прямолинейный участок трубы, который выполнен в виде волнообразной трубы, промежуточное пространство проходит по длине прямолинейного участка трубы с волнообразной трубой, а внешняя направляющая труба для охлаждающей среды окружает волнообразную трубу (см. патент DE102005020014A1, МПК F02М25/07(2006.01), опубликовано 02.11.2006).
Известно устройство для очистки газа, содержащее последовательно соединенные первую и вторую секции, рабочие и съемные элементы которых встроены в наружный цилиндрический корпус с поперечными перегородками, разделяющими последовательно по потоку очищаемого газа полости первой и второй секций, причем вход в первую секцию, представляющую собой фазовый отделитель инерционно-гравитационного типа, осуществлен с торца корпуса через отражатель, вторая секция представляет собой отделитель прямоточно-центробежного типа, состоящий, по крайней мере, из одной сепарационной трубы с завихрителем на входе, каналом отвода улавливаемых примесей на выходе и каналом перепуска газа из междутрубной полости, при этом полости первой и второй секций с нижней стороны корпуса сообщены с бункерами сбора улавливаемых примесей, на выходе которых установлены сбросные клапаны, при этом каналом перепуска газа снабжена каждая сепарационная труба таким образом, что перепуск газа из междутрубной полости осуществляют обратно на вход в трубу через сквозные отверстия в стенке трубы в зону пониженного давления на выходе из завихрителя, в зазор, образованный кольцевым обтекателем и внутренней стенкой трубы, на выходе которой размещен патрубок отвода очищенного газа, имеющий тот же диаметр, что и труба, и образующий с ее концом захватывающую кольцевую щель для вывода улавливаемой примеси, причем щель охватывается перфорированным концом патрубка, а внутренние кромки трубы и патрубка отвода очищенного газа выполнены под острым углом к направлению потока (см. патент RU2188061, МПК В01D45/00(2000/01), опубликовано 27.08.2002).
Известна система рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом, содержащая один или более выпускных коллекторов, одну или более трубку рециркуляции, гофрированную в местах изгиба, клапан рециркуляции, теплообменник охлаждения газов и патрубки охлаждающей жидкости, дополнительно имеет смеситель отработавших газов, выполненный в виде трубки, на выходе которой срезана половина цилиндра, а оставшаяся половина имеет перфорацию в виде одного или более рядов отверстий (см. патент RU142536, МПК F02М25/07(2006.01), опубликовано 27.06.2014).
Известен приемный патрубок системы выпуска двигателя внутреннего сгорания, имеющий трубный участок, выполненный с изгибом, и присоединительные фланцы на концах, где трубный участок выполнен из трубы бесшовной конструкции и имеет радиус гибки по оси трубы, равный ее диаметру, при этом фланцы выполнены за одно целое с трубой фасонированием (см. патент RU160910, МПК F01N13/08(2010.01), опубликовано 10.04.2016).
Известна 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, 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 (см. патент RU2509906, МПК F02D9/00(2006.01), F02М25/07(2006.01), опубликовано 20.03.2014).
Прототипом к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является система подачи для введения рециркулируемого отработанного газа в канал воздухопровода воздуха двигателя внутреннего сгорания, имеющая трубу возврата отработавших газов в виде форсунки, при этом в канале свежего воздуха для прерывания подачи свежего воздуха перед головкой цилиндра двигателя внутреннего сгорания расположен быстродействующий клапан, и выходное отверстие возврата отработанного газа расположено по центру в канале свежего воздуха и в направлении потока свежего воздуха с образованием минимального зазора перед быстродействующим клапаном, кроме того все части конструкции выполнены разъемными, которые соединены между собой болтовым соединением (см. патент RU2700845, МПК F02D9/02(2006.01), F02М26/19(2006.01), опубликовано 23.09.2019).
Конструкция известных решений ограничивает объем поставки отработавших газов пропускным сечением патрубка через теплообменник от системы выпуска в систему подачи воздуха в двигатель для эффективного уменьшения температуры сгорания топлива, где объем отработавших газов от системы выпуска двигателя в систему подачу свежего воздуха в двигатель подается в недостаточном объеме для достижения гомогенной смеси, кроме того данные технические решения имеют низкий коэффициент перепуска отработавших газов через теплообменник для оптимизации рабочего процесса в составе двигателя.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повысить коэффициент перепуска отработавших газов через теплообменник EGR для оптимизации рабочего процесса в составе двигателя.
Поставленная задача решается тем, что воздушный патрубок, содержащий воздухопровод, трубу подачи отработавших газов, установленную в горловине патрубка, патрубок выполнен цельным и дополнительно содержит конфузор и диффузор, выполненные трапециевидной формы, сужающиеся в сторону горловины, которая выполнена в виде прямого участка, причем конфузор, горловина, диффузор жестко соединены между собой.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что воздушный патрубок выполнен цельным и дополнительно содержит конфузор и диффузор, выполненные трапециевидной формы, сужающиеся в сторону горловины, которая выполнена в виде прямого участка, причем конфузор, горловина, диффузор жестко соединены между собой, позволяет повысить коэффициент перепуска отработавших газов через теплообменник EGR.
Полезная модель поясняется следующим чертежом, на котором изображено устройство воздушного патрубка.
Воздушный патрубок выполнен цельным и содержит воздухопровод 1, горловину 2, выполненную в виде прямого участка, в которой установлена труба 3 подачи отработавших газов, проходящих через теплообменник EGR, соединенным с выпускным газопроводом (не показано). Патрубок дополнительно содержит конфузор 4 и диффузор 5, которые выполнены трапециевидной формы, сужающиеся в сторону горловины 2, при этом все части патрубка воздухопровод 1, горловина 2, конфузор 4 и диффузор 5 жестко соединены межу собой.
Заявляемый патрубок содержит сужающую часть в виде горловины 2, в которой размещена труба 3 подачи отработавших газов для увеличения количества перепуска отработавших газов, проходящих через теплообменник EGR, где полученная разница в пропускном диаметре от воздухопровода к горловине позволяет увеличить расход и скорость воздуха, проходящий через горловину и уменьшить давление. В связи с тем, что давление в горловине 2 снижается, за счет сужения, поступление через трубу 3 подачи отработавших газов увеличивается, таким образом, сгорание происходит при более низком уровне тепловыделения и уменьшается уровень образования оксидов азота, тем самым повышая коэффициент перепуска отработавших газов для оптимизации рабочего процесса в двигателе.
Воздушный патрубок работает следующим образом.
Воздух, проходящий по воздухопроводу 1 через конфузор 4, поступает в горловину 2, где за счет уменьшения проходного диаметра увеличивается расход и скорость проходящего воздуха и тем самым уменьшается давление его в зоне горловины 2, согласно закону Бернулли. В горловину 2 встроена труба 3 для подачи отработавших газов, проходящих через теплообменник EGR, соединенный с выпускным газопроводом, так как давление воздуха в горловине 2 уменьшает и увеличивает разницу давлений в зоне отбора отработавших газов и зоне подвода этих газов, количество перепуска отработавших газов через трубу 3 выше, и тем самым увеличивается коэффициент перепуска отработавших газов через теплообменник EGR, для оптимизации рабочего процесса в составе двигателя и уменьшения уровня выбросов NOx.
Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет повысить коэффициент перепуска отработавших газов, проходящих через теплообменник EGR.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании с применением ранее освоенных технологий.