ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано для повышения эффективности работы поршневых двигателей внутреннего сгорания с рециркуляцией отработавших газов.
Известен поршневой двигатель внутреннего сгорания с рециркуляцией отработавших газов (Кульчицкий А.Р. Токсичность автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пособие / Владимирский гос. ун-т. Владимир, 2000, стр.131-133), содержащий: поршневой двигатель внутреннего сгорания с впускным и выпускным коллекторами; теплообменник для охлаждения рециркулирующих газов; патрубок, соединяющий выпускной коллектор с теплообменником для охлаждения рециркулирующих газов; патрубок, соединяющий теплообменник для охлаждения рециркулирующих газов с впускным коллектором и клапан, регулирующий долю рециркулирующих газов.
Недостатками этого поршневого двигателя внутреннего сгорания с рециркуляцией отработавших газов являются:
- затраты энергии для охлаждения рециркулирующих газов (в случае использования жидкостных охладителей рециркулирующих газов), что приводит к снижению его мощности и экономичности;
- недостаточно эффективное (глубокое) охлаждение рециркулирующих газов, что снижает коэффициент наполнения поршневого двигателя внутреннего сгорания, а, следовательно его мощность и экономичность;
- достаточно сложная конструкции теплообменника, предназначенного для охлаждения рециркулирующих газов, снижающая надежность двигателя внутреннего сгорания с рециркуляцией отработавших газов в целом;
- наличие специального клапана, регулирующего долю рециркулирующих газов, также снижающего надежность двигателя внутреннего сгорания с рециркуляцией отработавших газов в целом;
Данная конструктивная схема поршневого двигателя внутреннего сгорания с рециркуляцией отработавших газов является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.
Задачей предложения является повышение мощности, экономичности поршневых двигателей внутреннего сгорания с рециркуляцией отработавших газов и их надежности за счет:
- исключения затрат энергии для охлаждения рециркулирующих газов (в случае использования жидкостных охладителей рециркулирующих газов);
- существенно более эффективного (глубокого) охлаждения рециркулирующих газов, чем в традиционных охладителях рециркулирующих газов, что увеличивает коэффициент наполнения поршневого двигателя внутреннего сгорания;
- простоты конструкции вихревой трубки и возможности регулирования доли рециркулирующих газов с помощью ее дросселя, выполняющего роль клапана в обычной системе, что повышает надежность двигателей с рециркуляцией отработавших газов в целом.
Решение поставленной задачи достигается тем, что из цилиндра поршневого двигателя внутреннего сгорания отработавшие газы направляются в вихревую трубку (трубку Ранка), где их поток разделяется на два - холодный, который направляется во впускной коллектор двигателя, и горячий, который вбрасывается в атмосферу. Доля холодных отработавших газов, направляющихся во впускной коллектор регулируется дросселем вихревой трубки.
Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод o его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.
Предложение поясняется фиг.1, где изображена принципиальная схема предлагаемого поршневого двигателя внутреннего сгорания с рециркуляцией отработавших газов.
Предлагаемый поршневой двигатель внутреннего сгорания с рециркуляцией отработавших газов содержит: поршневой двигатель внутреннего сгорания 1, впускной 2 и выпускной 3 коллекторы, вихревую трубку (трубку Ранка) 4 с входным патрубком 5 и дросселем 6, а также перепускной патрубок 7.
Поршневой двигатель внутреннего сгорания с рециркуляцией отработавших газов работает следующим образом.
Отработавшие газы из цилиндра поршневого двигателя внутреннего сгорания 1 по входному патрубку 5 попадают в вихревую трубку 4 (трубку Ранка) (принцип действия которой описан в статье Гуцол А.Ф.. Эффект Ранка / А.Ф.Гуцол // Успехи физических наук, 1997. - Т.167. - №6. - С.665-687), где их поток разделяется на два - холодный, который направляется во впускной коллектор 2 поршневого двигателя внутреннего сгорания 1, и горячий, вбрасывается в атмосферу через выпускной коллектор 3. Доля холодных отработавших газов, направляющихся во впускной коллектор регулируется дросселем 6 вихревой трубки (трубки Ранка) 4.
По сравнению с прототипом в предложенном поршневом двигателе внутреннего сгорания с рециркуляцией отработавших газов обеспечивается:
- исключение затрат энергии для охлаждения рециркулирующих газов (в случае использования жидкостных охладителей рециркулирующих газов);
- существенно повышается эффективность (глубина) охлаждения рециркулирующих газов по сравнению с традиционными охладителями рециркулирующих газов, что увеличивает коэффициент наполнения поршневого двигателя внутреннего сгорания;
- повышается надежность двигателей с рециркуляцией отработавших газов в целом, так как упрощается устройство, обеспечивающее охлаждение рециркулирующих отработавших газов (в результате замены теплообменника вихревой трубкой) и обеспечивается возможность регулирования доли рециркулирующих газов с помощью дросселя вихревой трубки (трубки Ранка), выполняющего роль клапана в обычной системе.