СИСТЕМА РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель 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 полезной модели 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 направлена настоящая полезная модель, 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, при этом перепускной трубопровод снабжен расположенными по потоку движения выхлопных газов соответственно средством для охлаждения выхлопных газов и средством для отделения воды.
Средство для охлаждения выхлопных газов может быть выполнено в виде проточного жидкостного теплообменника.
Средство для охлаждения выхлопных газов может быть выполнено в виде сильфонного участка трубопровода.
Средство для отделения воды может быть выполнено в виде фильтра - влагоотделителя.
Средство для отделения воды может быть выполнено в виде изогнутого участка перепускного трубопровода, снабженного дренажным штуцером.
Регулируемый запорный элемент, предпочтительно, расположен по потоку движения выхлопных газов после средства для отделения воды и выполнен в виде дроссельной заслонки.
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 средством для охлаждения выхлопных газов 6 с воздушным или жидкостным охлаждением (на чертежах показано воздушное охлаждение атмосферным воздухом) и средством для отделения воды 7, причем последнее размещено перед регулируемым запорным элементом 2.
Средство для охлаждения выхлопных газов 6 выполнено в виде сильфонного участка трубопровода 1 или может быть выполнено в виде проточного жидкостного теплообменника (не показан)..
Средство для отделения воды 7 может быть выполнено 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 средстве для охлаждения выхлопных газов 6 газом или жидкостью. Охлажденные выхлопные газы из средства для охлаждения выхлопных газов 6 поступают в Средство для отделения воды 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, настоящая полезная модель может быть использована в автомобильной промышленности