СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ КАРТЕРНЫХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно, к устройствам для присадки картерных газов с парами смазочного масла в первичный воздух, которые применяются в системе вентиляции картерных газов с источником отрицательного давления (разряжения) двигателя внутреннего сгорания (в дальнейшем - двигателя).
Известен смеситель для картерных газов двигателя, содержащий входной участок для подвода воздуха, средний участок, трубку для подвода картерных газов и выходной участок для отвода газо-воздушной смеси. Трубка для подвода картерных газов имеет постоянное сечение и размещена на среднем участке трубопровода, причем ось трубки выполнена перпендикулярно к оси среднего участка трубопровода. Торцевая поверхность выходной части трубки для подвода картерных газов размещена на внутренней поверхности среднего участка смесителя, выполненного по всей длине в виде цилиндра с постоянным внутренним диаметром. Входной участок по направлению движения воздуха выполнен прямолинейным и, далее, изогнутым на угол 90°. Средний участок выполнен прямолинейным. Выходной участок трубопровода по направлению движения газо-воздушной смеси выполнен изогнутым на угол 90 и, далее, прямолинейным. Смеситель, входной участок которого соединен с воздушным фильтром, выполнен в виде конструктивного элемента турбокомпрессора двигателя (патент Японии JP 60081416, фиг.1, МКИ: F 02 М 25/06, F 01 М 13/02, дата публикации - 09.05.1985 г.).
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата, относится пониженное, на величину разряжения, статическое давление в смесителе в месте размещения трубки для подвода картерных газов. Численное значение разряжения равно сумме газодинамических потерь от воздушного фильтра до места размещения трубки для подвода картерных
газов и динамического напора воздуха, которые повышаются с ростом скорости воздушного потока. Поэтому с увеличением расхода воздуха численное значение разряжения в смесителе, а также и в картере двигателя, возрастает, что приводит к увеличению расхода картерных газов и усложнению системы вентиляции картерных газов.
7
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является смеситель для картерных газов двигателя, содержащий входной участок для подвода воздуха, патрубок и канал для подвода картерных газов, выходной участок для отвода газо-воздушной смеси. Патрубок и канал для подвода картерных газов размещены на боковой стенке выходного участка для отвода газо-воздушной смеси, при этом выходная часть канала выполнена по направлению движения газо-воздушной смеси. Канал для подвода картерных газов выполнен с постоянной площадью поперечного сечения по всей длине. Торцевая поверхность выходной части трубки для подвода картерных газов размещена внутри выходного участка для отвода газо-воздушной смеси. Смеситель по всей длине выполнен в виде цилиндра с постоянным внутренним диаметром. Входной участок по направлению движения воздуха выполнен изогнутым. Выходной участок по направлению движения газо-воздушной смеси выполнен прямолинейным. Ось входной части канала для подвода картерных газов расположена под углом 90° к оси выходного участка для отвода газо-воздушной смеси. Ось выходной части канала для подвода картерных газов расположена параллельно оси выходного участка для отвода газо-воздушной смеси, внутри которого размещена поворотная заслонка. Смеситель выполнен в виде конструктивного элемента системы впуска двигателя (патент Германии DE 10320857 A1, фиг.5, МКИ: F 01 М 13/02, дата публикации - 09.05.2004 г.).
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата, относится пониженное, на величину разряжения, статическое давление в месте расположения торцевой поверхности выходной части канала для подвода картерных газов. Численное значение разряжения равно сумме
газодинамических потерь по пути движения воздушного потока до места расположения торцевой поверхности выходной части канала для подвода картерных газов, динамического напора воздуха и, собственно, динамического напора картерных газов, выходящих по направлению воздушного потока. При работе двигателя на больших оборотах под нагрузкой заслонка всегда открыта, поэтому с увеличением расхода воздуха численное значение разряжения также возрастает, что приводит к увеличению расхода картерных газов и усложнению системы вентиляции картерных газов.
Сущность полезной модели - разработка такой конструкции смесителя для картерных газов двигателя, которая позволяет уменьшить численное значение разряжения в месте выхода картерных газов в смеситель за счет размещения канала для подвода картерных газов на боковой стенке входного участка для подвода воздуха, выполнения входной части канала в направлении движения воздуха, а выходной части - против движения воздуха, уменьшения площади поперечного сечения канала для подвода картерных газов в направлении движения картерных газов и размещения торцевой поверхности выходной части канала для подвода картерных газов между максимальным D и минимальным d внутренними диаметрами входного участка для подвода воздуха, выполненного в виде цилиндра и сужающегося конуса.
Технический результат - снижение расхода картерных газов в системе вентиляции.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в смесителе для картерных газов двигателя внутреннего сгорания, содержащем входной участок для подвода воздуха, патрубок и канал для подвода картерных газов, выходной участок для отвода газо-воздушной смеси, служащий для соединения с впускным патрубком компрессорной ступени турбокомпрессора, причем патрубок и канал для подвода картерных газов размещены на боковой стенке входного участка для подвода воздуха, при этом входная часть канала выполнена в направлении движения воздуха, а выходная часть канала выполнена против движения воздуха,
вх
вых
вx
вых
кроме того, площадь поперечного сечения канала для подвода картерных газов уменьшается пропорционально длине канала в направлении движения картерных газов при выполнении условий 1,0<F/F<9,0, где F и F, соответственно, площади поперечных сечений канала на входе и на выходе, кроме того, торцевая поверхность выходной части канала для подвода картерных газов размещена между максимальным D и минимальным d внутренними диаметрами входного участка для подвода воздуха, выполненного в виде последовательно расположенных по направлению движения воздуха цилиндра, соединенного гофрированным шлангом с воздушным фильтром автомобиля, и сужающегося конуса, где D - диаметр цилиндра, равный максимальному диаметру сужающегося конуса, и d - минимальный диаметр сужающегося конуса, кроме того, ось входной части канала для подвода картерных газов расположена под углом 0°≤α≤75° к оси входного участка для подвода воздуха, кроме того, ось выходной части канала для подвода картерных газов расположена под углом 0°≤β≤15° к оси входного участка для подвода воздуха.
Выполнение смесителя для картерных газов двигателя внутреннего сгорания описанным выше образом с использованием всей предложенной совокупности существенных признаков позволяет повысить эффективность работы системы вентиляции картерных газов в целом.
Для пояснения настоящей полезной модели приведены следующие иллюстрации:
на фиг.1 - изображен продольный разрез смесителя, установленного на корпусе компрессорной ступени турбокомпрессора двигателя;
на фиг.2 - изображен разрез А-А на фиг.1.
Смеситель для картерных газов двигателя внутреннего сгорания содержит входной участок 1 для подвода воздуха, патрубок 2 и канал 3 для подвода картерных газов, выходной участок 4 для отвода газо-воздушной смеси, соединенный с впускным патрубком 5 компрессорной ступени турбокомпрессора двигателя. Патрубок 2 и канал 3 для подвода картерных газов размещены
вх
вых
вx
вых
на боковой стенке 6 входного участка 1 для подвода воздуха, при этом входная часть 7 канала 3 выполнена в направлении движения воздуха, а выходная часть 8 канала 3 выполнена против движения воздуха. Площадь поперечного сечения канала 3 для подвода картерных газов уменьшается в направлении движения картерных газов при выполнении условий 1,0<F/F<9,0, где F и F, соответственно, площади поперечных сечений канала 3 на входе 9 и на выходе 10. Торцевая поверхность 11 выходной части 8 канала 3 для подвода картерных газов размещена между максимальным D и минимальным d внутренними диаметрами входного участка 1 для подвода воздуха, выполненного в виде последовательно расположенных по направлению движения воздуха цилиндра 12, соединенного гофрированным шлангом с воздушным фильтром автомобиля, и сужающегося конуса 13, где D - диаметр цилиндра 12, равный максимальному диаметру сужающегося конуса 13, и d - минимальный диаметр сужающегося конуса 13. Ось 14 входной части 7 канала 3 для подвода картерных газов расположена под углом 0°≤α≤75° к оси 15 входного участка 1 для подвода воздуха. Ось 16 выходной части 8 канала 3 для подвода картерных газов расположена под углом 0°≤β≤15° к оси 15 входного участка 1 для подвода воздуха.
Смеситель для картерных газов двигателя работает следующим образом. При работе двигателя во впускном тракте создается разряжение, численное значение которого возрастает от фильтра до впускного патрубка 5 компрессорной ступени турбокомпрессора. Численное значение разряжения в сечении А-А, по месту расположения торцевой поверхности 11, равно:
0
A
0-A
в
в
2
Р-Р=ΔР+0,5ρu ,
0
A
0-A
в
в
в
в
2
где: Р - атмосферное давление, Р - среднее по сечению А-А статическое давление, ΔР - потери давления от воздушного фильтра до сечения А-А смесителя, (0,5ρu ) - динамический напор воздуха в сечении А-А, ρ - плотность воздуха, u - средняя по сечению А-А скорость воздуха.
Под действием разряжения воздух через воздушный фильтр и гофрированный шланг поступает во входной участок 1 смесителя, при этом расход воздуха равен:
в
в
в
11
2
G=ρu(πD/4-F),
11
где: F - площадь торцевой поверхности 11 в сечении А-А.
Картерные газы через патрубок 2 и канал 3 для подвода картерных газов поступают во входной участок 1 навстречу воздушному потоку под действием перепада давления, численное значение которого равно:
К
11
К-11
г
г
2
Р-Р=ΔР+0,5ρu ,
К
11
A
в
в
К-11
г
г
г
г
2
2
где: Р - статическое давление газов в масляном картере двигателя, Р=P+0,5ρu  - статическое давление на торцевой поверхности 11, ΔР - потери давления от картера до выхода картерных газов из канала 3, (0,5ρu ) - динамический напор картерных газов на выходе 10 из канала 3, ρ - плотность картерных газов, u - скорость картерных газов на выходе 10 из канала 3.
Расход картерных газов равен:
г
г
г
вых
G=ρuF.
Картерные газы смешиваются с воздухом во входном участке 1 и по выходному участку 4 для отвода газо-воздушной смеси поступают во впускной патрубок 5 компрессорной ступени турбокомпрессора.
Преимущество полезной модели состоит в том, что по сравнению с известными смесителями размещение на боковой стенке входного участка для подвода воздуха патрубка и входной части канала для подвода картерных газов в направлении движения воздуха, а выходной части канала - против движения воздуха приводит к увеличению потерь давления в канале за счет увеличения угла поворота потока картерных газов, а также к повышению статического давления на величину динамического напора воздуха, что приводит к снижению скорости картерных газов на выходе из канала и, соответственно, расхода картерных газов при прочих равных условиях. Уменьшение площади поперечного сечения канала на выходе картерных газов в смеситель дополнительно
снижает расход картерных газов. Размещение торцевой поверхности выходной части канала для подвода картерных газов между максимальным и минимальным внутренними диаметрами входного участка для подвода воздуха, выполненного в виде последовательно расположенных по направлению движения воздуха цилиндра и сужающегося конуса, снижает газодинамические потери в смесителе и, соответственно, потери мощности на впуске, что улучшает экологические параметры двигателя.