СИСТЕМА РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДИЗЕЛЯ С ТУРБОНАДДУВОМ И ОХЛАЖДЕНИЕМ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно, к дизельным двигателям с турбонаддувом и охлаждением наддувочного воздуха, применяемым на легковых и малотоннажных грузовых автомобилях.
Известна система рециркуляции отработавших газов дизельного двигателя с турбонаддувом, предназначенная для снижения вредных выбросов оксидов азота до уровня норм экологического класса 2 (Евро 2) и содержащая выпускной коллектор, трубку рециркуляции, клапан рециркуляции, впускной коллектор с нагнетательным патрубком, который по ходу движения наддувочного воздуха имеет горизонтальный цилиндрический, торовый и вертикальный цилиндрический участки постоянного сечения по длине нагнетательного патрубка, ось которого расположена в плоскости, перпендикулярной к оси коленчатого вала дизеля. Клапан рециркуляции размещен на торовом участке нагнетательного патрубка (см. патент РФ на ПМ №43597, МПК: F02M 25/06, 25/07; F02В 27/04, 33/44, 37/00, дата приоритета - 2004-09-27).
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного решения, следует отнести низкий расход неохлаждаемых рециркулируемых газов (часть отработавших газов, перепускаемых системой рециркуляции), связанный с низким перепадом давлений в выпускном коллекторе и нагнетательном патрубке впускного коллектора. В связи с этим такая система рециркуляции, в случае ее применения в дизеле с турбонаддувом и охлаждением наддувочного воздуха с более высоким уровнем форсирования, имеет ограниченные возможности по обеспечению более жестких норм экологического класса 3 (Евро 3) в части вредных выбросов оксидов азота.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является система рециркуляции отработавших газов дизельного двигателя с турбонаддувом, предназначенная для снижения вредных выбросов дисперсных частиц и оксидов азота до уровня норм экологического класса 3 (Евро 3) и содержащая выпускной коллектор, трубку рециркуляции, охладитель рециркулируемых газов, клапан рециркуляции, ось которого расположена под отрицательным углом к горизонтальной плоскости, впускной коллектор с нагнетательным патрубком, который по ходу движения наддувочного воздуха имеет горизонтальный цилиндрический, торовый и вертикальный цилиндрический участки постоянного сечения по длине нагнетательного патрубка, ось которого расположена в плоскости, перпендикулярной к оси коленчатого вала дизеля. Клапан рециркуляции размещен на торовом участке нагнетательного патрубка (см. патент РФ на ПМ №73401, МПК: F02M 25/06, дата приоритета - 2008-01-09).
К причинам препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, в дизельном двигателе с турбонаддувом и охлаждением наддувочного воздуха относятся:
- низкая эффективность работы системы рециркуляции при работе двигателя на частичных нагрузках из-за ограниченного расхода охлаждаемых рециркулируемых газов, связанного с ограниченным перепадом давлений в выпускном коллекторе и нагнетательном патрубке впускного коллектора, отсутствия возможности регулирования данного перепада давлений, двухпозиционная работа клапана рециркуляции по принципу «открыто-закрыто» и повышенное гидравлическое сопротивление воздуховода, соединяющего впускной коллектор с охладителем наддувочного воздуха при его размещении перед радиатором системы охлаждения автомобиля;
- низкая эксплуатационная надежность работы клапана рециркуляции при расположении его оси под отрицательным углом φ<0° к горизонтальной плоскости;
- отсутствие обратной связи, информирующей об отказе клапана.
В связи с этим такая система рециркуляции, в случае ее применения в дизеле с турбонаддувом и охлаждением наддувочного воздуха с более высоким уровнем форсирования, имеет ограниченные возможности по обеспечению более жестких норм экологического класса 4 (Евро 4) в части вредных выбросов оксидов азота.
Сущность полезной модели - выполнение, как минимум, горизонтального участка нагнетательного патрубка в виде конфузора, в конце которого размещен клапан рециркуляции, расположение оси нагнетательного патрубка впускного коллектора в плоскости, параллельной оси коленчатого вала дизеля, расположение оси клапана рециркуляции под положительным углом φ от 5 до 90 градусов к горизонтальной плоскости, оснащение клапана рециркуляции датчиком перемещения, размещение воздухоподающего патрубка, снабженного поворотной заслонкой с электрическим приводом, на входе в горизонтальный участок нагнетательного патрубка.
Технический результат - выполнение норм экологического класса 4 (Евро 4) по вредным выбросам оксидов азота дизелем с турбонаддувом и охлаждением наддувочного воздуха за счет гибкого регулирования расхода охлаждаемых рециркулирусмых газов и обеспечения наименьшего гидравлического сопротивления воздуховода, соединяющего впускной коллектор с охладителем наддувочного воздуха; обеспечение надежной работы клапана рециркуляции и контроля за его работоспособностью с помощью датчика перемещения.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в системе рециркуляции отработавших газов дизеля с турбонаддувом и охлаждением наддувочного воздуха, содержащей выпускной коллектор, трубку рециркуляции, охладитель рециркулируемых газов, клапан рециркуляции, впускной коллектор с нагнетательным патрубком, который имеет горизонтальный, торовый и вертикальный участки по ходу движения наддувочного воздуха, особенностью является то, что для увеличения перепада давлений в выпускном коллекторе и нагнетательном патрубке впускного коллектора, как минимум, горизонтальный участок нагнетательного патрубка выполнен в виде конфузора, в конце которого размещен клапан рециркуляции для регулирования расхода рециркулируемых газов, причем для обеспечения наименьшего гидравлического сопротивления воздуховода, соединяющего впускной коллектор с охладителем наддувочного воздуха, ось нагнетательного патрубка впускного коллектора расположена в плоскости, параллельной оси коленчатого вала дизеля, причем для повышения надежности работы ось клапана рециркуляции расположена под положительным углом φ от 5 до 90 градусов к горизонтальной плоскости, причем для контроля за работоспособностью клапан рециркуляции снабжен датчиком перемещения, причем для дальнейшего увеличения перепада давлений в выпускном коллекторе и нагнетательном патрубке впускного коллектора на входе в горизонтальный участок нагнетательного патрубка размещен воздухоподающий патрубок, снабженный поворотной заслонкой с электрическим приводом.
Выполнение системы рециркуляции описанным выше образом с использованием всей предложенной совокупности существенных признаков позволяет дизелю с турбонаддувом и охлаждением наддувочного воздуха обеспечить требования экологического класса 4 (Евро 4) по количеству вредных выбросов оксидов азота в атмосферу с выхлопными газами автомобиля.
Для пояснения настоящей полезной модели приведены следующие иллюстрации:
на фиг.1 - вид сверху на систему рециркуляции отработавших газов дизеля с турбонаддувом и охлаждением наддувочного воздуха;
на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1;
на фиг.3 - вид Б на клапан рециркуляции с датчиком перемещения и нагнетательный патрубок впускной трубы на фиг.1.
Система рециркуляции отработавших газов дизеля 1 с турбокомпрессором 2 и охладителем наддувочного воздуха 3, размещенного перед радиатором 4 системы охлаждения, содержит выпускной коллектор 5, трубку рециркуляции 6, охладитель рециркулируемых газов 7, клапан рециркуляции 8, впускной коллектор с нагнетательным патрубком 9, который имеет горизонтальный 10, торовый 11 и вертикальный 12 участки по ходу движения наддувочного воздуха. Горизонтальный участок 10 и часть торового участка 11 выполнены в виде конфузора 13 (D>d), в конце которого размещен клапан рециркуляции 8. Ось В нагнетательного патрубка впускного коллектора 9 расположена в плоскости сечения А-А, параллельной оси Г коленчатого вала дизеля 1. Ось Д клапана рециркуляции 8 расположена под положительным углом φ, равным 5 градусам, к горизонтальной плоскости Е. Клапан рециркуляции 8 снабжен датчиком перемещения 14. На входе в горизонтальный участок 10 нагнетательного патрубка размещен воздухоподающий патрубок 15, снабженный поворотной заслонкой 16 с электрическим приводом 17.
Система рециркуляции отработавших газов работает следующим образом.
При работе дизеля 1 на установившемся режиме (расход воздуха и частота вращения коленчатого вала дизеля не изменяются) турбокомпрессор 2 через охладитель наддувочного воздуха 3 и воздухоподающий патрубок 15 подает воздух в нагнетательный патрубок впускного коллектора 9. В конфузоре 13 скорость воздуха увеличивается при одновременном уменьшении статического давления, что приводит к увеличению перепада давления между выпускным коллектором 5 и нагнетательным патрубком впускного коллектора 9. При недостаточной величине перепада давления с помощью электрического привода 17 поворотная заслонка 16 уменьшает площадь проходного сечения воздухоподающего патрубка 15, что приводит к дополнительному увеличению перепада давления. Требуемый расход рециркулируемых газов устанавливается с помощью клапана рециркуляции 8, контроль за работоспособностью которого выполняется с помощью датчика перемещения 14.
Преимущество заявляемой полезной модели состоит в том, что по сравнению с известной системой рециркуляции, обеспечивается гибкое регулирование расхода охлаждаемых рециркулируемых газов, повышается надежность работы клапана рециркуляции с датчиком перемещения и контроль за его работоспособностью.