Двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, работающих с частичным перепуском отработавших газов во впускную систему. Двигатель внутреннего сгорания, снабженный системой рециркуляции отработавших газов, содержит закрепленную на головке цилиндров 1 впускную трубу 2 в сборе с ресивером 3 и выполненный в головке цилиндров 1 канал 4 для отвода выхлопных газов, полость которого посредством газовода, в котором установлен клапан рециркуляции 5 с запорным элементом, сообщается с полостью 7 ресивера. Впускная труба 2 в стыке 8 ее крепления к головке цилиндров 1 и ресивер 3 снабжены дополнительными жестко и герметично сопряженными между собой фланцами, соответственно, 9 и 10. Газовод образован сопряженными между собой каналами 11 - в головке цилиндров 1, каналами 12 - во фланце 9 впускной трубы 2, каналами 13 и 14 - во фланце 10 ресивера 3. Клапан рециркуляции 5 смонтирован на фланце 10 ресивера 3 в геодезически верхней точке газовода. Технический результат заключается в создании компактной и более простой конструкции газовода системы рециркуляции отработавших газов и в оптимальном размещении элементов конструкции системы рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (далее ДВС), работающих с частичным перепуском отработавших газов во впускную систему.

Известны двигатели внутреннего сгорания, снабженные системой рециркуляции отработавших газов (далее ОГ), см. авторские свидетельства СССР N 1108231, БИ 30/84; N 1208290, БИ 4/86; N 1420224, БИ 32/88; N 1035265, БИ 30/83 - все по классу МКИ F 02 M 25/06. Системы рециркуляции ОГ в описанных ДВС содержат трубопровод, соединяющий полости выхлопного и впускного тракта двигателя, и установленный в трубопроводе регулирующий элемент (клапан рециркуляции ОГ), посредством которого осуществляется дозированная подача ОГ из выхлопного во впускной тракт, в зависимости от разницы величины давления (или режима работы двигателя) во впускном и выхлопном трактах.

Такая общепринятая концепция конструктивного построения системы рециркуляции ОГ ДВС имеет ряд недостатков. В частности, в полости тонкостенного трубопровода, особенно на участках его перегибов, а так же в полости клапана рециркуляции, в процессе работы системы рециркуляции, при периодическом прогреве и быстром охлаждении стенок трубопровода внутри него происходит осаждение конденсата ОГ и сгоревших углеводородов, что постепенно приводит к засмолению и закоксовыванию отдельных участков трубопровода и "залипанию" рабочего органа клапана рециркуляции ОГ, что в конечном итоге снижает эффективность работы системы рециркуляции ОГ в целом.

В качестве прототипа выбран двигатель внутреннего сгорания, снабженный системой рециркуляции отработавших газов, описанный в заявке ФРГ (DE) 3916466, МПК F 02 M 25/06, опубл. 22.11.90, БИ 47. ДВС содержит закрепленные на головке цилиндров выхлопной коллектор и сходящиеся в воздушном ресивере впускные трубы. Регулируемый отвод части выхлопных газов из тракта выхлопа в тракт впуска воздуха осуществляется посредством трубчатого газовода, в котором установлен регулирующий орган - клапан рециркуляции ОГ. В зависимости от режима работы ДВС в тракте выхлопа создается избыточное давление, а в тракте впуска - разрежение. Под воздействием разницы величины этих давлений запорный орган клапана рециркуляции приоткрывает канал газовода системы рециркуляции в большей или меньшей степени, что и обуславливает дозированный перепуск части выхлопных газов из тракта выхлопа в тракт впуска, где эта часть выхлопных газов смешивается с топливо-воздушной смесью и дожигается в цилиндрах двигателя, чем и достигается снижение токсичности отработавших газов.

Описанному ДВС присущи те же недостатки, которые уже были отмечены выше. Дополнительно следует отметить и то, что трубчатый газовод системы рециркуляции представляет собой достаточно сложную конструкцию, требующую обеспечения надежной герметизации мест крепления как к элементам тракта выхлопа, так и к элементам впускного тракта, а так же в местах присоединения к клапану рециркуляции. Сами трубки, из которых составлен газовод, выполняются из дорогостоящего цветного или легированного нержавеющего металла, стойкого к высоким температурам и агрессивной среде. Достаточно проблематична и компоновка такой системы в стесненном пространстве моторного отсека, поскольку приходится трубки, составляющие газовод, выполнять изогнутыми и удлиненными.

Решение технической задачи заключается в создании компактной и более простой конструкции газовода системы рециркуляции ОГ и оптимальном размещении элементов системы рециркуляции ОГ ДВС.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном двигателе внутреннего сгорания, снабженном системой рециркуляции отработавших газов, содержащем закрепленную на головке цилиндров впускную трубу в сборе с ресивером и выполненный в головке цилиндров канал для отвода выхлопных газов, полость которого посредством газовода, в котором установлен клапан рециркуляции с запорным элементом, сообщается с полостью ресивера, впускная труба, в стыке ее крепления к головке цилиндров и ресивер снабжены дополнительными, жестко и герметично сопряженными между собой фланцами, газовод образован сопряженными между собой каналами, выполненными в головке цилиндров и названных фланцах, при этом клапан рециркуляции смонтирован на фланце ресивера в геодезически верхней точке газовода. Дополнительно в выходном участке газовода в фланце ресивера может быть смонтирован штуцер, расположенный в полости ресивера с наклоном вниз относительно горизонта.

При таком конструктивном исполнении отпадает необходимость применения специальных трубок, элементов их крепления и герметизации, а трасса газовода не имеет застойных зон, в которых может скапливаться конденсат. Это относится и к полости клапана рециркуляции, в которой так же невозможно накопление конденсата, поскольку он смонтирован в геодезически самой верхней точки газовода.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где на фиг. 1 показан двигатель внутреннего сгорания; на фиг. 2 показана полость клапана рециркуляции ОГ.

Двигатель внутреннего сгорания (фиг. 1), снабженный системой рециркуляции отработавших газов, содержит закрепленную на головке цилиндров 1 впускную трубу 2 в сборе с ресивером 3 и выполненный в головке цилиндров 1 канал 4 для отвода выхлопных газов, полость которого посредством газовода, в котором установлен клапан рециркуляции 5 с запорным элементом 6 (фиг. 2), сообщается с полостью 7 (фиг. 1) ресивера 3. Впускная труба 2 в стыке 8 ее крепления к головке цилиндров 1 и ресивер 3 снабжены дополнительными, жестко и герметично сопряженными между собой фланцами, соответственно 9 и 10. Газовод образован сопряженными между собой каналами 11 - в головке цилиндров 1, каналами 12 - во фланце 9 впускной трубы 2, каналами 13 и 14 - во фланце 10 ресивера 3. Клапан рециркуляции 5 смонтирован на фланце 10 ресивера 3 в геодезически верхней точке газовода. Дополнительно в выходном участке газовода (канал 14) в фланце 10 ресивера 3 смонтирован штуцер 15, расположенный в полости 7 ресивера 3 с наклоном вниз относительно горизонта, предпочтительно в диапазоне 30 -75^o.

Работает ДВС, снабженный системой рециркуляции ОГ, обычным образом.

Отработавшие выхлопные газы под давлением поступают в канал 4 и далее через систему выхлопа выводятся в атмосферу. Одновременно с этим в полости 7 ресивера 3 создается разрежение. Под воздействием разницы величины давлений в полостях 7 ресивера 3 и канала 4 запорный элемент 6 клапана 5 приоткрывается и часть выхлопных газов по газоводу - каналы 11, 12, 13 и 14 из тракта выхлопа поступают в тракт впуска, где впоследствие смешиваются с топливовоздушной смесью и дожигаются в цилиндрах ДВС. В системе рециркуляции может быть применен и клапан рециркуляции электромагнитного типа, который управляется сигналами электронной системы управления двигателем (ЭСУД) в зависимости от режимов движения автомобиля.

При этом из фиг.1 наглядно видно, что образующийся на стенках газовода конденсат (при соприкосновении горячих выхлопных газов с холодными стенками газовода) свободно имеет возможность стекать или в канал 4, или в полость 7 ресивера 3, откуда он легко удаляется впоследствии потоками воздуха или выхлопных газов. Происходит это в силу того, что на протяжении всей своей длины газовод от клапана рециркуляции 5 до своих выходных свободных срезов не имеет застойных зон, а сам клапан 5 находится в верхней геодезической точке газовода.

Наличие штуцера 15 позволяет оптимизировать поступление выхлопных газов в полость 7 ресивера 3 с точки зрения их интенсивной турбулизации в потоке встречного воздушного потока и более эффективного перемешивания с этим потоком, что обеспечивает их более полное дожигание в цилиндрах двигателя.

Дополнительный эффект обеспечивается еще и тем, что при таком конструктивном исполнении (в сравнении с прототипом) появляется возможность максимально сместить центр тяжести системы впускная труба - ресивер - клапан ближе к двигателю, а это позволяет выполнить впускные трубы более длинными, что обеспечивает повышение крутящего момента ДВС.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания, снабженный системой рециркуляции отработавших газов, содержащий закрепленную на головке цилиндров впускную трубу в сборе с ресивером и выполненный в головке цилиндров канал для отвода выхлопных газов, полость которого, посредством газовода, в котором установлен клапан рециркуляции с запорным элементом, сообщается с полостью ресивера, отличающийся тем, что впускная труба в стыке ее крепления к головке цилиндров и ресивер снабжен дополнительными жестко и герметично сопряженными между собой фланцами, газовод образован сопряженными между собой каналами, выполненными в головке цилиндров и названных фланцах, при этом клапан рециркуляции смонтирован на фланце ресивера в геодезически верхней точке газовода.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в выходном участке газовода, в фланце ресивера, смонтирован штуцер, расположенный в полости ресивера с наклоном вниз относительно горизонта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2