Устройство рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<о784806 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 30.12,75 (21) 2302958/25-06 (23) Приоритет - (32) (51)М. Кл.

F 02 М 25/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33) (31) Опубликовано 301180 Бюллетень ¹ 44 (53) УДК 621.43. .068.4(088.8) Дата опубликования описания 301180 с

Иностранцы

Кенджи Гото, Норио Сибата и Юкихиде Хасигути

{Япония) (72) Авторы изобретения

t ф

Иностранная фирма

"Тойота Ийдося Когио Кабусики Кайся" (Япония) (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО РЕЦИРКУЛЯЦИИ OTPABOTAEtlHX ГАЗОВ

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.

Известны устройства рециркуляции отработавших газов, содержащие цилиндрический корпус в виде вихревой камеры с двумя плоскими торцовыми стенками, одна из которых выполнена 1О с выпускным отверстием для подачи рециркулируемых отработавших газов из вихревой камеры во впускной кол-. лектор двигателя, причем корпус снабжен первым соплом, подсоединенным 15 к трубопроводу для впуска воздуха в вихревую камеру, расположенным в стороне от выпускного отверстия и открытым к внутренней стороне вихревой камеры, в тангенциальном на- 20 правлении к ее цилиндрической поверхности и вторым соплом, подсоединенным к трубопроводу для впуска выхлопных газов, рециркулируемых из двигателя в вихревую камеру, при этом вто- 25 рае сопло примыкает к первому и открыто к внутренней стенке вихревой камеры в перпендикулярном направлении к цилиндрической поверхности стенки вихревой камеры. 30

Согласно этой системе рециркуляции снижение токсичности отработавших газов осуществляется недостаточно эффективно, так как при такой схеме невозможно управлять скоростью потока рециркулируемых газов в зависимости от нагрузки, приложенной к двигателю.

Целью изобретения является снижение содержания токсических веществ в отработавших газах путем согласования количества рециркулируемых газов с изменением нагрузки двигателя.

Для достижения поставленной цели трубопровод для впуска воздуха сообщен с атмосферой а его подсоединение к первому соплу выполнено при помощи ответвленного канала и ко второму при помощи прямого канала, снабженного запорным клапаном, выполненным ,с возможностью открытия при давлении рециркулируемых отработавших газов ниже заданного предела и автоматического закрытия при давлении отра- ботавших газов выше заданного предела. Кроме того, второе сопло подсоединено к трубопроводу для впуска отработавших газов через третье сопло, выполненное между вторым соплом

784806 и запорным клапаном, а прямой канал расположен соосно со вторым соглом.

На фиг. 1 дана схема двигателя внутреннего сгорания, снабженного системой рециркуляции отработавших газов, на фиг. 2 — устройство рециркуляции отработавших газов, попе3 речный разре ; на фиг. 3 — разрез

А-A на фиг. 2; на фиг. 4 — график зависимости между скоростью потока (СЕ) рециркулируемых отработавших гаэов и давлением (Ре ) отработавших газов, когда отрицательное давление впускаемого воздуха поддерживается на постоянном уровне, на фиг. 5 график зависимости между скоростью потока (6 Е) рециркулируемых отрабо- 35 тавших газов.и отрицательным давлением впускаемого воздуха, .причем давление отработавших газов берется в качестве параметра.

Двигатель внутреннего сгорания 1 снабжен впускным коллектором 2, выпускным коллектором 3 и трубопроводами 4 и 5 для перепуска части отработавших газов из выпускного коллектора 3 во впускной коллектор 2.

Между трубопроводом 4 и трубопрово-, дом 5 установлено устройство б рециркуляции отработавших газов, которое сообщено посредством трубопровода 7 с атмосферой.

Устройство б рециркуляции отработавших газов содержит вихревую камеру 8, имеющую цилиндрическую форму, c îòíåðñòèåì 9 для выпуска рециркулируемых отработавших газов.

Трубопровод 10 для впуска воздуха в вихревую камеру 8 сообщен с первым соплом 11, имеющим тангенциальное направление по отношению к стенке вихревой камеры. Трубопровод 10 также сообщен со вторым соплом 12.

Трубопровод 13 для впуска отработавших газов сообщается со вторым соплом 12, открывающимся в направлении, перпендикулярном к цилиндричес- кой стенке вихревой камеры.

Сопла 11 и 12 расположены рядом,и оба сообщаются с вихревой камерой

6 так, что давление, близкое к атмосферному, преобладает вблизи второго сопла 12. Один конец ответвляющегося канала 14 сообщается с первым соплом 11. Третье сопло 15, сообщающееся с трубопроводом 13 для впуска ! отработавших газов, выходит во внутреннюю полость прямого канала 16 между входом ответвляющегося канала

14 и вторым соплом 12. Кроме того предусмотрен запорный клапан 17, установленный во внутренней полости прямого канала 16, между выходом соп- Я) ла 15 и входом ответвляющегося канала 14. B этом случае давление, близкое к атмосферному, преобладает вблизи сопла 12, открывающегося в вихревую камеру R., 55

Устройство работает следующим образом.

Давление РЕ реци 5кулируемых газов через трубопровод 4 воздействует на отверстие трубопровода 13 для впуска отработавших газов так, что атмосферное давление Р воздействует на отверстие трубопровода 10 для впуска воздуха и что отрицательное давление впускаемого воздуха внутри впускного трубопровода 2 воздействует на выпускное отверстие 9 при помощи трубопровода 5 соответственно, Когда давление Р отработавших газов высокое вследствие работы двигателя с большой нагрузкой, запорный клапан 17 закрывается, предотвращая их попадание в атмосферу. В этот момент воздух из трубопровода 10 для впуска воздуха вводится через ответвляющийся канал 14 в вихревую камеру 8, делая пропорциональными скорости потока вгускаемого воздуха, подаваемого в вихревую камеру 8, и потока рециркулируемых отработавших газов. С другзй стороны, когда давление отработавших газов низкое вследствие работы двигателя с малой нагрузкой, запорный клапан 17 открыва ется, в результате чего воздух подается через трубопровод 10 и сопло

12 и в вихревую камеру 8 вместе с рециркулируемыми отработавшими газами через трубопровод 13. В результа те делаются пропорциональными скорости потока воздуха, подаваемого в вихревую камеру 8 и потока рециркулируемых отработа ших газов °

Давление отработавших газов (Ре, мм рт.ст.), преобладающее в выпускном трубопроводе 3, и скорость потока рециркулируемых отработавших газов (6 е, г/с) задаются следующей формулой: е B< + где у, ж, А — постоянные;

Р— давление газа против

1 направления потока из сопла 12;

Р

2 давление газа по направлению потока из сопла 12.

Как результат формула I выражается следующим образом: е ""ЖР.

С другой стороны, давление Р в основном равно атмосферному давлению

Ро, TBK что Р— Р2 = P ° TBKHM обрае зом !

С е е (2}

Зависимость между отрицательным давлением впускаемого воздуха во впускном трубопроводе 2 и скоростью потока рециркулируемых отработавших газов (Гзр), причем iòа «анисим (1 l) 784806

Ре а 0а> где а — постоянная, следовательно а е.

Таким образом, воздух со скоростью потока (6д), которая пропорциональна квадратному корню из давления отработавших газов (РЕ), будет вводиться в отверстие трубопровода 10 для впуска воздуха.

Согласно формулам (2) и (3) е= е 0" а .

Из этого следует, что рециркулируемые отработавшие газы со скоростью потока (бе), пропорциональной скорости потока воздуха (Сд), внодимого 35 и отверстие трубопровода 10 для впуска воздуха, могут вводиться в вихревую камеру 8 через отверстие трубопровода 13 для впуска отработавших газов. 4Q

Упомянутые текучие среды смешиваются в вихревой камере 8 и подаются из нее через выпускное ,отверстие 9 и трубопронод 5 во впускной трубопровод 2.

Это Означает, что двигатель может 45 быть выполнен с устройством рециркуляции отработавших газов, посредством которого количество рециркулируемых отработавших газов всегда пропорционально меняется согласно из- 0 менениям количества воздуха, подаваемого в двигатель. Отношение рециркуляции отработавших газов может быть измейено в зависимости от изменений

20 определяется, принимая давление отработавших газов (Р ) в качестве параметра, может быть изображена так, как показано на фиг. 5. Следовательно, зависимость, как показано на фиг.4,может не зависеть от изменений отрицательного давления впускаемого воздуха, так.что рециркулируемые отработавшие газы со скоростью пото,ка, которая пропорциональна квадрат ному. корню иэ давления отработавших газов, будут вводиться в отверсТие трубопровода 13 для впуска отработавших газов.

Зависимость между давлением отработавших газов и скоростью потока. воздуха (Со).подаваемого в отверстие 15 трубопровода 10 для впуска воздуха, может быть выражена следующей формулой: нагрузки на двигатель вследствие создания запорного клапана 17 и о> ветвляющего канала 14.

Формула изобретения

1. Устройство рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащее цилиндрический корпус с вихревой камерой и двумя плоскими торцовыми стенками, одна из которых ныполнена с выпускным отверстием для подачи рециркулируемых отработавших газов из вихревой камеры во впускной коллектор двигателя, причем корпус сйабжен первым соплом, подсоединенным к трубопроноду для впуска воздуха в вихревую камеру, расположенным в стороне от выпускного отверстия и открытым к внутренней стороне вихревой камеры н тангенциальном направлении к ее цилиндрической поверхности, и вторым соплом, подсоединенным к трубопроводу для впуска отработавших газов, рециркулируеьых из двигателя в вихревую камеру, причем второе сопло примыкает к первому и открыто в перпендикулярном направлении к цилиндрической поверхности стенки вихревой камеры, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения содержания токсических веществ н отработавших газах путем согласования количества рециркулируемых газов с изменеьием нагрузки .двигателя, трубопровод для впуска воздуха сообщен с атмосферой, à его подсоединение к первому соплу выполнено при помощи ответвленного канала и ко второму — при помощи прямого канала, снабженного запорным клапаном, выполненным с возможностью открытия при давлении рециркулируемых отработавших газов ниже заданного предела и автоматического закрытия при давлении отработавших газов выше заданного предела.

2. Устройство го п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что второе сопло подсоединено к трубопроводу для впуска отработавших газов через третье сопло, выполненное между вторым соплом и запорным клапаном.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что прямой канал расположен соосно со вторым coIIлом.

784806

Фи ь.!, гач pr.cr. фи а. 9

Ра в/с

Р,мм pr.ñr, фиь.Х

Составитель Н.Игнатович Техред М. Кузьма Корректор Г. Назарова б

Редактор A. Купрякова

Заказ 8606/68 Тираж 608 Подписное вНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г; Ужгород, ул. Проектная, 4