Устройство для рециркуляции отработавших газов
Владельцы патента RU 2251016:
Истомин Сергей Викторович (RU)
Цыпцын Валерий Иванович (RU)
Петров Алексей Александрович (RU)
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для очистки отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС) от токсичных компонентов. Устройство для рециркуляции ОГ содержит клапан рециркуляции, где установлен сажесборник, представляющий собой путанку из керамических микроволокон, ограниченную с одной стороны металлическим стаканом, а с другой перфорированным цилиндром. Между стаканом сажесборника и торцевой частью впускного патрубка помещена асбестовая уплотнительная прокладка. Во впускном патрубке клапана установлен завихритель. В корпусе клапана выполнено сквозное отверстие, сообщающее впускной и выпускной трубопроводы. Изобретение обеспечивает снижение токсичности и дымности отработавших газов ДВС, увеличивает ресурс работы клапана рециркуляции. 2 ил.
Предлагаемое устройство относится к области машиностроения, в частности двигателестроению, и может быть использовано для очистки отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС) от токсичных компонентов.
Известно устройство для рециркуляции отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (см. патент РФ №1769778 от 15.10.92), содержащее клапан рециркуляции, установленный в рециркуляционном канале, сообщающем впускной и выпускной трубопроводы двигателя. Клапан рециркуляции позволяет перепускать отработавшие газы на средних нагрузках работы ДВС.
Недостатком аналога является работа устройства только на средних нагрузках ДВС.
Прототипом предлагаемого устройства является устройство для рециркуляции отработавших газов ДВС (патент РФ №2169855 от 27.06.01), содержащее рециркуляционный клапан, который содержит корпус с седлом, направляющую втулку, полости, сообщающие впускную и выпускную системы ДВС, и запорным клапаном со штоком, перемещающимся внутри направляющей втулки, снабженным диафрагменным механизмом, прикрепленным к корпусу клапана.
Недостатками этого устройства являются значительный перепуск отработавших газов на максимальных нагрузках работы двигателя, что приводит к ухудшению его экологических показателей и топливной экономичности, а также низкий ресурс работы клапана и цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) из-за присутствия большого количества твердых сажевых частиц в потоке перепускаемых ОГ.
Технической задачей изобретения является снижение токсичности ОГ за счет перепуска части отработавших газов по рециркуляционному каналу, сообщающему впускной и выпускной трубопроводы ДВС, а также снижение количества твердых сажевых частиц в перепускаемом потоке отработавших газов ДВС, посредством сажесборника, размещенного в корпусе клапана, что приводит к уменьшению износов ЦПГ двигателя.
Эта задача достигается в устройстве для рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащем клапан рециркуляции, который имеет корпус с седлом, направляющей втулкой, полостями, сообщенными с впускной и выпускной системами двигателя внутреннего сгорания, и запорным клапаном со штоком, перемещающимся внутри направляющей втулки, диафрагменный механизм, прикрепленный к корпусу, где согласно изобретению клапан рециркуляции размещен в рециркуляционном канале, соединяющим впускной и выпускной трубопроводы двигателя внутреннего сгорания, а в корпусе клапана установлен сажесборник, выполненный из керамической путанки, ограниченной с одной стороны металлическим стаканом, а с другой перфорированным цилиндром, а между сажесборником и торцевой частью впускного патрубка клапана установлена асбестовая уплотнительная прокладка, кроме того, во впускном патрубке клапана установлен завихритель, а в полости клапана выполнено сквозное отверстие, сообщающее впускной и выпускной трубопроводы двигателя внутреннего сгорания.
В отличие от прототипа в корпусе клапана установлен сажесборник, позволяющий производить предварительное очищение потока перепускаемых ОГ посредством улавливания твердых сажевых частиц, находящихся в ОГ ДВС. Улавливание твердых сажевых частиц сажесборником происходит за счет завихрения потока перепускаемых ОГ под действием центробежных сил, осуществляемого посредством завихрителя, установленного во впускном патрубке клапана. В полости клапана выполнено сквозное отверстие, сообщающее впускной и выпускной трубопроводы двигателя внутреннего сгорания, позволяющее перепускать часть отработавших газов на всех режимах работы ДВС, тем самым снижая количество токсичных компонентов в объеме ОГ, выходящих в атмосферу. В системе рециркуляции применяется обратный клапан, сообщающий посредством штуцера и патрубка поддиафрагменную полость клапана с выпускным трубопроводом. При возрастании давления в выпускном трубопроводе (до 75-80% от номинальной нагрузки) открывается обратный клапан и под действием разряжения клапан рециркуляции закрывается, уменьшая объем перепускаемого количества ОГ ДВС до 5%.
Техническое решение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен общий вид системы рециркуляции ОГ дизеля.
На фиг.2 изображено сечение устройства для рециркуляции ОГ.
Устройство для рециркуляции отработавших газов содержит двигатель 1, впускной 2 и выпускной 3 трубопроводы, соединенные рециркуляционным каналом 4, в котором установлен клапан рециркуляции 5. Во внутренней полости клапана размещен сажесборник 6, представляющий собой путанку из керамических микроволокон диаметром 10 мкм, ограниченную с одной стороны металлическим стаканом 7, а с другой перфорированным цилиндром 8. Для предотвращения прорыва ОГ наружу между стаканом сажесборника 6 и торцевой частью впускного патрубка клапана 5 помещена асбестовая уплотнительная прокладка 9. Во впускном патрубке клапана 5 установлен завихритель 10 для закручивания перепускаемого потока отработавших газов. Клапан рециркуляции ОГ дизеля содержит корпус 11 с седлом 12, направляющей втулкой 13 и полостями 14 и 15, сообщенными с впускным 2 и выпускным 3 трубопроводами двигателя внутреннего сгорания. Внутри направляющей втулки перемещается шток 16 клапана рециркуляции 5, установленного свободно на втулке 17, соединенной со штоком 16 посредством резьбы, обеспечивающей возможность регулирования длины штока 16. При заворачивании или отворачивании втулки 17 изменяется длина штока 16 и, соответственно, предварительное поджатие пружины 18, чем и обеспечивается возможность регулирования клапана 5. К корпусу 8 прикреплен диафрагменный механизм, включающий проставку 20 со штуцером 21 подвода разряжений в поддиафрагменную полость от выпускного 3 трубопровода через патрубок 22 и обратный клапан 23, отражательную чашку 24, крышку 25 со штуцером 26 подвода разрежений в наддиафрагменную полость от впускного 2 трубопровода через патрубок 27 и пружиной 18, диафрагму 28 с тарелкой 29 и чашкой 30, зажатую между отражательной чашкой 24 и крышкой 25 и соединенную со штоком 16 клапана рециркуляции 5. Между тарелкой диафрагмы 29 и направляющей втулкой 13 расположена манжета 31, предотвращающая попадание отработавших газов в поддиафрагменную полость и атмосферу, которая по внутреннему диаметру крепится с натягом в кольцевом пазе направляющей втулки 13, а по наружному зажимается между тарелкой диафрагмы 29 и чашкой 30. В корпусе 11 клапана 5 выполнено сквозное отверстие 32, сообщающее впускной 2 и выпускной 3 трубопроводы.
Устройство работает следующим образом.
При запуске двигателя или его работе на холостых оборотах часть отработавших газов (до 2%) подается из выпускного трубопровода 3 через рециркуляционный канал 4, а именно через сквозное отверстие 33 во впускной трубопровод 2. При этом осуществляется закручивание потока перепускаемых отработавших газов с помощью завихрителя 10, установленного во впускном патрубке клапана. Под действием центробежных сил происходит осаживание частиц сажи в сажесборнике 6.
При средних нагрузках двигателя возрастает давление во впускном 2 трубопроводе, при этом под действием разрежения, поступающего в наддиафрагменную полость через штуцер 26 и патрубок 27, диафрагма 28, преодолевая действие пружины 18, перемещается вверх вместе со штоком 16 и клапаном рециркуляции 5. Клапан рециркуляции 5 открывается, сообщая полости впускного 2 и выпускного 3 трубопроводов (открывая канал 4 рециркуляции ОГ). Объем перепускаемого количества ОГ увеличивается до 20%.
При полных нагрузках (75-80% от номинальной) двигателя возрастает давление в выпускном 3 трубопроводе, при этом под действием разряжения открывается обратный клапан, сообщающий поддиафрагменную полость с выпускным 3 трубопроводом через штуцер 22 и патрубок 23. Под действием разности давлений диафрагма 28 перемещается вниз вместе со штоком 16 и клапаном рециркуляции 5, который закрывается, уменьшая перепускаемое количество ОГ до 5%.
Использование изобретения позволит снизить содержание и оксидов азота в отработавших газах ДВС на всех режимах его работы, увеличить ресурс работы клапана рециркуляции, ЦПГ ДВС (за счет установки в устройстве для рециркуляции ОГ сажесборника).
Устройство для рециркуляции отработавших газов, содержащее клапан рециркуляции, который имеет корпус с седлом, направляющей втулкой, полостями, сообщенными с впускной и выпускной системами двигателя внутреннего сгорания, и запорным клапаном со штоком, перемещающимся внутри направляющей втулки, диафрагменный механизм, прикрепленный к корпусу, отличающийся тем, что в корпусе клапана установлен сажесборник, выполненный из керамической путанки, ограниченной с одной стороны металлическим стаканом, а с другой перфорированным цилиндром, а между сажесборником и торцевой частью впускного патрубка клапана установлена асбестовая уплотнительная прокладка, кроме того во впускном патрубке клапана установлен завихритель, а в полости клапана выполнено сквозное отверстие, сообщающее впускной и выпускной трубопроводы двигателя внутреннего сгорания.
