Устройство рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания

пц 784806ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет - (32) Г 02 М 25/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 62143,068.4(088,8) Дата опубликования описания 301180 с ИностранцыКенджи Гото, Норио Сибата и Юкихиде Хасигути (Япония)(72) Авторы изобретения Иностранная фирма"Тойота Ийдося Когио Кабусики Кайся"(54) УСТРОЙСТВО РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам рециркуляции отработавших га- зов двигателя внутреннего сгорания. Известны устройства рециркуляции отработавших газов, содержащие цилиндрический корпус в виде вихревой камеры с двумя плоскими торцовыми стенками, одна из которых выполнена О 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 правлении к ее цилиндрической поверхности и вторым соплом, подсоединенным к трубопроводу для впуска выхлопных газов, рециркулируемых из двигателя в вихревую камеру, при этом вторае 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 атмосферойа 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 сопломи 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, поперечный разрез; на Фиг, 3 - разрез А-Л на фиг. 2; на Фиг. 4 - график зависимости между скоростью потока (6) рециркулируемых отработавших газов и давлением (Ре ) отработавших газов, когда отрицательное давление впускаемого воздуха поддерживается на постоянном уровне, на Фиг. 5 график зависимости между скоростью потока (6 В) рециркулируемых отработавших 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, сотверстием 9 для выпуска рециркулируемых отработавших газов.Трубопровод 10 для впуска воздухав вихревую камеру 8 сообщен с первымсоплом 11, имеющим тангенциальноенаправление по отношению к стенкевихревой камеры. Трубопровод 10также сообщен со вторым соплом 12,Трубопровод 13 для впуска отработавших газов сообщается совторымсоплом 12, открывающимся в направлении, перпендикулярном к цилиндрической стенке вихревой камеры,Сопла 11 и 12 расположены рядом,иоба сообщаются с вихревой камеройб так, что давление, близкое к атмосферному, преобладает вблизи второгосопла 12. Один конец ответвляющегосяканала 14 сообщается с первым соплом 11. Третье сопло 15, сообщающееся с трубопроводом 13 для впускаотработавших газов, выходит во внутреннюю полость прямого канала 16между входом ответвляющегося канала14 и вторым соплом 12. Кроме тогопредусмотрен запорный клапан 17,установленный во внутренней полостипрямого канала 16, между выходом сопла Ъ 5 и входом ответвляющегося канала 14. В этом случае давление,близкое к атмосферному, преобладаетвблизи сопла 12, открывающегося ввихревую камеру 8Устройство работает следующим образомДавление Рб реци 5 кулируемых газовчерез трубопровод 4 воздействует наотверстие трубопровода 13 для впускаотработавших газов так, что атмосферное давление Ро воздействует на отверстие трубопровода 10 для впускавоздуха и что отрицательное давлениевпускаемого воздуха внутри впускноготрубопровода 2 воздействует на выпускное отверстие 9 при помощи трубопровода 5 соответственно,Когда давление Ре отработавших газов высокое вследствие работы двигателя с большой нагрузкой, запорный15 клапан 17 закрывается, предотвращаяих попадание в атмосферу, В этотмомент воздух из трубопровода 10 длявпуска воздуха вводится через ответвляющийся канал 14 в вихревуюрО камеру 8, делая пропорциональнымискорости потока впускаемого воздуха,подаваемого в вихревую камеру 8, ипотока рециркулируемых отработавшихгазов. С другой 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 сопло12 и в вихревую камеру 8 вместе с3 О рециркулируемыми отработавшими газами через трубопровод 13. В результате делаются пропорциональными скорости потока воздуха, подаваемоговвихревую камеру 8 и потока рецир 35 кулируемых отработавших газов,Давление отработавших газов(Ре, мм рт.ст.), преобладающее ввыпускном трубопроводе 3, и скорость потока рециркулируемых отработавших газов (6 в, г/с) задаютсяследующей Формулой: постоянные;давление газа против направления потока из сопла 12;давление газа по направлению потока из сопла 12.т формула 1 выражаетраз ом; где у 1Как резульследующим Рг С др основно Ро, так зом оны, давле тмосферном гой сто равно что Рие Рудавлем обр е С 1 е=Ре ( ть между отрицатель ускаемого воздуха в бопроводе 2 и скоро кулируемых отработа причем 1 та з 1 виснм 2) Зависимосдавлением вп впускном трупотока рецир 65 газов (6 нымоот юашикРе = а 0 агде а - постоянная,следовательноа еТаким образом, воздух со скоростью потока (бд), которая пропорциональна квадратному корню из давленияотработавших газов (РЕ), будет вводиться в отверстие трубопровода 10для впуска воздуха.Согласно формулам (2) и (3)Е= ЕО"а30Из этого следует, что рециркулируемые отработавшие газы со скоростьюпотока (бе), пропорциональной скорости потока воздуха (Сд), вводимого 35в отверстие трубопровода 10 длявпуска воздуха, могут вводиться ввихревую камеру 8 через отверстиетрубопровода 13 для впуска отработавших газов. 40Упомянутые текучие среды смешиваются в вихревой камере 8 иподаются из нее через выпускное,отверстие 9 и трубопровод 5 вовпускной трубопровод 2,Это означает, что двигатель может 45быть выполнен с устройством рециркуляции отработавших газов, посредством которого количество рециркулируемых отработавших газов всегда пропорционально меняется согласно из- Оменениям количества воздуха, подаваемого в двигатель. Отношение рециркуляции отработавших газов может бытьизмейено в зависимости от изменений 20 определяется, принимая давление отработавших газов (РЕ) в качестве параметра, может быть изображена так, как показано на фиг. 5. Следователь" но, зависимость, как показано на фиг.4,может не зависеть от изменений отрицательного давления впускаемого воздуха, так.что 1 рециркулируемые отработавшие газы со скоростью пото,ка, которая пропорциональна квадрат- ному. корню иэ давления отработавших газов, будут вводиться в отверсТиетрубопровода 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 изобретения1, Устройство рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащее цилиндрический корпус с вихревой камерой идвумя плоскими торцовыми стенками,одна из которых выполнена с выпускнымотверстием для подачи рециркулируемых отработавших газов из вихревойкамеры во впускной коллектор двигателя, причем корпус сйабжен первымсоплом, подсоединенным к трубопроводу для впуска воздуха в вихревуюкамеру, расположенным в стороне отвыпускного отверстия и открытым квнутренней стороне вихревой камерыв тангенциальном направлении к еецилиндрической поверхности,и вторым соплом, подсоединенным к трубопроводу для впуска отработавшихгазов, рециркулируеьых из двигателя в вихревую камеру, причем второесопло примыкает к первому и открыто в перпендикулярном направлениик цилиндрической поверхности стенкивихревой камеры, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью снижения содержания токсических веществв отработавших газах путем согласования количества рециркулируемыхгазов с изменеьием нагрузки .двигателя, трубопровод для впуска воздухасообщен с атмосферой, а его подсоединение к первому соплу выполнено припомощи ответвленного канала и ковторому - при помощи прямого канала,снабженного запорным клапаном, выполненным с возможностью открытия придавлении рециркулируемых отработавших газов ниже заданного предела иавтоматического закрытия при давлении отработавших газов выше заданного предела,2. Устройство го п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что второе сопло подсоединено к трубопроводу длявпуска отработавших газов черезтретье сопло, выполненное междувторым соплом и запорным клапаном.3. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что прямой канал расположен соосно со вторым соплом.,мм рт,ст,фив,Хоставитель Н.Игнатоехред М, Кузьма 4едакт Назарова ректо упрякова аказ 8606/68 Тира ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 113035, Москва, Ж, РПодпис иал ППП "Патент", г; Ужгород, ул. Проектная,М н 608ого комитета СССРий и открытийущская наб., д. 4/