Инерционный сепаратор всасываемой грязи для шноркеля, предназначенный для использования в двигателе внутреннего сгорания (варианты), и способ отделения грязи от всасываемого воздуха, подаваемого в двигатель внутреннего сгорания - RU2696166C2

Чертежи

Описание

Область техники

Настоящее изобретение, в целом, относится к системам фильтрации воздуха для двигателей внутреннего сгорания транспортных средств. В частности, настоящее изобретение относится к впускным системам со шноркелем для таких двигателей, которые удаляют пыль и загрязняющие вещества из впускной системы двигателя до того, как они попадут в воздухоочиститель.

Уровень техники

Автомобильные транспортные средства эксплуатируют в условиях окружающей среды, при которых в атмосфере содержится множество нежелательных загрязняющих веществ, таких как грязь, пыль и вода, которые представляют проблему для двигателей внутреннего сгорания. В экстремальных условиях окружающей среды такие загрязняющие вещества всасываются в воздухоочиститель, что может привести к полному засорению воздухоочистителя задолго до запланированного по графику технического обслуживания. Например, транспортные средства, эксплуатируемые в горнорудном секторе промышленности, сталкиваются с проблемами, связанными с работой двигателя, несмотря на то, что интервалы технического обслуживания для таких транспортных средств сокращены.

Известные из уровня техники шноркели с технологией предварительной очистки относятся, главным образом, к оборудованию, дополнительно устанавливаемому на транспортное средство уже после его продажи, причем указанные известные устройства обеспечивают улавливание инородных частиц в сборочных камерах. Такие камеры необходимо опорожнять между циклами технического обслуживания транспортного средства. Соответственно, указанные известные устройства не обеспечивают практическое решение проблемы, обусловленной поступающим воздухом, содержащим большое количество загрязняющих веществ. Кроме того, поскольку указанные известные шноркели устанавливают на транспортные средства дополнительно после продажи транспортных средств, конструктивное исполнение таких шноркелей не позволяет встраивать их в существующую впускную систему без значительной модификации конструкции шноркеля и нарушения эстетики транспортного средства. Поскольку указанные устройства относятся к оборудованию, дополнительно устанавливаемому на транспортные средства после их продажи, то к ним не предъявляются требования соответствия стандартам производителя оригинального оборудования в отношении ограничения видимости, безопасности и надежности.

Как и во многих других сферах развития технологий автомобилестроения, всегда существуют возможности для улучшений, касающихся использования и функционирования шноркелей для транспортных средств, предназначенных для удаления загрязняющих веществ из поступающего в двигатель воздуха до того, как они попадут в воздухоочиститель двигателя транспортного средства.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение позволяет решить проблемы, характерные для известных из уровня техники сепараторов загрязняющих веществ, посредством встроенного инерционного сепаратора для шноркеля, который практичным, эффективным и недорогим способом удаляет пыль и загрязняющие вещества из впускной системы двигателя до того, как они попадут в воздухоочиститель двигателя.

Согласно настоящему изобретению шноркель у своего впускного отверстия инициирует циклоническое движение, которое распространяется вниз по потоку внутри отводной трубы в направлении воздухоочистителя. Указанное циклоническое движение вызывают наклонные радиальные лопатки (статор), установленные согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения в концевой крышке шноркеля. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения указанные наклонные радиальные лопатки расположены дальше вниз по потоку от участка сужения отводной трубы.

Загрязняющие вещества в потоке всасываемого воздуха за счет указанного циклонического движения переносятся радиально в наружном направлении, а затем выбрасываются посредством группы выводных каналов, образованных в указанной отводной трубе шноркеля. Указанные выводные каналы выполнены так, что они проходят перпендикулярно вихревому потоку, что позволяет удалять грязь, пыль и капли воды за счет циклонического движения и силы тяжести. Указанные удлиненные выводные пазы расположены в областях низкого давления, создаваемых наружным аэродинамическим потоком воздуха вокруг шноркеля, что дополнительно способствует удалению загрязняющих веществ.

Аналитические исследования с использованием вычислительной гидродинамики показывают, что указанные наклонные радиальные лопатки во впускном отверстии шноркеля создают устойчивое и сильное циклоническое движение в отводной трубе шноркеля. Такой вращающийся поток является достаточным для того, чтобы выбрасывать большую часть загрязняющих веществ, присутствующих в потоке всасываемого воздуха, до того, как они попадут в воздухоочиститель. Оптимизация статора во впускном отверстии существенно продлевает интервал технического обслуживания для воздухоочистителя и для экстремальных условий окружающей среды с высоким содержанием загрязняющих веществ обеспечивает клиенту приемлемый вариант взаимодействия с фирмой-поставщиком. Предлагаемый в настоящем изобретении встраиваемый инерционный сепаратор гарантирует, что конструкция шноркеля будет отвечать жестким требованиям в отношении конструкции, безопасности и надежности, которые предъявляют в рассматриваемой отрасли промышленности, и что при этом будут сохранены эстетические качества конструкции шноркеля.

Вышеописанные, а также другие преимущества и отличительные признаки настоящего изобретения будут более понятны из последующего подробного описания предпочтительных вариантов его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее.

Краткое описание чертежей

Для более полного понимания сущности настоящего изобретения далее будут рассмотрены варианты его осуществления, подробно проиллюстрированные на прилагаемых чертежах и описанные ниже в качестве примеров.

На фиг. 1 в аксонометрии показано транспортное средство, оснащенное предлагаемым в настоящем изобретении инерционным сепаратором всасываемой грязи для шноркеля.

На фиг. 2А в аксонометрии показан указанный инерционный сепаратор всасываемой грязи для шноркеля.

На фиг. 2В в аксонометрии показана часть предлагаемого в настоящем изобретении инерционного сепаратора всасываемой грязи для шноркеля.

На фиг. 2С частично, на виде сбоку показано впускное отверстие предлагаемого в настоящем изобретении инерционного сепаратора всасываемой грязи для шноркеля, с частично показанными невидимыми линиями.

На фиг. 2D частично, на виде спереди показано впускное отверстие инерционного сепаратора всасываемой грязи для шноркеля, изображенного на фиг. 2С.

На фиг. 3 в аксонометрии, с пространственным разделением деталей показана часть впускного отверстия предлагаемого в настоящем изобретении инерционного сепаратора всасываемой грязи для шноркеля.

На фиг. 4 в аксонометрии показан инерционный сепаратор всасываемой грязи для шноркеля согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, с частичным разрезом.

На фиг. 5 в аксонометрии, в увеличенном масштабе показана часть инерционного сепаратора всасываемой грязи для шноркеля, а именно накладка удлиненного выводного паза, показанная отдельно от указанного инерционного сепаратора всасываемой грязи для шноркеля.

На фиг. 6 в аксонометрии показана часть впускного отверстия предлагаемого в настоящем изобретении инерционного сепаратора всасываемой грязи для шноркеля, причем показан поступающий воздух и циклоническое движение, вызванное наклонными радиальными лопатками.

На фиг. 7 показана отводная труба инерционного сепаратора всасываемой грязи для шноркеля в разрезе, выполненном по линии 7-7 с фиг. 2В.

На фиг. 8 на виде изнутри показан участок отводной трубы инерционного сепаратора всасываемой грязи для шноркеля, причем проиллюстрирована турбулентная структура воздушного потока, формируемая внутри указанного участка во время работы шноркеля.

На фиг. 9 частично показана передняя сторона инерционного сепаратора всасываемой грязи для шноркеля, причем в разрезе показана зона с создаваемой внутри нее воздушной турбулентностью.

Осуществление изобретения

На прилагаемых чертежах для обозначения одних и тех же компонентов использованы одинаковые номера позиций. В приведенном ниже описании различные рабочие параметры и компоненты рассмотрены для различных конструктивных вариантов осуществления настоящего изобретения. Такие конкретные параметры и компоненты включены в описание в качестве примеров, которые не следует рассматривать в качестве имеющих ограничительный характер.

В общем, в настоящем изобретении предложен встроенный инерционный сепаратор всасываемой грязи для шноркеля, предназначенный для удаления из впускной системы двигателя пыли и загрязняющих веществ до того, как они попадут в воздухоочиститель. Указанный инерционный сепаратор всасываемой грязи для шноркеля может найти широкое применение во множестве транспортных средств, включая помимо прочего, транспортное средство, изображенное на фиг. 1 и обозначенное целиком номером позиции 10. Указанное транспортное средство 10 представляет собой внедорожник. При этом инерционный сепаратор всасываемой грязи для шноркеля, предлагаемый в настоящем изобретении и обозначенный на фиг. 1 номером позиции 12, можно также использовать на грузовиках и спецтехнике, например, транспортных средствах, используемых в горнорудной промышленности, и в транспортных средствах военного назначения, в частности, в ситуациях, когда для окружающей среды, в которой эксплуатируется транспортное средство, характерно высокое содержание грязи и пыли.

Указанный инерционный сепаратор 12 всасываемой грязи для шноркеля имеет впускное отверстие 14 и отводную трубу 16. Следует понимать, что показанная на чертежах форма предлагаемого инерционного сепаратора 12 всасываемой грязи для шноркеля является лишь иллюстративной, поскольку для решения задачи настоящего изобретения могут быть пригодны и другие формы.

Различные подробные виды указанного инерционного сепаратора 12 всасываемой грязи для шноркеля представлены на фиг. 2А-2D. Указанный инерционный сепаратор 12 всасываемой грязи для шноркеля оснащен по меньшей мере одной накладкой 18 удлиненного выводного паза, установленной на боковой стороне указанной отводной трубы 16. На отводной трубе 16 может быть предусмотрено более одной накладки 18 удлиненного выводного паза, причем они могут быть установлены на одной и той же или на разных сторонах отводной трубы 16. В конструкции предусмотрен воздуховод 20, соединяющий по текучей среде выпускное отверстие или нижний конец указанного инерционного сепаратора 12 всасываемой грязи для шноркеля с воздухозаборником двигателя.

Действие указанного инерционного сепаратора 12 всасываемой грязи для шноркеля обеспечено группой наклонных радиальных лопаток, образующих статор и вызывающих циклоническое движение в отводной трубе 16. В частности, на вкусной стороне отводной трубы 16 установлена концевая крышка 22. Указанная концевая крышка 22 содержит радиально расположенные наклонные лопатки 24, выполненные за одно целое с впускным отверстием 14 отводной трубы 16 и обеспечивающие создание в отводной трубе 16 циклонического движения.

Указанная концевая крышка 22 может быть выполнена как часть указанного инерционного сепаратора 12 всасываемой грязи для шноркеля или она может быть установлена на впуске шноркеля, в виде компонента для доработки шноркеля с целью замены известных решетчатых конструкций. Присоединение концевой крышки 22 к впускному отверстию 14 отводной трубы 16 показано на фиг. 3.

На фиг. 2А-2D показано, что инерционный сепаратор 12 всасываемой грязи для шноркеля содержит наклонные радиальные лопатки 24 концевой крышки 22, расположенные во впускном отверстии 14 отводной трубы 16. Хотя данная конструкция является предпочтительной, она не является единственно возможной, поскольку наклонные радиальные лопатки можно расположить в любом месте относительно отводной трубы 16. На фиг. 4 проиллюстрирован неограничивающий вариант осуществления инерционного сепаратора 30 всасываемой грязи для шноркеля, который имеет впускное отверстие 32 и связанную с ним отводную трубу 34. В соответствии с данной конструкцией, наклонные радиальные лопатки 36 отводной трубы расположены ниже по потоку на расстоянии от впускного отверстия 32.

Независимо от места расположения наклонных радиальных лопаток - во впускном отверстии отводной трубы или ниже по потоку от впускного отверстия - радиальная компоновка статора вызывает циклоническое движение внутри шноркеля, как описано выше. Вихревой поток проиллюстрирован на фиг. 6, где показано, что наклонные радиальные лопатки 24 концевой крышки 22 создают вихревой воздушный поток внутри отводной трубы 16. На данной фигуре линии, указывающие направление скорости движения воздуха, показывают вихревой поток в отводной трубе 16 шноркеля, вызванный наклонными радиальными лопатками 24 (или 36 в зависимости от конструкции).

Именно данное циклоническое действие, проиллюстрированное на фиг. 6, заставляет загрязняющие вещества, часто присутствующие в воздушном потоке, двигаться под действием вихревого потока радиально наружу, как показано на фиг. 8. Кроме того, на фиг. 8 на виде изнутри показан участок отводной трубы 16 инерционного сепаратора 12 всасываемой грязи для шноркеля с турбулентной структурой воздушного потока, формируемой внутри указанного участка во время работы шноркеля. Частицы «захватываются» или «вычищаются» грязеуловителем 38, который направляет загрязняющие вещества наружу из отводной трубы 16. Таким способом загрязняющие вещества выбрасываются из инерционного сепаратора 12 всасываемой грязи для шноркеля.

Загрязняющие вещества могут также быть выведены за счет того же циклонического движения через группу выводных отверстий, например, выводных отверстий 40, 40', 40'', показанных на фиг. 8 и 9. Указанные выводные отверстия предпочтительно выполнены в задней нижней части отводной трубы 16 шноркеля, в результате чего для удаления загрязняющих веществ из всасываемого воздушного потока используется и циклоническое движение потока, и действие силы тяжести.

Раскрытое выше изобретение позволяет решить проблемы, с которыми сталкиваются известные статоры, используемые для удаления загрязняющих веществ из поступающего воздуха до того, как воздух попадет в воздухоочиститель двигателя внутреннего сгорания. Однако, специалистам в данной области техники из описания изобретения, прилагаемых чертежей и формулы изобретения должно быть понятно, что в настоящее изобретение можно внести различные изменения, модификации и вариации, не выходящие за пределы объема защиты настоящего изобретения, определенного прилагаемой формулой изобретения.

Реферат

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, в частности в системах фильтрации воздуха. Инерционный сепаратор всасываемой грязи для шноркеля, предназначенный для использования во впускной системе двигателя внутреннего сгорания, содержит отводную трубу (16), удлиненный выводной паз, группу наклонных радиальных лопаток. Отводная труба имеет впускную сторону, выпускную сторону и воздушный тракт. Воздушный тракт образован между впускной стороной и выпускной стороной. Удлиненный выводной паз выполнен на боковой стороне отводной трубы. Удлиненный выводной паз параллелен направлению воздушного потока в воздушном тракте. Группа наклонных радиальных лопаток установлена в воздушном тракте. Группа наклонных радиальных лопаток вызывает циклоническое движение внутри отводной трубы. Раскрыты инерционный сепаратор всасываемой грязи для шноркеля, предназначенный для использования во впускной системе двигателя внутреннего сгорания, и способ отделения грязи от всасываемого воздуха, подаваемого в двигатель внутреннего сгорания. Технический результат заключается в эффективном и практичном удалении загрязняющих веществ из впускной системы двигателя до воздухоочистителя двигателя. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 12 ил.

Формула