RU2251490C2

RU2251490C2 - Ventilation device (versions)

Info

Publication number: RU2251490C2
Application number: RU2003120274/11A
Authority: RU
Inventors: С.А. Латыпов (RU); С.А. Латыпов
Original assignee: Открытое акционерное общество "КАМАЗ"
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2005-05-10
Also published as: RU2003120274A

Abstract

FIELD: transport engineering; vehicle interior ventilation systems.

SUBSTANCE: proposed ventilation device includes engine exhaust pipe and air duct communicating with vehicle interior. Novelty is that device is furnished additionally with chamber divided into two spaces by diaphragm made of elastic material or spring-loaded piston. One space of chamber is connected with exhaust pipe, and other space, with air duct. Intake and outlet valves are installed on air duct before chamber and after chamber, respectively. Change-over valve connected with intake manifold of engine can be installed after outlet valve.

EFFECT: reliable and simple design providing delivery of air into interior or into engine intake manifold for supercharging, possibility of operation on low power engines.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к автомобильной промышленности, а именно к системам вентиляции салона и наддува двигателя автомобиля.The invention relates to the automotive industry, and in particular to ventilation systems of the passenger compartment and pressurization of a car engine.

Известна отопительно-вентиляционная система локомотива, содержащая выпускной патрубок двигателя внутреннего сгорания в виде активного сопла эжектора, пассивное сопло которого непосредственно сообщено с машинным отделением локомотива (см. а.с. СССР №1497069, МКИ В 60 Н 1/18).Known heating and ventilation system of a locomotive containing the exhaust pipe of an internal combustion engine in the form of an active ejector nozzle, the passive nozzle of which is directly communicated with the engine compartment of the locomotive (see AS USSR No. 1497069, MKI B 60 N 1/18).

Недостатком известного технического решения является невозможность гарантированного исключения выброса отработавших газов в машинное отделение.A disadvantage of the known technical solution is the impossibility of guaranteed exclusion of exhaust emissions into the engine room.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является отопительное устройство для транспортного средства, содержащее теплообменник, сообщенный воздуховодом с салоном транспортного средства и установленный в выхлопном тракте двигателя, турбокомпрессор для подачи воздуха из теплообменника в салон, турбина и компрессор которого установлены перед теплообменником, причем компрессор установлен в воздуховоде, а турбина - в выхлопном тракте двигателя, к которому подключен параллельно турбине обводной канал (см. а.с. СССР №1586923, МКИ В 60 Н 1/18).The closest set of essential features to the claimed technical solution is a heating device for a vehicle containing a heat exchanger communicated by the duct with the vehicle interior and installed in the exhaust duct of the engine, a turbocharger for supplying air from the heat exchanger to the passenger compartment, the turbine and compressor of which are installed in front of the heat exchanger, moreover, the compressor is installed in the duct, and the turbine in the exhaust tract of the engine, which is connected in parallel to the turbine a bypass channel (see AS USSR No. 1586923, MKI B 60 N 1/18).

Недостатком известного технического решения является сложность конструкции узла, обеспечивающего подачу воздуха в салон автомобиля за счет энергии выхлопных газов и трудоемкость его изготовления, а также ненадежность и невозможность его применения на двигателях малой мощности.A disadvantage of the known technical solution is the complexity of the design of the unit, which provides air supply to the car interior due to the energy of exhaust gases and the complexity of its manufacture, as well as the unreliability and impossibility of its use on low-power engines.

Была поставлена задача упростить конструкцию узла, обеспечивающего подачу воздуха в салон автомобиля, увеличить его надежность и обеспечить возможность применения на двигателях малой мощности.The task was to simplify the design of the unit that provides air supply to the passenger compartment of the car, increase its reliability and provide the possibility of application on low power engines.

Поставленная задача решается за счет того, что вентиляционное устройство, содержащее выхлопную трубу двигателя, воздуховод, сообщенный с салоном транспортного средства, дополнительно снабжено камерой, разделенной на две полости мембраной, выполненной из упругого материала или подпружиненным поршнем, при этом одна полость камеры соединена с выхлопной трубой, а другая - с воздуховодом, кроме того, на воздуховоде перед камерой и за камерой установлены соответственно впускной и выпускной клапаны, при этом за выпускным клапаном может быть установлен переключающий клапан, соединенный с впускным трубопроводом двигателя.The problem is solved due to the fact that the ventilation device containing the exhaust pipe of the engine, the duct in communication with the vehicle interior is additionally equipped with a chamber divided into two cavities by a membrane made of elastic material or a spring-loaded piston, while one chamber cavity is connected to the exhaust pipe, and the other with an air duct, in addition, inlet and outlet valves are respectively installed on the air duct in front of the chamber and behind the chamber, while the outlet valve can be tanovlen changeover valve connected to the intake pipe of the engine.

Отличительный признак заявляемого технического решения от наиболее близкого аналога, заключающийся в наличии дополнительной камеры, разделенной на две полости мембраной, выполненной из упругого материала или подпружиненным поршнем, позволяет значительно упростить конструкцию узла, обеспечивающего за счет энергии выхлопных газов подачу воздуха в салон автомобиля, а установка на воздуховоде перед камерой и за камерой соответственно впускного и выпускного клапанов позволяет создать направленное течение воздуха от впускной трубы воздуховода в салон автомобиля.A distinctive feature of the claimed technical solution from the closest analogue, which consists in the presence of an additional chamber divided into two cavities by a membrane made of elastic material or a spring-loaded piston, can significantly simplify the design of the assembly, which, due to the energy of exhaust gases, provides air to the passenger compartment, and installation on the duct in front of the chamber and behind the chamber of the inlet and outlet valves, respectively, allows you to create a directed air flow from the air intake pipe the earpiece in the car interior.

Отличительный признак, заключающийся в установке за выпускным клапаном переключающего клапана, соединенного с впускным трубопроводом двигателя, позволяет повысить мощность двигателя.A distinctive feature, which consists in installing a switching valve behind the exhaust valve connected to the engine intake pipe, allows to increase engine power.

Анализ заявляемого технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации показал, что совокупность указанных выше существенных признаков ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности “новизна”.An analysis of the proposed technical solution with the prior art for scientific, technical and patent documentation showed that the combination of the above essential features was not previously known, therefore, it meets the condition of patentability “novelty”.

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что заявляемое техническое решение имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявляемой совокупности существенных признаков дает возможность получить новый технический результат, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности “изобретательский уровень”.The analysis of known technical solutions in this technical field showed that the claimed technical solution has features that are absent in the known technical solutions, and their use in the claimed combination of essential features makes it possible to obtain a new technical result, therefore, the claimed technical solution meets the patentability condition “inventive step "

Заявляемое техническое решение поясняется, чертежами где:The claimed technical solution is illustrated by drawings where:

на фиг.1 изображена схема вентиляционного устройства с мембраной, вариант 1;figure 1 shows a diagram of a ventilation device with a membrane, option 1;

на фиг.2 изображена схема вентиляционного устройства с подпружиненным поршнем, вариант 1;figure 2 shows a diagram of a ventilation device with a spring-loaded piston, option 1;

на фиг.3 изображена схема вентиляционного устройства с мембраной, вариант 2;figure 3 shows a diagram of a ventilation device with a membrane, option 2;

на фиг.4 изображена схема вентиляционного устройства с подпружиненным поршнем, вариант 2.figure 4 shows a diagram of a ventilation device with a spring-loaded piston, option 2.

Вентиляционное устройство содержит двигатель 1, выхлопную трубу 2, камеру 3. Внутри камеры 3 установлена мембрана 4, выполненная из упругого материала, или подпружиненный поршень 5. Мембрана 4 или поршень 5 разделяют камеру 3 на две полости 6 и 7. Полость 6 соединена с выхлопной трубой 2, а полость 7 соединена с трубой 8 воздуховода, снабженной впускным клапаном 9 (например, обратный, лепестковый) и с трубой 10 воздуховода, снабженной выпускным клапаном 11 (например, обратный, лепестковый). Труба 10 соединена с салоном автомобиля 12.The ventilation device comprises an engine 1, an exhaust pipe 2, a chamber 3. A membrane 4 made of an elastic material, or a spring-loaded piston 5 is installed inside the chamber 3. A membrane 4 or a piston 5 divides the chamber 3 into two cavities 6 and 7. The cavity 6 is connected to the exhaust the pipe 2, and the cavity 7 is connected to the pipe 8 of the duct equipped with an inlet valve 9 (for example, check valve, flap) and with a pipe 10 of the duct equipped with a check valve 11 (for example, check valve, flap). The pipe 10 is connected to the passenger compartment 12.

По второму варианту вентиляционного устройства за выпускным клапаном 11 установлен переключающий клапан 13, соединенный воздуховодом 14 с впускным трубопроводом двигателя 1.According to the second embodiment of the ventilation device, a switching valve 13 is installed behind the exhaust valve 11, which is connected by an air duct 14 to the intake pipe of the engine 1.

Вентиляционное устройство работает следующим образом.The ventilation device operates as follows.

Выхлопные газы от двигателя 1 по выхлопной трубе 2 поступают в полость 6 камеры 3, создавая импульсы давления в полости 6. Мембрана 4 под воздействием импульсов давления вибрирует, создавая подобные импульсы давления в полости 7, при этом при возрастании давления в полости 7 клапан 9 закрывается, а клапан 11 открывается и воздух из полости 7 поступает по воздуховоду в салон автомобиля 12.The exhaust gases from the engine 1 through the exhaust pipe 2 enter the cavity 6 of the chamber 3, creating pressure pulses in the cavity 6. The membrane 4 vibrates under the influence of pressure pulses, creating similar pressure pulses in the cavity 7, while valve 9 closes with increasing pressure in the cavity 7 , and the valve 11 opens and air from the cavity 7 enters through the duct into the passenger compartment 12.

При снижении давления в полости 7 клапан 11 закрывается, а клапан 9 открывается и новая порция воздуха поступает по трубе 8 воздуховода в полость 7. Таким образом, создается направленное течение воздуха от впускной трубы 8 воздуховода в салон автомобиля 12.When the pressure in the cavity 7 decreases, the valve 11 closes, and the valve 9 opens and a new portion of air enters through the pipe 8 of the air duct into the cavity 7. Thus, a directed air flow from the inlet pipe 8 of the air duct to the passenger compartment 12 is created.

Вместо мембраны 4 можно использовать подпружиненный поршень 5.Instead of the membrane 4, a spring-loaded piston 5 can be used.

В определенных случаях, например, при необходимости повышения мощности двигателя 1 можно с помощью переключающего клапана 13 направить нагнетаемый воздух из трубы 10 воздуховода по воздуховоду 14 во впускной трубопровод двигателя 1.In certain cases, for example, if it is necessary to increase the power of the engine 1, it is possible to direct the pumped air from the pipe 10 of the air duct through the air duct 14 into the intake pipe of the engine 1 using the switching valve 13.

Возможность применения заявляемого технического решения рассмотрим на примере вентиляционного устройства со следующими параметрами:The possibility of applying the proposed technical solution, we consider the example of a ventilation device with the following parameters:

- диаметр мембраны равен 2r=30 см;- the diameter of the membrane is 2r = 30 cm;

- прогиб мембраны от среднего положения h=3,0 см;- deflection of the membrane from the middle position h = 3.0 cm;

- значение номинальных оборотов четырехцилиндрового двигателя n=2600 об/мин.- the value of the nominal speed of the four-cylinder engine n = 2600 rpm

В современных автомобилях для вентиляции салона необходимое количество воздуха составляет не более 10 м³/м. Изменение объема в камере при работе двигателя будет равно примерно двум объемам шарового сектора, ограниченного кругом диаметром 2r из-за прогиба мембраны в обе стороны от среднего положения в результате перепада давления в полости 6 и инерционности самой мембраны. Мембрана под действием очередной волны давления выхлопных газов прогибается, затем когда давление в полости 6 спадет, мембрана под действием сил упругости сначала возвращается в прежнее положение и далее в результате возникшего разрежения в полости 6 и под действием сил инерции прогибается в обратную сторону. Объем воздуха, вытесненного из камеры при прогибе мембраны в одну сторону, равен объему шарового сектора:In modern cars for the ventilation of the passenger compartment, the required amount of air is not more than 10 m ³ / m. The change in volume in the chamber during engine operation will be equal to approximately two volumes of the spherical sector, limited by a circle with a diameter of 2r due to deflection of the membrane in both directions from the middle position as a result of the pressure drop in cavity 6 and the inertia of the membrane itself. The membrane under the influence of the next wave of pressure of the exhaust gases bends, then when the pressure in the cavity 6 drops, the membrane under the action of elastic forces first returns to its previous position and then, as a result of rarefaction in the cavity 6, and under the action of inertia forces, it bends in the opposite direction. The volume of air displaced from the chamber during the deflection of the membrane in one direction is equal to the volume of the spherical sector:

v=Пh(3r²+h²)/6=3,14×3(3×15²+3²)/6=1074,4 см³.v = Ph (3r ² + h ² ) / 6 = 3.14 × 3 (3 × 15 ² +3 ² ) / 6 = 1074.4 cm ³ .

Учитывая и прогиб мембраны в другую сторону от сил инерции и перепада давления, получаем примерно V=2v=2×1074,4=2148,9 см³. Тогда общее количество перекачиваемого через камеру воздуха за одну минуту будет равна: V₁=V×2n=2148,9×2×2600=11174016,8 см³=11,2 м³/мин.Considering the deflection of the membrane to the other side of the forces of inertia and pressure drop, we obtain approximately V = 2v = 2 × 1074.4 = 2148.9 cm ³ . Then the total amount of air pumped through the chamber in one minute will be equal to: V ₁ = V × 2n = 2148.9 × 2 × 2600 = 11174016.8 cm ³ = 11.2 m ³ / min.

Здесь V умножаем на 2n, т.к. рабочий ход в четырехцилиндровом двигателе за один оборот коленчатого вала двигателя будет совершаться в двух цилиндрах. Полученное значение V=11,2 м³/мин больше, чем требуется при необходимых, максимальных значениях вентиляции салона в современных автомобилях.Here V is multiplied by 2n, because the working stroke in a four-cylinder engine in one revolution of the engine crankshaft will occur in two cylinders. The obtained value V = 11.2 m ³ / min is greater than that required for the required maximum ventilation values in modern cars.

Возможно также изготовление мембраны меньших размеров, в случае если оставить вентилятор отопителя в конструкции автомобиля, уменьшив его габариты и отопителя в целом.It is also possible to manufacture a smaller membrane, if you leave the heater fan in the vehicle structure, reducing its dimensions and the heater as a whole.

Заявляемое техническое решение имеет надежную и простую конструкцию узла, обеспечивающего за счет энергии выхлопных газов подачу воздуха в салон автомобиля, и его можно применять на двигателях малой мощности.The claimed technical solution has a reliable and simple design of the unit, which, due to the energy of exhaust gases, provides air to the passenger compartment of the car, and it can be used on low-power engines.

Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании с использованием современных технологий.The claimed technical solution meets the requirement of industrial applicability and is possible for implementation on standard technological equipment using modern technologies.

Claims

1. Вентиляционное устройство, содержащее выхлопную трубу двигателя, воздуховод, сообщенный с салоном транспортного средства, отличающееся тем, что дополнительно снабжено камерой, разделенной на две полости мембраной, выполненной из упругого материала, или подпружиненным поршнем, при этом одна полость камеры соединена с выхлопной трубой, а другая - с воздуховодом, кроме того, на воздуховоде перед камерой и за камерой установлены соответственно впускной и выпускной клапаны.1. A ventilation device containing an exhaust pipe of an engine, an air duct in communication with a vehicle interior, characterized in that it is further provided with a chamber divided into two cavities by a membrane made of elastic material or a spring-loaded piston, while one cavity of the chamber is connected to the exhaust pipe and the other with the air duct, in addition, inlet and outlet valves are installed respectively in the air duct in front of the chamber and behind the chamber.

2. Вентиляционное устройство, содержащее выхлопную трубу двигателя, воздуховод, сообщенный с салоном транспортного средства, отличающееся тем, что дополнительно снабжено камерой, разделенной на две полости мембраной, выполненной из упругого материала, или подпружиненным поршнем, при этом одна полость камеры соединена с выхлопной трубой, а другая - с воздуховодом, кроме того, на воздуховоде перед камерой и за камерой установлены соответственно впускной и выпускной клапаны, при этом за выпускным клапаном установлен переключающий клапан, соединенный с впускным трубопроводом двигателя.2. A ventilation device containing an exhaust pipe of an engine, an air duct in communication with a vehicle interior, characterized in that it is further provided with a chamber divided into two cavities by a membrane made of elastic material or a spring-loaded piston, while one cavity of the chamber is connected to the exhaust pipe and the other with an air duct, in addition, inlet and outlet valves are installed respectively on the air duct in front of the chamber and behind the chamber, while a switching valve is installed behind the exhaust valve, with Unification with the engine intake conduit.