НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ МНОГОЦИЛИНДРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F01N3/28 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.

Известны каталитические нейтрализаторы отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, содержащие каталитический реактор с входными и выходными решетками, имеющими отверстия и заполненные катализатором на носителе, работающем в режиме псевдоожиженного слоя.

Недостатком таких нейтрализаторов является то, что, во-первых, катализаторы на носителе находятся в импульсном потоке отработавших газов многоцилиндрового двигателя и подлежат повышенному износу от ударений о выходную решетку, во-вторых, слой катализатора на носителе создает повышенные противодавления и тем самым приводит к снижению мощности двигателя на 8-10% .

Кроме того, известны нейтрализаторы отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, содержащие последовательно установленные циклон и реактор с входной и выходной решетками, между которыми размещен псевдосжимаемый слой катализатора на носителе, подсоединительный патрубок. Такие нейтрализаторы за счет конструкции циклонов могут обеспечивать незначительное снижение величин импульсов давления в потоке отработавших газов, но создают значительные противодавления, что приводит к снижению мощности двигателей на 10-12% и увеличению расхода топлива.

Цель изобретения - повышение срока службы катализаторов на носителях в нейтрализаторах с псевдосжиженным слоем и повышение эффективности.

Поставленная цель достигается тем, что в известном нейтрализаторе отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащем подсоединительный патрубок, каталитический реактор с псевдосжиженным слоем катализатора на носителе, входную и выходную решетки с отверстиями, циклон, входной патрубок нейтрализатора выполнен в виде преобразователя импульсов, имеющего конфузор, смесительную камеру, диффузор, резонатор и подсоединительный цилиндрический патрубок, внутренний объем которого разделен при помощи перегородок на каналы по числу подводящих настроенных выпускных трубопроводов. На внешней поверхности цилиндрического подсоединительного патрубка до конфузора выполнено отверстие, имеющее форму кольцевой щели, образованной между установленными на внешней поверхности цилиндрического подсоединительного патрубка двумя усеченными конусами с основаниями, выступающими в камеру резонатора и вершинами, обращенными в сторону конфузора. Резонатор выполнен в виде кожуха, охватывающего присоединительный патрубок в зоне усеченных конусов с образованием камеры.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием преобразователя импульсов. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

В известных решениях не обнаружено совокупности отличительных признаков, характеризующих предлагаемое техническое решение и используемых с аналогичной целью. Поэтому техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен нейтрализатор, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Нейтрализатор содержит подсоединительный цилиндрический патрубок 1. Внутренний объем его разделен перегородкой 2 на каналы 3 и 4 - по числу подводящих настроенных выпускных трубопроводов (для конкретности рассмотрен шестицилиндровый двигатель с объединением выпускных патрубков по три в два настроенных выпускных трубопровода 5 и 6). Подсоединение настроенных выпускных трубопроводов 5 и 6 к подсоединительному патрубку 1 выполнено фланцево-болтовым. К выходному участку подсоединительного патрубка 1 последовательно подключены конфузор 7, смесительная камера 8 и диффузор 9. Диффузор 9 входит в циклон 10. На внешней поверхности цилиндрического подсоединительного патрубка 1 до конфузора 7 выполнено соединительное отверстие 11, имеющее форму кольцевой щели, образованной между двумя усеченными конусами 12 и 13. Устройство содержит резонатор 14, в камеру 15 которого выступает кольцевая щель 11, образованная между двумя усеченными конусами 12 и 13, т. е. резонатор выполнен в виде камеры, образованной кожухом, охватывающим конусы и подсоединительный патрубок 1. В корпусе 15 с теплоизоляцией размещен каталитический реактор 17 с входной 18 и выходной 19 решетками с отверстиями 20, заполненный катализатором 21 на носителе. Нейтрализатор оснащен крышкой 22 с патрубком 23 для засыпки катализатора и пробкой 24. В крышке 22 выполнено выпускное отверстие 25.

Нейтрализатор отработавших газов работает следующим образом.

Выпускные трубы 5 и 6 вместе с патрубком 1 составляют единую настроенную резонансную систему. В процессе работы при выпуске отработавших газов из цилиндров двигателя через соответствующие выхлопные трубы, например 5, возникает импульс массы и волна давления. Волна давления движется по трубе 5 к смесительной камере 8 со скоростью звука, а импульсы массы - со скоростью движения отработавших газов. По достижении волной давления патрубка 1 происходит ее отражение от соединительных отверстий 11 в виде волны разрежения. Дальнейшего движения волны в направлении преобразователя импульсов не происходит. Отраженная волна разрежения движется в обратном направлении, что способствует истечению отработавших газов из цилиндра и снижению насосных потерь за такт выпуска следующего по порядку работы цилиндра при соответствующей настройке труб и патрубков. В последнем случае возврат волны разрежения совмещают с серединой и концом выпуска, что улучшает условия продувки и снижает насосные потери. При движении импульса массы к смесительной камере в месте стыка резонансных трубопроводов и смесительной камеры осуществляется дополнительная эжекция. При достижении импульсом соединительного отверстия 11 часть отработавших газов поступает в камеру 15 резонатора 14 создавая в нем повышенное давление.

После прохождения диффузора 9 изобарный поток отработавших газов поступает в циклон 10, а затем, через отверстия во впускной решетке 18 в каталитический реактор 17, псевдосжижает катализатор 21 на носителе, очищается от вредных веществ в окислительно-восстановительной среде, выходит через отверстия 20 в выходной решетке 19 под крышку 22 и выбрасывается в атмосферу через отверстие 25.

Настроенная система, включающая коллектор двигателя, трубы 5 и 6 и патрубок 1, обеспечивает снижение насосных потерь на 10-15% , что компенсирует снижение мощности за счет увеличения противодавления при установке нейтрализатора в систему выпуска двигателя.

За счет гашения и сглаживания импульсов давления отработавших газов предотвращается удаление катализатора о выходную решетку и срок службы последнего по потере насыпной массы увеличивается более чем в три раза.

Таким образом, конструкция каталитического нейтрализатора для двигателя внутреннего сгорания позволяет, с одной стороны, повысить срок службы насыпного катализатора на носителе, с другой, - компенсировать потери мощности за счет газодинамических явлений настройки длины коллектора, трубы и патрубков.

Использование: в машиностроении, двигателях внутреннего сгорания, устройствах для очистки отработавших газов. Сущность изобретения: нейтрализатор содержит преобразователь импульсов, резонатор и присоединительный патрубок. Преобразователь импульсов выполнен в виде конфузора, смесительной камеры и диффузора, последовательно соединенных между собой. Диффузор подключен к впускному окну, а конфузор сообщен с выпускными трубопроводами через присоединительный патрубок, внутренняя полость последнего разделена на каналы по числу выпускных трубопроводов. На боковой поверхности присоединительного патрубка имеется отверстие. Резонатор выполнен в виде кожуха, охватывающего присоединительный патрубок с образованием камеры в зоне отверстия. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ МНОГОЦИЛИНДРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, снабженного выпускными трубопроводами, содержащий корпус с впускным и выпускным окнами, реакционную камеру с псевдосжиженным слоем катализатора на носителе, размещенную в корпусе и имеющую входную и выходную решетки с отверстиями, и циклон, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и увеличения срока службы, он дополнительно содержит преобразователь импульсов, резонатор и присоединительный патрубок, преобразователь импульсов выполнен в виде последовательно соединенных конфузора, смесительной камеры и диффузора, причем диффузор подключен к впускному окну, а конфузор сообщен с выпускными трубопроводами через присоединительный патрубок, внутренняя полость последнего разделена на каналы по числу выпускных трубопроводов, на боковой поверхности присоединительного патрубка выполнено отверстие, резонатор выполнен в виде кожуха, охватывающего присоединительный патрубок с образованием камеры в зоне отверстия. 2. Нейтрализатор по п. 1, отличающийся тем, что отверстие выполнено в виде кольцевой щели, образованной двумя усеченными конусами, установленными на внешней поверхности присоединительного патрубка, размещенными в камере и вершинами обращенными в сторону конфузора.