КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ Российский патент 1997 года по МПК F01N3/28 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для очистки отработавших газов в дизелях.

Известны каталитические нейтрализаторы отработавших газов, содержащие корпус с теплоизоляцией, впускной и выпускной патрубки, крышки, реактор, две одинаковых керамических элемента сотовой структуры с каталитическим покрытием, установленных в реакторе последовательно друг за другом [1]
Недостатком указанного нейтрализатора является то, что работа нейтрализатора не зависит от режима работы двигателя, а также низкая топливная экономичность на легких нагрузках и режиме холостого хода ДВС вследствие повышенного противодавления выхлопу.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является каталитический нейтрализатор, содержащий корпус с теплоизоляцией, торцевые крышки, входные и выходные патрубки, каталитические фильтры, выполненные из пористой металлокерамики, внутренние перегородки корпуса, температурные компенсаторы, комплект управляемых заслонок для изменения направления движения отработавших газов [2]
Недостатком указанного нейтрализатора является сложность системы управления заслонками, которая приводит к останову двигателя из-за того, что при выходе из строя привода заслонок система выпуска может оказаться запертой.

Цель изобретения достигается тем, что в известном каталитическом нейтрализаторе, содержащем корпус с теплоизоляцией, торцевую крышку, впускной и выпускной патрубки, реактор с реакционной камерой, внутри которой расположены каталитические пористые элементы с температурными компенсаторами и катализатором, внутренние перегородки, а также устройство для изменения напряжения движения газов, согласно изобретению пористые каталитические элементы выполнены в виде матриц, установленных друг за другом, одна из которых, расположенная первой по ходу движения отработавших газов, выполнена в виде кольца. Внутри этой матрицы размещена неподвижная тонкостенная цилиндрическая втулка с установленной в ней подвижной трубой, направляющими которой являются стенки втулки и стенки впускного патрубка, причем труба имеет как минимум два ряда окон, закрытый торец и привод, например, от гидравлического устройства.

Такое выполнение нейтрализатора позволяет обеспечить автономную работу за счет наличия автоматической системы управления потоком отработавших газов двигателя, качественную очистку отработавших газов за счет наличия двух или более ступеней нейтрализации.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый нейтрализатор отличается тем, что пористые каталитические элементы выполнены в виде матриц, причем одна матрица выполнена в виде кольца, в котором размещена неподвижно металлическая втулка с подвижной трубой. Подвижная труба имеет как минимум два ряда окон и закрытый торец, которая выводит поток отработавших газов в определенные полости реактора в зависимости от ее положения. Поэтому предлагаемое изобретение соответствует критерию "новизна".

На фиг. 1 изображен продольный размер нейтрализатора в малонагруженном режиме работы двигателя; на фиг. 2 продольный разрез нейтрализатора в нагруженном режиме; на фиг. 3 система управления.

Предлагаемый каталитический нейтрализатор содержит корпус 1 см торцевой крышкой 2, впускной патрубок 3 и выпускной патрубок 4. Стенки корпуса 1 и торцевая крышка 2 образуют реакционную камеру 5, где последовательно друг за другом расположены две металлокерамические матрицы 6 и 7 сотовой структуры с каталитическим покрытием. Матрица 6, установленная первой по ходу движения отработавших газов, выполнена в виде кольца, а матрица 7 выполнена в виде сплошного цилиндра. Обе матрицы 6 и 7 установлены в разъемную в осевой плоскости тонкостенную металлическую втулку 8, состоящую из двух одинаковых половинок. Между стенками корпуса 1 и втулки 8 размещен слой теплоизоляции из волокнистого термостойкого материала. В кольцевой матрице 6 неподвижно размещена тонкостенная металлическая втулка 10. Стенки втулки 10 и впускного патрубка 3 служат направляющими для подвижной трубы 11, которая установлена во втулку 10 и впускной патрубок 3. Подвижная труба 11 имеет два ряда окон 12 и 13 и закрытый торец 14. Количество матриц зависит от числа ступеней нейтрализации. Количество окон в трубе 11 зависит от количества матриц. Если нейтрализатор содержит более двух ступеней нейтрализации, то в этом случае последовательно устанавливаются более двух матриц, а значит, и число рядов окон более двух, а именно равно числу матриц. В ряде матриц, на одну меньшем, чем общее число, выполнены отверстия. Это также способствует лучшему прогреву матрицы на режимах пуска двигателя.

Работа предлагаемого нейтрализатора осуществляется следующим образом.

На режимах малых нагрузок холостого хода относительно холодные отработавшие газы от двигателя через впускной патрубок 3 и подвижную трубу 11, находящуюся в положении, указанном на фиг. 1, проходят через ряд окон 13 в полость 18, затем через матрицу 7 в полость 19 и через выпускной патрубок 4 - в атмосферу или далее по выпускному тракту. При возрастании нагрузки двигателя увеличивающуюся температуру отработавших газов фиксирует термодатчик 20. Он посылает сигнал через преобразователь 21 на исполнительное устройство 22, которое перемещает золотник 24 и направляет масло под давлением в гидравлическое устройство 23. Это устройство перемещает подвижную трубу 11 в положение, указанное на фиг. 2. В этом положении отработавшие газы через впускной патрубок 3, подвижную трубу 11 и ряд окон 12 проходят в полость 17, затем через матрицу в полость 18, через матрицу 7 из полости 18 проходят в полость 19 и через выпускной патрубок 4 проходят по тракту в атмосферу.

Такое выполнение нейтрализатора позволяет обеспечивать автономную работу, качественную очистку отработавших газов, кроме того, обеспечивает оперативное реагирование на изменение режима работы двигателя, достаточно продолжительную эксплуатацию в связи с меньшим засорением первой ступени нейтрализации, надежность и простоту конструкции.

Использование: в двигателестроении для очистки отработавших газов дизеля. Сущность изобретения: нейтрализатор содержит корпус 1 с теплоизоляцией, торцевую крышку 2, впускной 3 и выпускной 4 патрубки, реактор с реакционной камерой 5 и каталитическими элементами, выполненными в виде матриц 6, 7, которые установлены друг за другом, причем первая матрица 6 по ходу движения отработавших газов выполнена в виде кольца, а другая - в виде сплошного цилиндра. Внутри кольца размещена неподвижная втулка 10 с подвижной трубой 11, которая имеет как минимум два ряда окон 12, 13 и закрытый торец 14. Направляющими для трубы 11 являются стенки втулки 10 и стенки впускного патрубка 3. Привод трубы 11 осуществляют от устройства, состоящего из датчика температуры отработавших газов, преобразователя сигналов датчика, исполнительного механизма и гидравлического устройства. Технический результат: обеспечивает качественную очистку, оперативное реагирование на изменение режима работы двигателя, продолжительную эксплуатацию в связи с меньшим засорением первой ступени нейтрализации, надежность и простоту конструкции. Кроме того, обеспечивает автономную работу, низкое противодавление выхлопу на режимах холостого хода в малых нагрузках. 3 ил.

Каталитический нейтрализатор отработавших газов, содержащий корпус с теплоизоляцией, торцевую крышку, впускной и выпускной патрубки, реактор с реакционной камерой, в которой размещены пористые металлокерамические элементы с каталитическим покрытием и температурными компенсаторами, устройство для изменения направления движения газов, отличающийся тем, что пористые каталитические металлокерамические элементы выполнены в виде матриц, которые установлены друг за другом, причем одна из матриц, расположенная первой по ходу движения отработавших газов, выполнена в виде кольца, в котором размещена неподвижно тонкостенная цилиндрическая втулка с установленной в ней подвижной трубой, направляющими которой являются стенки втулки и стенки впускного патрубка, при этом подвижная труба выполнена как минимум с двумя рядами окон, закрытым торцом и приводом, например, от гидравлического устройства.