КОМБИНИРОВАННЫЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР Российский патент 1997 года по МПК F01N3/28 

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

Известны каталитические нейтрализаторы отработавших газов [1] содержащие корпус с двойными стенками и теплоизоляцией между ними, торцевые крышки, входные и выходные патрубки с фланцами, каталитические блоки, конусные тарели, выполненные на продолжении впускного патрубка, размещенные в полости успокоителя колебаний, обращенные широкой частью навстречу потоку газов с образованием зазоров между собой.

Недостатком таких нейтрализаторов является то, что зазоры между тарелями расположены фиксированно, что приводит к тому, что существует настройка выпускного тракта до зазора в тарелях на один скоростной режим работы двигателя.

Известны также каталитические нейтрализаторы отработавших газов комбинированного типа [2] содержащие корпус с двойными стенками и теплоизоляцией между ними, торцевые крышки, входные и выходные крышки с фланцами, окислительные и восстановительные матрицы каталитической очистки, выполненные из высокопористой металлокерамики, полый сажевый фильтр электростатического типа с электродами, установленными перед матрицами каталитической очистки, резонатор колебаний, выполненный в сажевом фильтре, полость между коаксиально установленными цилиндрами, канал подвода вспомогательного газа, тарели, установленные с образованием зазоров.

Недостатками таких нейтрализаторов является то, что между тарелями сохраняется фиксированный зазор и таким образом существует настройка выпускного тракта до зазора в тарелях на один скоростной режим, регулировка подачи дополнительного газа не связана с величинами топливоподачи.

Последняя конструкция комбинированного каталитического нейтрализатора является наиболее близкой по технической сущности и принята за прототип.

Сущность изобретения достигается тем, что в известном комбинированном нейтрализаторе, содержащем корпус с двойными стенками и теплоизоляцией между ними, входной и выходной патрубки с фланцами, матрицы каталитической очистки, выполненные из высокопористой металлокерамики и расположенные коаксиально с образованием полости между ними, в которую выведены каналы подвода вспомогательного газа, сажевой фильтр электростатического типа, резонатор колебаний, совмещенный с сажевым фильтром, электроды которого расположены по периметру, тарели, обращенные широкой частью навстречу потоку газов и установленные с зазором между собой, согласно изобретению, внутри входного патрубка и его продолжения, входящего в резонатор колебаний, размещен трубчатый подвижный элемент с рычагом для перекрытия зазоров между тарелями в зависимости от скоростного режима двигателя. Каналы подвода вспомогательного газа выполнены с клапанами перекрытия, например, электромагнитными и другими клапанами перекрытия в зависимости от нагрузочного режима двигателя.

Такое выполнение комбинированного нейтрализатора позволяет улучшить очистку отработавших газов от токсичных веществ в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов за счет размещения трубчатого подвижного элемента с рычагом, который регулирует зазор между отдельными тарелями путем продольного его перемещения в трубе нейтрализатора от скоростного режима движения. Кроме того, позволяет увеличить наполнение двигателя за счет настройки длины выпускного трубопровода в зависимости от скоростного режима, а также сохранить расход вспомогательного газа за счет использования его на режимах нагрузок свыше 50% путем выполнения канала подвода вспомогательного газа с электромагнитными клапанами перекрытия.

На чертеже изображен нейтрализатор, продольный разрез.

Предлагаемый нейтрализатор содержит корпус с двойными внешними 1 и внутренними 2 стенками и теплоизоляцией 3 между ними. Нейтрализатор имеет входной 4 и выходной 5 патрубки с фланцами 6 и 7. На корпусе на фланце 8 со стороны входного патрубка 4 фланцем 9 закреплен корпус 10 резонатора. Между внешними стенками 11 и внутренними 12 резонатора в диэлектрике 13 размещены по периметру электроды 14, а к внешней стенке 11 подведен разъем 15 электропитания. На фланце корпуса резонатора 8 со стороны входного патрубка 4 закреплена на фланце 16 торцевая крышка 17 с пробками 18 для промывки резонатора. Между торцевой крышкой 17 и фланцем 8 в полости резонатора 10 на продолжении входного патрубка 4 выполнена труба 19 с гасителем колебаний 20. Он представляет собой тарельчатые элементы 21, которые расположены между собой с зазорами 22 и обращены широкой частью навстречу потоку газов. Внутри входного патрубка 4 и в трубе 19 установлен трубчатый подвижный элемент 23 с рычагом 24, который закреплен на трубе и расположен в продольном пазу 25, выполненном на входном патрубке 4. Рычаг 24 с трубчатыми элементами 21 предназначен для перекрытия зазоров между тарелями 21 в зависимости от скоростного режима двигателя. На фланце 8 в бонках 26 соосно входному патрубку 4 и трубе 19 установлены металлокерамические пористые полые матрицы окислительного 27 и восстановительного 28 типов, удерживаемые крышкой 29 с пазами 30. Между матрицами 27 и 28 образована окислительная полость 31. В полость через крышку 29 и торцевую крышку 32 выведены каналы подвода вспомогательного газа 33, например аммиака. Каналы 33 соединены с газовой магистралью 34 через разделительное устройство 35 (клапан перекрытия) с электромагнитным устройством 36, управление которым осуществляется от педали газа.

Комбинированный нейтрализатор работает следующим образом.

Отработавшие газы поступают от двигателя через входной патрубок 4, движутся по трубе 19 и трубчатому элементу 23. Зазоры между тарелями 20 и 21 расположены по длине от выпускных клапанов двигателя таким образом, что по каждому из зазоров длина выпускного трубопровода оказывается настроена на отдельные скоростные режимы, и резонатор служит преобразователем импульсов давления отработавших газов. Через зазоры электростатическим полем, имеющим место вокруг резонатора, вследствие включения электродов обмоток в сеть генератора постоянного тока сажа собирается в резонаторе, где частично выгорает под действием высоких температур. Очищенные от сажи отработавшие газы поступают в полость нейтрализатора, проходят через матрицу 29, окислительную полость 31, смешиваются со вспомогательными газами, проходят через матрицу 27 и выходят через патрубок 5.

Включение электростатического поля фильтра происходит при увеличении температуры отработавших газов свыше 250^oC, т.е. появлением сажи в отработавших газах.

Перекрытием зазоров между отдельными тарелями путем продольного перемещения подвижного трубчатого элемента 23 в трубе 19 нейтрализатор подстраивается под скоростной режим двигателя и не создает при этом повышенных противодавлений на выпуске.

Подача вспомогательного газа начинается при увеличении температуры отработавших газов свыше 250^oC, свидетельствующих о нагрузочном режиме двигателя.

По сравнению с прототипом в предлагаемом комбинированном нейтрализаторе лучше обеспечена очистка отработавших газов, хорошо организован процесс очистки газов от токсичных веществ в зависимости от скоростного режима и нагрузочного режима, увеличено наполнение двигателя за счет настройки длины выпускного трубопровода в зависимости от скоростного режима и сокращен расход вспомогательного газа за счет использования его на режимах нагрузок свыше 50%

Использование: в двигателестроении для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, в частности, с воспламенением от сжатия. Сущность изобретения: комбинированный нейтрализатор содержит корпус с двойными стенками и теплоизоляцией между ними, резонатор колебаний, выходной патрубок, входной патрубок, внутри которого и в его продолжении, входящем в резонатор колебаний, размещен трубчатый подвижный элемент с рычагом для перекрытия зазоров между тарелями, обращенными широкой частью навстречу потоку газов и установленными с зазором между собой, матрицы каталитической очистки, выполненные из высокопористой металлокерамики и расположенные коаксиально с образованием полости между ними, в которую выведены каналы подвода вспомогательного газа. Каналы выполнены с клапанами перекрытия, например, электромагнитными в зависимости от нагрузочного режима двигателя. Кроме того, нейтрализатор содержит сажевый фильтр электростатического типа с электродами, которые расположены по периметру. Фильтр совмещен с резонатором колебаний. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Комбинированный нейтрализатор, содержащий корпус с двойными стенками и теплоизоляцией между ними, входной и выходной патрубки с фланцами, матрицы каталитической очистки, выполненные из высокопористой металлокерамики, полый сажевый фильтр электростатического типа с электродами, расположенными по периметру и перед матрицами каталитической очистки, резонатор колебаний, совмещенный с сажевым фильтром, каналы подвода вспомогательного газа, которые выведены в полость, образованную коаксиально расположенными каталитическими матрицами, тарели, обращенные широкой частью навстречу потоку газов и установленные с зазором между собой, отличающийся тем, что внутри входного патрубка и его продолжения, входящего в резонатор колебаний, размещен трубчатый подвижный элемент с рычагом для перекрытия зазора между тарелями в зависимости от скоростного режима двигателя, а каналы подвода вспомогательного газа выполнены с клапанами перекрытия в зависимости от нагрузочного режима двигателя. 2. Нейтрализатор по п.1, отличающийся тем, что клапана перекрытия выполнены электромагнитными.