КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВС Российский патент 2002 года по МПК F01N3/28 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в выпускных системах двигателей внутреннего сгорания для снижения содержания токсичных веществ в отработавших газах.

Известен нейтрализатор отработавших газов для карбюраторного двигателя (патент РФ N 2138653, МПК F 01 N 3/28, 1999 г.), содержащий корпус с впускным и выпускным патрубками, реакторы с катализаторами, расположенные параллельно потоку газов, и распределитель отработавших газов, выполненный в виде заключенного в корпус диска, который имеет равномерно расположенные по окружности отверстия и установленные в них впускные клапаны, каждый из которых отрегулирован на соответствующий режим работы двигателя, при этом один из впускных клапанов зафиксирован в закрытом положении винтом при регенерации каталитического слоя расположенною за ним реактора, а также в диске выполнено сквозное отверстие для прохождения потока отработавших газов на режиме холостого хода, при этом корпус нейтрализатора выполнен подвижно относительно распределителя отработавших газов.

Однако использование известною нейтрализатора не обеспечивает эффективной очистки отработавших газов в течение всего срока его службы; постепенно снижается топливная экономичность двигателя. Это связано с тем, что проведение регенерации каталитического слоя одного из реакторов и изменение положения реакторов относительно впускных клапанов с целью равномерного их использования при работе двигателя на режиме холостого хода обеспечиваются вручную, при этом необходимость выполнения этих операций определяется водителем, что является субъективным, не обеспечивая своевременного их выполнения, в результате чего ухудшается состояние каталитических реакторов.

Изобретение направлено на повышение эффективности очистки отработавших газов, улучшение топливной экономичности двигателя и продление срока его службы за счет плавного включения в работу реакторов и автоматизации процесса регенерации катализаторов и изменения порядка их работы.

Решение поставленной задачи достигается тем, что каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с впускным и выпускным патрубками, несколько реакторов с катализаторами, расположенных параллельно потоку газов, и распределитель отработавших газов, выполненный в виде заключенного в корпус диска, при этом в передней части корпуса по ходу потока газов и на внешней поверхности распределителя выполнены диаметральные проточки, в образующейся полости которых установлены шарики, таким образом распределитель установлен подвижно относительно корпуса с возможностью вращательного движения под действием давления отработавших газов, причем в нижней части корпуса под распределителем выполнен паз, в который установлен шариковый фиксатор, а на внешней поверхности распределителя, параллельно диаметральной проточке выполнены выемки под шарик фиксатора, при этом на передней торцевой стенке распределителя выполнен сектор холостого хода, угол которого равен углу сектора каталитического реактора, а в его полости расположены регенерационный сектор, образованный двумя внутренними перегородками и задней торцевой стенкой, равный двум секторам холостого хода, регулировочная заслонка расхода газов с возможностью вращательною движения относительно распределителя под действием давления отработавших газов, установленная на оси, и жестко связанная с ней пружина в зоне отсутствия прямого воздействия отработавших газов.

Отличительными признаками от прототипа является то, что в передней части корпуса по ходу потока газов и на внешней поверхности распределителя выполнены диаметральные проточки, в образующейся полости которых установлены шарики, таким образом распределитель установлен подвижно относительно корпуса с возможностью вращательного движения под действием давления отработавших газов, причем в нижней части корпуса под распределителем выполнен паз, в который установлен шариковый фиксатор, а на внешней поверхности распределителя, параллельно диаметральной проточке выполнены выемки под шарик фиксатора, при этом на передней торцевой стенке распределителя выполнен сектор холостого хода, угол которого равен углу сектора каталитического реактора, а в его полости расположены регенерационный сектор, образованный двумя внутренними перегородками и задней торцевой стенкой, равный двум секторам холостого хода, регулировочная заслонка расхода газов с возможностью вращательного движения относительно распределителя под действием давления отработавших газов, установленная на оси, и жестко связанная с ней пружина в зоне отсутствия прямого воздействия отработавших газов.

На фиг.1 показан продольный разрез нейтрализатора, на фиг.2 - разрез нейтрализатора по А-А, на фиг.3 - разрез нейтрализатора по Б-Б, на фиг.4 - разрез нейтрализатора по В-В.

Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус 1 с впускным 2 и выпускным 3 патрубками, реакторы 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 и 15 с катализаторами, расположенные параллельно потоку газов, и распределитель отработавших газов 4, выполненный в виде заключенного в корпус 1 диска. В передней части корпуса 1 по ходу потока газов и на внешней поверхности распределителя 4 выполнены диаметральные проточки, в образующейся полости которых установлены шарики 6, таким образом распределитель 4 установлен подвижно относительно корпуса 1 с возможностью вращательного движения под действием давления отработавших газов, причем в нижней части корпуса 1 под распределителем 4 выполнен паз, в который установлен шариковый фиксатор 17, а на внешней поверхности распределителя 4, параллельно диаметральной проточке выполнены выемки 23 под шарик шарикового фиксатора 17, при этом на передней торцевой стенке распределителя 4 выполнен сектор холостого хода 18, угол которого равен углу сектора каталитического реактора, а в его полости расположены регенерационный сектор 19, образованный двумя внутренними перегородками 20 и 21 и задней торцевой стенкой, равный двум секторам холостого хода 18, регулировочная заслонка расхода отработавших газов 7 с возможностью вращательного движения относительно распределителя 4 под действием давления отработавших газов, установленная на оси 16, и жестко связанная с ней пружина 24 в зоне oтсутствия прямого воздействия отработавших газов.

Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.

При работе двигателя на режиме холостою хода отработавшие газы через впускной патрубок 2 поступают в корпус нейтрализатора 1 и через сектор холостого хода 18 распределителя 4, не отклоняя заслонку расхода газов 7 от исходного положения, проходят расположенный за ним реактор 8, очищаются и через выпускной патрубок 3 выходят из нейтрализатора. При работе двигателя на режиме частичных нагрузок, т.е. при увеличении расхода отработавших газов, возрастает давление в полости 5 распределителя 4 и газы отклоняют заслонку 7 на некоторый угол, увеличивая сектор прохождения каталитического слоя. При работе двигателя на режимах средних и полных нагрузок, т.е. при дальнейшем увеличении расхода отработавших газов, продолжает возрастать давление в полости 5 и газы отклоняют заслонку 7 на больший угол, еще увеличивая сектор прохождения каталитического слоя. Таким образом, в зависимости от расхода отработавших газов регулировочная заслонка 7 постепенно вводит в работу реакторы 9, 10, 11, 12 и 13. При уменьшении расхода отработавших газов заслонка 7 под действием пружины 24, уменьшая сектор прохождения каталитического слоя, вернется в исходное положение, упираясь в технологический выступ 22 на внутренней поверхности распределителя 4.

При ухудшении состояния катализаторов 8, 9, 10, 11, 12 и 13 давление отработавших газов в полости 5 возрастает быстрее, и когда оно достигнет предельного значения, что заслонка 7 отклонится на максимальный угол, а затем превысит суммарное сопротивление проворота распределителя 4 и пружины фиксатора 17, распределитель 4 провернется на угол сектора холостого хода и начнется регенерация катализатора располагавшегося напротив сектора холостого хода реактора 8, работавшего на режиме холостого хода, отличающегося наибольшей токсичностью. Проворот на угол сектора холостого хода обеспечивается фиксатором 17, в результате чего изменяется порядок работы реакторов 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 и 15, что обеспечивает равномерное использование всех катализаторов. Вращение распределителя 4 начинается при таком давлении отработавших газов, которое обеспечивает его проворот на угол сектора холостою хода, т.е. до следующего фиксированного положения.

При дальнейшем увеличении давления отработавших газов в полости 5 при ухудшении состояния катализаторов 9, 10, 11, 12, 13 и 14 распределитель 4 будет проворачиваться до следующею фиксированного положения, т.е. будет изменяться порядок работы реакторов. При этом регенерации подвержены всегда два катализатора, расположенных за регенерационным сектором 19 двух реакторов. Процесс изменения порядка работы реакторов будет происходить постоянно в одной последовательности.

Таким образом, конструкция нейтрализатора обеспечивает плавное включение в работу реакторов пропорционально расходу отработавших газов и автоматизацию процессов последовательной регенерации всех катализаторов и изменение порядка их работы, что позволяет улучшить качество очистки отработавших газов, снизить расход топлива и продлить срок службы нейтрализатора.

Изобретение позволяет повысить эффективность очистки отработавших газов (ОГ), улучшить топливную экономичность двигателя и продлить срок его службы за счет плавного включения в работу реакторов и автоматизации процесса регенерации катализаторов и изменения порядка их работы. Каталитический нейтрализатор ОГ содержит корпус с впускным и выпускным патрубками, несколько реакторов с катализаторами, расположенных параллельно потоку газов, и распределитель ОГ, выполненный в виде заключенного в корпус диска, при этом в передней части корпуса по ходу потока газов и на внешней поверхности распределителя выполнены диаметральные проточки, в образующейся полости которых установлены шарики, таким образом распределитель установлен подвижно относительно корпуса с возможностью вращательного движения под действием давления ОГ, причем в нижней части корпуса под распределителем выполнен паз, в который установлен шариковый фиксатор, а на внешней поверхности распределителя, параллельно диаметральной проточке выполнены выемки под шарик фиксатора, при этом на передней торцевой стенке распределителя выполнен сектор холостого хода, угол которого равен углу сектора каталитического реактора, а в его полости расположены регенерационный сектор, образованный двумя внутренними перегородками и задней торцевой стенкой, равный двум секторам холостого хода, регулировочная заслонка расхода газов с возможностью вращательного движения относительно распределителя под действием давления ОГ, установленная на оси, и жестко связанная с ней пружина в зоне отсутствия прямого воздействия отработавших газов. 4 ил.

Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с впускным и выпускным патрубками, несколько реакторов с катализаторами, расположенными параллельно потоку газов, и распределитель отработавших газов, выполненный в виде заключенного в корпус диска, отличающийся тем, что в передней части корпуса по ходу потока газов и на внешней поверхности распределителя выполнены диаметральные проточки, в образующейся полости которых установлены шарики, таким образом распределитель установлен подвижно относительно корпуса с возможностью вращательного движения под действием давления отработавших газов, причем в нижней части корпуса под распределителем выполнен паз, в который установлен шариковый фиксатор, а на внешней поверхности распределителя, параллельно диаметральной проточке выполнены выемки под шарик фиксатора, при этом на передней торцевой стенке распределителя выполнен сектор холостого хода, угол которого равен углу сектора каталитического реактора, а в его полости расположены регенерационный сектор, образованный двумя внутренними перегородками и задней торцевой стенкой, равный двум секторам холостого хода, регулировочная заслонка расхода газов с возможностью вращательного движения относительно распределителя под действием давления отработавших газов, установленная на оси, и жестко связанная с ней пружина в зоне отсутствия прямого воздействия отработавших газов.