УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2011 года по МПК F01N3/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания, имеющему конструкцию для впрыска добавки, подаваемой в катализатор.

Уровень техники

Для очистки отработанных газов транспортного средства с дизельным двигателем (транспортного средства), для предотвращения испускания окисей азота и твердых частиц, содержащихся в отработанных газах дизельного двигателя в воздух, используется устройство очистки отработанных газов, в котором скомбинированы катализатор-уловитель окисей азота, катализатор избирательного восстановления окисей азота, фильтр очистки от дизельных микрочастиц и т.п.

В этом типе устройства очистки отработанных газов используется такая конструкция, в которой в выпускном канале для выпуска отработанных газов, выпускаемых из двигателя наружу, расположен катализатор окисления, катализатор-уловитель окисей азота, катализатор избирательного восстановления окисей азота и т.п., называемый предварительным катализатором, и на стороне впуска катализатора или на стороне впуска катализатору окисления, например, расположен клапан добавления топлива (для добавления восстановителя) для впрыска топлива как добавки, требуемой для реакции катализатора.

Для постоянного нормального выполнения функции клапана добавления топлива требуется исключать использование клапана добавки топлива, вызывающего превышение температуры теплостойкости или создание отложений на дальней концевой части клапана добавки топлива, приводящих к создающему помехи впрыску закупориванию.

Таким образом, следует располагать клапан добавления топлива на удалении от потока отработанных газов таким образом, чтобы не подвергать дальнюю концевую часть, впрыскивающую топливо, воздействию высокотемпературного отработанного газа. Устройство очистки отработанных газов, описанное в опубликованном патенте Японии №2004-44483, выполнено так, что канал впрыска топлива ответвляется от выпускного канала, и на выпускном канале расположена выступающая часть, и клапан добавления топлива установлен в дальней концевой части канала впрыска топлива таким образом, что топливо от клапана добавления топлива впрыскивается от точки, удаленной от отработанных газов, в выпускной канал через канал впрыска топлива.

Поскольку в такой конструкции, где топливо впрыскивается от точки, удаленной от потока отработанных газов, и канал впрыска топлива отведен от выпускного канала, поток отработанных газов, проходящий по выпускному каналу, не достигает внутренней части канала впрыска топлива. То есть, поскольку в канале впрыска топлива возможно возникновение застойной части, топливо, испаряемое в канале впрыска топлива, может легко накапливаться в канале впрыска топлива.

Испаряемое топливо, накопленное в канале впрыска топлива, становится связующим веществом для сажи, содержащейся в отработанных газах, которая прилипает к поверхности стенки канала впрыска топлива и образует отложения. Поскольку отложения накапливаются на поверхности стенки канала впрыска топлива каждый раз, когда впрыскивается топливо, существует возможность того, что канал впрыска топлива будет блокирован накопившимися отложениями.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение было осуществлено ввиду вышеизложенных обстоятельств и его целью является создание устройства очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания, которое сдерживает образование отложений добавки в канале впрыска.

Устройство очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению выполнено с выпускным каналом для выведения отработанных газов, выпускаемых из двигателя наружу, катализатором, расположенным в выпускном канале, каналом впрыска, соединенным со стороной впуска катализатора в выпускном канале, клапаном впрыска добавки для подачи добавки в катализатор по каналу впрыска и приточной частью, расположенной в части для слияния, где выпускной канал и канал впрыска сливаются для того, чтобы часть отработанных газов, проходящих в выпускной канал, проходила в канал впрыска.

Согласно устройству очистки отработанных газов, выполненному, как описано выше, благодаря притоку отработанных газов в канал впрыска застой добавки или сажи в канале впрыска уменьшается, и образование отложений в канале впрыска может сдерживаться. В результате добавка может впрыскиваться через клапан добавления, предпочтительно постоянно, и характеристики очистки отработанных газов предпочтительно могут поддерживаться постоянно.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения приточная часть выполнена с приточным каналом для поступления части отработанных газов, проходящих в выпускном канале, в канал впрыска и средством формирования продувающего потока для изменения направления потока отработанных газов, поступающего в канал впрыска из приточного канала для продувки потока в канале впрыска. Таким образом, может эффективно выполняться продувка в канале впрыска.

Кроме того, согласно другому предпочтительному объекту настоящего изобретения приточная часть выполнена с угловой частью, образованной каналом впрыска, а часть на стороне впуска относительно части, с которой соединен канал впрыска в выпускном канале, расширена наружу. Таким образом, когда требуется изготовление выпускного канала и канала впрыска, приточная часть может быть получена посредством простого изменения форм выпускного канала и канала впрыска.

Согласно другому объекту настоящего изобретения приточная часть представляет собой впускной трубчатый элемент с одним концом, соединенным с каналом впрыска, и другим концом, соединенным с частью на стороне впуска канала впрыска в выпускном канале. Таким образом, без значительного изменения формы выпускного канала, посредством применения впускного трубчатого элемента, может быть выполнен приточный канал.

Средство формирования продувочного потока, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, получено посредством части для столкновения, где отработанные газы, вводимые из приточного канала, сталкиваются с поверхностью стенки канала впрыска и выполнено так, что внутренняя часть канала впрыска продувается потоком отработанных газов, образованным столкновением. Таким образом, продувка в канале впрыска может быть эффективно выполнена посредством простой конструкции.

Кроме того, средство формирования продувающего потока имеет в другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения приточный канал, открытый в канал впрыска со смещением к оси канала впрыска таким образом, что в канале впрыска создается вихревой поток отработанных газов, и внутренняя часть канала впрыска продувается вихревым потоком. Таким образом, внутренняя часть канала впрыска может эффективно продуваться также посредством простой конструкции.

В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения выпускной канал имеет изогнутую часть, и канал впрыска проходит наружу в середине изогнутой части выпускного канала. Таким образом, может быть легко получена конструкция для продувки в канале впрыска с использованием разветвленной части, образованной каналом впрыска добавки и изогнутой частью.

Кроме того, в другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения канал впрыска образован трубчатым элементом, расположенным отдельно от выпускного канала и имеющим его дальнюю концевую часть, проходящую в выпускной канал, а приточная часть образована на дальнем конце трубчатого элемента и представляет собой срезанную часть для приема части отработанных газов, проходящих в выпускном канале. Таким образом, с простой конструкцией с использованием трубчатого элемента, в котором образована срезанная часть на дальней концевой части, может осуществляться продувка канала впрыска добавки.

Срезанная часть образована посредством срезания по диагонали дальней концевой части трубчатого элемента в предпочтительном варианте, таким образом, чтобы иметь часть для введения для приема части отработанных газов, проходящих в выпускном канале. Таким образом, посредством простой конструкции может осуществляться продувка в канале впрыска добавки.

Кроме того, срезанная часть в другом предпочтительном варианте представляет собой прорезь, выполненную в части стенки трубчатого элемента, проходящую в направлении оси таким образом, чтобы часть отработанных газов, проходящих в выпускном канале, проходила внутрь трубчатого элемента через прорезь. Таким образом, может осуществляться продувка в канале впрыска добавки.

Дополнительный объем применимости настоящего изобретения станет очевидным при ознакомлении с подробным описанием, приведенным ниже. Однако следует понимать, что подробное описание и конкретные примеры, указывающие на предпочтительные варианты осуществления изобретения, приведены только для иллюстрации, поскольку различные изменения и модификации в пределах сущности и объема изобретения станут очевидными для специалистов в данной области техники из этого подробного описания.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение станет более полно понятым при ознакомлении с приведенным ниже подробным описанием и прилагаемыми чертежами, которые приведены только для иллюстрации и, таким образом, не вносят ограничений в настоящее изобретение и на которых:

Фиг.1 представляет собой вид сбоку, показывающий все устройство очистки отработанных газов согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения,

Фиг.2 представляет собой вид сбоку в сечении для пояснения состояния продувки канала впрыска топлива,

Фиг.3 представляет собой вид в сечении, выполненном по стрелке по линии А-А на фиг.1,

Фиг.4 представляет собой вид в перспективе, показывающий существенную часть фиг.1,

Фиг.5 представляет собой вид сверху, подобным образом показывающий существенную часть фиг.1,

Фиг.6 представляет собой вид в сечении, показывающий устройство очистки отработанных газов согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения,

Фиг.7 представляет собой вид в перспективе, показывающий существенную часть на фиг.6,

Фиг.8 представляет собой вид сверху, подобным образом показывающий существенную часть фиг.6,

Фиг.9 представляет собой вид в сечении по стрелке по линии В-В на фиг.7,

Фиг.10 представляет собой вид в сечении, показывающий устройство очистки отработанных газов согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения,

Фиг.11 представляет собой вид в сечении по стрелке по линии С-С на фиг.10,

Фиг.12 представляет собой вид в сечении, показывающий устройство очистки отработанных газов согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения,

Фиг.13 представляет собой вид в сечении по стрелке по линии D-D на фиг.12,

Фиг.14 представляет собой вид в сечении, показывающий устройство очистки отработанных газов согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения,

Фиг.15 представляет собой вид в сечении по линии Е-Е на фиг.14,

Фиг.16 представляет собой вид в сечении, показывающий устройство очистки отработанных газов согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения,

Фиг.17 представляет собой вид в перспективе, показывающий существенную часть фиг.16,

Фиг.18 представляет собой вид в сечении, показывающий устройство очистки отработанных газов согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения,

Фиг.19 представляет собой вид в перспективе, показывающий существенную часть фиг.18,

Фиг.20А представляет собой вид сбоку в сечении, показывающий поток отработанных газов в канале 24b впрыска топлива на фиг.18,

Фиг.20В представляет собой вертикальный вид в сечении, показывающий поток отработанных газов в канале 24b впрыска топлива на фиг.18,

Фиг.21А представляет собой вид сбоку в сечении, показывающий поток отработанных газов в канале 24b впрыска топлива в варианте осуществления изобретения, и

Фиг.21В представляет собой вертикальный вид в сечении, показывающий поток отработанных газов в канале 24b впрыска топлива в варианте осуществления изобретения.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение будет описано ниже на основе первого варианта конструкции, показанного на фиг.1-5.

На фиг.1 показана система выпуска двигателя внутреннего сгорания, например, такого как дизельный двигатель. Ссылочной позицией 1 на фигуре обозначен основной корпус дизельного двигателя, ссылочной позицией 1а обозначен выпускной коллектор (показана только его часть) основного корпуса 1 двигателя и ссылочной позицией 2 обозначен турбонагнетатель, соединенный с выходом выпускного коллектора 1a соответственно.

В выпускном отверстии турбонагнетателя 2 расположено устройство 3 очистки отработанных газов. В устройстве 3 очистки отработанных газов используется конструкция, в которой скомбинированы система 3а удаления окисей азота для улавливания окисей азота, содержащихся в отработанных газах, и регулярного восстановления и удаления захваченных окисей азота и система 3b улавливания твердых частиц для захвата твердых частиц.

Например, в системе 3а удаления окисей азота использована конфигурация, в которой скомбинированы каталитический нейтрализатор 6, соединенный с выпускным отверстием турбонагнетателя 2 и проходящий вниз и содержащий катализатор 5 окисления как предварительный катализатор, каталитический нейтрализатор 9, соединенный поперечно с выходом каталитического нейтрализатора 6 и содержащий катализатор-уловитель 8 окисей азота, и клапан 23 добавления топлива (клапан впрыска добавки) для подачи топлива для реакции катализатора, которое является добавкой, как будет описано позже. В системе 3b улавливания используется конфигурация, в которой каталитический нейтрализатор 12, содержащий фильтр 11 очистки от микрочастиц, соединен с каталитическим нейтрализатором 9. Эти каталитические нейтрализаторы 6, 9, 12 и соединительная часть 13, соединяющая нейтрализаторы друг с другом, составляют выпускной канал 15 для вывода отработанных газов, выпускаемых из основного корпуса 1 дизельного двигателя, наружу.

Вертикальный цилиндрический корпус, содержащий катализатор 5 окисления каталитического нейтрализатора 6, составлен посредством установки входного корпуса 19а и выходного корпуса 19b на обеих концевых частях цилиндрической части 18. Входной корпус 19а на верхней стороне, например, выполнен, по существу, L-образной формы и имеет входную часть 17а, соединенную с турбонагнетателем 2, расположенным поперечно. Выходной корпус 19b на нижней стороне выступает вниз и имеет выходную часть 17b, сообщающуюся с каталитическим нейтрализатором 9, расположенным ниже. Для расположения устройства 3 очистки отработанных газов в двигательном отсеке (не показан) транспортного средства в точке непосредственно после выпускной стороны дизельного двигателя в выпускном канале 15 посредством корпуса 17 образована изогнутая часть 15а, выполненная L-образной формы. То есть пространство для установки катализатора обеспечено цилиндрической частью 18, ориентированной вниз от изогнутой части 15а. Катализатор 5 окисления установлен в цилиндрической части 18, расположенной непосредственно под изогнутой частью 15а.

Клапан 23 добавления топлива применен для впрыскивания топлива, требуемого для реакции катализатора, в катализатор 5 окисления в точке непосредственно над катализатором 5 окисления, например, на внешней стороне окружности изогнутой части 15а, например, для исключения ограничения пространства. Клапан 23 добавления топлива имеет часть для впрыска топлива для впрыска топлива в дальней концевой части. От внешней части окружности на стороне выхода изогнутой части 15а (изогнутой части выпускного канала) ответвляется цилиндрическая часть 24, проходящая в направлении от изогнутой части 15а, то есть наружу. Клапан 23 добавления топлива установлен на дальней концевой части цилиндрической части 24, ответвляющейся от середины изогнутой части 15а, с использованием крепежного фланца 24а и основы 25. Таким образом, часть для впрыска топлива на дальней концевой части клапана 23 добавки топлива обращена к каналу 24b впрыска топлива как каналу впрыска добавки, образованному внутренним пространством цилиндрической части 24. Канал 24b впрыска топлива наклонен к стороне, противоположной направлению изгиба изогнутой части 15а, и канал 24b впрыска топлива направлен к входному концу катализатора 5 окисления. Таким образом, топливо, необходимое для реакции катализатора, впрыскивается в направлении катализатора 5 окисления от точки, удаленной от потока отработанных газов. Ссылочной позицией 25а обозначен канал для охлаждающей воды, образованный в основе 25.

В конструкции системы впрыска в точке, образующей часть 26 для слияния, где сливаются канал 24 впрыска топлива и выпускной канал 15, то есть между нижним концом канала 24b впрыска топлива и частью 15b выпускного канала 15, расположена приточная часть 30, поднимающаяся и изгибающаяся непосредственно перед ней. Приточная часть 30 продувает внутреннюю часть канала 24b впрыска топлива частью отработанных газов, проходящих в изогнутой части 15а. Сечения каждой части приточной части 30 показаны на фиг.2 и 3 и виды каждой части приточной части 30 показаны на фиг.4 и 5.

Приточная часть 30 имеет приточный канал 33 для приема части отработанных газов, проходящих в выпускном канале, для продувки и средство 36 формирования продувочного потока для превращения принятого отработанного газа в поток отработанных газов, предназначенный для продувки.

В частности, приточный канал 33 выполнен так, что, как показано на фиг.2-5, верхняя стенка разветвляющейся части 35 от концевой части основы цилиндрической части 24 до части 15b (трубчатой части на стороне выхода изогнутой части 15а) в выпускном канале, пересекающемся под острым углом непосредственно перед концевой частью основы, расширена наружу, и только выпускной канал 15 над разветвляющейся частью 35 локально расширен. Ссылочной позицией 20 на фиг.1-3 обозначена часть стенки, расширенная, как указано выше. Приточный канал 33 образован в сечении прохождения потока, значительно суженном относительно сечения прохождения потока изогнутой части 15а, как показано на фиг.3 и 5. Таким образом, приточная часть 33 отбирает часть отработанных газов от входа 33а, открытого в части 15b таким образом, что отработанные газы вводятся от выхода 33b, открытого в концевой части основы цилиндрической части 24, в канал 24b впрыска топлива. Для облегчения выполнения приточного канала 33 используется разделенная на половины конструкция, имеющая разделительную поверхность 21 в центре в направлении по ширине приточного канала 33 во входном корпусе 19а, как показано на фиг.5.

В средстве 36 формирования продувочного потока использована конструкция, в которой часть 37 для столкновения, с которой сталкиваются отработанные газы, выводимые из приточного канала 33, образована на поверхности стенки канала 24b впрыска топлива, как показано на фиг.2. В частности, часть 37 для столкновения представляет собой часть поверхности стенки, обращенную к выходу 33b в поверхностях стенки канала 24b впрыска топлива. Таким образом, поток отработанных газов, сталкивающийся с частью 37 для столкновения, проходит по поверхности стенки канала 24 впрыска топлива и углубляется в него. Благодаря притоку сталкивающегося потока отработанные газы циркулирует в канале 24 впрыска топлива, и испаряемое топливо и сажа, содержащиеся в канале 24 впрыска топлива, выталкиваются наружу.

Топливо, впрыскиваемое от клапана 23 добавки топлива, используется для создания восстановителя реакцией катализатора 5 окисления для восстановления и удаления окисей азота и окисей серы, содержащихся в катализаторе-уловителе 8 окисей азота, восстановителем, и сжигания и удаления твердых частиц, захваченных фильтром очистки от микрочастиц 11, теплом, полученным подобным образом реакцией катализатора 5 окисления. Таким образом, клапан 23 добавления топлива выполнен с возможностью впрыска топлива, когда требуется реакция катализатора, такая как восстановление и удаление окисей азота и окисей серы или сжигание и удаление твердых частиц, в ходе работы дизельного двигателя посредством управляющей части, управляющей дизельным двигателем, например, такой как электронное управляющее устройство (не показано).

Далее будет описана работа устройства 3 очистки отработанных газов, выполненного, как описано выше.

В ходе работы дизельного двигателя отработанные газы, выпускаемые из дизельного двигателя, как показано на фиг.1, выпускаются наружу через выпускной коллектор 1а, турбокомпрессор 2, изогнутую часть 15а, катализатор 5 окисления, катализатор-уловитель 8 окисей азота и фильтр 11 очистки от микрочастиц.

Окиси азота, содержащиеся в отработанных газах, находятся в катализаторе-уловителе 8 окисей азота, и микрочастицы подобным образом захвачены фильтром 11 очистки от микрочастиц.

Предположим, что момент времени для удаления содержащихся окисей азота, окисей серы и захваченных твердых частиц настал, и клапан 23 добавления топлива приводится в действие.

В этом случае от части для впрыска топлива клапана 23 добавки топлива впрыскивается топливо для удаления окисей азота, окисей серы и твердых частиц к входной торцевой поверхности катализатора 5 окисления в течение заданного времени по каналу 24b впрыска топлива, как показано на фиг.1. Таким образом, производится восстановитель, и окиси азота и окиси серы, находящиеся в катализаторе-уловителе 8 окисей азота, восстанавливаются и удаляются восстановителем, и теплом, полученным от реакции катализатора 5 окисления, твердые частицы, захваченные фильтром 11 очистки от микрочастиц, сжигаются и удаляются.

В это время часть отработанных газов непрерывно направляется в канал 24b впрыска топлива через приточный канал 33 от изогнутой части 15а, как показано стрелками на фиг.2, 4 и 5. Отработанные газы сталкиваются с частью 37 для столкновения в канале 24b впрыска топлива. Сталкивающийся поток, создаваемый при столкновении, проходит по поверхности стенки канала 24b впрыска топлива, как показано стрелкой b, вглубь.

Затем, как показано на фиг.2, отработанные газы поворачивают в конце канала 24b впрыска топлива и возвращаются и циркулируют в канале 24b впрыска топлива, продувая внутреннюю часть канала 24b впрыска топлива. Благодаря этой продувке испаряемое топливо и сажа, находящиеся в канале 24b впрыска топлива, то есть вещества, вызывающие образование отложений и т.п., выталкиваются из канала 24b впрыска топлива.

Таким образом, испаряемое топливо или сажа больше не накапливаются в канале 24b впрыска топлива, и образование отложений в канале 24b впрыска топлива сдерживается. В результате клапан 23 добавления топлива может благоприятно постоянно впрыскивать топливо, и характеристики очистки отработанных газов могут благоприятно постоянно поддерживаться.

Кроме того, конструкция, в которой приточный канал 33 образован посредством расширения в части 2 6 для слияния, и отработанные газы, направляемые каналом 33 притока, заменены потоком, пригодным для продувки, проста. Более того, продувочная конструкция сталкивающегося типа может эффективно продувать испаряемое топливо и сажу, накопленные в канале 24b впрыска топлива, просто благодаря столкновению отработанных газов. В частности, поскольку канал 24b впрыска топлива и клапан 23 добавления топлива установлены в изогнутой части 15а, конструкция для продувки внутреннего пространства канала 24b впрыска топлива с использованием разветвляющейся части 35, образованной каналом 24b впрыска топлива и частью 15, может быть выполнена легко.

На фиг.6-9 показан второй вариант осуществления настоящего изобретения.

В этом варианте осуществления изобретения канал 24b впрыска топлива продувается с использованием другой приточной части 40 вихревого типа, отдельной от продувающей части сталкивающегося типа в первом варианте осуществления изобретения.

В частности, приточная часть 40, соответствующая данному варианту осуществления изобретения, имеет выход 33b приточной части 33, открытый в точке, смещенной от центра канала 24b впрыска топлива, более конкретно, в точке в касательном направлении канала 24b впрыска топлива, как средство 36 формирования продувочного потока, как показано на фиг.8 и 9, таким образом, что отработанные газы вводятся в канал 24b впрыска топлива по окружности от стороны выпуска канала 24 впрыска топлива.

Благодаря введению отработанных газов создается вихревой поток α в канале 24b впрыска топлива, как показано на фиг.6-8, и испаряемое топливо и сажа, накопленные в канале 24b впрыска топлива, высасываются отрицательным давлением, произведенным в центральной части вихревого потока α. В отношении высасывания, поскольку обеспечиваются более высокие характеристики высасывания, когда скорость потока вихревого потока более высока, как показано на фиг.7, на стороне выхода приточного канала 33 образована дроссельная часть 33с.

Испаряемое топливо и сажа могут эффективно выводиться из канала впрыска топлива также посредством высасывания вихревым потоком, как указано выше, и посредством того же эффекта, который может быть получен в первом варианте осуществления изобретения. Устройство с потоком вихревого типа также имеет простую конструкцию.

На фиг.6-9 аналогичные ссылочные позиции присвоены частям, аналогичным показанным в первом варианте осуществления изобретения, и их описание будет опущено.

На фиг.10 и 11 показан третий вариант осуществления настоящего изобретения.

В данном варианте осуществления изобретения используется приточный канал 43 в отдельной конструкции, а не приточный канал 33, как составляющая единое целое конструкция, как в первом варианте осуществления изобретения.

В частности, приточный канал 43 имеет одну концевую часть трубчатого элемента 45 введения отработанных газов, составленную трубчатым элементом, сообщающимся с точкой на последующей стороне канала 24b впрыска топлива, и другую концевую часть, сообщающуюся с частью 15b выпускного канала 15 непосредственно перед каналом 24b впрыска топлива, и образован посредством соединения их обеих друг с другом трубчатой частью 45 для введения отработанных газов. Продувочная конструкция также может быть легко получена посредством этой конструкции.

Отработанные газы, проходящие из приточного канала 43 в канал 24b впрыска топлива, сталкиваются с частью 37 для столкновения на поверхности стенки канала 24b впрыска топлива подобно тому, как это происходит со средством 36 формирования продувочного потока в первом варианте осуществления изобретения, таким образом, чтобы выталкивать испаряемое топливо и сажу из канала 24b впрыска топлива. Таким образом, на фиг.10 и 11 те же ссылочные позиции присвоены аналогичным частям, как и в первом варианте осуществления изобретения, и их описание опущено.

На фиг.12 и 13 показан четвертый вариант осуществления настоящего изобретения.

В данном варианте осуществления изобретения приточный канал 43, представляющий собой отдельную конструкцию, показанную в третьем варианте осуществления изобретения, применен в приточной части 40 с вихревым потоком, показанной во втором варианте осуществления изобретения.

В частности, одна концевая часть трубчатого элемента 45 для введения отработанных газов, составленного трубчатым элементом, сообщается с каналом 24b впрыска топлива в тангенциальном направлении. То есть одна концевая часть трубчатого элемента 45 для введения сообщается с точкой, смещенной от средней линии канала 24b впрыска. Кроме того, концевая часть наклонена к дальнейшей стороне канала 24b впрыска. Кроме того, другая концевая часть сообщается с выпускной частью 15b канала непосредственно перед каналом 24b впрыска таким образом, что отработанные газы, вводимые из трубчатой части 45 для ввода отработанных газов в канал 24b впрыска, проходят дальше с завихрением. С этой конструкцией также может быть легко получена продувочная конструкция.

На фиг.12 и 13 аналогичные ссылочные позиции присвоены таким же частям, как и во втором варианте осуществления изобретения, и их описание будет опущено.

На фиг.14 и 15 показан пятый вариант осуществления настоящего изобретения.

Настоящий вариант осуществления изобретения представляет собой модификацию четвертого варианта осуществления изобретения и имеет трубчатую часть 45 для введения отработанных газов, образованную трубчатым элементом в четвертом варианте осуществления изобретения, выполненным как единое целое с изогнутой частью 15а выпускного канала 15 и цилиндрической частью 24 канала 24b впрыска.

На фиг.14 и 15 такие же ссылочные позиции присвоены частям, аналогичным показанным в четвертом варианте осуществления изобретения, и их описание опущено.

На фиг.16 и 17 показан шестой вариант осуществления настоящего изобретения.

Настоящий вариант осуществления изобретения отличается от первого-пятого вариантов и имеет конструкцию, в которой канал 24b впрыска топлива составлен посредством использования трубчатого элемента 50, отдельного от элемента, образующего выпускной канал 15, и часть отработанных газов из изогнутой части 15а вводится в канал 24b впрыска топлива.

В частности, трубчатый элемент 50 имеет срезанную часть 50а, образованную на дальней концевой части для приема части отработанных газов, проходящих в канале для отработанных газов, и клапан 23 добавления топлива установлен в задней концевой части. В срезанной части 50а образована диагональная часть 51, в которой дальняя концевая часть трубчатого элемента 50 срезана по диагонали, как показано на фиг.16 и 17. Трубчатый элемент 50 вставлен и установлен в окно 52 для вставки, образованное на стороне выхода изогнутой части 15а, и отверстие диагонально срезанной части 51, образованное на дальнем конце, обращено к стороне впуска выпускного канала 15, и отверстие становится входным окном 53 для приема отработанных газов. Диагонально срезанная часть 51 на дальнем конце трубчатого элемента 50 расположена так, что она выступает в изогнутую часть 15а и образует часть 26 для слияния с выпускным каналом 15.

Согласно этой конструкции часть отработанных газов, проходящих в изогнутой части 15а выпускного канала 15, как показано стрелкой с на фиг.16 и 17, проходит в канал 24b впрыска топлива, образованный трубчатым элементом 50, от входного окна 53 и продувает внутреннюю часть канала 24b впрыска топлива. Благодаря продувке вещества, образующие отложения и т.п., такие как испаряемое топливо и сажа, накопленные в канале 24b впрыска топлива, выталкиваются наружу в выпускной канал 15.

Таким образом, подобно первому и третьему вариантам осуществления изобретения образование отложений может сдерживаться с применением простой конструкции. В частности, с трубчатым элементом 50 с использованием диагонально срезанной части 51, посредством величины выступания дальнего конца или посредством изменения угла среза диагонально срезанной части 51, количество вводимых отработанных газов может регулироваться и может легко приспосабливаться к двигателям с различными характеристиками, такими как рабочий объем.

На фиг.16 и 17 такие же ссылочные позиции присвоены частям, аналогичным показанным в первом варианте осуществления изобретения, и их описание опущено.

На фиг.18-20 В показан седьмой вариант осуществления настоящего изобретения.

Данный вариант осуществления изобретения имеет вырезанную часть, образованную прорезью 55, проходящей в осевом направлении трубчатого элемента 50, как показано на фиг.19, не так, как диагонально срезанная часть 51, показанная в шестом варианте осуществления изобретения. То есть отверстие прорези 55 ' выполнено как окно 56 для введения для приема части отработанных газов, проходящих в выпускном канале 15. Окно 56 для введения расположено против потока отработанных газов, как показано на фиг.18. Прорезь 55 расположена так, что она проходит в изогнутую часть 15а и образует часть 26 для слияния с выпускным каналом 15.

С этой конструкцией часть отработанных газов, проходящих в изогнутой части 15а канала для отработанных газов 15, проходит в канал 24b впрыска топлива, образованный трубчатым элементом 50, через окно 56 для ввода, образованное прорезью 55, как показано стрелкой d на фиг.18, 20А и 20В, и продувает внутреннюю часть канала 24b впрыска топлива. Благодаря продувке испаряемое топливо и сажа, накопленные в канале 24b впрыска топлива, выталкиваются наружу в выпускной канал 15.

Таким образом, подобно шестому варианту осуществления изобретения образование отложений может сдерживаться посредством простой конструкции. Кроме того, посредством изменения величины выступания дистального конца или изменения ширины прорези в трубчатом элементе 50 с использованием прорези 55 количество вводимых отработанных газов может регулироваться и легко приспосабливаться к двигателям с различными характеристиками, такими как рабочий объем.

Кроме того, как показано в варианте на фиг.21А и 21В, если прорезь 55 ориентирована не против потока отработанных газов, а со смещением в боковом направлении, как показано стрелкой е на фиг.21А и 21В, часть отработанных газов в изогнутой части 15а вводится в канал 24b впрыска топлива, завихряясь от окна 56 введения 56, образованного прорезью 55, и испаряемое топливо и сажа, накопленные в канале 24b впрыска топлива, могут высасываться отрицательным давлением, создаваемым в центральной части вихревого потока. Таким образом, образованная конструкция с прорезью 55 имеет преимущество, заключающееся в том, что продувка с использованием сталкивающегося потока и продувка с использованием вихревого потока могут использоваться выборочно согласно техническим характеристикам.

На фиг.18-21В такие же ссылочные позиции присвоены частям, аналогичным показанным в шестом варианте осуществления изобретения, и их описание опущено.

Настоящее изобретение не ограничено ни одним из вышеупомянутых вариантов конструкции, но пригодно для различных изменений в диапазоне, не отступающем от сущности настоящего изобретения. Например, в вышеупомянутом варианте настоящее изобретение применяется для устройства очистки отработанных газов, в котором клапан добавления топлива расположен на внешней стороне окружности изогнутой части канала выпуска отработанных газов, но не ограничено этим, и настоящее изобретение может применяться в устройстве очистки отработанных газов, в котором клапан добавления топлива расположен на окружности изогнутой части. Само собой разумеется, что настоящее изобретение может применяться не в устройстве очистки отработанных газов, имеющем выпускной канал с изогнутой частью, как в вышеупомянутых вариантах конструкции, но с устройством очистки отработанных газов, имеющим выпускной канал без изогнутой части. Конечно, в вышеупомянутых вариантах конструкции был показан, но не ограничен этим, случай, в котором настоящее изобретение применяется в устройстве очистки отработанных газов, в котором катализатор окисления используется как катализатор непосредственно после изогнутой части, и катализатор-уловитель окисей азота и фильтр очистки от микрочастиц расположены после него, но настоящее изобретение может применяться с другими типами устройств очистки отработанных газов, такими как устройство очистки отработанных газов, в котором катализатор-уловитель окисей азота используется как катализатор непосредственно после изогнутой части, фильтр очистки от микрочастиц расположен на последующей стороне и клапан добавления расположен перед катализатором-уловителем окисей азота, устройство очистки отработанных газов, в котором катализатор-уловитель окисей азота используется как катализатор непосредственно после изогнутой части, катализатор окисления, фильтр очистки от микрочастиц расположены после него, и клапан добавления расположен перед катализатором-уловителем окисей азота, устройство очистки отработанных газов, в котором катализатор избирательного восстановления или фильтр очистки от микрочастиц расположен непосредственно после клапана впрыска добавки.

Кроме того, хотя в описанном варианте конструкции в качестве добавки используется топливо, добавка может быть любым веществом, которое подают к катализатору, и она может быть, например, дизельным топливом, бензином, этанолом, метиловым эфиром, природным газом, пропаном, мочевиной, аммиаком, водородом, угарным газом и т.п. в качестве восстановителя. Кроме того, оно может быть веществом, не являющимся восстановителем, и оно может быть воздухом, азотом, углекислым газом и т.д., используемым для охлаждения катализатора, или, например, воздухом или окисью церия, используемыми для содействия сжиганию и удалению сажи, захваченной фильтром очистки от микрочастиц.

Устройство очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания содержит выпускной канал (15) для выведения отработанных газов, выпускаемых из двигателя, наружу, катализатор (5), расположенный в выпускном канале (15), канал (24а) впрыска, соединенный со стороной впуска катализатора (5) в выпускном канале (15), клапан (23) впрыска добавки, установленный в канале (24а) впрыска для подачи добавки в катализатор (5) по каналу (24а) впрыска, и приточную часть (30), которая обеспечивает подачу части отработанных газов, проходящих в выпускном канале в канал впрыска, и средство формирования продувочного потока. Выпускной канал имеет изогнутую часть (15а). Канал впрыска (24а) ответвляется наружу от середины изогнутой части выпускного канала. Приточная часть может представлять трубчатый элемент. Средство формирования продувочного потока имеет часть для столкновения, с которой сталкиваются отработанные газы, вводимые из приточной части. Такое выполнение уменьшает образование отложений в канале впрыска добавки. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 21 ил.

1. Устройство очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания, содержащее:
выпускной канал для направления отработанных газов, выпускаемых из двигателя, наружу;
катализатор, расположенный в выпускном канале;
канал впрыска, соединенный со стороной впуска катализатора в выпускном канале;
клапан впрыска добавки, установленный в канале впрыска и подающий добавку в катализатор по каналу впрыска;
приточную часть, которая обеспечивает подачу части отработанных газов, проходящих в выпускном канале, в канал впрыска; и
средство формирования продувочного потока, которое превращает поток отработанных газов, проходящих в канал впрыска из приточной части, в поток для продувки внутренней части канала впрыска.

2. Устройство по п.1, в котором выпускной канал имеет изогнутую часть, канал впрыска ответвляется наружу от изогнутой части выпускного канала, а приточная часть образована нижним концом канала впрыска и частью выпускного канала.

3. Устройство по п.1, в котором выпускной канал имеет изогнутую часть, канал впрыска ответвляется наружу от середины изогнутой части, а приточная часть представляет собой трубчатый элемент, имеющий один конец, соединенный с каналом впрыска, и другой конец, соединенный с частью выпускного канала непосредственно перед каналом впрыска.

4. Устройство по п.1, в котором средство формирования продувочного потока имеет часть для столкновения, с которой сталкиваются отработанные газы, вводимые из приточной части, на поверхности стенки канала впрыска, а поток отработанных газов, создаваемый столкновением, продувает внутреннюю часть канала впрыска.

5. Устройство по п.1, в котором средство формирования продувочного потока открыто в канал впрыска со смещением относительно оси канала впрыска таким образом, что приточная часть создает вихревой поток отработанных газов в канале впрыска, и вихревой поток продувает внутреннюю часть канала впрыска.

6. Устройство очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания, содержащее:
выпускной канал для направления отработанных газов, выпускаемых из двигателя, наружу;
катализатор, расположенный в выпускном канале;
канал впрыска, соединенный со стороной впуска катализатора в выпускном канале; и
клапан впрыска добавки, установленный в канале впрыска и подающий добавку в катализатор по каналу впрыска;
причем канал впрыска выполнен с трубчатым элементом, расположенным отдельно от выпускного канала и имеющим концевую часть, выступающую в выпускной канал, и
срезанную часть, выполненную на концевой части трубчатого элемента для приема части отработанных газов, проходящих в выпускном канале;
посредством чего трубчатый элемент продувается внутри благодаря притоку части отработанных газов, проходящих по выпускному каналу от срезанной части, внутрь трубчатого элемента.

7. Устройство по п.6, в котором срезанная часть образована посредством среза по диагонали концевой части трубчатого элемента таким образом, что он становится окном введения для приема части отработанных газов, проходящих в выпускном канале.

8. Устройство по п.6, в котором срезанная часть образует прорезь, проходящую в осевом направлении в стенке трубчатого элемента таким образом, чтобы часть отработанных газов, проходящих в выпускном канале, поступала в трубчатый элемент через прорезь.