СИСТЕМА ВЫПУСКА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 2014 года по МПК F01N13/18 B60K13/04 

Настоящее изобретение относится к системам выпуска отработавших газов двигателей транспортных средств и, в частности, к таким системам для сельскохозяйственных тракторов и/или тракторов-тягачей, которые содержат устройство для очистки отработавших газов, предназначенное для снижения уровня газообразных загрязнений до величин, допустимых установленными требованиями.

Задача настоящего изобретения заключается в создании такой системы выпуска отработавших газов, которая допускает возможность легкого подсоединения устройства для очистки газов к моторному отсеку транспортного средства, причем эффективным и экономичным образом, оказывающим минимальное влияние на конструкцию остальной части транспортного средства.

Поставленная задача решена посредством системы выпуска отработавших газов транспортного средства, содержащего кабину водителя и двигатель внутреннего сгорания, размещенный в моторном отсеке, при этом указанная система содержит устройство для очистки отработавших газов, установленное снаружи моторного отсека и имеющее впускной патрубок, в который поступают отработавшие газы из двигателя, и выпускной патрубок, который транспортирует очищенные газы в конечную часть системы выпуска отработавших газов, при этом устройство для очистки газов установлено, в основном, вертикально, и имеет, в основном, вертикально расположенный выпускной патрубок, находящийся над впускным патрубком, причем устройство для очистки газов расположено вблизи угловой стойки кабины транспортного средства для уменьшения его влияния на видимость из кабины.

Предпочтительно устройство для очистки отработавших газов заключено в корпус, который содержит средства создания опоры, присоединяемые к шасси транспортного средства, и выходной патрубок, к которому присоединен выпускной патрубок устройства для очистки, а конечная часть системы выпуска отработавших газов соединена с выходным патрубком корпуса и поддерживается этим патрубком с тем, чтобы разгрузить устройство очистки от веса конечной части системы выпуска отработавших газов.

Таким образом, система выпуска отработавших газов может содержать конечную часть, расположенную, в основном, вертикально и вблизи передней правосторонней стойки кабины трактора, где она оказывает лишь незначительное влияние на видимость водителя. Кроме того, поскольку для устройства очистки отработавших газов не является необходимым поддерживать вес конечной части системы выпуска отработавших газов, конструкция устройства для очистки может быть упрощена, выполнена более дешевой и может быть использована в различных силовых установках, или, в определенных условиях, в устройстве может быть использован комплект типовых элементов. Кроме того, поскольку устройство полностью изолировано за счет использования амортизирующих и вибропоглощающих средств, снижаются пульсации давления, обусловленные отходящими газами. Поскольку в таких устройствах для очистки используются каталитические покрытия, нанесенные на относительно хрупкие материалы подложки, дополнительное преимущество заключается в том, что устройство для очистки не подвержено напряжениям, обусловленным весом или вибрациями конечной части системы выпуска отработавших газов.

Помимо этого, за счет размещения устройства для очистки выхлопных газов вне моторного отсека оно в меньшей степени подвержено высоким уровням внешнего нагрева, и теплота, исходящая от устройства, не оказывает воздействия на оборудование, находящееся ниже капота моторного отсека. Кроме того, в моторном отсеке имеется дополнительное пространство для размещения других элементов системы выпуска отработавших газов, таких как фильтры для очистки газов от твердых частиц, если эти элементы необходимы. Помимо этого, может быть легко модернизировано существующее оборудование для двигателей транспортного средства с тем, чтобы улучшить очистку отработавших газов.

Кроме того, за счет размещения устройства для очистки в непосредственной близости от конечной части системы выпуска отработавших газов, которая может представлять собой глушитель шума, может быть уменьшено противодавление и повышен расход потока отработавших газов.

Поскольку устройство для очистки выхлопных газов расположено около конца системы выпуска отработавших газов, растворы мочевины могут быть инжектированы в систему выпуска отработавших газов на большем удалении от устройства для очистки, и, таким образом, перед достижением устройства для очистки эти растворы будут полностью смешиваться с отработавшими газами при отсутствии необходимости в использовании смесителя, который может создавать противодавление. Так как зона смешения находится, главным образом, снаружи от моторного отсека, раствор мочевины не подогревается, что могло бы привести к снижению его эффективности или к разложению мочевины. Кроме того, за счет ввода мочевины в систему ближе к горячему турбонагнетателю достигается улучшенная работа системы.

В предпочтительном конструктивном выполнении корпус содержит верхнюю часть с выходным патрубком и нижнюю часть, выполненную со средствами опоры, при этом указанные верхняя и нижняя части корпуса соединены друг с другом с возможностью отсоединения для того, чтобы предоставить доступ к устройству для очистки с целью его технического обслуживания и замены.

Верхняя и нижняя части корпуса могут быть выполнены с вертикально расположенными, в целом, пальцеобразными выступами, направленными навстречу друг другу, при этом находящиеся напротив торцы выступов верхней и нижней части корпуса соединены друг с другом так, что верхняя часть корпуса опирается на нижнюю часть.

Задача решена также посредством системы выпуска отработавших газов для двигателя внутреннего сгорания, которая содержит устройство для очистки отработавших газов, содержащее впускной и выпускной патрубки; корпус, который охватывает устройство для очистки отработавших газов и имеет средства создания опоры, присоединяемые к шасси транспортного средства, и выходной патрубок, к которому присоединен выпускной патрубок устройства для очистки; и конечную часть системы выпуска отработавших газов, соединенную с выходным патрубком корпуса и опирающуюся на него с тем, чтобы разгрузить устройство для очистки от веса конечной части системы выпуска отработавших газов.

Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг.1 - сельскохозяйственный трактор, оборудованный системой выпуска отработавших газов в соответствии с настоящим изобретением, размещенной в непосредственной близости от правой передней стойки кабины и показанной для ясности с удаленной частью капота двигателя;

фиг.2 - вид сверху трактора по фиг.1;

фиг.3 - система выпуска отработанных газов согласно настоящему изобретению, вид в перспективе;

фиг.4 - покомпонентное изображение системы по фиг.3;

фиг.5 - вид сверху системы выпуска отработавших газов по фиг.3;

фиг.6 - вид сбоку системы выпуска отработавших газов по фиг.3;

фиг.7 - вид в разрезе по линии A-A на фиг.5;

фиг.8 - детали присоединения устройства для очистки отработавших газов к охватывающему его корпусу;

фиг.9 - детали узла независимого соединения устройства для очистки и конечной части системы выпуска отработавших газов с корпусом, охватывающим устройство для очистки.

Представленный на чертежах сельскохозяйственный трактор содержит двигатель 1 с системой выпуска отработавших газов, снабженной турбонагнетателем 2, и с капотом 51 двигателя, часть которого на фиг.1 и 2 вырезана.

Турбонагнетатель 2 подает отработавшие газы в систему выпуска отработавших газов, которая содержит тормозной дроссельный клапан 3, датчик 4 температуры отработавших газов и первый датчик 5 NOx. Все эти элементы смонтированы непосредственно на двигателе и расположены ниже по потоку от турбонагнетателя 2.

Виброизолирующий элемент 6 соединен с помощью V-образного хомута 14 с участком 7 системы выпуска, который снабжен устройством 8 для инжектирования мочевины. Участок 7 системы выпуска соединен с впускным патрубком 9а (см. фиг.4) устройства 9 для очистки отработавших газов, которое содержит катализаторы 9b окисления, катализаторы 9 с NOx, и абсорбер 9d для NOx, HC и NH3 (фиг.4 и фиг.7).

В соответствии с настоящим изобретением устройство 9 для очистки отработавших газов поддерживается внутри корпуса C, состоящего из нижней опорной части 12 и верхней опорной части 15. Каждая из этих двух частей корпуса С выполнена с расположенными по окружности на расстоянии друг от друга и выступающими в осевом направлении пальцеобразными выступами 12а и 15а, находящиеся напротив друг друга торцы которых соединены болтами 15b. Промежутки между пальцеобразными выступами 12а и 15а перекрыты перфорированными теплозащитными экранами 17, которые предотвращают случайный контакт с устройством 9 для очистки горячих отработавших газов. Верхняя опорная часть 15 имеет выходной патрубок 15е (фиг.7 и 9), к которому присоединен выпускной патрубок 9е устройства для очистки отработавших газов. Указанный выходной патрубок 15е поддерживает также конечную часть 18 системы выпуска отработавших газов транспортного средства (которая включает в себя глушитель шума и т.п.) посредством другого V-образного хомута 14. Конечную часть системы выпуска отработавших газов снаружи охватывает теплозащитный экран 19, который служит для предотвращения случайного контакта с устройством очистки отработавших газов.

Как можно видеть на фиг.7 и фиг.8, устройство 9 для очистки отработавших газов прикреплено к нижней опорной части 12 с помощью болта 21, пропущенного через узкую резиновую втулку 20, внутри которой размещена металлическая гильза. За счет такого конструктивного выполнения при затягивании болта 21, входящего в сцепление с гайкой 22, приваренной изнутри к устройству 9 для очистки отработавших газов, с помощью шайбы 23 обеспечивается подходящее предварительное нагружение резиновой втулки 20.

Для упругого монтажа устройства 9 на нижней опорной части 12 в различных ее местах могут быть использованы различные болты 21 с взаимодействующими с ними гайками 22 и гильзами 20, 20а.

На фиг.7 и фиг.9 представлены детали конструкции узла соединения выпускного патрубка 9е устройства 9 для очистки отработавших газов с выходным патрубком 15е верхней опорной части 15 корпуса. Конструкция содержит два кольца 24 с прямоугольным поперечным сечением, изготовленные из плетеного металлического волокна (или в качестве альтернативы из термостойкой резины, такой как полисилоксан). Эти кольца обеспечивают газонепроницаемое уплотнение и, кроме того, некоторую степень виброизоляции находящегося внутри устройства 9 для очистки газов от внешнего поддерживающего корпуса С.

Дополнительно выпускной патрубок 9е устройства 9 для очистки газов снабжен вторым датчиком 10 NOx, доступ к которому для технического обслуживания может быть обеспечен посредством имеющейся в корпусе С крышки 16. Для второго датчика NOx имеется электронный управляющий блок, защищенный снаружи кожухом 11, который прикреплен к несущему элементу - участку 7 выпускной системы, и соединенный с датчиком с помощью соединительных проводников 10а.

Следует учесть, что нижняя опорная часть 12 корпуса C соединена с шасси трактора болтами 13 так, чтобы общий вес системы выпуска отработавших газом воспринимал корпус С и чтобы этот вес не передавался размещенному внутри корпуса устройству 9 для очистки отработавших газов, которое, следовательно, может иметь более легкую конструкцию.

Кроме того, за счет вертикального, в целом, расположения устройства для очистки газов и конечной части системы выпуска газов и размещения их вблизи правой передней стойки 52 кабины 53 трактора минимизируется влияние этого устройства на видимость из кабины, как это можно видеть на фиг.2, на которой мешающий обзору водителя сектор, обозначенный буквой Z, в значительной мере соответствует зоне обзора, которая обычно перекрыта правым передним колесом трактора.

Как отмечено выше, система выпуска отработавших газов согласно настоящему изобретению позволяет монтировать основную часть устройства для очистки отходящих газов снаружи капота обычного отсека двигателя и в таком месте, которое не оказывает значительного влияния на видимость из кабины.

Кроме того, за счет выполнения устройства 9 для очистки отходящих газов не подверженным механическим напряжениям (поскольку оно не должно воспринимать вес системы выпуска газов) конструкция устройства 9 для очистки отходящих газов может быть выполнена значительно более легкой и менее дорогостоящей и может быть спроектирована так, что она может быть использована более чем в одной модели трактора. Это выгодным образом позволяет монтировать устройство из комплекта типовых закупаемых элементов, который может быть использован для любого типа транспортного средства.

Поскольку предложенное устройство для очистки газов, как было отмечено выше, использует каталитические покрытия на относительно хрупких материалах подложки, и устройство для очистки дополнительно не подвержено механическим напряжениям, обусловленным весом конечной части системы выпуска отработанных газов, следует, что способности к амортизации и вибропоглощению являются характерными особенностями конструкции системы.

Кроме того, устройство для очистки отработавших газов не монтируют под капотом типового моторного отсека, что позволяет оставить располагаемое пространство ниже капота типового моторного отсека с целью размещения других устройств для очистки отработавших газов, которые могут быть необходимыми, такие как фильтры для твердых частиц, и, кроме того, это позволяет легко модернизировать существующие силовые установки транспортных средств в целях улучшения очистки отработавших газов за счет монтажа устройства для очистки газов снаружи моторного отсека.

Система выпуска отработавших газов согласно настоящему изобретению применима к широкому выбору конструкций для очистки отходящих газов, в которых устройство для очистки отходящих газов может содержать один или большее количество следующих блоков, а именно катализатор окисления, катализатор NOx и абсорбер для NOx, HC или NH3 или фильтры твердых частиц для дизельных двигателей. Кроме того, хотя в описанном выше варианте выполнения используют инжектирование мочевины, это не является существенным, и настоящее изобретение применимо к системам, в которых инжектирование мочевины в системе выпуска газов не производят.

Изобретение относится к системе выпуска отработавших газов двигателей транспортных средств. Сущность изобретения: система выпуска отработавших газов для транспортного средства, содержащего кабину и двигатель внутреннего сгорания, установленный в моторном отсеке, содержит устройство для очистки отработавших газов, размещенное вне моторного отсека и содержащее впускной патрубок, в который поступают отходящие газы из двигателя, и выпускной патрубок, который транспортирует очищенные газы в конечную часть системы выпуска газов. Устройство для очистки газов расположено, в основном, вертикально, вместе с расположенным, в основном, вертикально выпускным патрубком, находящимся выше впускного патрубка, и размещено вблизи угловой стойки кабины транспортного средства для уменьшения его влияния на видимость из кабины. Снаружи устройство для очистки отходящих газов охватывает корпус, содержащий средства опоры, прикрепляемые к шасси транспортного средства, и выходной патрубок, который соединен с выпускным патрубком устройства для очистки. Конечная часть системы выпуска газов соединена с выходным патрубком и поддерживается упомянутым корпусом с тем, чтобы разгрузить устройство очистки от веса конечной части системы очистки газов. Техническим результатом изобретения является обеспечение упрощенного крепления устройства для очистки газов к моторному отсеку транспортного средства эффективным и экономичным образом, оказывающим минимальное влияние на конструкцию остальной части транспортного средства. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Система выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (1) транспортного средства, содержащая устройство (9) для очистки отработавших газов, имеющее впускной патрубок (9a), выпускной патрубок (9b) и конечную часть (18) системы выпуска отработавших газов, в которую поступают отработавшие газы из устройства для очистки отработавших газов, при этом указанная система отличается тем, что устройство (9) для очистки отработавших газов заключено в корпус (C), содержащий средства (12) создания опоры, предназначенные для крепления к шасси транспортного средства, и выходной патрубок (15e), к которому присоединен выпускной патрубок (9e) устройства (9) для очистки газов, причем конечная часть системы (18) выпуска газов соединена с выходным патрубком (15e) корпуса и поддерживается выходным патрубком (15e) для разгрузки устройства (9) для очистки от веса конечной части (18) системы выпуска газов.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что корпус (С) содержит верхнюю часть (15) с выходным патрубком (15e) и нижнюю часть (12) со средствами опоры, при этом верхняя и нижняя части соединены друг с другом с возможностью отсоединения (15b) для доступа к устройству (9) очистки при его техническом обслуживании или замене.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что верхняя и нижняя части (15, 12) корпуса содержат расположенные, в основном, вертикально пальцеобразные выступы (12a, 15a), которые выступают вперед в направлении друг к другу, при этом находящиеся напротив торцы указанных выступов соединены между собой так (15b), что верхняя часть корпуса опирается на его нижнюю часть.
4 Система по п.2, отличающаяся тем, что верхняя и нижняя части корпуса представляют собой конструкцию из литого металла.

5. Система по п.3, отличающаяся тем, что промежутки между пальцеобразными выступами (12a, 15a) верхней и нижней частей (15, 12) корпуса (C) перекрыты теплозащитными экранами (17) для предотвращения случайного контакта с устройством (9) для очистки отходящих газов.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство (9) для очистки отходящих газов содержит, по меньшей мере, один из следующих элементов, в частности, катализатор (9b) окисления, катализатор (9c) NOx и/или абсорбер (9d) NOx, HC, NH3, расположенные последовательно один за другим.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что устройство (9) для очистки отходящих газов содержит датчик NOx.

8. Система по п.7, отличающаяся тем, что верхняя часть корпуса (C) снабжена крышкой (16) доступа к датчику (10) NOx, установленному в устройстве (9) для очистки газов.

9. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство (9) для очистки газов присоединено к корпусу (C) посредством виброизолятора (20).

10. Система выпуска отработавших газов для транспортного средства, содержащая кабину (53) и двигатель внутреннего сгорания, установленный в моторном отсеке, при этом указанная система содержит устройство (9) для очистки отработавших газов, размещенное снаружи моторного отсека и имеющее впускной патрубок (9a), в который поступают отработавшие газы от двигателя, и выпускной патрубок (9e), транспортирующий очищенные газы в конечную часть (18) системы выпуска газов, причем устройство (9) для очистки газов установлено, в основном, вертикально и содержит расположенный, в основном, вертикально выпускной патрубок (9e), находящийся над впускным патрубком (9a), причем устройство (9) для очистки газов расположено вблизи угловой стойки (52) кабины (53) транспортного средства для уменьшения его влияния на видимость из кабины.

11. Система по любому из п.п.1-10, отличающаяся тем, что для уменьшения влияния на видимость из кабины (53) верх корпуса (C) устройства (9) очистки отработавших газов расположен ниже верха капота (51), размещенного поверх соответствующего двигателя (1).