Устройство для фильтрации выхлопных газов дизельных двигателей внутреннего сгорания Российский патент 2024 года по МПК F01N3/23 F01N13/18 

Предлагаемое изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для очистки отработавших газов в дизельных двигателях внутреннего сгорания.

Известен сажевый фильтр, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, уловитель твердых частиц и перфорированные стержни, залитые раствором катализатора и покрытые фильтрующим тканевым материалом, в конструкцию которого введена перегородка, расположенная между стержнями и выходным патрубком перпендикулярно потоку отработавших газов, в которой выполнены отверстия, при этом стержни направлены навстречу потоку отработавших газов и своими основаниями закрывают отверстия в перегородке, причем фильтрующий материал, покрывающий стержни, расположен на пути отработавших газов между уловителем твердых частиц и стержнями [Патент РФ, МПК F01N 3/02. Сажевый фильтр / Медведев Ю.С., Подчинок В.М., Савченко В.А., Гордивский В.Н. - RU 2175392 С2; заявлено 05.01.2000; опубл. 27.10.2001].

Известно устройство для очистки отработавших газов дизельного двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус с установленным в нем фильтрующим патроном, периодически регенерируемым посредством выжигания сажи. Патрон выполнен с несквозными каналами для потока газа. По потоку газов перед фильтрующим патроном установлены воздуходувка и испарительная горелка, выполненная с возможностью нагрева фильтрующего патрона, управляющее устройство для испарительной горелки и воздуходувки. На корпусе нанесен теплоизоляционный слой. Внутри входной части корпуса установлены направляющие лопатки и выравнивающая решетка. Фильтрующий патрон установлен в корпусе на электромагнитном штоке и плотно прижат к сужающейся входной части корпуса с помощью возвратной пружины. Во входной и выходной частях корпуса установлены датчики давления управляющего устройства [Патент РФ, МПК F01N 3/025. устройство для очистки отработавших газов дизельного двигателя внутреннего сгорания / Бояренок А.Г. - RU 2677745 С1; заявлено 19.12.2017; опубл. 21.01.2019].

Недостатком данных устройств является конструкционная сложность устройства и наличие перфорированных стержней, залитых раствором катализатора, которые быстро выходят из строя вследствие загрязнения сажистыми частицами.

Известен комбинированный сажевый фильтр для дизельных двигателей внутреннего сгорания, содержащий входной патрубок первичного потока отработавших газов, выходной патрубок, входное закручивающие устройство, сопловой аппарат, корпус, электрическую спираль регенератора, гребенку, фильтр тонкой очистки, каталитический нейтрализатор, ресивер - распределитель соплового аппарата, впускной патрубок вторичного потока отработавших газов, отбойную шайбу [Патент РФ, МПК F01N 3/023. Комбинированный сажевый фильтр для дизельных двигателей внутреннего сгорания / Ивагин B.C., Усин В.В. и др. - RU 200258 U1; заявлено 07.04.2020; опубл. 14.10.2020].

Недостатком этого устройство, взятого в качестве прототипа, является малый срок эксплуатации, связанных с снижением эффективности работы сажевого фильтра. Как показали испытания при прохождении автомобиля 70-80 тыс. км, происходит снижение скорости прохождения выхлопных газов из-за образования нагара на конструктивных элементах устройства.

Задачей изобретения является повышения эффективности процесса очистки выхлопных газов дизельных двигателей и продление срока эксплуатации устройства для фильтрации выхлопных газов дизельных двигателей внутреннего сгорания.

Техническим результатом является продления срока эксплуатации и повышения степени очистки устройства для очистки выхлопных газов дизельных двигателей за счет возможности очистки конструктивных элементов устройства, при обнаружении процесса снижении скорости прохождения выхлопных газов.

Технический результат достигается устройством для фильтрации выхлопных газов дизельных двигателей внутреннего сгорания, содержащим входной патрубок первичного потока отработавших газов, выходной патрубок, входное закручивающие устройство, сопловой аппарат, корпус, электрическую спираль регенератора, гребенку, фильтр тонкой очистки, каталитический нейтрализатор, ресивер - распределитель соплового аппарата, впускной патрубок вторичного потока отработавших газов, отбойную шайбу, отличающееся наличием асбестовых уплотнительных прокладок, проставки для входного патрубка, фланцев для крепления входного и выходного патрубков к корпусу устройства.

Указанные признаки являются существенными для достижения цели и получения технического результата предлагаемого изобретения.

Наличие асбестовых уплотнительных прокладок, проставки и фланцев для крепления входного и выходного патрубков к корпусу и выхлопной системе автомобиля позволяет осуществлять периодическую разборку предлагаемого устройства с целью обслуживания в виде зачистки конструкционных элементов от сажевых частиц скопившихся внутри устройства, тем самым продлевая срок эксплуатации и восстанавливая скорость прохождения выхлопных газов.

Осуществление технического результата достигается устройством для фильтрации выхлопных газов дизельных двигателей внутреннего сгорания (фиг. 1, 2), содержащее входной патрубок первичного потока отработавших газов (1), выходной патрубок (2), входное закручивающие устройство (3), сопловой аппарат (4), корпус (5), электрическую спираль регенератора (6), гребенку (7) (фиг. 2), фильтр тонкой очистки (8), каталитический нейтрализатор (9), ресивер - распределитель соплового аппарата (10) (фиг. 2), впускной патрубок вторичного потока отработавших газов (11) (фиг. 1), отбойную шайбу (12), асбестовые уплотнительные прокладки (13), проставку входного патрубка (14), фланцы для крепления входного и выходного патрубков (15) к корпусу (5).

Работа устройства осуществляется следующим образом: основной первичный поток отработавших газов поступает через систему выпуска дизельного двигателя на входной патрубок (1) устройства. Вторичный поток отработавших газов, проходя через впускной патрубок (11) ресивера - распределителя соплового аппарата (10), поступает в сопловой аппарат (4) ресивера - распределителя соплового аппарата (10), при этом одновременно приобретает высокую скорость и закручивается.

Одновременно с этим входящий через входной патрубок (1) основной первичный поток отработавших газов проходит через лопатки входного закручивающего устройства (3) и также закручивается, в ходе чего на частицы сажи, содержащиеся в отработавших газах, начинают воздействовать центробежные силы, стремящиеся отбросить частицы к стенкам корпуса (5).

Вращающийся поток отработавших газов последовательно проходит через гребенку (7), при этом частицы сажи размером 3…5 мкм под действием центробежной силы задерживаются в ней, скорость потока отработавших газов падает и очищенные газы последовательно поступают на вход в фильтр тонкой очистки (8) и каталитический нейтрализатор (9).

В каталитическом нейтрализаторе (9) происходит каталитическое окисление мелкодисперсных частиц сажи, за счет снижения температуры окисления сажи от 600°С до 300…400°С. В этом режиме предлагаемое устройство работает как дожигатель сажи и нейтрализатор газовых токсичных компонентов (СО, СН и т.д.).

В результате догорания сажи проходные сечения в фильтре тонкой очистки (8) увеличиваются до своих исходных размеров, вследствие чего снижается газодинамическое сопротивление фильтра.

После очистки отработавших газов от мелкодисперсных частиц сажи и твердых веществ очищенные отработанные газы поступают через выпускной патрубок 2 на выход в атмосферу.

С определенной периодичностью электрическая спираль регенератора (6), подключается к электрической сети 220 В и в течение 2…3 часов происходит выжигание сажевых частиц. Таким образом осуществляется стационарная регенерация сажесборника устройства.

В случае обнаружения процесса снижении скорости прохождения выхлопных газов осуществляется неполная разборка предлагаемого устройства для фильтрации выхлопных газов дизельных двигателей внутреннего сгорания посредством снятия входного (1) и выходного (2) патрубков с целью зачистки конструкционных элементов от сажевых частиц скопившихся внутри устройства.

Данная конструкция на основании проведенных авторами экспериментально теоретических исследований является самой оптимальной.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для очистки отработавших газов в дизельных двигателях внутреннего сгорания. Технический результат – повышение эффективности процесса очистки выхлопных газов дизельных двигателей и продление срока эксплуатации устройства для фильтрации выхлопных газов дизельных двигателей за счет возможности очистки внутренних конструктивных элементов устройства. Предложенное устройство для фильтрации выхлопных газов дизельных двигателей содержит входной патрубок 1 первичного потока отработавших газов, выходной патрубок 2, входное закручивающее устройство 3, сопловой аппарат 4, корпус 5, электрическую спираль регенератора 6, гребенку 7, фильтр тонкой очистки 8, каталитический нейтрализатор 9, ресивер - распределитель соплового аппарата 10, впускной патрубок вторичного потока отработавших газов 11, отбойную шайбу 12. Устройство включает асбестовые уплотнительные прокладки 13, проставку 14 для входного патрубка, фланцы 15 для крепления входного 1 и выходного 2 патрубков к корпусу 5 устройства, что позволяет проводить разборку заявленного устройства с целью очистки его внутренних элементов. 2 ил.

Устройство для фильтрации выхлопных газов дизельных двигателей внутреннего сгорания, содержащее входной патрубок первичного потока отработавших газов, выходной патрубок, входное закручивающие устройство, сопловой аппарат, корпус, электрическую спираль регенератора, гребенку, фильтр тонкой очистки, каталитический нейтрализатор, ресивер - распределитель соплового аппарата, впускной патрубок вторичного потока отработавших газов, отбойную шайбу, отличающееся тем, что включает асбестовые уплотнительные прокладки, проставку для входного патрубка, фланцы для крепления входного и выходного патрубков к корпусу устройства.