Способ снижения дымности отработавших газов дизеля Советский патент 1986 года по МПК F02M43/00 

Изобретение относится к двигателестроению для использования в качестве средств снижения дымности отработавших газов (ОГ) путем воздействия на топливную аппаратуру, работающую на жидком топливе и катализаторе.

Целью изобретения является повышение эффективности путем улучшения регенерации сажевого фильтра,, снижения стоимости и повышения надежности .

На фиг.1 показана схема установки дизеля с сажевым фильтром и средствами подачи катализатора, на фиг.2 - схема устройства для подачи катализатора; на фиг.З - зависимость от нагрузки (h) процентного содержания катализатора (К) в смеси с дизельным топливом.

Система содержит дцзель 1 с топливным насосом 2 высокого давления, связанным нагнетательными трубопроводами 3 с топливными форсунками 4. Выхлопная труба 5 связана с сажевь№1 фильтром 6, имеющим фильтрующие поверхности 7. Емкость 8 содержит раствор катализатора (водный, спиртовой и т.д.) и трубопроводами 9 через невозвратные (обратные) клапаны 10 связана с нагнетательными трубопроводами 3. Орган управления насоса 2 (или его рейка) связан с преобразователем 11 (например, потенциометром), вырабатывающим сигнал, пропорциональный нагрузке. Преобразователь 11 связан, например, электрически с злектромагнитным клапаном 12 (регулятором расхода любого типа). Насос 2 (фиг.2) содержит плунжерную пару 13с линией всасывания 14 и нагнетательным клапаном 15,, имеющим разгрузочный поясок 16.Рейка 17 топливного насоса 2 имеет связь с преобразователем 11 ее хода в сигнал, пропорциональный нагрузке Регулятор расхода 12 меняет расход катализатора из емкости 8 по сигналу от преобразователя 12.

I

Способ осуществляют следующим

образом.

При работе дизеля 1 отработанные газы по трубе 5 поступают в фильтр 6 фильтруются на поверхностях 7 и очищенные от сажи выбрасываются в атмосферу. При работе насоса 2 при отсечке подачи, когда нагнетательный клапан 15 садится в седло, он

своим пояском 16 разгружает нагнетательный трубопровод 3, формируя в нем волну разрежения, которая открывает обратный клапан 10, благодаря

чему раствор катализатора из емкости 8 через регулятор расхода 12 поступает в полость нагнетательного трубопровода 3. Так как волна разрежения проходит у клапана 10 со

скоростью звука многократно, то через клапан 10 катализатор многократно за время между циклами малыми дозами входит в трубопровод 3, где образует эмульсию с топливом. При

очередном впрыске топливо в смеси с катализатором через форсунку 4 подается в цилиндр дизеля 1.

Емкость 8 содержит водные растворы таких каталитически активных веществ, как, например, растворимые нитраты, хлориды, сульфаты меди, свинца, марганца, молибдена, титана и др. Могут быть использованы и растворы металлоорганических соединений, упомянутых катионов, водноспиртовые растворы и любые другие гомогенные смеси, содержащие активный металл, а также устойчивые эмульсии, тонкие суспензии и т.д.

В цилиндры дизеля катализаторы подаются в концентрациях, зависящих от нагрузки, причем количество катализатора увелтичивается с ростом нагрузки, т.е. с ростом дымности.Катализатор в цилиндре снижает температуру горения сажи, приводя к снижению дымности отработанных газов. Несгоревшая сажа выно.сится в фильтр и выносит внутри частиц сажи вкрапления

катализатора. Откладывающаяся на поверхностях 7 сажа содержит внутри слоев катализатор, который, приводит к тому, что при некотором накоплении сажи и при прогреве слоя до 400450°С происходит возгорание сажи и выгорание ее, т.е. регенерация фильтра и восстановление его фильтрующих способностей. Предпочтительной концентрацией катализатора в растворе в емкости 8 является концентрация в

5-10%.

Таким образом, дпя поддержания концентрации катализатора в цикловой подаче в пределах 0,05-0,5% необходимр менять производительность подачи (расход через обратный клапан 10) в пределах 2-20% от цикловой подачи топлива. Такие расходы через

клапан 1U обычно обеспечиваются при штатном разгрузочном объеме пояска 16 нагнетательного клапана 15 или при незначительном (на 20-50%) увеличении этого объема.

Нижние пределы концентрации каталитического вещества (0,05-0,1%) определяются следующим .

По мере фильтрации ОГ на фильтрующих поверхностях откладывается как сажа, так и катализатор. По мере их накопления достигается такая концентрация катализатора, при которой при температурах около 400°С начинается горение сажи. При этом, чем больше сажи накопилось в фильтре, тем выше в нем температура. Последняя при больших количествах сажи может достигать 1000-1200 С и Bbmie и вызывать плавление и другие разрушения фильтра.

Нижний предел концентрации каталитического вещества зависит от той максимальной температуры, которую выдерживает сажевый фильтр. Такая температура по аналогии с каталитическими нейтрализаторами не должна превьш1ать 750-850С. Этот уровень температуры определяет то максимальное накопление сажи, которое имеет место в фильтре к началу выгорания сажи. Указанный предел определед экспериментально.

Верхние пределы концентрации катализатора (0,5-1,0%) ограничиваются следующим.

Для возгорания сажи и поддержания в зоне горения достаточных для сгорания, но допустимых по долговечности фильтра температур (не более 750-850 С), необходимо накопление на фильтрующем элементе некоторого количества сажи. При ее накоплении одновременно накапливается катализатор, рациональная концентрация каторого определена. Завышенная концентрация катализатора в ОГ приводит лишь к перерасходу катализатора, не

1267034

обеспечивая надежного снижения свежесодержания и надежной регенерации фильтра. Указанные пределы концентрации каталитического вещества полу5 чены экспериментально из условия максимальной эффективности сажеочистки при высокой степени регенерации и высокой долговечности фильтра.

Таким образом, предлагаемый споfO соб обеспечивает повышение эффектив-, ности путем улучшения регенерации, снижения стоимости и повьшения надежности.

Формула изобретения

15

Способ снижения дымности отработавших газов дизеля, снабженного сажевым фильтром, заключающийся в том, что при работе дизеля фильтруют от0 работавшие газы на фильтре и регенерируют фильтр выжиганием сажи в присутствии катализатора, причем катализатор подают в цилиндр- дизеля через штатную топливную аппаратуру

5 с нагнетательным трубопроводом и форсункой в виде смеси его с топливом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем улучшения регенерации, сниg жения стоимости и повьш1ения надежности, в качестве катализатора использ5тот неорганические соединения типа нитратов, хлоридов, сульфатов меди, свинца, марганца, молибдена, титана в водном или спиртовом раст5воре, которые смешивают с дизельным Топливом в нагнетательном трубопроводе, куда раствор катализатора подают через невозвратный клапан между впрысками топлива, причем кон0центрацию катализатора в топливе поддерживают равной 0,05-1, предпочтительно О,1-0,5Z, при этом линейно меняют концентрацию от 0,050,1% на холостом ходу до 0,5-1% на

5 режимах полных нагрузок вне зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

Изобретение относится к обласои двигателестроения. Целью изобретения является повьппение эффективности путем улучшения регенерации, снижение стоимости и повышение надежности. Изобретение касается способа снижения ДЫМНОСТИ отработавших газов дизеля, снабженного сажевым фильтром, заключающегося в том, что при работе дизеля фильтруют отработавшие газы на фильтре и регенерируют фильтр выжиганием сажи в присутствии катализатора, причем катализатор подают в цилиндр дизеля через штатную топливную форсунку в виде смеси его с топливом. В качестве катализатора принимают неорганические соединения типа нитратов, хлоридов, сульфатов меди, свинца, марганца, молибдена, титана в водном или спиртовом растворе, смешиi вание которого с дизельным топливом ведут в нагнетательном трубопровосл де, куда раствор катализатора подают через невозвратньй клапан между впрысками топлива, причем концентрацию катализатора в топливе принимают равной 0,05-1%, а предпочтительно 0,1-0,5%, при этом линейно меняют IS5 концентрацию от 0,05-0,1% на холос0д том ходу до 0,5-1% на режимах ных нагрузок вне зависимости от частоты вращения вала. 3 ил. О Ь

Г

J

11

.W

15

js:il

O.PS

0iJt. 2

PHD мин