Система снижения токсичности отработавших газов двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1991 года по МПК F01N3/04 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение эффективности.

На чертеже показана система снижения токсичности отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.

Система нейтрализации отработавших газов содержит установленный на выпускном трубопроводе 1 двигателя 2 жидкостный нейтрализатор 3, устройство подачи жидкости во впускной трубопровод 4 двигателя 2, выполненное в виде трубки 5, размещенной в нейтрализаторе 3 и сообщенной с впускным трубопроводом 4, газораспределительный элемент 6, установленный в выпускном трубопроводе 1, и первый сепаратор 7, размещенный в выпускном трубопроводе 1 между газораспределительным элементом 6 и нейтрализатором 3. Выпускной трубопровод 1 сообщен с воздушным компрессором 8 автомобиля поХ|XI

ы

СЛ N3

средством патрубка 9, заведенного в трубопровод 1 перед газораспределительным элементом 6, На входе и выходе нейтрализатора 3 установлены сепараторы 10 и 11, Полость нейтрализатора разделена вертикальной перегородкой 12 на входную 13 и выходную 14 полости. Перегородка 12 закреплена с зазором относительно потолка нейтрализатора 3, к ее верхнему концу прикреплена горизонтальная перегородка 15, образующая с потолком канал 16. Трубка 5 установлена в нейтрализаторе 3 таким образом, что ее торец размещен в выходной полости 14 и обращен в строну входной полости 13. Торец трубки 5 прикрыт запорным органом в виде клапана 17, закрепленного на меньшем плече рычага 18, прикрепленного к косынке 19 вертикальной перегородки 12. На большем плече рычага 18, подтянутом к перегородке 12 пружиной 20, закреплена жалюзийная решетка 21, установленная на выходе канала 16. Сепаратор 7 состоит из зигзагообразных металлическихжелезных направляющих 22, образованных пластинами, шарнирно пружинно соединенных в местах изгибов направляющих 22. Направляющие 22 закреплены вертикально между двумя воздухопроницаемыми опорами 23 и 24 с образованием зигзаообразных каналов, К верхней жестко закрепленной в трубопроводе 1 опоре 23 направляющие 22 прикреплены пружинами 25, а к нижней свободно установленной в трубопроводе 1 опоре 24 направляющие 22 прикреплены жестко. Сепаратор 10 представляет собой ряд парал-, лельно закрепленных сеток 26. Сепаратор 11 выполнен в виде закрепленных в выходной полости в чередующемся порядке перфорированных пластин 27 и 28 из металла (хрома) и кислотостойкой гигроскопичной ткани (полотно иглопробивное фильтровальное), которые закреплены между собой пружинами 29, а крайние пластины прикреплены пружинами 29 к упорам 30. Отвер- сгия пластин 27 и 28 расположены со смещением для образования зигзагообразного движения потока сквозь пластины 27, 28 сепаратора 11. Металл для направляющих 22 сепаратора 7 и пластин 27 сепаратора 11 выбирается мз ряда металлов, на поверхности которых за счет их поверхностных свойств происходит хемосорбция углеводородов и окислов углерода (токсичных примесей потока газа двигателя). В сепараторе 11 материал пластин 27 обладает коррозионной стойкостью, так как там повышенная влажность. В связи с этим направляющие 22 сепаратора 7 выполнены из железа, а пластины 26, 27 сепараторов 10,

11 - из хрома. Пружина 20 рычага 18 рассчитана на такое усилие, чтобы жалюзийная решетка 21 не отклонялась при холодных продувках двигателя, т.е. чтобы в исходном

состоянии торец трубки б был прикрыт клапаном 17 и жидкость во впускной трубопро-. вод 4 двигателя не поступала, Входная полость нейтрализатора 3 размещена в его нижней части для обеспечения барботиро0 вания выхлопного газа через весь слой жидкости. В выпускном трубопроводе 1 и в нейтрализаторе 3 имеются шламосборники 31 и 32.

Система нейтрализации работает сле5 дующим образом.

В выпускной трубопровод 1 от двигателя 2 поступают горячие отработавшие газы, содержащие вредные примеси (сажа, окислы углерода, углеводорода) и от компрессо0 ра 8 через патрубок 9 - холодный сжатый воздух, которые перемешиваются, проходя сквозь газораспределительный элемент 6, при этом холодный воздух образует ядра конденсации, нз которые конденсируется

5 вдага потока газов, которые, в свою очередь, хорошо сорбируются развитой поверхностью частичек сажи, в результате чего образуются кластеры. Далее поток газов проходит по зигзагообразным каналам се0 паратора 7, при этом углеводороды и окислы углерода адсорбируются за счет хемосорбции нз поверхности металлических направляющих 22 в виде тонкого слоя, который затем за счет физической сорбции

5 притягивает к себе частицы влаги и кластеры, при взаимодействии с которыми углеводороды и окислы углерода нейтрализуются, преобразуясь в кислотные остатки или растворы. Кластеры также оседают на направ0 ляющих 22 и под действием инерционных сил, причем по мере увеличения сорбированной пленки образуются капли конденсата на направляющих 22, которые скатываются с них, обнажая поверхность

5 для дальнейшей хемосорбции и физической сорбции примесей выхлопа. Частично очищенный поток отработавших газов из сепаратора 7 сквозь сетки 26 сепаратора 10 в виде мелких пузырьков поступает в полость

0 13 нейтрализатора 3, проходит сквозь весь слой жидкости, заполняющей полость 13, и далее в канал 16. При этом газообразные токсичные окислы отработавшего газа нейтрализуются жидкостью. При выходе и-з ка5 нала 16 газожидкостный поток давит на жалюзийную решетку 21, смещая ее в сторону и открывая тем самым клапан 17. В результате жидкость из нейтрализатора 3 по трубке 5 поступает в впускной трубопровод 4 двигателя 2 и подавляет там образование окислов азота. При выходе из нейтрализатора 3 газ проходит сквозь пластины 27 и 28 сепаратора 11. На пластинах 27 за счет хемосорбции адсорбируются оставшиеся газовые примеси и за счет физической сорбции и инерционных сил оседают капли воды, захваченные потоком, при взаимодействии с которыми газовые примеси нейтрализуются и стекают в нейтрализатор 3. Вода также улавливается и гигроскопичной тканью пластин 28, с которой стекает вниз, смывая при этом пленку конденсата с пластин 27. Уловленные в нейтрализаторе примеси в виде шлама накапливаются в шламосборнике 32, тем самым исключается их взмучивание. При изменении скорости потока газов в системе происходит изменение криволинейности движения потока и изменение величины инерционных сил, а также аэродинамического сопротивления. Так, с увеличением скорости потока газов направляющие 22 в сепараторе 7 распрямляются, а в сепараторе 11 увеличивается расстояние между пластинами 27 и 28, в результате в обоих сепараторах уменьшается криволиней- ность движения потока, но за счет увеличения инерционных сил у сконденсированных примесей и кластеров потока увеличивается физическая сорбция, поэтому эффективность очистки при этом не падает. При уменьшении скорости потока газов пружины в сепараторах 7 и 11 возвращают направляющие 22 и пластины 27 и 28 в исходное состояние, т.е. увеличивается кри- волинейность движения потока, а следовательно, увеличивается время взаимодействия потока с поверхностью

пластин 22 и 27, что обуславливает увеличение химической и физической сорбции газовых токсичных примесей. Эффективность устройства при изменениях режима работы двигателя остается стабильной, кроме того, стабильной остается и аэродинамическое сопротивление потоку, что обуславливает стабильность мощности двигателя.

Ф о рмул а из о б рете н и я

1.Система снижения токсичности отработавших газов двигателя внутреннего сгорания по авт.св. № 1239378. отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности, она снабжена воздушным компрессором, газооаспределительным элементом и первым и вторым сепараторами, причем первый сепаратор размещен в выпускном трубопроводе и выполнен в виде

по меньшей мере двух зигзагообразных направляющих, состоящих из ряда параллельных пластин, соединенных между собой посредством шарниров и пружин с возможностью изменения угла зигзага, второй сепаратор размещен в выходной полости и выполнен в виде чередующихся параллельных перфорированных металлических пластин и полотен из гидрофобной кислотоустойчивой ткани, соединенных

между собой при помощи пружин с возможностью изменения расстояния между ними, воздушный компрессор соединен с выпускным трубопроводом и газораспределительный элемент установлен в последнем перед

первым сепаратором.

2.Система по п.1,отличающаяся тем, что входная полость нейтрализатора размещена в его нижней части.

31

/

12

Изобретение относится к системам очистки отработавших газов и повышает эффективность их нейтрализации за счет химической и физическрй сорбции примесей. В выпускном трубопроводе-1 двигателя 2 внутреннего сгорания в сепараторе 7 на металлических зигзагообразных направляющих 22 осаждаются газообразные и твердые примеси потока и капли конденсата, образованного в результате подачи холодного сжатого воздуха из компрессора 8 в выпускной трубопровод 1. Далее поток газов поступает сквозь сетки 26 сепаратора 10 в жидкостный нейтрализатор 3, из которых выходит через сепаратор 11, состоящий из перфорированных металлических пластин 27 и пластин из гигроскопичной ткани 28, в котором оставшиеся примеси оседают за счет химической и физической сорбции на пластинах 27, а также происходит улавлиза- ние тканью капель влаги, захваченной потоком. При прохождении выхлопным потоком сквозь нейтрализатор 3 поток воздействует на жалюзийную решетку 21, которая открывает клапан 17, и вода по трубке 5 поступает во впускной трубопровод, 4 двигателя 2 и подавляет там образование окислов азота. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. сл С