Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F01N3/28 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам, уменьшающим выброс вредных веществ с отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания, а именно тепловозных дизелей.

Известно устройство для регулирования температуры в реакторе нейтрализатора, в котором реактор окружен цилиндром, в результате между реактором и цилиндром образуется канал для прохода наружного воздуха. Воздух в канал подается при перегреве катализатора.

Известен каталитический нейтрализатор для двигателя внутреннего сгорания, в котором имеется канал, образованный корпусом нейтрализатора и наружным корпусом каталитической кассеты. В канале происходит смешивание отработавших газов и газов пламенной горелки.

Известен нейтрализатор с Сотовым катализатором, в реакторе которого расположено два блока и между ними имеется свободное пространство, а плотность каналов в блоках различна.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому нейтрализатору является сажевый фильтр, который содержит обводной канал и блок для улавливания сажи и оснащен дросселирующей заслонкой на входе в фильтр для регулирования через управляющее устройство потока отработавших газов. Обогрев спирали осуществляется при выжигании сажи, скопившейся на фильтре.

- Недостатком данной конструкции является то, что фильтр предусматривает выброс неочищенных отработавших газов, а также дополнительный подогрев блока для выжигания сажи. Создание параллельной систе2

ON

О

о

мы для регенерации одного из фильтров является дополнительным увеличением мощ- ности фильтра, но не повышает эффектиьчости очистки отработавших газов. Фильтрующий элемент предусматривает очистку отработавших газов только от сажи, без дожега других вредных веществ.

Цель изобретения - повышение надежности работы нейтрализатора и защита двигателя от разрушения.

Использование нейтрализатора позволяет создать компактную систему нейтрализации отработавших газов, которая может быть размещена под капотом транспортного средства. Система не требует дополнительного подогрева, а ее работа осуществляется не-зависимо от водителя транспортного средства, автоматически, т.е. упрощается эксплуатация нейтрализатора. Система не требует демонтажа для проведения регенерации и позволяет сохранить длительное время работоспособность нейтрализатора. Перепускной канал отработавших газов позволяет работать системе нейтрализации в режиме наибольшегоблагоприятствованияпопротиводавлению, создаваемому в тракте двигателя за счет нейтрализатора. Работа двигателя при минимальном противодавлении позволяет сохранить его работоспособность длительное время. Исключение работы двигателя при большом противодавлении позволяет защитить двигатель от разрушения.

Поставленная цель достигается тем, что в нейтрализаторе предусматривается пере- пукной канал для сброса отработавших газов, минуя катализатор, а для саморегенерации блоков катализатора предусматривается их обогрев отработавшими газами, которые подаются в канал, образованный боковой поверхностью реактора и корпуса нейтрализатора (перепускной канал). В стенке реактора имеются отверстия, расположенные по периметру о пространстве между блоками для прохода отработавших газов из обводного канала или в него, минуя один или несколько блоков, установленных в реакторе. Кроме того, перепускной канал в начале и в конце имеет перепускные клапаны для перепуска газов в тот момент, когда противодавление в выхлопном тракте возрастает выше допустимого уровня.

Управление перепускными клапанами осуществляется через блок управления, в который подается сигнал о величине противодавления в выхлопном тракте. Перепускной канал служит как для перепуска газов в случае полного забивания каналов сажей, так и дли обогрева блоков с внешней стороны для ускорения их прогрева и самовоспламенения сажи в блоках.

Для обеспечения прохода отработавших газов между блоками в перепускной

канал или из перепускного канала в блок, минуя блок, расположенный первым по потоку отработавших газов и запыленный сажей, предусмотрены отверстия в стенках корпуса реактора в пространстве между

0 блоками. Наличие сообщающихся каналов с перепускным каналом обеспечивает бесперебойную работу нейтрализатора при запы- лении сажей и смолообразующими веществами одного или двух блоков катали5 затора. Количестов блоков в нейтрализаторе может быть различным, но не менее двух. Обогрев блоков катализатора в предлагаемой нейтрализаторе осуществляется отработавшими газами без дополнительного

0 обогревающего устройства, Запыляться будет в основном первый по потоку отработавших газов блок и при полном его запылении отработавшие газы пойдут с внешней стороны блока и будут его обогревать. При про5 греве блока до 300-400°С произойдет самовоспламенние сажи и ее выгорание. При этом каналы блока очистятся от сажи и смолообразующих веществ и отработавшие газы вновь пойдут через первый каталитиче0 ский блок. Перепуск отработавших газов через перепускной канал осуществляется с помощью системы клапанов, расположенных на входе и выходе его. Регулирование работой клапанов осуществляется через

5 блок управления по величине противодавления в нейтрализаторе. При увеличении количества сажи и смолообразующих веществ в каналах блока нейтрализатора будет возрастать и величина противодавления. При

0 достижении ее определенного критического значения через блок управления подается команда на открытие впускного клапана для прохода газов через канал перепускаемых газов во второй блок (по потоку газов), кана5 лы которого более свободны от сажи и смолообразующих веществ.

При росте противодавления выше регламентированного уровня, а это произойдет при запылении каналов всех блоков,

0 подается сигнал для открытия выпускного клапана. При этом будет происходить прогрев всей системы блоков с внешней стороны отработавшими газами, произойдет аварийный сброс газов.

5 На чертеже представлена принципиальная схема каталитического нейтрализаора отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.

Корпус 1 нейтрализатора содержит кон- центрично расположенный реактор 2 с блоками сотового катализатора 3, Корпус 1 и реактор 2 образуют между своими боковыми поверхностями перепускной канал 4 для перепуска отработавших газов. Блоки катализатора 3 устанавливаются в реакторе 2 один по отношению к другому, и образуют полости 5. В стенках реактора 2 по периметру размещаются перепускные окна 6, которые соединяют между собой полости 5 и перепускной канал 4. На входе в перепус- ной канал 4 устанавливается впускной клапан 7, а на выходе из канала 4 - выпускной клапан 8. Регулировка работой перепускных клапанов 7 и 8 осуществляется блоком

9управления, в который подается сигнал от датчика 10, находящегося в выпускном коллекторе 11 двигателя. Газы выбрасываются

из реактора нейтрализатора через выпускной патрубок 12.

Нейтрализатор работает следующим образом.

Отработавшие газы от двигателя поступают через выпускной коллектор 11 в каталитический реактор 2. Нейтрализация проходит в каталитических блоках 3 и очи- щенные газы выходят через выпускной патрубок 12, В процессе работы в каналах блоков катализатора 3 происходит накопление сажи и смолообразующих веществ. По мере запыления каналов блока увеличива- ется величина противодавления в выхлопной системе двигателя, Величина роста противодавления контролируется датчиком

10давления, находящегося в выходном коллекторе 11 нейтрализатора. При увеличении противодавления до критической величины, свидетельствующей о запылении первого

по потоку отработавших газов блока в зна- чительной степени, блок9 управления подает сигнал на открытие клапана 7 для прохода отработавших газов через перепускной канал 4, минуя первый блок, Отработавшие газы, находясь в перепускном канале 4, будут проходить через перепускные окна б в полость 5 между блоками и далее в последующие блоки для нейтрализации. При этом выпускной клапан 8 закрыт и отработавшие газы могут проходить только через вышележащие блоки.

При прохождении отработавших газов через второй и последующие блоки первый блок будет обогреваться с внешней стороны

отработавшими газами и при достижении в нем температуры 300-400°С произойдет его саморегенерация за счет выгорания сажи и смолообразующих веществ. Когда блок очистится, сечение его увеличится, противодавление упадет до регламентированного уровня и отработавшие газы снова пойдут через блок, а впускные клапаны 7 закроются.

Если саморегенерация блока не произойдет и второй по потоку отработавших газов блок запылится сажой, то газы пойдут по перепускному каналу и будут нейтрализовываться в третьем по потоку газов блоке. При такой ситуации обогрев будет осуществляться для обеих блоков. При запылении всех блоков противодавление в нейтрализаторе возрастет более значительно, чем при запылении одного блока и этот прирост будет выше нормируемой величины. При этом блок управления подаст сигнал на открытие выходных клапанов 8. При этом проход отработавших газов через нейтрализатор будет осуществляться только через перепускной канал 4, минуя каталитический реактор 2. Выход из нейтрализатора и из перепускного канала осуществляется через выпускной патрубок 12. Формула изобретения Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с размещенным в нем реактором, имеющим по меньшей мере два сотовых катализатора и перепускной канал, сообщенный входом через впускной орган, подключенный к блоку управления, с выпускным коллектором двигателя, а выходом - с выпускным патрубком, отличающийся тем, что, с целью Повышения надежности, он снабжен выпускным органом, установленным на выходе из перепускного канала и связанным с блоком управления, катализаторы размещены в реакторе последовательно с образованием полости между ними, а перепускной канал образован внутренней поверхностью корпуса нейтрализатора и наружной боковой поверхностью реактора, причем в последней выполнены перепускные окна с возможностью сообщения перепускного канала с полостью.

7 II

Использование: машиностроение, а именно устройства, уменьшающие выброс вредных веществ с отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания, в частности тепловозных дизелей. Сущность изобретения: нейтрализатор содержит корпус с ре- актором, содержащим два сотовых катализатора и перепускной канал, сообщенный входом через впускной орган, подключенный к блоку управления, с впускным коллектором двигателя, а выходом - с выпускным патрубком. На выходе из перепускного канала установлен выпускной орган, связанный с блоком управления. Катализаторы установлены в реакторе последовательно, между ними образованы полости, а перепускной канал образован внутренней поверхностью корпуса нейтрализатора и наружной боковой поверхностью реактора, в которой выполнены перепускные окна с возможностью сообщения перепускного канала с полостью. 1 ил. « Ј