Выхлопное устройство для двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1981 года по МПК F01N3/10 

сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 сечение В-В на фиг. 3; на фиг. 6 сечение Г-Г на фиг. 3. Вьахлог ное. устройство содержит главную реакционную камеру 1, окруженную слоем теплоизолирующего материала 2 во внешней стенке 3. Камера 1 разделена тремя концентрически расположенными и имеющими приблизительно овальное сечение внутренними стенками 4, 5, 6 на три камеры: центрально расположенную первую субкамеру 7, окружающую ее вторую субкамеру 8 и окружающую вторую субкамеру третью субкамеру 9. Упомянутые первая и вторая субкамеры 7 и 8 сообщены между собой при помощи отвер стия 10, центрально расположенного в верхней части передней стороны стенки 4, вторая 8 и третья 9 субка меры сообщаются между собой при помощи двух отверстий 11, расположенных на равном расстоянии от оси от;верстия 10, сообщающего между собой полости первой 7 и второй 8 субкамер. Устройство также содержит реакционные камеры предварительного Окисления 12. Каждая камера предварительного окисления сообщена через впускной канал 13 с выпускными окнами 14, 15 двух соседних цилиндров 16,а 17 двигателя, а выпускнЕлм канал 18 с главной реакционной камерой 1 причем выпускной канал 18 сообщен с первой субкамерой 7 тангенциально для создания спирального движения потока газов через все три субкамеры. Камера предварительного окисления предназначена для сжигания угле водорода НС , содержащегося в выхло ных газах, который представляет собой несгоревщую компоненту, имеющую низкую температуру воспламенени причем объем этой камеры составляет 0,05 - 0,40 объема цилиндра 16 или суммы рабочих объемов цилиндров 16, 17 сообщенных с этой камерой.Главна реакционная камера 1 охватывает камеры предварительного окисления 12 и сообщается с выпускным трубопрово дом 19. Стенка б раапирена с целью образования нагревающего отсека 20. Стенка 4 субкамеры 7 имеет выступ 21, который размещен в пазе 22 стен ки 5 субкамеры 8. Аналогично стенка 5субкамеры 8 имеет выступ 23, кото рый размещен в пазе 24 стенки 6 суб камеры 9, причем выступы 21 и 23 пространственно смещены один относительно другого так, чтобы утечка тепловой энергии выхлопных газов, вытекающих из субкамеры 8 в стенку 6.и далее во внешнюю стенку 3, возникающую из-за проведения тепла по выступам, была минимальна. При помо 1ЦИ выступов, субкамеры закрепляются одна в другой. Устройство работает следующим образом. Выхлопные газы поступают из камер сгорания двигателя через выпускные отверстия 13 камеры предварительного окисления 12. В результате регулировки моментов зажигания двигателя выхлопные газы из каждой пары цилиндров 16, 17 по очереди поступают в каждую камеру предварительного окисления. Поскольку промежуток времени между поочередными выхлопами газа очень мал и поскольку каналы 18 не находятся в контакте с головкой цилиндров, имеющей относительно низкую температуру, камеры 12 быстро нагреваются выхлопными газами, что приводит к достижению температуры активац,ии -вскоре после запуска двигателя. При активации камер 12 несгоревшие углеводородные компоненты с низкой температурой воспламенения сгорают в .выхлопном газе и при этом температура выхлопного газа дополнительно возрастает, после чего газ поступает в первую субкамеру 7 через соответствующие впускные каналы 18. Поступив в первую субкамеру, выхлопные газы, как показано стрелками, приходят в вихревое движение по этой субкамере, вызванное расположением и направлением каналов 18. Далее через отверстие 10 выхлопной газ перетекает во вторую субкамеру 8 приходя и здесь в аналогичное вихревое движение, и затем, через пару отверстий 11 в третью субкамеру, где снова возникает подобное вихревое движение. В течение этого процесса выхлопной газ, проходящий через отверстие 10, не увлекается газом, проходящим через отверстия 11, так как данные отверстия расположены в разных местах стенки субкамеры. Вихревое движение выхлопного газа в главной реакционной камере увеличивает время удержания газа в этой камере, не приводя к заметному возрастанию противодавления выхлопу двигателя. Кроме того, так как выхлопной газ, нагретый при предварительном сгорании в камерах 13, непосредственно поступает в субкамеру 7 , то СО в выхлопном газе окисляется до СОг , причем это происходит в субкамерах 7, 8, 9, независимо от количества содержащегося в выхлопном газе СО. Вихревые токи выхлопного газа во второй и третьей субкамерах не только играют роль эффективных высокотемпературных- теплоизолирующих слоев для первой и второй субкамер соответственно, но также уменьшают разность температур между субкамерами так, что субкамеры всегда находятся в высокотемпературных условиях, что способствует сгоранию несгоревших компонент в этих субкамерах. Далее, если температура камер предварительного окисления мала, то при контакте участвующего в вихревом движении выхлопного газа, находящегося в третьей субкамере, с внешними частями камер предварительного окисления и каналов 18, камеры предварительного окисления получают тепло от выхлопных газов как с внутренней так и с внешней стороны и потому быстро активируются. Поток выхлопного газа разогревает нагревательный отсек 20, а тепло, излучаемое этим отсеком, служит для нагрева патрубка всасывающего устройства и тем самым способствует испарению проходящей через него горючей смеси. Далее, вых лопные газы со значительно уменьшенным содержанием СО и НС , или совсем без этих компонент, через выпускной трубопровод 19 поступают в глушитель (не показан) и затем в атмосферу. В данном устройстве окислительные реакции, уменьшающие содержание СО и НС в выхлопных газах, происходят в два этапа. Сначала в камерах предварительного окисления, при эффективном использовании тепла выхлопных газов, сжигается содержащийся в выхлопных газах углеводород. Затем в главной реакционной камере сжигается СО с использованием тепла горения НС, тем самым обеспечивая надежное сжигание несгоревших компонент. Поскольку главная реакционная камера разделена на несколько последовательно соединенных субкамер, и всасывающее устройство нагревается выхлопным газом, а несгоревшие компо /ненты подверглись реакции окисления в третьей субкамере, то может быть достигнуто и эффективное испарение и равномерное распределение горючей смеси по соответствующим цилиндрам, без потерь тепла окис лительных реакций, протекавших с участием несгоревших компонентов. Тем самым предотвращаются перебои в работе двигателя, вызванные неправил ным распределением горючей смеси. Формула изобретения 1. Выхлопное устройство для двига теля внутреннего сгорания, работающего на обедненной топливо-воздушной смеси, содержащее реакционные камеры предварительного окисления с впускными и выпускными каналами, главную реакционную камеру с первой и второй субкамерами, размещенными одна внутри другой, полости которых сообщены между собой при помощи отверстия, причем главная реакционная камера охватывает камеры предварительного окисления и сообщена с выпускным трубопроводом, и каждая реакционная камера предварительного окисления сообщена через впускной канал с выпускным окном по меньшей мере одного цилиндра двигателя, а выпускным каналом - с главной реакционной камерой, отличающее с Я тем, что, с целью снижения токсичности отработавших газов, главная реакционная камера снабжена дополнительной субкамерой, сообщенной с полостью второй субкамеры при помощи двух отверстий, расположенных на равном расстоянии от оси отверстия, сообщаклдего между полости первой и второй субкамер, а выпускные каналы камер предварительного) окисления сообщены с первой субкамерой тангенциально для создания спирального движения потока газов через все три субкамеры, 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждая камера предварительного окисления сообщена с выпускными окнс№1И двух цилиндров двигателя. 3.Устройство по ПП.1 И2, о т личающееся тем, что субкамеры закреплены одна в другой при помощи выступов на стенке одной субкамеры, размещенных в пазах стенки другой субкамеры. 4.Устройство по п. 3, отличающееся тем, что выступы одной камеры пространственно разне- сены относительно выступов другой камеры. 5.Устройство по пп.1 и 2, от личающее ся тем, что объем каждой камеры предварительного окисления составляет 0,05 - 0,40 рабочего объема цилиндра или суммы рабочих объемов цилиндров, сообщенных с этой камерой. I Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Заявка ФРГ 2448851, кл. F 01 N 3/10, опублик. 24.04.75.

884581

А-А

/

ff.J

г //

fe.

/ i