Двигатель внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом

 

Использование: машиностроение, а именно устройства, снижающие выброс вредных веществ с отработавшими газами двигателя внутреннего сгорания, в частности тепловозных дизелей с газотурбинным наддувом. Сущность: включает в себя систему нейтрализации дизеля, состоящую из блочного и гранулированного катализаторов , и систему рециркуляции отработавших газов, содержащую блок их очистки. Очистка рециркулируемых газов осуществляется на каталитическом блоке, а улавливание несгоревшей сажи осуществляется фильтром. Сброс сажи с фильтра и блока осуществляется сжатым воздухом, а сажа подается под гранулированный катализатор системы нейтрализации тепловоза. Отвод сажи из системы очистки рециркулируемых газов осуществляется из двух точек: до каталитического блока и после него. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 02 M 25/06, F 01 N 3/28

ГОсудАРстВенный кОмитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4877901/06 (22) 24.10.90 (46) 30.07.92. Бюл. М 28

{71) Уральский электромеханический институт инженеров железнодорожного транспорта им. Я;М.Свердлова (72) В,Г.Булаев и Н,В,Чернозипунникова (56) Авторское свидетельство СССР

М 1590606, кл. F 02 M 25/06, 1988. (54) .ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ГАЗОТУРБИННЪ|М НАДДУВОМ (57) Использование: машиностроение, а именно устройства, снижающие выброс вредных веществ с отработавшими газами двигателя внутреннего сгорания, в частно:Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам, снижающим выброс вредных веществ с отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания, в частности тепловозных дизелей с газотурбинным наддувом.

Известны системы рециркуляции газов для двигателей внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом в которых имеется рециркуляционный канал с управляющим клапаном и теплообменником для охлаждения рециркулируемых газов, Недостатком этих систем является то, что в них не предусмотрен обводной канал для сброса отработавших рециркулируемых газов из рециркуляционной системы в атмосферу. Нет также и устройства для улавливания и дожигания сажи в рециркулируемых газах.

Наиболее близким к предлагаемой является система рециркуляции отработав„„Я3 „„1751380 А1 сти тепловозных дизелей с газотурбинным наддувом. Сущность: включает в себя систему нейтрализации дизеля, состоящую из блочного и гранулированного катализаторов, и систему рециркуляции отработавших газов, содержащую блок их очистки. Очистка рециркулируемых газов осуществляется на каталитическом блоке, а улавливание несгоревшей сажи осуществляется фильтром, Сброс сажи с фильтра и блока осуществляется сжатым воздухом, а сажа подается под гранулированный катализатор системы нейтрализации тепловоза. Отвод сажи из системы очистки рециркулируемых газов осуществляется иэ двух точек: до каталитического блока и после него. 2 з,п. ф-лы, 1 ил. ших газов ДВС с устройством для улавливания и дожигания сажи в рециркулируемых газах, содержащая также обводной канал для подачи сдутой из устройства сажи в двигатель, Недостатком данной системы является то, что не исключена возможность,отложения сажи, содержащейся в рециркулируемых газах на впускных клапанах, Отработавшие газы выбрасываются в атмосферу неочищенными, т.е. не предусмотрена система очистки отработавших газов дизеля. Для выгорания сажи на блочном катализаторе устанавливаются дополнительные форсунки для подачи топлива, что приводит к увеличению его расхода и созданию громоздкой системы. Кроме того, в системе рециркуляции за точкой смешения отработавших газов и свежего воздуха отсутствует теплообменник для охлаждения образовавшейся смеси, так как температура

3 4 смеси может превышать 120 С. Такая тем- конструкции двигатель защищен от подачи пература воздушного заряда ведет к пере-. неочищенного рециркулируемого газа. греву дизеля и его разрушению. На чертеже представлена комбинироЦельизобретеййя — повышениенадеж- . ванная антйтоксичная система двигателя ности в работе системы, защита двигателя 5 внутреннего сгорания. от разрушения и засаживания, а также по- Двигатель 1 через выхлопной коллектор вышение эффективности очистки от сажи 2соединенстурбокомпрессором3, который каталитического блока в системе улавлива- связан с турбиной 4, Каталитический нейтния и дожигания сажи рециркуляционного . рализатор 5 содержит блочный 6 и гранулитракта. 10 рованный 7 катализаторы, разделенные

Поставленная цель достигается тем, что между собой фиксирующей перегородкой— перепускная труба сообщена с помощью сеткой 8, а также имеет выхлопной патрубок обводного канала с выхлопным коллекто- 9. Рециркуляционнаясистемасодержитпером двигателя, в котором установлен ката- репускную трубу с впускным клапаном 10„ литический нейтрализатор. B реакторе 15 каталитический блок 11 и тканевый фильтр нейтрализатора содержится два тйпа ката- 12, впускной трубопровод 13, выпускной лиэатора — блочный, в центре нейтрализато- клапан 14. Линия наддувочного воздуха ос-. ра, и гранулировачный на периферии нащена холодильниками 15 и 16, а так же реактора, который работает в подвижном ..., . воздушным патрубком 17 запорным орга(кипящем) слое. С помощью канала газ из 20 ном, в виде клапана 18 для сдувания сажи с устройства для дожигания сажи рециркуля- фильтра и блока рециркуляционной систеционного канала подводится к реактору, не- .. мы. Для сброса сажи из системы рециркуляпосредственно к периферийной зоне с ции предусмотрены отводящие патрубки 19, гранулированным катализатором. Тем са- 20 с каналом 21 и дополнительным эапормым предотвращается загрязнение 25 ным органом с клапаном 22. блочного катализатора сажей. Подача нео- При работе двигателя 1 отработавшие чищенных от сажи рециркулируемых газов газы по коллектору 2 подаются в турбокомна гранулированный катализатор, работаю- прессор 3 на турбину 4. Отработавшие газы щий в подвижном слое, не приводит к росту поступают в нейтралиэатор 5, который сопротиводавления в выхлопном коллекторе, 30 держит блочный 6 и гранулированный 7 ка- ., так как этот слой не чувствителен к такому тализаторы. Катализаторы разделены виду загрязнения, как сажа. При достиже- . между собой фиксирующей эластичной сетнии в реакторе высоких температур сажа, кой 8. Отработавшие газы через выхлопной отложившаяся на поверхности гранулиро- патрубок 9 после нейтрализации выбрасыванного катализатора, сгорает, что прйво- 35 ваются в атмосферу, Часть отработавших дит к очистке поверхности катализатора и газов направляется на рециркуляцию через — восстановлению его активности.. клапан 10 и далее на каталитический блок

При продувке тканевого фильтра и бло- 11, где происходит дожигание сажи (при дока обратным потоком сжатого воздуха со- стижении 450 С). Прй низких температурах рванная потоком сажа с тканевого фильтра 40 дожигание в блоке не происходит, В этом может сразу направляться в канал, а может случае она будет задерживаться на тканенаправляться в канал после того. как прой- вом фильтре 12, который установлен эа блодет через каналы блока. В последнем случае ком 11 с зазором. Очищенные от сажи может произойти добавочное запыление ка- рециркулируемые газы далее попадают во налов блока сажей. Во избежание этого воз- 45 впускной трубопровод 13, минуя клапан 14, дух с сажей из устройства дожигания азатемвсмесисосвежимвоздухомподают" направляется в канал через два отводящих ся в цилиндры двигателя 1. патрубка, один из которых размещен до В трубопровде 13 устанавливается хоблока, а второй — после него. лодильник наддувочного воздуха 15. При

В предлагаемом двигателе предполага- 50 работе на повышенных нагрузках темперается сбрасывать сажу, сдутую с фильтра и тура смеси наддувочного воздуха и рециркублока, в реактор нейтрализатора отработав- лируемых газов достигает критических ших газов дизеля или дожигать ее на грану- значений, что может привести к нагреву лированном катализаторе. Это позволит двигателя. Во избежание этого в впускном избежать загрязнения окружающей среды. 55 трубопроводе эа точкой смешивания рецирВ известных конструкциях сажа, не сгорев- кулируемых газов с порцией свежего возду- . шая вблокеочисткисистемы рециркуляции, ха устанавливается дополнительный направляется под выпускные клапаны дви- теплообменник 16 для охлаждения смеси, гателя, что может привести к его эасажива- который связан с единой схемой охлаждению. При использовании предлагаемой ниядиэеля.

1751380

При забивании каналов блока 11 и тканевого фильтра 12 сажей, подается команда на закрытие клапанов 10 и 14. В этом случае система рециркуляции отключена. Одновременно открывается клапан 18 патрубка

17, который соединяет систему рециркуляции газов с трубопроводом 13, и сжатый воздух начинает поступать из трубопровода

13 на фильтр 12 и далее на блок 11. Начинается сдувание сажи с фильтра и каналов блока. Сорванная сажа через патрубки 19 и

20 поступает в канал 21 через открытый клапан 22 и далее в реактор нейтрализатора непосредственно в зону, где размещен гранулированный катализатор 7, После очистки фильтра 12 и каналов блока 11 от сажи происходит закрытие и открытие клапанов в обратном порядке. Система очистки рециркуляционных газов приходит в рабочее состояние.

Предлагаемая комбинированная антитоксичная система двигателя внутреннего сгорания позволяет более полно производить очистку отработавших газов, исключается при этом возможность выброса в атмосферу неочищенных отработавших газов.

При очистке фильтра и блока катализатора рециркуляционной системы сорванная сажа транспортируется в реактор нейтрализатора двигателя внутреннего сгорания; в зону размещения гранулированного катализатора, потоком сжатого воздуха через дополнительный канал. Вынос сажи сжатым воздухом из системы улавливания и дожигания рециркуляционных газов производится по отводящим патрубкам до и после каталитического блока, что позволит избежать вторичного загрязнения блока и неполного выноса сажи иэ системы.

Комплекс всех мер (подача сажи из системы рециркуляции под гранулированный катализатор, установка теплообменников на воздушной линии и вынос сажи из систе5 мы очистки рециркулируемых газов по двум каналам) позволяет защитить двигатель от перегрева и засаживания впускных клапанов и обеспечить эффективную очистку каталитического блока рециркуляцион ной

10 системы, Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом, содержащий впускной трубопровод и выхлопной коллектор, 15 соединенные между. собой при помощи перепускной трубы, имеющей впускной и выпускной клапаны, и очиститель, выполненный в виде каталитического блока и тканевог0 фильтра и сообщенный с впускным трубо20 проводом при помощи воздушного патруб-. ка, имеющего запорный орган, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности, оН снабжен каталитическим нейтралиэатором и каналом с дополнитель25 ным запорным органом и двумя отводящими патрубками, причем каталитический нейтрализатор размещен на выходе из турбины и сообщен с очистителем при помощи канала.

30 2.Двигатель по п.1, отл ич а ю щийс я тем, что отводящие патрубки подключе- . ны к очистителю до и после каталитического блока.

3. Двигатель по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю35 щийся тем,чтоондополнительноснабжен двумя холодильниками, установленными во впускном трубопроводе, причем первый размещен между компрессором и воздушным патрубком, а второй — после места сое40 динения перепускной трубы с впускным трубопроводом.

Составитель С. Андреева

Редактор Ю. Петрушко Техред M.Mîðråíòàë Корректор Jl. Бескид

Заказ 2673 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101