Нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: системы для очистки отработавших газов. (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС)„ Сущность изобретения: нейтрализатор содержит корпус, в котором закреплен каталитический блок с множеством каналов для прохода ОГ, впускной патрубок , входной конус, установленный вплотную к переднему торцу каталитического блока. Выходной конус соединен с выпускным патрубком, в котором установлена заслонка, перекрывающая отверстие выпускного патрубка на режимах холостого хода и малых нагрузок, Электронагревательный элемент установлен в зоне между корпусом и периферийной поверхностью каталитического блока. Кольцевой коллектор , собирающий очищенные ОГ, вплотную установлен к заднему торцу каталитического блока и соединен с байпасным каналом с выпускным патрубком , ОГ от двигателя направляются через впускной патрубок, входной конус, проходят через выпускной патрубок , при открытой заслонке выходят в атмосферу„ При температуре ОГ на входе в нейтрализатор 200°С и ниже заслонка перекроет выпускной патрубок , одновременно включится электронагревательный элемент и ОГ, пройдя через слой катализатора и обогнув кольцевой коллектор, попадают в зону прогрева электронагревательного элемента , который одновременно прогревает периферийную поверхность блока и ОГ. Нагретые до 300°С и выше ОГ, протекая через каналы в периферийной зоне каталитического блока, попадают в плотно прилегающий к блоку кольцевой коллектор и через байпасный канал , соединяющий коллектор с выпускным патрубком, выходят в атмосферу. 3 з.п. ф-лы, 3 ил. Ё XI VJ 00 со ю NQ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК лц5 F 01 N 3/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ®взу р .—:, - ТЕХИИц „. У

Ц0у- .

А, ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4845590/06 (22) 02.07.90 (46) .30. 11.92. Бюл. и 44 (71) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (72) В.И.Вартанян и А.Ф.Самохвалов (56) Патент США h" 3744249, кл. F 01 N 3/14, опубл. 1973. (54) НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВЫИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО" СГОРАНИЯ (57) Использование: системы для очистки отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Сущность изобретения: нейтрализатор содержит корпус, в котором закреплен каталитический блок с множеством каналов для прохода ОГ, впускной патрубок, входной конус, установленный вплотную к переднему торцу каталитического блока. Выходной конус соединен с выпускным патрубком, в котором установлена заслонка, перекрывающая отверстие выпускного патрубка на режимах холостого хода и малых нагрузок. Электронагревательный элемент установлен в зоне между

Изобретение относится к области двигателестроения и предназначено для снижения токсичности отработавших газов(ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известны нейтрализаторы ОГ ДВС, содержащие корпус с входным и выход„„, Ж „„1778329 А1 корпусом.и периферийной поверхностью каталитического блока. Кольцевой коллектор, собирающий очищенные ОГ, вплотную установлен к заднему торцу I каталитическогос блока и соединен с байпасным каналом с выпускным патрубком. ОГ от двигателя направляются через впускной патрубок, входной конус, проходят через выпускной патрубок, при открытой заслонке выходят в атмосферу. При температуре ОГ на входе в нейтрализатор 200 С и ниже заслонка перекроет выпускной патрубок, одновременно включится электронагревательный элемент и ОГ, пройдя через слой катализатора и обогнув кольцевой коллектор, попадают в зону прогрева электронагревательного элемента, который одновременно прогревает периферийную поверхность блока и ОГ. Нагретые до 300 С и выше ОГ, протекая через каналы в периферийной зоне каталитического блока, попадают в плотно прилегающий к блоку кольцевой коллектор и через байпасный канал, соединяющий коллектор с выпускным патрубком, выходят в атмосферу.

3 з.п. Ф-лы, 3 ил. ным патрубками и размещенным в корпусе катализаторои и регулятором потока 0f (патент СЮ 1 3947253, 1976), где при высоких скоростях ОГ (большие нагрузки) поток перекрывается регулятором в виде биметаллической пластины, либо заслонки. Основным недо1778329

Недостатком вышеуказанного дожигательного устройства является его малозффективность ввиду того, что оно работает только на частичных (малых) нагрузках, т.к. заслонка удерживается в закрытом положении до тех пор, пока динамическое давление струи ОГ при больших нагрузках не открывает ее и тогда ОГ пойдут мимо реакционной камеры в атмосферу.

55 статком аналога является то, что газовый поток при малых скоростях проходит через центральную зону катализатора, т.к. малые скорости ОГ соответствуют малым нагрузкам.или холостому ходу двигателя, то температура

ОГ мала и для быстрого прогрева катализатора и выхода его на рабочий режим недостаточна. 10

Известен нейтрализатор ОГ ДВС, содержащий корпус с входным и выходным патрубками с. размещенным в нем 1 реактором в виде сотового каталити-. ческого блока, причем последний состоит из внутренней матрицы, имеющей цилиндрическую форму и малое суммарное поперечное проходное сечение и внешней матрицы, имеющей кольцевое поперечное сечение (заявка ФРГ

У 03629945, 19В7)- При прогреве ДВС после холодного пуска заслонка в трубопроводе кольцевой матрицы перекрывает ее сечение и все ОГ проходят через внутреннюю цилиндрическую мат- 25 рицу, что приводит к ее разогреву до рабочей температуры. Основным недостатком вышеуказанного нейтрализа" тора является то, что ОГ, имеющие низкую температуру, проходят через О центральную зону (матрицу) каталити" ческого нейтрализатора, которая воспринимает на себя и работу нейтрализатора при полной нагрузке двигателя, что ведет к быстрому износу цент- З5 ральной части каталитического блока.

Известен также нейтрализатор ОГ

Д С (патент CL I« 3744249, 1973), . содержащий корпус, впускной патрубок с входным конусом, выпускной патрубок О с выходным конусом, кольцевую реакционную полость, в которой имеется нагревательная камера и камера дожигания с каталитическим веществом, дроссельный клапан, связанный с заслонкой и эксцентрично установленный относительно оси выхлопной трубы.

Кроме того, камера дожигания, где происходит процесс окисления ОГ, заполнена гранулированным каталитическим веществом и не является монолитным бло«<ом с множеством каналов для прохода О.Г.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки ОГ íà режимах холостого хода и малых нагрузках, а также увеличение долговечности каталитического блока нейтрализатора путем максимального использования каналов в периферийной зоне каталитического бло«<а.

Сущность изобретения заключается в том, что вплотную к заднему торцу каталитического блока с множеством каналов для прохода ОГ (фиг. 1 и 2), либо вплотную к переднему торцу его (Фиг. 3) установлен кольцевой коллектор с образованием между ними полости для сбора Ul и байпасный канал, сообщенный входом с полостью кольцевого коллектора, с выходом - с вы". пуск««ым патрубком, заслонка установ" лен» в выпускном патрубке перед выходом байпасного канала, каталитический блок размещен в корпусе с образованием между ними кольцевого зазора, а электронагревательный эле" мент расположен в последнем.

На фиг. 1 показана схема нейтрализатора с кольцевым коллектором, прилегающим к заднему торцу каталитического блока.

На Фиг. 2 показана схема нейтрализатора с конусообразным кольцевым коллектором, прилегающим к заднему торцу блока.

На фиг. 3 показана схема нейтрализатора с кольцевым коллектором в передней части нейтрализатора.

Нейтрализатор (фиг. 1) содержит корпус 1, в котором закреплен каталитический блок 2 с множеством каналов для прохода ОГ, впускной патрубок

3, входной конус 4, установленный вплотную к переднему торцу каталитического блока 2. Зь«ходной конус 5 соединен с выпускным патрубком 6, в котором установлена заслонка 7, перекрывающая отвррстие выпускного патрубка 6 на режимах холостого хода и малых нагрузок. Электронагревательный элемент о установлен в зоне между корпусом 1 и периферийной поверхностью,каталитического блока 2.

Кольцевой коллектор 9, собирающий

5 17783 очищенные ) Г, вплотную установлен к заднему торцу каталитического блока

2 и соединен с байпасным каналом 10 с выпускным патрубком 6, В варианте, исполнения, показанном на фиг, 2, конусообразный кольцевой коллектор. 11 также установлен вплотную к заднему торцу каталитического блока 2, а электронагревательный эле- 10 мент 8 расположен по поверхности этих элементов.

В варианте исполнения на фиг.3 кольцевой коллектор 12 расположен в передней части нейтрализатора и абра" 15 зован поверхностями входного конуса

4 и торцевой поверхностью конуса 1 и кольцом 13.

Нейтралиэатор (фиг. 1) работает следующим образом. ОГ от двигателя íà-20 правляатся через впускной патрубок

3 входной конус 4, проходят через выпускной патрубок 6, при открытой заслонке 7 выходят в атмосферу. При температуре ОГ на входе в нейтралиэатор 200 С и ниже заслонка 7 перекроет выпускной патрубок 6, одновременно включится электронагревательный элемент 8 и ОГ, пройдя через слой катализатора и обогнув кольцевой кол" О лектор 9, попадает в зону прогрева ,элементом 8, который одновременно прогревает периферийную поверхность блока и ОГ. Нагретые до 300 С и выше ОГ, протекая через каналы в пери- уферийной зоне. каталитического блока,. попадают в плотно прилегающий к Ьлоку кольцевой коллектор 9 и через байпасный канал 10, соединяющий коллектор 9 с выпускным патрубком 6, Bblxo» 40 дят в атмосферу.

При работе нейтрализатора на режимах холостого хода и малых нагрузок в соответствии с вариантом исполнения, показанным на фиг. 2, ОГ, прой- 4 дя через каналы каталитического блока, попадают в зону кольцевого конического коллектора 11. Заслонка перекрывает выпускной патрубок 6, и ОГ, выйдя из зоны коллектора 11, вынуждены повернуть на 180О и пройти больший путь в полости, обогреваемой электронагревательным элементом 8, который так же, как в предыдущем ва» рианте, одновременно прогревает и 5с периферийные каналы каталитического блока 2 и движуциеся ОГ. Нагретые до

300 С и выше ОГ вновь поворачивают

O на 180 и, пройдя через множество пе29 6 риферийных каналов каталитического блока 2, где происходит их беспламенное дожигание, попадают в собирающий конический кольцевой коллектор

11, откуда через байпасный канал 10 выходят в атмосферу.

При работе нейтрализатора по cxe" ме, показанной на фиг. 3, ОГ, пройдя через центральные каналы катали« тического блока 2 и попав в зону выходного конуса 5, поворачивают на

180 и через каналы в периферийной зоне поступают в кольцевой коллектор

12, расположенный в передней части нейтрализатора. Из коллектора 12 через байпасный канал 10 ОГ попадают через выпускной патрубок 6 s атмос" феру.

Данное предложение позволяет повысить эффективность очистки ОГ от вредных выбросов на режимах холосто- го хода и малых нагрузок двигателя.

Наиболее целесообразно использовать предлагаемое изобретение в автобусах для внутригородских перевозок с короткими промежутками между останов-. ками и длительными (до 1-2 мин) сто-.. янками для посадки и высадки пассажиров. Температура ОГ на таких режимах падает ниже 200-250 С и, следовательно, процесс каталитической очистки ОГ от токсичных веществ останавливается (отчет 6" 0-987, Москва, 1984, и Гос. Рег. 81046 613).

Кроме того, на малых оборотах холостого хода и малых нагрузках каналы каталитического блока забиваются частицами сажи, что увеличивает сопротивление нейтрализатора и сокращает период между регенерациями катализатора. Данное предложение позволяет увеличить эти периоды, а такие увеличить долговечность каталитического блока за счет более эФФективного использования периферийной зоны блока.

Формула изобретения

1. Нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий. корпус, впускной патрубок с входным конусом, выпускной.патрубок с выходным конусом, ка" талитический блок с торцевыми поверхностями, соосно установленный в корпусе с каналами для прохода отработавших газов, орган распределе7

1778329 ния потока отработавших газов, выполненный в виде заслонки, и электронагревательный элемент, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки на режимах холостого хода и малых нагрузок и увеличения долговечности путем максимального использования каналов в периферийной зоне каталитического блока, он дополнитель" но содержит кольцевой коллектор, свя-, занный с одной из торцевых поверхностей каталитического блока с образованием между ними полости, и байпгсный канал, сообщенный входом с полостью кольцевого коллектора, а выходом с выпускным патрубком, заслонка установлена в выпускном йа-

20 трубке перед выходом байпасного канала, блок размещен в корпусе с образованием между ними кольцевого зазора, а электроннонагревательный элемент расположен в последнем.

2. Нейтрализатор по и. 1, о т л и" ч а ю шийся тем, что каталитический блок выполнен монолитным.

Нейтрализатор по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что

/ кольцевой коллектор выполнен конусообразно" формы соответствующей выходному конусу.

4. Нейтрализатор по пп. 1-3, о тл и ч а ю шийся тем, что электронагревательный элемент дополнительно установлен между выходным ко" нусом и кольцевым коллектором.

1778329

8 1

Фце. 2

8 2 1

Составитель В.Вартанян

-Техред М.Моргентал КорректоР.Н.Король с .Ф

Редактор

Заказ 4172 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". r.Óæãoðoä, ул. Гагарина,101