Нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания транспортного средства

 

Использование: системы снижения токсичности отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: нейтрализатор содержит корпус с входным и выходным патрубками и каналом для подачи воздуха, блок установленных послеИзобретение относится к машиностроению , а именно к системам снижения токсичности отработанных газов двигателей внутреннего сгорания. ЦеЛью изобретения является повышение эффективности работы нейтрализатора. На фиг. 1 показан нейтрализатор отработавших газов для двигателя внутреннего сгорания транспортного средства; на фиг. 2 - принципиальная схема электрического нагревателя . Нейтрализатор содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками и каналом 4 довательно друг за другом пластин, размещенный в корпусе между входным и выходным патрубками и нагревательное устройство. Упомянутые пластины выполнены из пенометаллов и прижаты рабочими поверхностями, расположенными перпендикулярно направлению потока отработавших газов друг к другу без зазора. Рабочие поверхности по меньшей мере семи пластин , расположенных внутри упомянутого блока, покрыты слоем каталитически актив; ных веществ, например, благородных металлов , при этом крайняя по ходу потока пластина выполнена на основе меди, а соседняя с ней пластина внутри блока выполнена без каталитического слоя. При таком выполнении нейтрализатора обеспечивается эффективное окисление окиси углерода, углеводородов и восстановление окислов азота. При этом для инициирования процесса окисления применен разогрев носителей , а восстановительная реакция протекает за счет тепла, выделенного в процессе окисления. 2 з.п. ф-лы. 2 ил. для подачи вторичного воздуха во входной патрубок 2. Корпус 1 встроен в выхлопную трубу транспортного средства в непосредственной близости от выпускного коллектора двигателя. В корпусе между патрубками 2 и 3 размещен блок последовательно относительно друг за другом без зазора перпен дихулярно потоку десять круглых пластин-дисков 5-14 диаметром 220 мм из высокопористого ячеистого материала-пенометалла, например, на основе никеля. Толщина каждой пластины 25-30 мм, а размер ячейки 3 мм. Первая пластина по ходу з Ё 00 о ю Ы 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИК (у>с F 01 N 3/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4938024/06 (22) 21,05.91 (46) 15,04.93. Бюл, N. 14 (71) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный инстиТУТ (72) Т.Д.Дзоцен идзе, К.И. Гвинерия, В.А.Осокин и Г.А,Пханадзе (56) Патент CILIA М 4065919, кл. F 01 N 3/15, 1978.

Заявка Японии М 52-25886, кл. F 01 N

3/15, 1977.

Патент США М 4686827, кл, F 01 Й 3/02, 1987. (54) НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ

ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Использование: системы снижения токсичности отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: нейтрализатор содержит корпус с входным и выходным патрубками и каналом для подачи воздуха, блок установленных послеИзобретение относится к машиностроению, а именно к системам снижения токсичности отработанных газов двигателей внутреннего сгорания.

ЦеФью изобретения является повышение эффективности работы нейтрализатора.

Нэ фиг. 1 показан нейтрализатор отработавших газов для двигателя внутреннего сгорания транспортного средства; на фиг. 2 — принципиальная схема электрического нагревателя.

Нейтралиэатор содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками и каналом 4

„„!Ж„„1809133 А1 довательно друг за другом пластин, размещенный в корпусе между входным и выходным патрубками и нагревательное устройство, Упомянутые пластины выполнены из пенометаллов и прижаты рабочими поверхностями, расположенными перпендикулярно направлению потока отработавших газов друг к другу без зазора. Рабочие поверхности по меньшей мере семи пластин, расположенных внутри упомянутого блока, покрыты слоем каталитически активных веществ, например, благородных металлов, при этом крайняя по ходу потока пластина выполнена на основе меди, а соседняя с ней пластина внутри блока выполнена без каталитического слоя. При таком выполнении нейтрализатора обеспечивается эффективное окисление окиси углерода. углеводородов и восстановление окислов азота, При этом для инициирования процесса окисления применен разогрев носите-, е лей, а восстановительная реакция протекает за счет тепла, выделенного в процессе окисления. 2 э.п. ф-лы, 2 ил, кввввЪ викввф для подачи вторичного воздуха во входной «А патрубок 2. Корпус 1 встроен в выхлопную, (A) трубу транспортного средства в непосредстовнной близости от выпускного коллвкто- фь ра двигателя. В корпусе между патрубками

2 и 3 размещен блок последовательно относительно друг за другом без зазора перпендикулярно потоку десять круглых пластин-дисков 5-14 диаметром 220 мм из высокопористого ячеистого материала-пенометалла, например, на основе никеля.

Толщина каждой пластины 25-30 мм, а размер ячейки 3 мм. Первая пластина по ходу

1809133 потока отработавших газов выполнена без покрытия. Рабочие (торцевые) поверхности последующих пластин 6, 7 и 8 перпендикулярные потоку отработавших газов, покрыты слоем каталитически активных веществ из благородных металлов, например, платины или палладия, нанесенным на никельный носитель путем применения апробированных у нас в стране недорогих технологий. . Последующие пластины 9-12 имеют каталитический слой из окислов переходных металлов, например, СОз04, Мп02 или С20з.

Пластина 13, расположенная перед крайней по ходу потока пластиной 14, выполнена пенометалла на основе никеля без каталитического покрытия, а пластина 14 выполнена из медного пенометалла. Пластины изолированы от стенок корпуса и закреплены с помощью кронштейнов 15 из жаропрочного стального листа. Нейтрализатор снабжен нагревательным устройством 16, содержащим два нагревательных элемента

17 и 18, подключенных через включатель 19 к источнику тока (аккумуляторной батарее

20 и параллельно ей подключенному генератору 21 транспортного средства), и емкостный накопитель энергии 22, подключенный к источнику тока 20 (или 21) параллельно нагревательному элементу 17 и нагревательному элементу 18, Нагревательный элемент 17 размещен в теле пластины 5, а нагревательный элемент 18 размещен в теле пластины 6, Накопитель энергии 22 установлен в электрической цепи с возможностью разрядки на нагревательные элементы 17 и 18 через контакты 23 реле 24, связанные с термодатчиком 25 температуры рабочей поверхности пластины 17. Эта связь обеспечивается соединением датчика

25 через усилитель 26 к транзистору 27, подключенному вместе с обмоткой реле 24 к электрической цепи нагревательных элементов 17 и 18 и накопителя энергии 22, Нейтрализатор снабжен также э>кектором для подачи дополнительного воздуха по каналу 4 во входной патрубок 2 корпуса 1 и системой регулирования с использованием кислородного датчика для обеспечения значения суммарного коэффициента избытка воздуха не менее, чем 1,05 (не показаны).

Кейтралиэатор работает следующим образом, Водитель, перед тем как завести двигатель, включает (включателем 19) систему электрооборудования нейтрализатора, При этом мощность емкостного накопителя 22 разряжается на нагревательных элементах

17 и 18, обеспечивая требуемую температуру(300 С) за определенный промежуток времени (30 с). После достижения требу5

55 емой температуры накопитель отключается посредством термодатчика 25 и транзистора 27 от нагревательных элементов и подключается в сеть (к аккумуляторной батарее

20 или генератору 21) на зарядку, Если температура упадет ниже заданного значения, с помощью той же схемы обеспечивается включение накопителя в цепи нагревательных элементов и нагрев последних. Регулирование систем возможно осуществлять также через реле времени, по уровню напряжения в накопителе и т.п., а зарядку— через преобразователь напряжения.

При работе двигателя отработавшие газы поступают в нейтрализатор через входной патрубок 2. В порах пластины 5 задерживаются твердые и другие вредные негазовые компоненты отработавших газов, а на пластинах 6, 7 и 8, покрытых слоем платины, происходит окисление окиси углерода и углеводородов. Этому способствует также подача в корпус 1 нейтрализатора дополнительного воздуха по каналу 4. Принятое чередование пластин и размещение нагревательных элементов при высокой эффективности по окислению окиси углерода и углеводородов должно обеспечить меньшие температурные напряжения, чем в случае применения на всех носителях (пластинках) платинового каталитического слоя. При этом после пластины 8 температура на катализаторе поднимается до значений (- 500 С), достаточных для обеспечения каталитического эффекта на последующих пластинах 9-12 без применения благородных металлов. Это позволяет сократить расход этих металлов, Снижению расхода платины способствует также применение носителей из пенометаллов с развитой поверхностью, Одновременно обеспечиваются условия для осуществления реакции окислов азота с медным пенометаллом пластины 14. Пластина 13 обеспечивает равномерное распределение температурного поля перед поступлением отработавших газов к платине 14. Наличие емкостного накопителя в нагревательном устройстве обеспечивает импульсный характер отдачи мощности, разгружает генератор транспортного средства и уменьшаеТ потребляемую мощность. Размещение нагревательных элементов в теле пластин 5 и

6 обеспечивается повышение эффективности работы нейтрализатора в широком диапазоне нагрузочных режимов работы двигателя, а беззазорное расположение пластины 5-14 способствует снижению суммарного сопротивления потоку отработавших газов, проходящему через нейтрализатор.

1809133

4 7$

Таким образом, нейтрализатор обеспечивает эффективное окисление окиси углерода и углеводородов и восстановление окислов азота в широком диапазоне нагрузочных режимов работы двигателя, следствие чего является уменьшение вредного воздействия транспортного средства на окружающую среду, Формула изобретения

1. Нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, содержащий корпус с входным, выходным патрубками и каналом подвода воздуха, пластины. установленные последовательно в корпусе и имеющие каталитическое покрытие на.рабочих поверхностях, расположенных перпендикулярно потоку газа, и источник нагрева, подключенный через электрическую цепь к источнику тока, с нагревательным элементом, размещенным в теле пластины, примыкающей к входному патрубку. отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, пластины выполнены из пенометалла в виде блока, образованного двумя внешними пластинами и внутренними пластинами, и расположены в блоке вплотную одна к другой, каталитическим покрытием снабжены по меньшей мере семь внутренних пла5 стин, внешняя пластина со GTopOHbl выходного патрубка выполнена на основе меди, а соседняя с ней внутренняя пластина выполнена без каталитического покрытия, 2.Нейтрализатор по и. 1, о т л и ч а ю10 шийся тем, что он снабжен накопителем энергии и по меньшей мере одним дополнительным нагревательным элементом, размещенным в теле внутренней пластины, установленной рядом с внешней пластиной

15 со стороны входного патрубка, накопитель энергии подключен к источнику электрического тока параллельно нагревательным элементам.

3. Нейтрализатор по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю20 шийся тем, что пластины снабжены датчиком температуры их рабочей поверхности, а электрическая цепь источника нагрева снабжена последовательно включенным с ним реле контактами, связанными с датчи25 ком температуры, 1809133

Г. Z

Составитель Т.Дзоценидзе

Техред М.Моргентал Корректор H.Кеаеля

Редактор

Заказ IZ71 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