Система для нейтрализации оксидов азота в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: изобретение используется в двигателестроении, в частности в устройствах для обезвреживания токсичных компонентов, например окислов азота, в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения заключается в том, что в известные устройства и системы аналогичного назначения, содержащие выпускной коллектор двигателя с установленными в нем каталитическим реактором и форсункой, бак аммиачной воды, электронный регулирующий блок и датчик режима работы двигателя, дополнительно включены источник сжатого воздуха, два электропневматических клапана, установленных на воздушном трубопроводе и связанных с электронным регулирующим блоком, и датчик давления, связанный с одной стороны с воздушной полостью бака аммиачной воды, а с другой с электронным регулирующим блоком. Система чувствительна к изменениям режима (нагрузки) работы двигателя и в соответствии с нагрузкой двигателя автоматически регулирует подачу аммиачной воды в выпускной коллектор - на поверхность каталитического реактора. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а более конкретно к устройствам для обезвреживания токсичных компонентов, например окислов азота, в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания.

Известна система для нейтрализации окислов азота, разработанная фирмой Мицубиси.

Указанная система содержит бак для аммиачной воды, насос для ее подачи, трубопровод с расходомером и запорным краном, форсунку для впрыскивания аммиачной воды в выпускной трубопровод дизеля и реактор с катализатором, установленные в выпускной трубе.

Известна также система принятая за прототип и предназначенная для снижения выброса окислов азота с отработавшими газами малооборотных судовых дизелей, содержащая бак для сжиженного аммиака под давлением, сообщенный с испарителем, после которого аммиак смешивается с воздухом и подается в выпускной трубопровод и далее в реактор, заполненный катализатором. Причем подача аммиака регулируется электронным блоком в зависимости от нагрузки дизеля.

Однако известные системы нейтрализации конструктивно сложны, и сложность эта обусловлена наличием таких сложных и дорогостоящих элементов как насос для подачи аммиака, регулирующий запорный кран с электроприводом, расходомер. Наличие указанных конструктивных элементов ограничивает практическое использование системы нейтрализации, особенно на небольших передвижных дизельных установках малой и средней мощности с ограниченными объемами моторных отсеков.

Предлагаемое изобретение направлено на упрощение системы нейтрализации. Это достигается тем, что в известную систему, содержащую бак с аммиачной водой, выпускной коллектор дизеля с установленными в нем каталитическим реактором и впрыскивающей форсункой, связанной с баком аммиачной воды, электронный регулирующий блок, включающий сумматор и формирователь импульсов и датчик режима работы двигателя, дополнительно включены источник сжатого воздуха, два электропневматических клапана, связанных с формирователем импульсов электронного регулирующего блока и датчик давления. Причем источник сжатого воздуха связан с воздушной полостью бака аммиачной воды и с выпускным коллектором, первый электропневматический клапан установлен на воздушном трубопроводе между источником сжатого воздуха и баком аммиачной воды, второй клапан установлен на воздушном трубопроводе между баком аммиачной воды и выпускным коллектором, а датчик давления подключен с одной стороны к баку аммиачной воды, а с другой к сумматору электронного регулирующего блока.

На чертеже представлена конструктивная схема предлагаемой системы, предназначенной для нейтрализации окислов азота в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания.

Система включает в себя бак 1 аммиачной воды, выпускной коллектор 2 с установленными в нем каталитическим реактором 3 и форсункой 4, связанной с баком 1 аммиачной воды, электронный регулирующий блок 5, включающий сумматор 6 и формирователь импульсов 7, источник 8 сжатого воздуха, два электропневматических клапана 9 и 10, связанных с формирователем импульсов 7 регулирующего блока 5, датчик 11 режима работы двигателя или датчик нагрузки и датчик 12 давления. При этом источник сжатого воздуха 8 связан с воздушной полостью бака 1 аммиачной воды и с выпускным коллектором 2, первый электропневматический клапан 9 установлен на воздушном трубопроводе между источником 8 сжатого воздуха и баком 1 аммиачной воды, второй электропневматический клапан 10 установлен на воздушном трубопроводе между баком 1 аммиачной воды и выпускным коллектором 2, а датчик нагрузки 11 дизеля и датчик давления 12 в воздушной полости бака 1 связаны с сумматором 6 электронного регулирующего блока 5.

Система работает следующим образом. В процессе работы двигателя внутреннего сгорания отработавшие газы, выходя из цилиндров, поступают в выпускной коллектор 2, куда одновременно через форсунку 4 из бака 1 впрыскивается аммиачная вода, они проходят каталитический реактор 3, нейтрализуются и выходят в атмосферу. При этом в зависимости от нагрузки, т.е. от режима работы двигателя, датчик 11 подает сигнал на электронный регулирующий блок 5. Одновременно датчик 12 подает сигнал на электронный регулирующий блок 5 о давлении в воздушной полости бака 1 аммиачной воды. В блоке 5 сигналы датчиков 11 и 12 поступают в сумматор 6 и сравниваются. По результатам сравнения производится регулирование расхода аммиачной воды из бака 1 через форсунку 4. При этом, если оба сигнала совпадают по величине (в пределах чувствительности электронного блока), то это свидетельствует о том, что расход аммиачной воды является оптимальным и соответствует данной конкретной нагрузке двигателя, и поэтому формирователь импульсов 7 электронного блока 5 не выдает дополнительного сигнала на регулирование расхода аммиачной воды. Если же сигналы датчиков 11 и 12 не совпадают, например если сигнал от датчика 11 превышает сигнал от датчика 12, то формирователь импульсов 7 электронного блока выдает управляющий импульс, который поступает на электропневматический клапан 9, открывает его, и сжатый воздух из источника 8 через клапан 9 будет поступать в воздушную полость бака 1. Давление в воздушной полости бака 1 будет повышаться, и за счет этого будет увеличиваться расход аммиачной воды, впрыскиваемой форсункой 4. Это увеличение расхода аммиачной воды будет продолжаться до тех пор, пока сигналы датчиков 11 и 12 не сравняются. Тогда формирователь импульсов 7 электронного блока 5 прекратит подачу регулирующего сигнала, электропневматический клапан 9 закроется и разобщит источник 8 сжатого воздуха от бака 1. И третий вариант: когда сигнал от датчика давления 12 превышает значение сигнала от датчика нагрузки 11. В этом случае формирователь импульсов 7 формирует соответствующий регулирующий сигнал и подает его на электропневматический клапан 10, клапан открывается, и воздушная полость бака 1 через клапан 10 сообщается с полостью выпускного коллектора 2. Избыточное количество воздуха из бака 1 стравливается в выпускной коллектор до тех пор, пока сигналы датчиков 11 и 12 не сравняются, после чего формирователь импульсов прекращает подачу сигнала на клапан 10, клапан закрывается. Система продолжает работать до изменения значения сигнала того или иного датчика в ту или иную сторону и работа электронного блока по регулированию расхода аммиачной воды продолжается.

Таким образом, регулирование расхода аммиачной воды в предлагаемой системе для нейтрализации окислов азота в отработавших газах двигателя осуществляется автоматически в зависимости от изменения режима работы (нагрузки) двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, предлагаемая система менее инерционна и практически мгновенно реагирует на изменение нагрузки на дизель по сравнению с известными системами, а сама система конструктивно проще.

Формула изобретения

СИСТЕМА ДЛЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ОКСИДОВ АЗОТА В ОТРАБОТАВШИХ ГАЗАХ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая выпускной коллектор, установленные в нем каталитический реактор и форсунку, подключенную к баку, частично заполненному аммиачной водой, электронный регулирующий блок, включающий сумматор, формирователь импульсов и датчик режима работы двигателя, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит источник сжатого воздуха, первый и второй электропневматические клапаны, сообщенные с формирователем импульсов, датчик давления и воздушный трубопровод, связывающий источник сжатого воздуха с воздушной полостью бака и с выпускным коллектором, первый электропневматический клапан установлен в воздушном трубопроводе между источником сжатого воздуха и баком, а второй между баком и выпускным коллектором, причем датчик давления входом подключен к воздушной полости бака, а выходом к сумматору электронного регулирующего блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1