Устройство для регулирования нейтрализации-разбавления отработавших газов двигателя внутреннего сгорания

Устройство включает выхлопную трубу с соплом и теплоизолированную реакторную камеру. Сопло выхлопной трубы оснащено диафрагмой с изменяемым сечением, а теплоизолированная реакторная камера имеет двойной корпус с теплоизоляцией между корпусами и выполнена телескопической. Реакторная камера снабжена входным и выходным насадками, которые оснащены диафрагмами, расположенными соответственно в начальном и конечном сечении насадков, при этом входной насадок образует с соплом выхлопной трубы зазор. Насадок на выходе из реакторной камеры имеет вид диффузора. Насадок на входе в реакторную камеру выполнен в виде конфузора. Такое выполнение позволяет повысить эффективность устройства. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к применению двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и предназначено для снижения концентрации вредных выбросов отработавших газов (ОГ) в атмосферу.

Известен способ нейтрализации ОГ двигателя внутреннего сгорания ДВС, включающий поступление горячих ОГ из двигателя по теплоизолированной выхлопной трубе в теплоизолированную реакторную камеру, нейтрализацию (доокисление) токсичных продуктов неполного сгорания топлива подачей дополнительного объема атмосферного воздуха в теплоизолированную реакторную камеру за счет энергии отработавших газов (пат. №2197621 Российской Федерации, МПК: F01N 3/34; Опубл. 27.01.2003).

Недостатком данного способа нейтрализации отработавших газов является отсутствие возможности регулировать эффективность процесса нейтрализации-разбавления.

Наиболее близким по выполняемой функции и достигаемому результату к заявленному устройству является способ регулирования нейтрализации-разбавления отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, который включает изменение температуры и количества атмосферного воздуха, поступающего в теплоизолированную реакторную камеру за счет изменения производительности специального подающего устройства и(или) оборотов двигателя внутреннего сгорания, при этом регулирование эффективности нейтрализации-разбавления осуществляется за счет изменения аэродинамического сопротивления теплоизолированной реакторной камеры посредством установки на входе конфузора (и) или полутора, или тора и диффузора на выходе, а также диаметра и длины теплоизолированной реакторной камеры; теплоизоляции реакторной камеры за счет двойного корпуса и (или) теплоизоляционного наполнителя; выходного диаметра и длины сопла, установленного на выхлопной трубе и (или) расстояния между поперечными сечениями выхода из сопла и входа в теплоизолированную реакторную камеру (з. №2004128700 МПК F02B 75/10, опубл. 10.03.2006 г.).

Недостатком данного способа регулирования нейтрализации-разбавления отработавших газов двигателя внутреннего сгорания является отсутствие возможности регулировать эффективность процесса нейтрализации-разбавления в зависимости от типа и мощности двигателя.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение эффективной нейтрализации-разбавления за счет регулирования нейтрализации-разбавления ОГ ДВС.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для регулирования нейтрализации-разбавления отработавших газов ДВС, включающее выхлопную трубу с соплом и теплоизолированную реакторную камеру, имеющую двойной корпус с теплоизоляцией между корпусами, при этом реакторная камера снабжена входным и выходным насадками, и входной насадок образует с соплом выхлопной трубы зазор, при этом сопло выхлопной трубы оснащено диафрагмой с изменяемым сечением, реакторная камера выполнена телескопической, а входной и выходной насадки оснащены диафрагмами, расположенными соответственно в начальном и конечном сечениях насадков.

Насадок, расположенный на выходе из реакторной камеры, имеет вид диффузора - круглого или эллиптического, или квадратного, или прямоугольного сечения, а насадок, расположенный на входе в реакторную камеру, выполнен в виде конфузора круглого или эллиптического, или квадратного, или прямоугольного сечения.

Реакторная камера имеет форму трубы с круглым или эллиптическим сечением, или короба с квадратным или прямоугольным сечением.

Сущность технического решения поясняется чертежом, где на фиг.1 - схема устройства для регулирования нейтрализации-разбавления ОГ от ДВС.

Устройство для регулирования нейтрализации-разбавления отработавших газов от ДВС содержит выхлопную трубу 1 с соплом 2, которое оснащено диафрагмой 3, регулирующей выходное сечение сопла 2. Реакторная камера 4 выполнена, например, телескопической конструкции и дополнительно снабжена устройством 5 для регулирования ее длины. Камера 4 имеет двойной корпус со слоем теплоизоляции 6 между корпусами. На входе в реакторную камеру установлен насадок 7, например, в виде конфузора и (шибером) диафрагмой 8 на входном сечении. Выходной насадок 9 - диффузор оснащен диафрагмой-регулятором 10.

Устройство для регулирования нейтрализации-разбавления ОГ от двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.

От двигателя по выхлопной трубе 1 через сопло 2 с диафрагмой 3, изменяющей выходное сечение сопла, проходит поток ОГ от ДВС и поступает в реакторную камеру 4. Через зазор между соплом 2 и входным насадком 7 подсасывается поток атмосферного воздуха. Диафрагма 3 на выходе из сопла и диафрагма 8 на входном насадке реакторной камеры регулируют соотношение ОГ и атмосферного воздуха. Смесь газов проходит в теплоизолированную камеру 4 с двойным корпусом и теплоизоляцией 6, которая создает условия для поддержания температурного режима в реакторной камере, где осуществляется реакция доокисления продуктов неполного сгорания топлива. Длина камеры 4 регулируется устройством 5, что влияет на время пребывания газов в реакторной камере, интенсифицирует процессы смешения, а также повышает степень очистки отработавших газов. Затем очищенные газы направляются в выходной насадок 9 (диффузор) с диафрагмой 10 и выходят из нейтрализатора-разбавителя в атмосферу. Диафрагма 10 регулирует процесс разбавления ОГ.

Таким образом регулирование эффективности нейтрализации-разбавления отработавших газов ДВС в предлагаемом изобретении достигается с помощью следующих мер:

1. Снижение аэродинамического сопротивления теплоизолированной реакторной камеры 4 установкой в начальном сечении насадка 7 в виде конфузора (фиг.1), полутора, или тора. Это способствует уменьшению потерь энергии движущихся газов, которая используется для обеспечения более интенсивного подсоса атмосферного воздуха. В целях улучшения условий нейтрализации-разбавления регулировке подлежат геометрические размеры насадка: угол конусности конфузора, длина входного насадка, площадь поперечного сечения входного насадка.

2. Снижение аэродинамических потерь в теплоизолированной реакторной камере 4 установкой в конечном сечении насадка в виде диффузора 9 (фиг.1). Это приведет к снижению потерь энергии движущихся газов на выходе из реакторной камеры и активизирует процесс нейтрализации-разбавления.

3. Изменение длины теплоизолированной реакторной камеры 4 (фиг.1) изменит время смешения атмосферного воздуха и отработавших газов и повлияет на степень нейтрализации-разбавления.

4. Теплоизоляция 6 реакторной камеры 4 (фиг.1) в предлагаемом изобретении осуществляется за счет двойного корпуса, в котором образовавшаяся полость заполняется либо воздухом, либо теплоизоляционным материалом. Двойной корпус защищает теплоизоляционный материал от вредного воздействия внешней среды, а за счет изменения теплоизоляции регулируются температурные режимы. В результате создаются условия для более полной и эффективной нейтрализации-разбавления вредных примесей отработавших газов ДВС.

5. Изменение выходного сечения 3 и длины сопла 2 (фиг.1), через которые двигаются горячие отработавшие газы от двигателя, позволит регулировать количество подсасываемого из атмосферы воздуха и влиять на интенсивность процесса нейтрализации-разбавления за счет изменения скорости ОГ на выходе из сопла 2 и величины статического разряжения на входе в реакторную камеру 4.

6. Изменение расстояния между конечным поперечным сечением диафрагмы 3 сопла 2 (фиг.1) и поперечным сечением на входе в насадок 7 реакторной камеры 4 позволит влиять на количество подсасываемого из атмосферы воздуха и температуру смеси газов, образующейся в камере, за счет изменения сечения, через которое проходит атмосферный воздух, что позволяет интенсифицировать процесс нейтрализации-разбавления.

Использование изобретения позволит существенно снизить потери мощности на преодоление газодинамического сопротивления ОГ при их прохождении через реакторную камеру, вследствие применения конусообразных диффузора и конфузора, а также изобретение позволяет регулировать эффективность процесса нейтрализации-разбавления ОГ двигателя внутреннего сгорания в зависимости от типа и мощности двигателя.

Источники информации

1. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - М.: Машиностроение, 1975. - с.95, 103, 106, 419, 422

2. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. - М.: Наука, 1976, - с.445-456, 488-497

3. Аркадов Ю.К. Новые газовые эжекторы и эжекционные процессы. - М.: Физматлит, 2001. - с.317, 318.

1. Устройство для регулирования нейтрализации-разбавления отработавших газов ДВС, включающее выхлопную трубу с соплом и теплоизолированную реакторную камеру, имеющую двойной корпус с теплоизоляцией между корпусами, при этом реакторная камера снабжена входным и выходным насадками, и входной насадок образует с соплом выхлопной трубы зазор, отличающееся тем, что сопло выхлопной трубы оснащено диафрагмой с изменяемым сечением, реакторная камера выполнена телескопической, а входной и выходной насадки оснащены диафрагмами, расположенными соответственно в начальном и конечном сечениях насадков.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что насадок, расположенный на выходе из реакторной камеры, имеет вид диффузора круглого, или эллиптического, или квадратного, или прямоугольного сечения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что насадок, расположенный на входе в реакторную камеру, выполнен в виде конфузора круглого, или эллиптического, или квадратного, или прямоугольного сечения.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что реакторная камера имеет форму трубы с круглым или эллиптическим сечением или короба с квадратным или прямоугольным сечением.