Устройство очистки отработавших газов двигателя

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Устройство очистки отработавших газов содержит форсунку (3) впрыска реагента перед катализатором (1) селективного восстановления оксидов азота. Форсунка (3) расположена на коленчатой трубке (4) внутри гильзы (5), установленной на перфорированных опорных кольцах (6) и (7) в трубопроводе (2) выпуска отработавших газов. Напротив отверстий (8) опорного кольца (6), расположенного на входе в гильзу (5), установлены лепестковые клапаны (9). Технический результат заключается в обеспечении захвата потоком отработавших газов, проходящим через гильзу, всего распыляемого в гильзе реагента при работе двигателя на различных режимах. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Оно касается очистки отработавших газов двигателя от оксидов азота с использованием метода их селективного восстановления.

Одним из наиболее эффективных методов снижения содержания оксидов азота в отработавших газах является метод селективного восстановления оксидов азота. Широко применяемым на практике восстановителем является аммиак. Однако использование и хранение газообразного аммиака на транспортном средстве крайне затруднительно. Более удобно и безопасно для реализации процесса восстановления оксидов азота использовать в качестве реагента мочевину. Для этого с помощью форсунки осуществляют впрыск мочевины в поток горячих отработавших газов. В результате протекания многоступенчатой химической реакции образуется аммиак, который с отработавшими газами поступает на вход катализатора селективного восстановления оксидов азота, где происходит обезвреживание отработавших газов.

Наиболее близким заявленному изобретению является устройство очистки отработавших газов двигателя, представленное в европейском патенте №1785606, опубликованном 11.06.2014 г. Это устройство очистки содержит форсунку впрыска реагента перед катализатором селективного восстановления оксидов азота, расположенную на коленчатой трубке внутри гильзы, установленной на перфорированных опорных кольцах в трубопроводе выпуска отработавших газов. При работе двигателя поток отработавших газов, подходя к гильзе, разделяется на два потока. Одна часть потока поступает в пространство между гильзой и трубопроводом выпуска отработавших газов, а другая часть потока отработавших газов входит во внутреннее пространство гильзы. Отработавшие газы, соприкасаясь с внешними и внутренними стенками гильзы, быстро разогревают ее. При работе двигателя на режимах малых нагрузок разогретая гильза подогревает проходящий через нее поток отработавших газов, имеющих невысокую температуру. В разогретый поток отработавших газов, проходящий через гильзу, форсункой впрыскивается реагент, а именно мочевина. Высокая температура гильзы способствует быстрому испарению реагента даже в случае попадания его в момент впрыска на внутреннюю стенку гильзы. Это обеспечит эффективное протекание реакций превращения мочевины в аммиак, который затем поступит на вход катализатора, где произойдет обезвреживание отработавших газов. Однако при эксплуатации транспортного средства в реальных условиях время работы двигателя на режиме малых нагрузок, характеризующемся низкой температурой отработавших газов, может быть значительно продолжительнее времени снижения температуры гильзы. Вследствие этого в момент впрыска форсункой реагента в поток отработавших газов, имеющих низкую температуру, на внутренней стенке гильзы будут задерживаться капельки реагента, которые окажутся незахваченными потоком отработавших газов, проходящим через гильзу. Это понизит эффективность протекания реакций превращения мочевины в аммиак, что приведет к недостаточной степени очистки отработавших газов двигателя.

При создании устройства очистки отработавших газов двигателя решалась задача повышения эффективности очистки отработавших газов двигателя.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в обеспечении захвата потоком отработавших газов, проходящим через гильзу, всего распыляемого в гильзе реагента при работе двигателя на различных режимах.

Решение задачи повышения эффективности очистки отработавших газов двигателя достигается тем, что устройство очистки отработавших газов двигателя содержит форсунку впрыска реагента перед катализатором селективного восстановления оксидов азота, расположенную на коленчатой трубке внутри гильзы, установленной на перфорированных опорных кольцах в трубопроводе выпуска отработавших газов, при этом напротив отверстий опорного кольца, расположенного на входе в гильзу, установлены лепестковые клапаны.

На различных режимах работы двигателя в выпускной трубопровод поступает разное количество отработавших газов. С увеличением нагрузки на двигатель увеличивается количество отработавших газов в выпускном трубопроводе, вследствие чего возрастает скорость движения потока отработавших газов по трубопроводу и противодавление в нем. В зависимости от величины скорости потока отработавших газов лепестковые клапаны, установленные напротив отверстий опорного кольца, расположенного на входе в гильзу, автоматически поддерживают нужную скорость потока отработавших газов внутри гильзы. Это предотвращает соприкосновение реагента с внутренней стенкой гильзы в момент его впрыска и обеспечивает стабильные условия для захвата мочевины потоком отработавших газов и ее испарения при работе двигателя на различных режимах.

Клапаны выполнены в виде упругих пластинок, установленных на опорном кольце со стороны другого опорного кольца.

Опорное кольцо, расположенное на входе в гильзу, выполнено пирамидальным, имеющим плоские грани, на которых расположены упомянутые упругие пластинки. Выполнение опорного кольца пирамидальным, имеющим плоские грани, упрощает изготовление и монтаж на нем клапанов.

Упругие пластинки имеют форму трапеции, сужающейся в сторону гильзы, и прикреплены заклепками широким своим концом к опорному кольцу со стороны другого опорного кольца.

На фигуре 1 показано устройство очистки отработавших газов двигателя.

На фигуре 2 показано устройство очистки отработавших газов при малой нагрузке двигателя.

На фигуре 3 показано устройство очистки отработавших газов при средней нагрузке двигателя.

На фигуре 4 показано устройство очистки отработавших газов при большой нагрузке двигателя.

На фигуре 5 показано опорное кольцо, расположенное на входе в гильзу (изометрическая проекция).

Устройство очистки отработавших газов двигателя, представленное на фигуре 1, содержит катализатор 1 селективного восстановления оксидов азота, расположенный в трубопроводе 2 выпуска отработавших газов. Перед катализатором 1 установлена форсунка 3 впрыска реагента, в качестве которого используется мочевина. Форсунка 3 расположена на коленчатой трубке 4 внутри гильзы 5, установленной на перфорированных опорных кольцах 6, 7 в трубопроводе 2. Кольца 6, 7 прикреплены к внутренней поверхности трубопровода 2. Напротив отверстий 8 опорного кольца 6, расположенного на входе в гильзу 5, установлены лепестковые клапаны 9. Клапаны 9 выполнены в виде упругих пластинок, установленных на опорном кольце 6 со стороны другого опорного кольца 7.

Опорное кольцо 6, расположенное на входе в гильзу 5, выполнено пирамидальным. По периметру кольца 6 сделаны плоские грани 10 (см. фигуру 5). На этих гранях 10 напротив отверстий кольца 6 установлены упомянутые клапаны 9, представляющие собой упругие пластинки, имеющие форму трапеции, сужающейся в сторону гильзы 5. Эти пластинки прикреплены заклепками широким своим концом к опорному кольцу 6 со стороны другого опорного кольца 7.

В трубопроводе 2 перед катализатором 1 установлен турбулизатор 11 потока отработавших газов (см. фигуру 1).

Работа устройства очистки отработавших газов двигателя осуществляется следующим образом.

При работе двигателя по коленчатой трубке 4 подается реагент, используемый для очистки отработавших газов от оксидов азота. Форсункой 3 этот реагент впрыскивается внутрь гильзы 5 в поток горячих отработавших газов, распыляясь в виде факела 12 (см. фигуру 1). В гильзе 5 реагент испаряется и захватывается потоком отработавших газов, смешиваясь с ним. В результате протекания реакций термолиза и гидролиза образуется аммиак. Затем поток отработавших газов, содержащих аммиак, поступает на вход катализатора 1, где происходит обезвреживание отработавших газов.

При малой нагрузке двигателя давление отработавших газов в выпускном трубопроводе 2 сравнительно невелико, вследствие чего лепестковые клапаны 9 находятся в закрытом положении, полностью перекрывая отверстия 8 в опорном кольце 6 (см. фигуру 2). В этом случае весь поток отработавших газов (условно показан стрелками), проходя через выпускной трубопровод 2, направляется во внутреннее пространство гильзы 5, где он ускоряется и захватывает реагент, впрыскиваемый форсункой 3. В результате формируется надлежащий факел 12 распыла реагента на расстоянии от стенки гильзы 5, что предотвращает конденсацию реагента на гильзе 5.

При средней нагрузке двигателя скорость и, соответственно, давление потока отработавших газов становится уже значительным, таким, что под напором этого потока лепестковые клапаны 9 приоткрываются, пропуская через отверстия 8 кольца 6 часть потока отработавших газов в пространство между гильзой 5 и трубопроводом 2, уменьшая тем самым сопротивление течению отработавших газов (см. фигуру 3). Благодаря выполнению клапанов 9 в виде упругих пластинок, сужающихся в сторону гильзы 5 и прикрепленных широким своим концом к опорному кольцу 6 со стороны кольца 7, поток отработавших газов, проникающий в пространство между гильзой 5 и трубопроводом 2, проходит в непосредственной близости к гильзе 5, ускоряя нагрев самой гильзы 5 и проходящих внутри нее отработавших газов, повышая тем самым эффективность реакции превращения мочевины в аммиак. При частичном открытии клапанов 9 скорость проходящего через гильзу 5 потока отработавших газов остается достаточно высокой для сохранения надлежащей формы факела 12 распыла реагента. При выходе из гильзы 5 часть потока отработавших газов, содержащая пары аммиака, объединяется с частью потока отработавших газов, проходящей в обход гильзы 5. Эти части потока отработавших газов перемешиваются в турбулизаторе 11, после чего поток отработавших газов поступает на вход катализатора 1.

При работе двигателя на режимах больших нагрузок скорость и давление потока отработавших газов предельно повышаются, вследствие чего лепестковые клапаны 9 полностью открываются. В этом случае значительная часть потока отработавших газов поступает через отверстия 8 в пространство между гильзой 5 и трубопроводом 2, уменьшая таким образом противодавление в трубопроводе 2 (см. фигуру 4). При этом скорость потока отработавших газов, проходящего через гильзу 5, обеспечит оптимальную форму факела 12 распыла реагента, исключив его осаждение на гильзе 5.

Таким образом, снабжением устройства очистки отработавших газов двигателя лепестковыми клапанами, установленными напротив отверстий опорного кольца, расположенного на входе в гильзу, обеспечивается захват потоком отработавших газов, проходящим через гильзу, всего распыляемого в гильзе реагента при работе двигателя на различных режимах. В результате повышается эффективность очистки отработавших газов двигателя и при малых, и при средних, и при больших нагрузках двигателя.

1. Устройство очистки отработавших газов двигателя, содержащее форсунку впрыска реагента перед катализатором селективного восстановления оксидов азота, расположенную на коленчатой трубке внутри гильзы, установленной на перфорированных опорных кольцах в трубопроводе выпуска отработавших газов, отличающееся тем, что напротив отверстий опорного кольца, расположенного на входе в гильзу, установлены лепестковые клапаны.

2. Устройство очистки по п. 1, отличающееся тем, что клапаны выполнены в виде упругих пластинок, установленных на опорном кольце со стороны другого опорного кольца.

3. Устройство очистки по п. 2, отличающееся тем, что опорное кольцо, расположенное на входе в гильзу, выполнено пирамидальным, имеющим плоские грани, на которых расположены упомянутые упругие пластинки.

4. Устройство очистки по п. 3, отличающееся тем, что упругие пластинки имеют форму трапеции, сужающейся в сторону гильзы, и прикреплены заклепками широким своим концом к опорному кольцу со стороны другого опорного кольца.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в автомобильных двигателях внутреннего сгорания. Термоэлектрический генератор размещен в выпускной системе отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системе обогрева ассенизаторских машин (например, КО-505А), в частности к обогреву предохранительных клапанов бака.

Изобретение относится к устройствам для шумоглушения и очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания с одновременным получением электроэнергии. Техническим результатом является повышение эффективности.

Изобретение относится к двигателестроению. Техническим результатом является повышение КПД.

Изобретение может быть использовано в устройствах рекуперации тепла выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания. Устройство (12) рекуперации тепла выхлопных газов содержит первый трубопровод (16), по которому протекают выхлопные газы из двигателя (14), второй трубопровод (18), ответвленный от первого трубопровода (16) и включающий в себя блок (26) рекуперации тепла, позволяющий теплу выхлопных газов воздействовать на теплоноситель, клапанный элемент (34) и приводной элемент (36).

Предлагаемое изобретение относится к автомобилестроению, в частности к устройствам использования тепла выхлопного газа. Устройство 100 использования тепла выхлопного газа из двигателя внутреннего сгорания содержит выхлопную трубу (1), которая проводит выхлопной газ от входной стороны к выходной стороне.

Изобретение относится к устройству рекуперации тепла отработавших газов, которое осуществляет теплообмен между отработавшим газом, выпущенным из двигателя внутреннего сгорания и теплообменной средой.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, применяемых на транспортных средствах. Устройство (10) управления рекуперацией тепла выхлопных газов включает в себя блок (16) регулировки рекуперируемого тепла, выполненный с возможностью регулировки количества тепла, рекуперируемого из выхлопных газов, рекуператором (12) тепла выхлопных газов, и блок (14) управления.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложена система приготовления и подачи водно-топливной смеси в ДВС, включающая емкость для воды 2, содержащую двойные стенки, между которыми осуществляется циркуляция отработавших газов, в результате чего вода в емкости нагревается до температуры около 70°C.

Изобретение относится к устройству для использования тепла отработавших газов. Устройство для использования тепла отработавших газов содержит выпускную трубу, ответвляющийся порт, теплообменную часть, выпускной порт, открывающий и закрывающий узел и корпусной элемент.

Изобретение может быть использовано в выхлопных системах двигателей внутреннего сгорания. Выхлопная система двигателя содержит выхлопную трубу (18) с изгибом, направляющим поток выхлопных газов по криволинейной траектории, инжектор (12), экранирующий элемент (4) и направляющую лопатку (6).

Изобретение относится к системе (1) подачи для мочевины, в частности для устройства очистки отработавших газов путем обработки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, со сборником (5) для вещества, дозировочным устройством (7) для дозирования вещества, в частности в выпускной трубопровод (3) двигателя внутреннего сгорания, и с подводящим трубопроводом (9), которая включает подающий трубопровод (11) для подачи вещества в дозировочное устройство (7) и рециркуляционный трубопровод (13) для отвода среды от дозировочного устройства (7) в сборник (5), причем дозировочное устройство (7) выполнено таким образом, что в режиме эксплуатации системы (1) подачи для охлаждения вещество протекает от входного соединительного патрубка (17) до выходного соединительного патрубка (19) дозировочного устройства (7).

Изобретение относится к области обработки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Подающее устройство (1) для подачи жидкой добавки из бака (2) в устройство (3) для обработки отработавших газов (ОГ) имеет, по меньшей мере, корпус (4), который может быть установлен на баке (2), и держатель (5) компонентов, который служит опорой по меньшей мере одному насосу (6) и закреплен в корпусе (4) посредством зажимной пластины (7).

Изобретение относится к обработке отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Устройство очистки отработавших газов содержит форсунку 3 впрыска реагента перед катализатором 1 селективного восстановления оксидов азота.

Изобретение относится к устройствам для очистки отработавших газов. Изобретение относится к устройству (1) для подачи жидкой добавки в выпускной трубопровод (2).

Изобретение относится к обработке отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Устройство для введения жидкой среды, например мочевины, в выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания содержит: смесительную камеру (2), предназначенную для протекания по ней выхлопных газов, при этом смесительная камера (2) ограничена в радиальном направлении снаружи трубчатой металлической стенкой (6), и впрыскивающий элемент (10) для впрыска жидкой среды в форме аэрозоля (11) в смесительную камеру (2).

Изобретение относится к выхлопной системе для автомобильного двигателя внутреннего сгорания, работающего на бедных смесях, при этом система включает: (1) катализируемую монолитную подложку, содержащую катализатор, расположенный по потоку до монолитной подложки, при этом указанный катализатор содержит, по меньшей мере, один металл платиновой группы (PGM) и который содержит платину (Pt) и палладий (Pd) в весовом отношении Pt:Pd≥1,25:1, и (2) монолитную подложку, имеющую длину L и включающую первую зону, по существу, постоянной длины, ограничиваемую на одном конце первым концом монолитной подложки, при этом первая зона содержит катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), предназначенный для восстановления оксидов азота азотистым восстановителем в выхлопном газе, выбрасываемом двигателем внутреннего сгорания, и вторую зону, по существу, постоянной длины, меньше L, ограничиваемую на одном конце вторым концом монолитной подложки, при этом второй конец монолитной подложки ориентирован в направлении верхней по потоку стороны и при этом: (а) вторая зона состоит из, по меньшей мере, одного оксида металла в форме частиц или смеси любых двух или более оксидов металлов, предназначенных для улавливания газофазного металла платиновой группы (PGM), при этом указанный, по меньшей мере, один оксид металла в форме частиц выбирают из группы, состоящей из необязательно стабилизированного оксида алюминия, аморфного алюмосиликата, необязательно стабилизированного оксида циркония, оксида титана и смесей из любых двух или нескольких из них, при этом указанный, по меньшей мере, один оксид металла в форме частиц не выполняет функцию подложки для какого-либо другого каталитического компонента; или (b) вторая зона содержит компонент, способный улавливать и/или сплавляться с газофазным металлом платиновой группы (PGM) и который содержит: (i) металл, выбранный из группы, состоящей из золота и серебра, или (ii) смесь или сплав палладия и золота.

Изобретение относится к системам обработки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Разработан способ эксплуатации устройства (1) для предоставления жидкой присадки, имеющего по меньшей мере одно место (17) всасывания для отбора жидкой присадки из бака (2), бесклапанный транспортирующий трубопровод (6), проходящий от места (17) всасывания до устройства (3) подачи, и бесклапанный объемный насос (4), причем объемный насос (4) выполнен с возможностью подавать жидкую присадку из бака (2) через место (17) всасывания вдоль транспортирующего трубопровода (6) к устройству (3) подачи, и причем объемный насос (4) имеет по меньшей мере одно уплотнение (19) транспортирующего трубопровода (6), которое может сдвигаться вдоль транспортирующего трубопровода (6) для подачи жидкой присадки.

Изобретение относится к устройствам для очистки отработавшего газа. Устройство (1) для подачи жидкого восстановителя (15) имеет бак (2) с внутренним пространством (3) и, по меньшей мере, частично расположенный во внутреннем пространстве (3) бака (2) резервуар (4).

Изобретение относится к способу и системе обработки отработавших газов, в котором восстанавливающий агент подают в поток выхлопного газа из двигателя. Система SCR содержит катализатор SCR (265).

Изобретение относится к области обработки отработавших газов. Дозирующий модуль (10) для дозирования восстановителя в выпускной тракт двигателя внутреннего сгорания имеет, по меньшей мере, один охладитель (22, 24), который выполнен с возможностью прохождения по нему охлаждающей жидкости, служащей для охлаждения двигателя внутреннего сгорания. В верхней части дозирующего модуля (10) находится его электросоединительная часть (20). Дозирующий модуль (10) заключен в полностью охватывающий его сплошной корпус (38). Он состоит из нижнего и верхнего охладителей (22, 24). Последние выполнены с возможностью прохождения по ним направленного потока (34) охлаждающей жидкости от выходной концевой части (18) дозирующего модуля в направлении его электросоединительной части (20). При использовании изобретения обеспечивается возможность работы дозирующего клапана при температуре 200°С и выше. 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Устройство очистки отработавших газов содержит форсунку впрыска реагента перед катализатором селективного восстановления оксидов азота. Форсунка расположена на коленчатой трубке внутри гильзы, установленной на перфорированных опорных кольцах и в трубопроводе выпуска отработавших газов. Напротив отверстий опорного кольца, расположенного на входе в гильзу, установлены лепестковые клапаны. Технический результат заключается в обеспечении захвата потоком отработавших газов, проходящим через гильзу, всего распыляемого в гильзе реагента при работе двигателя на различных режимах. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх