Устройство для каталитической очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания



Устройство для каталитической очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания
Устройство для каталитической очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания
Устройство для каталитической очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания
Устройство для каталитической очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания

 


Владельцы патента RU 2633255:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (RU)

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Устройство для каталитической очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания содержит каталитический нейтрализатор, состоящий из корпуса с входным и выходным конусами, входным и выходным патрубками и расположенных внутри корпуса перфорированного блока катализатора и распределителя потока отработавших газов. Распределитель потока отработавших газов выполнен в виде пластины, расположенной у выхода из блока катализатора с возможностью перемещения вдоль оси каталитического нейтрализатора. Пластина кинематически соединена с выходным конусом и/или выходным патрубком корпуса каталитического нейтрализатора при помощи механизма подвижного крепления. При использовании изобретения обеспечивается повышение эффективности очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания от токсичных веществ до уровней, удовлетворяющих перспективным экологическим нормативам, за счет уменьшения габаритов и повышения ресурса устройств снижения токсичности. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Изобретение относится к области экологии машиностроения, в частности к созданию экологически чистых двигателей путем каталитической регулируемой очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания от токсичных веществ.

Из технической литературы известно, что при проектировании каталитических нейтрализаторов важной задачей является обеспечение равномерности расхода потока отработавших газов по всей входной поверхности блока катализатора. При входе отработавших газов во входной конус перед блоком катализатора поток расширяется, но основная масса газов направляется через центральную часть блока катализатора. Картина распределения скорости потока отработавших газов на выходе из блока катализатора, полученная из решения газодинамической задачи методом конечных элементов, приведена на фиг. 1. Как можно видеть, распределение скорости по сечению блока катализатора имеет существенно неравномерный вид. Кроме этого, отработавшие газы поступают импульсами со скоростью и соответственно расходом переменными по времени, что усугубляет указанную неравномерность из-за волнового процесса воздействия на поры катализатора.

Известно устройство для очистки отработавших газов (патент Японии JP H 05141234 (А) - 1993-06-08), в котором для увеличения равномерности распределения потока отработавших газов по всему объему блока катализатора входная и выходная поверхности блока катализатора выполнены соответственно выпуклой и вогнутой.

Как показали расчеты, подобная форма блока катализатора заметно улучшает равномерность потока через блок катализатора при небольших расходах отработавших газов. На режимах работы ДВС с большой скоростью потока изменения профиля скорости несущественны. Кроме того, субстрат блока катализатора подобной формы сложен в изготовлении, что увеличивает стоимость каталитического нейтрализатора.

Известно устройство для очистки отработавших газов, описанное в патенте US 8747760, заявитель GM GLOBAL TECH OPERATIONS INC, опубл. 10.06.2014 г., в котором для увеличения равномерности распределения потока отработавших газов по всему объему каталитического блока в первом варианте входная поверхность блока выполнена выпуклой.

Как ранее указывалось, что показали расчеты, подобная форма блока катализатора заметно улучшает равномерность потока через блок катализатора при небольших расходах отработавших газов. На режимах работы ДВС с большой скоростью потока отработавших газов изменения профиля скорости несущественны. Кроме того, субстрат блока катализатора подобной формы сложен в изготовлении, что увеличивает стоимость каталитического нейтрализатора.

Во втором варианте устройства по патенту US 8747760 во впускном конусе каталитического нейтрализатора установлен рассекатель потока отработавших газов. Такая конструкция позволяет перераспределить поток на всех режимах работы, но на малых расходах из-за неравномерного импульсного поступления отработавших газов трудно прогнозировать их распределение.

Прототипом предлагаемого технического решения является устройство, описанное в патенте US 7451594 В2 (заявка US 2006070375 А1), опубл. 06.04.2006 г., в котором во входном конусе каталитического нейтрализатора установлен распределитель потока отработавших газов в виде пластины с фигурными, секторными, радиально расположенными прорезями. Такое выполнение является одним из вариантов известного способа повышения равномерности распределения потока отработавших газов по сечению блока катализатора - установка так называемых «распределителей потока» (импеллеров) перед блоком катализатора.

Недостатком указанного устройства является значительное увеличение противодавления каталитического нейтрализатора, особенно при больших скоростях потока. Кроме того, при прохождении потока через узкие радиальные секторные прорези, расположенные практически перпендикулярно потоку, образуются многочисленные турбулентности, являющиеся генераторами шума.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания от токсичных веществ до уровней, удовлетворяющих перспективным экологическим нормативам за счет уменьшения габаритов и повышения ресурса устройств снижения токсичности.

Техническая задача решается тем, что устройство для каталитической очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, включающее каталитический нейтрализатор, состоящий из корпуса с входным и выходным конусами, входным и выходным патрубками и расположенных внутри корпуса перфорированного блока катализатора и распределителя потока отработавших газов, причем распределитель выполнен в виде пластины, расположенной у выхода из блока катализатора с возможностью перемещения вдоль оси каталитического нейтрализатора, при этом пластина кинематически соединена с выходным конусом и/или выходным патрубком корпуса каталитического нейтрализатора при помощи механизма подвижного крепления.

Механизм подвижного крепления пластины выполнен в виде управляемого привода, выполненного с возможностью изменения расстояния пластины от выходного торца блока катализатора в зависимости от режима работы двигателя.

Механизм подвижного крепления пластины выполнен в виде пружины.

Пластина имеет выпуклую форму, причем выпуклость направлена против потока отработавших газов.

Указанные признаки позволяют решить техническую задачу и достичь следующих технических результатов:

- ускорение разогрева блока катализатора при пусковых режимах;

- повышение равномерности использования активной поверхности блока катализатора в зависимости от расхода и скорости отработавших газов;

- уменьшение избыточности рабочего объема блока катализатора при ненагруженных режимах при небольших расходах отработавших газов;

- повышение ресурса каталитического нейтрализатора.

Устройство для каталитической очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, схема которого показана на фиг. 2, включает каталитический нейтрализатор 1, состоящий из корпуса с входным 2 и выходным 4 конусами, входным 8 и выходным 5 патрубками и расположенных внутри корпуса перфорированного блока 3 катализатора и распределителя потока отработавших газов. Распределитель выполнен в виде пластины 6, которая расположена у выхода из блока 3 катализатора с возможностью перемещения вдоль оси каталитического нейтрализатора и кинематически соединена с выходным конусом и/или выходным патрубком корпуса каталитического нейтрализатора при помощи механизма 7 подвижного крепления.

Механизм 7 подвижного крепления пластины выполнен в виде управляемого привода, выполненного с возможностью изменения расстояния пластины от выходного торца блока катализатора в зависимости от режима работы двигателя, например в виде рычажного механизма, конкретное выполнение которого определяется законом перемещения и выполняется по известным зависимостям и законам механики. При этом привод механизма может быть компьютеризированным с возможностью реализации закона перемещения в зависимости от многих параметров работы ДВС и его конструкции. Это не является предметом предложения и по этой причине подробно не описывается.

Механизм подвижного крепления пластины выполнен в виде пружины. Эта конструкция является наиболее простой.

Пластина имеет выпуклую форму, причем выпуклость направлена против потока отработавших газов.

При пуске пластина 6 на механизме 7 подвижного крепления прижата к заднему срезу блока 3 катализатора и перекрывает центральную часть проходного сечения блока 3 катализатора (фиг. 3). При этом периферическая часть блока 3 катализатора быстро разогревается отработавшими газами, движущимися с малой скоростью, и относительно длительным временем теплообмена и хорошей теплопередачей к блоку 3 катализатора.

В исходном состоянии и при небольших расходах отработавших газов пластина 6 на механизме 7 подвижного крепления прижата к заднему срезу блока 3 катализатора и перекрывает центральную часть проходного сечения блока 3 катализатора (фиг. 3). В этом случае центральная часть блока 3 катализатора не используется, периферийная часть блока 3 катализатора, через которую проходят отработавшие газы, не создает существенного противодавления при малых скоростях потока.

Расчетное объемное распределение скорости потока в продольном сечении каталитического нейтрализатора приведено на фиг. 4 и далее в виде градаций серого цвета от черного - минимальная скорость до белого - максимальная скорость.

При увеличении скорости потока отработавших газов и соответственно увеличении давления на пластину она приоткрывает проход отработавшим газам, включая в режим течения центральную часть блока 3 катализатора (фиг. 5 и 6). При максимальных расходах проход вокруг пластины полностью открывается.

За счет изменения площади поверхности активной части блока 3 катализатора (суммарной площади поверхностей микроканалов блока 3 катализатора), участвующей в процессе каталитической нейтрализации отработавших газов, достигаются указанные технические результаты. При использовании на частичных режимах только периферийных зон с меньшими скоростями течения отработавших газов и пониженной их температурой (в сравнении с режимами максимальных скоростей и/или нагрузок) повышается ресурс блока и его эффективность, за счет чего возможно уменьшение его размеров и/или уменьшения загрузки драгметаллами.

Механизм подвижного крепления может быть выполнен в виде упругого элемента и отрегулирован на различный перепад давления на блоке 3 катализатора. Пластина может иметь выпуклую форму, причем выпуклость направлена против потока отработавших газов (фиг. 7).

Применением выпуклой формы пластины можно добиться более равномерного распределения скорости потока на выходе из блока 3 катализатора как на небольших расходах отработавших газов, когда пластина поджата к поверхности блока 3 катализатора (фиг. 8), так и при больших расходах отработавших газов, когда пластина находится на большем расстоянии от поверхности блока 3 катализатора (фиг. 9). Причем на малых расходах активно участвует в каталитической реакции в основном периферийная часть блока 3 катализатора.

1. Устройство для каталитической очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, включающее каталитический нейтрализатор, состоящий из корпуса с входным и выходным конусами, входным и выходным патрубками и расположенных внутри корпуса перфорированного блока катализатора и распределителя потока отработавших газов, отличающееся тем, что распределитель потока отработавших газов выполнен в виде пластины, расположенной у выхода из блока катализатора с возможностью перемещения вдоль оси каталитического нейтрализатора, при этом пластина кинематически соединена с выходным конусом и/или выходным патрубком корпуса каталитического нейтрализатора при помощи механизма подвижного крепления.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механизм подвижного крепления пластины выполнен в виде управляемого привода, выполненного с возможностью изменения расстояния пластины от выходного торца блока катализатора в зависимости от режима работы двигателя.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механизм подвижного крепления пластины выполнен в виде пружины.

4. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что пластина имеет выпуклую форму, причем выпуклость направлена против потока отработавших газов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обработки отработавших газов двигателя внктреннего сгорания. Смесительное устройство (1) содержит имеющий входное сечение (3) корпус (4) и расположенную внутри корпуса (4), проходящую по существу параллельно основному направлению (5) впрыска дозирующего устройства (6) и предназначенную для подвода жидкости и/или смеси жидкость - газ внутреннюю трубу (7) с выполненной во внутреннем пространстве (8) внутренней трубы (7) областью (10) предварительного смешивания.

Изобретение относится к очистке отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Устройство очистки отработавшего газа включает в себя клапан подачи, устанавливаемый в выхлопном канале двигателя для подачи аммиака в отработавший газ.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ управления температурой предназначен для системы дополнительной обработки (ATS) двигателя внутреннего сгорания, содержащей средство выполнения процедуры (4) прогрева для дополнительной обработки.

Данное изобретение относится к последующей обработке отработанного газа в выхлопной системе двигателя внутреннего сгорания. Смешивающее устройство (2) включает в себя корпус (4) с имеющим входное поперечное сечение входным отверстием (24) и расположенную внутри корпуса (4) внутреннюю трубку (6) с образованной внутри внутренней трубки (6) областью (8) смешения.

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Усовершенствованный каталитический носитель, предназначенный для применения с глушителем в автомобильной системе выпуска, содержит: изолирующий материал, термически разделяющий носитель на центральную зону и трубчатую внешнюю зону, окружающую центральную зону.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Устройство для контроля за выхлопными газами для двигателя (1) внутреннего сгорания содержит добавляющий механизм (200), катализатор (41) и электронный блок (80) управления.

Настоящее изобретение относится к машиностроению, а именно к способу работы двигателя. Способ работы двигателя (10) содержит регулировку количества EGR, подаваемого в двигатель (10), в ответ на количество NH3, накопленного внутри каталитического нейтрализатора (70) SCR, и количество мочевины, хранимой в баке (91).

Изобретение относится к очистке отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. В двигателе внутреннего сгорания в выхлопном канале двигателя размещены клапан (15) подачи углеводородов и каталитический нейтрализатор (13) для очистки выхлопных газов.

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Устройство диагностики неисправности включает в себя: устройство очистки выхлопного газа, расположенное в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания и включающее в себя катализатор селективного каталитического восстановления; устройство подачи, подающее добавку, такую как аммиак, устройству очистки выхлопного газа; устройство EGR, обеспечивающее рециркуляцию части выхлопного газа из выхлопного канала на нижней по потоку стороне положения подачи добавки во впускной канал; средство вычисления для вычисления количества притока NOx в устройство очистки выхлопного газа с использованием параметра, указывающего рабочее состояние двигателя внутреннего сгорания; средство диагностики для диагностики неисправности в устройстве очистки выхлопного газа с использованием вычисленного количества притока NOx в качестве параметра; и средство корректировки для корректировки в сторону увеличения вычисленного количества притока NOx в соответствии с количеством добавки, рециркулирующей вместе с выхлопным газом, когда часть выхлопного газа рециркулирует.

Настоящее изобретение относится к очистке выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Способ очистки выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания включает: уменьшение содержания сажи в выхлопном газе путем пропускания газа через фильтр; последующее снижение содержания оксидов азота в присутствии аммиака или его предшественника при контакте с катализатором, активным в NH3-СКВ; периодическую регенерацию фильтра путем выжигания сажи, накопившейся в фильтре, и тем самым повышения температуры выхлопного газа вплоть до 850°С и содержания паров воды вплоть до 100 об.

Изобретение относится к трехфункциональному катализатору для использования в выхлопных газах транспортного средства, имеющему катализатор, содержащий смесь никеля и меди на носителе, причем упомянутый носитель является инертным к никелю и меди, причем упомянутый никель содержится на упомянутом носителе в количестве от примерно 4 до примерно 20 мас.% и причем упомянутая медь содержится на упомянутом носителе в количестве от примерно 0,04 до примерно 10 мас.%, при этом упомянутый катализатор не содержит драгоценных металлов.

Раскрыта система подачи восстановителя для системы последующей обработки двигателя внутреннего сгорания. Система подачи восстановителя содержит по меньшей мере одну линию подачи восстановителя и компонент системы подачи восстановителя, такой как дозирующий блок.

Изобретение относится к фильтрующему устройству для сосуда для жидкости, в частности для водного раствора мочевины. Фильтрующее устройство для сосуда для жидкости, в частности для водного раствора мочевины, содержит корпус фильтра, имеющий сквозное отверстие и проницаемый для жидкости и непроницаемый для воздуха фильтрующий элемент, соединенный с корпусом фильтра так, что фильтрующий элемент закрывает сквозное отверстие корпуса по меньшей мере частично, в результате чего сквозное отверстие является проницаемым для жидкости и непроницаемым для воздуха.

Изобретение относится к обработке отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Перемешивающая пластина может быть расположена выше по потоку относительно датчика концентрации кислорода в выхлопной трубе двигателя внутреннего сгорания, при этом датчик концентрации кислорода расположен в выхлопной трубе.

Изобретение относится к изделиям и способам, которые применимы для обработки выхлопных газов, образующихся в процессе углеводородного сжигания. Каталитическое изделие включает стеновой проточный монолит, имеющий впускную сторону, выпускную сторону и ось газового потока от впускной до выпускной стороны, первую композицию SCR катализатора, содержащую материал молекулярного сита с первой концентрацией молекулярного сита и обмененный металл с первой концентрацией металла, причем первый SCR катализатор расположен в первой зоне, и вторую композицию SCR катализатора, содержащую материал молекулярного сита с концентрацией, которая, по меньшей мере, на 20% меньше, чем первая концентрация молекулярного сита, и обмененный металл с первой концентрацией металла, причем второй SCR катализатор расположен во второй зоне, при этом первая и вторая зоны расположены в пределах части стенового проточного монолита и последовательно вдоль оси газового потока и первая зона расположена ближе к впускной стороне, а вторая зона расположена ближе к выпускной стороне.

Изобретение относится к способу эксплуатации для транспортного средства, который содержит этапы измерения уровня наполнения жидкости в резервуаре транспортного средства посредством средства измерения, отнесения измеренного уровня наполнения к ближайшему порогу уровня наполнения из множества известных порогов уровня наполнения, в которых каждый порог уровня наполнения представляет определенное значение наполнения, активизации по меньшей мере одного порога уровня наполнения из множества порогов уровня наполнения посредством средства измерения, анализа, повторяемости активизации порога уровня наполнения и/или повторяемости отнесения измеренного уровня наполнения к ближайшему порогу уровня наполнения и определения порога уровня наполнения, который имеет максимальную повторяемость относительно определенного периода времени и поэтому представляет реальное значение наполнения, в частности для времени, в течение которого выполняется следующее определение.

Изобретение относится к способам и системам для регулировки воздушно-топливного отношения двигателя. Способ регулирования воздушно-топливного отношения двигателя состоит в том, что регулируют частоту и относительную длительность воздушно-топливного отношения, применяемого для управления цилиндрами двигателя, на основе ошибки между требуемой относительной длительностью и относительной длительностью сигнала, полученного от кислородного датчика, на основе ошибки между требуемой частотой и частотой сигнала, полученного от кислородного датчика, а также на основе типа топлива.

Изобретение относится к устройству для обеспечения жидкого восстановителя. Устройство (1) для обеспечения жидкого восстановителя для устройства (2) для очистки отработавшего газа (ОГ), имеющее бак (3) и подающее устройство (4) с местом (5) всасывания в баке (3), в котором восстановитель может засасываться из бака (3).

Группа изобретений относится к устройствам для нагрева потока отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Нагревательное устройство для отработавших газов двигателя содержит кожух, формирующий внутреннее пространство и имеющий впускную часть для соединения с трубопроводом отработавших газов для их поступления в кожух и выпускную часть для соединения с трубопроводом отработавших газов для их вывода.

Изобретение относится к катализаторам поглощения NOx. Катализатор содержит 10-100% масс.
Наверх