Выхлопное устройство для двигателя внутреннего сгорания

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союэ Советскик

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 23.04.76 (21) 2348551/25-06 (53)PA. КЛ. (23) Приоритет

52777/Р75 (31) 52778/Р75 (33) Япония

59163/И75

59164/И75

Опубликовано 231181.Бюллетень K 43

Дата опубликования описания 23. 11. 81 (32) 30. 04. 75

F 01 N 3/10

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УАК 621. 43. 068 (088. 8) (72) Авторы изобретен и я

Иностранцы

Сюичи Ямазаки и Икуо Кадзитани (Япония) Иностранная фирма Хонда Гикен Когио Кабусики Кайся (Япония) (71) Заявитель

БИг н11; —.,- (54) ВЫХЛОПНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к конструкции выхлопных устройств двигателей внутреннего сгорания.

Известно выхлопное устройство для двигателя внутреннего сгорания,работающего на обедненной топливо-воздушной смеси, содержащее реакционные камеры предварительного окисления с впускными и выпускными каналами, глав— ную реакционную камеру с первой и второй субкамерами,размещенными одна внутри другой, полости которых сообщены между собой при помощи отверстия, причем главная реакционная камера 15 охватывает камеры предварительного окисления и сообщена с впускным трубопроводом, и каждая реакционная камера предварительного окисления сообщена через впускной канал с выпуск-2О ным окном по меньшей мере одного цилиндра двигателя, а впускным каналом— с главной реакционной камерой (1).

Однако известное устройство имеет высокую токсичность отработавших газов.

Цель изобретения — снижение токсичности отработавших газов.

Поставленная цель достигается тем, что главная реакционная камера снаб- 0 жена дополнительной субкамерой, сообщенной с полостью второй субкамеры при помощи двух отверстий, расположенных на равном расстоянии от оси отверстия, сообщающего между собой полости первой и второй субкамер, а выпускные каналы камер предварительного окисления сообщены с первой субкамерой тангенциально для создаспирального движения потока газов через все три субкамеры, причем каждая субкамера предварительного окисления сообщена с выпускными окнами двух цилиндров двигателя. .

Все субкамеры закреплены т>дна в другой при помощи выступов на стенке одной субкамеры, размещенных в пазах стенки другой субкамеры, а выступы одной камеры пространственно разнесены относительно выступов другой камеры .

Объем каждой камеры предварительного окисления составляет О, 05

0,40 рабочего объема цилиндра или суммы рабочих объемов цилиндров, сообщенных с этой камерой.

На фиг. 1 изображено устройство, вид сбоку; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — фрагмент реакционной камеры, увеличено; на фиг.4

884581 сечение Б-h на фиг. 3; на фиг. 5 сечение В В на фиг. 3; на фиг. 6 сечение à — Г на фиг. 3.

Выхлопное. устройство содержит главную реакционную камеру 1, окруженную слоем теплоизолирующего материала 2 во внешней стенке 3. Камера

1 разделена тремя концентрически расположенными и имеющими приблизительно овальное сечение внутренними стенками 4, 5, 6 на три камеры: центрально расположенную первУю субкамеру 7, окружающую ее вторую субкамеру 8 и окружающую вторую субкамеру третью субкамеру 9. Упомянутые первая и вторая субкамеры 7 и 8 сообщены между собой при помощи отверстия 10, центрально расположенного в верхней части передней стороны стенки 4, вторая 8 и третья 9 субкамеры сообщаются между собой при помощи двух отверстий 11, расположенных на равном расстоянии от оси от,верстия 10, сообщающего между собой полости первой 7 и второЧГ 8 субкамер.

° Ь

Устройство также содержит реакционные камеры предварительного окисления 12. Каждая камера предварительного окисления сообщена через впускной канал 13 с выпускными окнами 14, 15 двух соседних цилиндров

16,о 17 двигателя, а выпускным каналом

18 с главной реакционной камерой 1, причем выпускной канал 18 сообщен с первой субкамерой 7 тангенциально для создания спирального движения потока газов через все три субкамеры. Камера предварительного окисления предназначена для сжигания углеводорода НС, содержащегося в выхлопных газах, собой несгоревшую компоненту, имеющую низкую температуру воспламенения, причем объем этой камеры составляет

0,05 — 0,40 обьема цилиндра 16 или суммы рабочих объемов цилиндров 16, 17 сообщенных с этой камерой. Главная реакционная камера 1 охватывает камеры предварительного окисления 12 и сообщается с выпускным трубопроводом 19. Стенка 6 расширена с целью образования нагревающего отсека 20.

Стенка 4 субкамеры 7 имеет выступ

21, который размещен в пазе 22 стенки 5 субкамеры 8. Аналогично стенка

5 субкамеры 8 имеет выступ 23, который размещен н пазе 24 стенки 6 субкамеры 9, причем выступы 21 и 23 пространственно смещены один относительно другого так, чтобы утечка тепловой энергии выхлопных газов, вытекающих из субкамеры 8 в стенку

6 .и далее но внешнюю стенку 3, возннкающую из-за проведения тепла по выступам, была минимальна. При помощи выступон, субкамеры закрепляются одна в другой.

Устройство работает следующим образом.

Выхлопные газы поступают из камер сгорания двигателя через выпускные отверстия 13 камеры предварительного окисления 12. В результате регулировки моментов зажигания двигателя выхлопные газы из каждой пары цилиндров 16, 17 по очереди поступают в каждую камеру предварительного окисления. Поскольку промежуток нремени между поочередными выхлопами газа очень мал и поскольку каналы 18 не находятся в контакте с головкой цилиндров, имеющей относительно низкую температуру, камеры 12 быстро нагреваются выхлопными газами, что приводит к достижению температуры активации вскоре после запуска двигателя °

При активации камер 12 несгоревшие углеводородные компоненты с низкой

2Q температурой воспламенения сгорают в,выхлопном газе и при этом температура выхлопного газа дополнительно возрастает, после чего газ поступает в первую субкамеру 7 через соответ25 ствующие впускные каналы 18. Поступив в первую субкамеру, выхлопные газы, как показано стрелками, приходят в вихревое движение по этой субкамере, вызванное расположением и направлением каналов 18. Далее через отверстие 10 выхлопной газ перетекает во вторую субкамеру 8, приходя и здесь в аналогичное вихревое движение, и затем, через пару отверстий 11 в третью субкамеру, где снова возникает подобное вихревое движение. В течение этого процесса выхлопной газ, проходящий че— рез отверстие 10, не увлекается газом, проходящим через отверстия 11, 40 так как данные отверстия расположены в разных местах стенки субкамеры.

Вихревое движение выхлопного газа в главной реакционной камере увеличивает время удержания газа в этой камере, не приводя к заметному возрастанию противодавления выхлопу двигателя. Кроме того, так как выхлопной газ, нагретый при предварительном сгорании в камерах 13, непосредственно поступает в субкамеру 7, то СО в выхлопном газе окисляется до СО, причем это происходит в субкамерах 7, 8, 9, независимо от количества содержащегося в выхлопном газе СО.

Вихревые токи выхлопного газа но второй и третьей субкамерах не только играют роль эффективных высокотемпературных теплоизолирующих слоев для первой и второй субкамер соотЩ ветственно, но также уменьшают разность температур между субкамерами так, что субкамеры всегда находятся н высокотемпературных условиях, что способствует сгоранию несгоревших

$5 компонент в этих субкамерах.

88458) Далее, если температура камер предварительного окисления мала, то при контакте участвующего в вихревом движении выхлопного газа, находяще гося в третьей субкамере, с внешними частями камер предварительного окисления и каналов 18, камеры предвари5 тельного окисления получают тепло от выхлопных газов как с внутренней, так и с внешней стороны и потому быстро активируются. Поток выхлопного газа разогревает нагревательный отсек 20, а тепло, излучаемое этим отсеком, служит для нагрева патрубка всасывающего устройства и тем самым способствует испарению проходящей через него горючей смеси. Далее, вых- лопные газы со значительно уменьшенным содержанием СО и НС, или совсем без этих компонент, через выпускной трубопровод 19 поступают в глушитель (не показан) и затем в атмосферу. 20

В данном устройстве окислительные реакции, уменьшающие содержание СО и НС в выхлопных газах, происходят в два этапа. Сначала в камерах предварительного окисления, при эффек- у5 тивном использовании тепла выхлопных газов, сжигается содержащийся в выхлопных газах углеводород. Затем в главной реакционной камере сжигается

СО с использованием тепла горения

НС, тем самым обеспечивая надежное сжигание несгоревших компонент.

Поскольку главная реакционная камера разделена на несколько последовательно соединенных субкамер, и

33 всасывающее устройство нагревается выхлопным газом, а несгоревшие компойенты подверглись реакции окисления в третьей субкамере, то может быть достигнуто надежное и эффективное испарение и равномерное распределе- 40 ние горючей смеси по соответствующим цилиндрам, без потерь тепла окислительных реакций, протекавших с участием несгоревших компонентов.

Тем самым предотвращаются перебои в 4 работе двигателя, вызванные неправильным распределением горючей смеси.

Формула изобретения

1. Выхлопное устройство для двигателя внутреннего сгорания, работающего на обедненной топливо-воздушной смеси, содержащее реакционные камеры предварительного окисления с впускными и выпускными каналами, главную реакционную камеру с первой и второй субкамерами, размещенными одна внутри другой, полости которых сообщены между собой при помощи отвер"тия, причем главная реакционная камера охватывает камеры предварительного окисления и сообщена с выпускным трубопроводом, и каждая реакционная камера предварительного окисления сообщена через впускной канал с выпускным окном по меньшей мере одного цилиндра двигателя, а выпускным каналом — с главной реакционной камерой, о т л и ч а ю— щ е е с .я тем, что, с целью снижения токсичности отработавших газов, главная реакционная камера снабжена дополнительной субкамерой, сообщенной с полостью второй субкамеры при помощи двух отверстий, расположенных на равном расстоянии от оси отверстия, сообщающего между собой полости первой и второй субкамер, а выпускные каналы камер предварительного окисления сообщены с первой субкамерой тангенциально для создания спирального движения потока газов через все три субкамеры .

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждая камера предварительного окисления сообщена с выпускными окнами двух цилиндров двигателя.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что субкамеры закреплены одна в другой при помощи выступов на стенке одной субкамеры, размещенных в пазах стенки другой субкамеры.

4. Устройство по и. 3, о т л ч а ю щ е е с я тем, что выступы одной камеры пространственно разнесены относительно выступов другой камеры.

5. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что объем каждой камеры предварительного окисления составляет 0,05 — 0,40 рабочего объема цилиндра или суммы рабочих объемов цилиндров, сообщенных с этой камерой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка ФРГ 9 2448851, кл. F 01 N 3/10, опублик. 24.04.75.

884581

Фм/

СоставитЕль Н.Игнатович

Редактор A.Øàíäîð Техред А.Савка

Корректор O.Áèëàê

Заказ 10276/89 Тираж 556 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4