Устройство для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Г 01 N 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1188343 (21) 4770545/06 (22) 19.12.89 (46) 23,09.92. Бюл. М 35 (75) Н.Л,Егин (56) Авторское свидетельство СССР

N. 11 88343,-кл. F 01 N 3/08, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Изобретение повышает эффективность использования устройства и очистки выхлопных газов. Устройство содержит корпус из термостойкого пористого диэлектрического материала с патрубками и размещенную в нем полую трубу с

Изобретение относится к устройствам очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания от вредных примесей, и является усовершенствованием основного изобретения по а.с. N 1188343.

Целью дополнительного изобретения является повышение эффективности использования устройства и очистки выхлопHblx газов.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство состоит из кожуха 1 с входным патрубком 2 и корпуса 3 с выходным патрубком 4, который расположен на прижимной крышке 5, Под крышкой 5 в корпусе

3 установлен сменный фильтрующий элемент 6, выполненный из боросиликатной

„„5U„„1763685 А2 перфорацией и наружными винтовыми поверхностями, покрытия катализатором, ем. кость с жидкостью, полый испаритель с рассекателем отработанных газов, источник высокого напряжения и электроды. Кроме того, введен контур температурной стабилизации пара, снабженный теплообменником с термостатом и охлаждающим радиатором, установленный между трубой и испарителем с рассекателем, который изготовлен из жаропрбчного диэлектрического материала, на котором выполнены покрытия катализатором в виде спиральных электродов, подключенных к источнику тока через переключатель и две клеммы. Корпус в нижней части снабжен поддоном, соединенным с фильтром, Пористый материал корпуса выполнен в виде сменного фильтрующего элемента. 1 ил. или базальтовой ваты. Внутренняя поверхность сменного фильтрующего элемента 6 имеет большую активную поверхность за

-счет большого количества выступов и углублений с пористой или волокнистой структурой. Корпус 3 аыполнен на пластмассы, например, боросиликатного термопластика и снабжен в нижней части герметичным поддоном 7 для жидкости, которая в виде конденсата поступает из сменного фильтрующего элемента 6 через перфорации 8 в нижней стенке корпуса 3. Корпус 3. фильтрующий элемент 6 и поддон 7 установлены в кольцевые выемки прижимной крышки 5 и стального кожуха 1, которые фиксируются стяжками 9 с упругими элементами 10, Внутри кожуха 1 напротив входного патрубка 2 на керамических клеммах 11 установлен испаритель 12 с рассекателем 13 отработавших газов. Цилиндрический испаритель 12 и конический рассекатель 13 изготовлены из жаропрочного диэлектрического материала, например, керамики, на котором выполнены покрытия катализатором, например; из никельхромового сплава в виде спиральных электродов 14. Первые концы всех электродов 14 соединены между собой на вершине конического рассекателя 13 и подключены к нижней клемме 11, Вторые концы электродов 14 соединены между со. бой кольцом 15 и подключены к верхней клемме 11. Через переключатель 16 клеммы подключены к источнику тока 17 высокого напряжения и к источнику тока низкого напряжения, например 12 вольт. Внутренняя полость испарителя 12 подключена трубопроводом 18 через вентиль 19 к емкости 20, которая заполнена жидкостью, водой. Вентиль 19 кинематически связан с педалью 21 управления подачей топлива в двигатель внутреннего сгорания, Внутренняя полость испарителя 12 соединяется переходником

22, изготовленным из х<аропрочного диэлектрического материала, например, керамики с контуром 23 температурной стабилизации пара. Контур 23 температур ной стабилизации состоит из теплообмен ника 24;: расположенного внутри цилиндрического корпуса контура 23, наружная поверхность которого содержит винтовые поверхности 25. Контур 23 снаб. жен термостатом 26, вход которого соединен с выходом теплообменника 24, а выход — co входом охлаждающего радиатора 27, выход которого соединен со входом теплообменника 24. Внутренняя полость корпуса контура 23 соединена с трубой 28, которая снабжена перфорациями и наружными винтовыми поверхностями 29, расположенными, например, в два ряда. Труба 28 установлена в кольце 30, которое закреплено в выходном патрубке 4 на дистанционных шпильках 31, Внутренняя полость герметичного поддона 7 соединена трубопроводом 32 с входом жидкостного фильтра

33, выход которого соединен с входом емкости 20.

Устройство работает следующим образом.

Водитель воздействует на педать 21 управления подачей топлива в двигатель внутреннего сгорания, изменяя количество сжигаемого топлива и величину поступающих в устройство выхлопных газов. Пропорционально этой величине изменяется подача жидкости из емкости 20 в испари!

1763685 4

I ! тель 12 с рассекателем 13 по трубопроводу

18 за счет связи вентиля 19 с педалью 21.

Выхлопные газы поступают во входной патрубок 22, обтекают рассекатель 13 и нагревают его вместе с электродами 14 катализатора до рабочей температуры. При запуске и прогреве холодного двигателя, ! когда температура выхлопных газов низкая, переключателем 16 клеммы 11 подключают

10 к источнику тока низкого напряжения 128;

Электроды 14 разогреваются током до раба. ! чей температуры, После этого, переключателем 16 клеммы 11 подключают к источнику тока 17 высокого напряжения, которое noI5 дается между электродами 14 катализатора и стальным кожухом 1, подключенным к массе транспортного средства, Наложение электрического поля ускоряет процесс комплексной нейтрализации выхлопных газовч

20 на прогретом катализаторе. Одновременно протекает окислительно-восстановительная реакция между окислами азота и окисью углерода. В результате бифункционального процесса на катализаторе окись углербда

25 окисляется до углекислого газа, а окислы азота восстанавливаются до атомного азота, что значительно снижает токсичность выхлопных гмов.

Одновременно с нагреванием наруж30 ной поверхности с катализатором на рассекателе 13 и испарителе 12, часть тепловой энергии выхлопных газов затрачивается на нагревание жидкости, поступающей внутрь рассекателя 13 и испарителя 12. Образую35 щийся при этом пар поступает через переходник 22 в контур 23 температурной стабилизации и заполняет его внутреннюю полость, взаимодействуя с поверхностью теплообменника 24. Теплообменник запол40 нен охлаждающей жидкостью с температурой кипения выше 110 С и через термостат подключен к охлаждающему радиатору 27, который отводит избыточное тепло для утилизации на транспорте или в атмосферу.

45 Термостат 26 автоматически регулирует поток циркулирующей жидкости в контуре 23 таким образом, что ее.температура стабилизируется на границе конденсации паров жидкости в туман. При этом, винтовые по50 верхности 25 отводят избыток тепла выхлопных газов через контур 23 температурной стабилизации также в атмосферу или для утилизации тепла на транспорте. Поэтому, температура выхлопных

55 газов, поступающих в корпус 3 не превышает 100-110 С, наряду с температурой пара, поступающего внутрь трубы 28.

Мягкий пар, находящийся на границе конденсации, заполняет весь внутренний обьем сменного фильтрующего элемента 6

1763685

15

40 и взаимодействует с различными механическими примесями, находящимися в выхлопных газах. Пары жидкости активно адсорбируют вредные примеси выхлопных газов, находящиеся в различных агрегатных состояниях и являющиеся центрами конденсации паров. Происходит образование конденсата и достаточно крыпных конгломератов, на которые оказывают воздействие центробежные силы при спиральном движении газов с примесями между винтовыми поверхностями 29. Под действием центробежных сил капли конденсата с примесями и механическими включениями несгоревших углеводородов движутся к поверхности фильтрующего элемента 6, на котором оседают и далее проникают внутрь пористого элемента 6 под действием сил инерции, осмотических и капиллярных сил, действующих в порах материала элемента

6, По мере продвижения выхлопных газов к выходному патрубку 4, их температура снижается в результате тепловых потерь в атмосферу, поэтому становится ниже 100 С, что приводит к полной конденсации пара на поверхности фильтрующего элемента 6 и частично на винтовых поверхностях 29, с которых капли жидкости улавливается стенками кольца 30 и возвращаются в кор-,30 пус 3. Таким образом, через выходной патрубок 4 в атмосферу удаляются очищенные выхлопные газы, которые не испытывают динамического торможения в устройстве, что не снижает мощности двигателя. Пары жидкости и конденсат сохраняются в корпусе 3 устройства, что обеспечивает малый расход жидкости и Ьозможность использования устройства на малогабаритных транспортных средствах. Через перфорации 8 в нижней стенке корпуса 3 жидкость из фильтрующего элемента 6 и кольца 30 поступает в поддон 7, откуда через трубопровод 32 подается на вход жидкостного фильтра ЗЗ.

Поскольку все крупные и средние частицы загрязнений задерживаются на фильтрующем элементе 6, то жидкостной фильтр предназначен для отделения лишь мелких частичек загрязнений, поэтому занимает мало места и имеет большой ресурс, С выхода фильтра ЗЗ очищенная жидкость вновь поступает в емкость 20 для последующей замкнутой циркуляции в устройстве.

При длительной эксплуатации устройства в фильтрующем элементе 6 осаждаются значительные величины вредных примесей, поэтому необходима его замена. Для этого достаточно удалить стяжки 9 с упругими элементами 10, снять крышку 5 вместе с кольцом 30 и заменить фильтрующий элемент 6.

Использованный элемент 6 содержит смолистые отложения, сажу и другие вредные и канцерогенные вещества, поэтому сдается на переплавку или изоляцию от окружающей среды. Использование устройства на транспорте значительно улучшает экологическое состояние окружающей среды, экономит горюче-смазочные материалы без снижения мощности двигателя. Кроме того, устройство характеризуется высокой надежностью и пожарной безопасчостью за счет гашения искр в паровой среде, что обеспечивает его использование на различных транспортных средствах в пожароопасных условиях эксплуатации, например, на сельскохозяйственной и лесной технике, горнодобывающих и перерабатывающих агрегатах.

Формула изобретения

Устройство для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорачия по авт.св. %1188343,отл ича ю щеес я тем, что, с целью повышения эффективности, оно снабжено жидкостным фильтром и контуром температурной стабилизации, включающим последовательно соединенные теплообменник, термостат и радиатор, расположенный между трубой с перфорацией и испарителем с рассекателем, выполненным из жаропрочного диэлектрического материала, причем электроды выполнены спиральными и расположены на рассекателе, а корпус снабжен сменным фильтрующим элементом и герметическим поддоном, соединенным через жидкостной фильтр с емкостью.

1763685

Составитель Н.Егин

Техред М.Моргентал

Редактор

Корректор М .Андрушенко

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагариня. 101

Заказ 3439 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5