Способ восстановления сажеулавливающего фильтра дизельного двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

 

Использование: в устройствах восстановления сажеулавливающего фильтра дизельного двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: для выжигания сажи , которая осаждается в фильтре 10, предусмотрены два сочлененных резонатора Гельмголыда 5 и б, причем отработанный газ подается в резонансную трубу 4, в среднюю ее часть, двумя параллельными потоками. Благодаря зажиганию горелок 12 в колебательной системе создаются новые волны давления. При повышенном давлении в одном из резонансных резервуаров 9 температура в результате адиабатического процесса сжатия повышается так, что сажа в фильтре 10 воспламеняется, и фильтр 10 в результате выжигания сажи восстанавливается . Подачу топливовоздушной смеси и ее воспламенение для одного из параллельных потоков через горелку 12 осуществляют в период прекращения подачи топливовоздушной смеси во вторую горелку 12 во втором параллельном потоке, резонансные колебания в резонаторах 5, б осуществляют в параллельных потоках в противофазе с равными амплитудами, продолжительность подачи топлива производят равной периоду собственной частоты колебаний.резонаторов 5 и 6, а частоту резонансных колебаний потока отработавших газов при температуре воспламенения сажи обеспечивают меньше 0,7 частоты порядка вспышек в цилиндрах двигателя. 2 с.и 4 з.п. ф-лы, 3 ил. СП I 00 GJ 00 О СО SQ СлЗ Фиг.1

СОКД СОГЯ ИжИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИК (51)5 F 01 N 3/ОО"

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ! ! °

I (, )

С)0 с 6д

/7 (21) 4894001/06 (22) 14.12.90 (46) 30.08.93. Бюл. N 32 (31) Р3941635.6 (32) 16.12.89 (33) ОЕ (7 1) Ман Нуцфарцойге АГ (0Е) (72) Дитма Хенкель (DE) (56) Заявка ФРГ N.. 3818158, кл, F 01 N 3/02; опубл. 07,12.89. (54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ САЖЕУЛАВЛИВАЮЩЕГО ФИЛЬТРА ДИЗЕЛЬНОГQ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: в устройствах восстановления сажеулавливающего фильтра дизельного двигателя внутреннего сгорания.

Сущность изобретения; для выжигания сажи, которая осаждается в фильтре 10, предусмотрены два сочлененных резонатора

Гельмгольца 5 и 6, причем отработанный газ подается в резонансную трубу 4, в среднюю ее часть, двумя параллельными потоками.

„„5U, „1838639 АЗ

Благодаря зажиганию горелок 12 в колебательной системе создаются новые волны давления. При повышенном давлении в одном из резонансных резервуаров 9 темпе.ратура в результате адиабатического процесса сжатия повышается так, что сажа .s фильтре 10 воспламеняется, и фильтр 10 в результате выжигания сажи восстанавливается. Подачу топливовоздушной смеси и ее воспламенение для одного из параллельных потоков через горелку 12 осуществляют в период прекращения подачи топливовоздушной смеси во вторую горелку 12 во втором параллельном потоке, резонансные колебания в резонаторах 5, 6 осуществляю в параллельных потоках в противофазе с равными амплитудами, продолжительность подачи топлива производят равной периоду собственной частоты колебаний резонаторов 5 и 6, а частоту резонансных колебаний потока отработавших газов при температуре воспламенения сажи обеспечивают меньше 0,7 чвстоты порядка вспышек в цилиндрах двигателя. 2 с и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1838639

Изобретение относится к двигателестроению; а именно к восстановлению сажеулавли вающих фильтров дизельных двигателей внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение мощности и КПД.

На фиг. 1 показано устройство для восстановления сажеулавливающего фильтра; на фиг, 2 — сечение А — А на фиг. 1; на фиг.

3 — установка сажеулавливающего фи 1ьтра в резонансном резервуаре.

Установка для восстановления сажеулавливающего фильтра содержит выхлопной трубопровод 3 двигателя внутреннего сгорания 1 с турбиной 2. два резонатора

Гельмгольца 5 и 6. выполненных в виде резонансных резервуаров 9. соединенных между собой резонансной трубой 4. Выхлопной трубопровод 3 через диффузор 8 тангенциально сообщен с корпусным элементом 7 и с резонансной трубой 4. Резонаторы 5 и 6 выполнены одинаковыми. В каждом резонаторе 5 и 6 установлена горелка 12 с топливом 13 и воздушным 14 клапанами, элементами управления (электромагнитами) 16 и 17 и свеча 18 зажигания. Сажеулавливающие фильтры 10 с фильтрующими элементами 11 сообщены с резонансными резервуарами 9 или,как показано на фиг. 3,могут быть размещены внутри резонанснйх резервуаров 9, причем резонансная труба 4 может быть соединена с боковой поверхностью резонансных резервуаров через диффузоры 19. Элементы управления (электромагниты) 16 и 17 через электронные переключатели 15 связаны с системой управления. Резонансные резервуары 9 имеют. выпускной трубопровод 20.

Способ восстановления сажеулавливающего филвгра осуществляется следующим образом.

Поступающий от двигателя внутреннего сгорания 1 поток отработавшего газа распределяется в корпусном элементе 7.по выполненным одинаковой длины участкам резонансной трубы 4. От резонансной трубы 4 нагруженный сажей поток отработавшего газа попадает двумя параллельными потоками через резонансные резервуары 9 к сэжеулавливающим фильтрам 10, в которых находятся фильтрующие элементы 11, которые отфильтровывают сажу из отработавшего газа. В результате осаждения сажи увеличивается аэродинамическое сопротивление сажеулавливающего фильтра 10. так что увеличивается противодавление в выпускном трубопроводе 3.

С помощью не показанного здесь устройства регистрируется повышение давления подачи топлива во втором параллельном потоке, резонансные колебания в параллельных потоках возбуждают в противофазе с равными амплитудами, про20 должительность подачи топлива производят равной периоду собственной частоты колебаний резонаторов 5 и 6, Частоту резонансных колебаний потока отработавших газов при температуре выше температуры воспламенения сажи обеспечивает меньше

0,7 частоты порядка вспышек в цилиндрах двигателя.

Последнее может быть реализовано с помощью электронноуправляемой, так на30 зываемой, известной системы периодического регулирования соотношения электромагнитов 16 простым образом с помощью электронных переключателей 15, Соответствующий фазе запуск введенного

50

5

15 ния и вырабатывается сигнал, который приводит в действие систему с целью сжигания скопившейся в фильтрующих элементах 11 сажи. Это может осуществляться с помощью электроники, которая здесь более подробно не поясняется.

При данном решении проблемы предусмотрены две работающие периодически в противофазе горелки 12. При этом работа в противофазе означает смещение фазы на 180 сийусоидальн ых (времен н ых) давлений внутри обоих резонансных резервуаров 9.

Подачу топлива и воздуха и воспламенение для одного параллельного потока отработавших осуществляют в период прекращепереключателем 15 процесса распыления может выводиться известным способом из роста давления в соответствующем резонансном резервуаре 9.

Воспламенение топливовоздушной смеси осуществляется с помощью обеих задействованных во время фазы сжигания сажи свечей зажигания 18 высокого напряжения (рабочая частота от 50 до 100

Гц). От соответствующей фазы синхрониза. ии напряжения зажигания свечей зажигания 18 с соответствующим процессом распыления горелок 12 отказались. Более того, они остаются на период процесса удаления в задействованном состоянии, чтобы использовать затем имеюшиеся в оасположении длительные фазы искрообразования с целью сжигания сажи на поверхности изолятора свечи зажигания (обеспечение электрической готовности).

Геометрические размеры резонансных резервуаров 9, как и резонансной трубы 4. необходимо выбирать такими, чтобы с учетом максимальной скорости звука в отработавшем газе (случай полной нагрузки) резонансная частота имеет значение ие бо1838639

10

25

35

45

50 лее 0,7 частоты порядка вспышек в цилиндрах двигателя. Тем самым переменные давления отработавшего газа двигателя не в состоянии возбудить резонатор, напротив, они демпфируются желательным образом. упомянутое выше достижение суммарного равенства максимальных значений переменного давления в резонансных резервуарах 9 служит для сведения к нул1о проистекших от периодической работы обеих горелок 12 резонансных переменных давлений в зоне корпусного элемента 7 (одновременное противопоставление знаков и суммарное равенство к любому моменту времени). Таким образом обеспечено то, что в зоне корпусного элемента 7 преобладают исключительно кинетические компоненты энергии резонатопов 5 и 6 в форме синусоидально модулированного обьемного тока. Отсюда одновременно также следуЕт; что даже при максимальных переменных давлениях в резонансных резервуарах 9 не следует опасаться никаких их обратных воздействий на выхлопной трубопровод 3 и тем самым на газообмен двигателя внутреннего сгорания 1.

Корпусной элемент 7 (фиг. 2) концентрично окружает резонансную трубу 4. Отработавший газ через выпускной трубопровод

3 и диффузор 8 тангенциально нагнетается в корпусной элемент 7. Благодаря диффузору 8 и тангенциальному нагнетанию кинетическая энергия отработавшего газа по

Возможности без потерь преобразуется в потенциальную энергию давления.

Особенно предпочтительное расположение фильтрующих элементов 11 непосредственно в резонансных резервуарах 9 показано на фиг. 3. Фильтрующий элемент

11 расположен внутри резонансного резервуара 9. Отработавший газ, как изображено 1а фиг. 1, подается по резонансной трубе,4.

По причинам симметрии на фиг. 3 вновь изображен только один резонансный резервуар 9. Поступающий от резонансной трубы

4 отработавший газ подается сбоку через второй диффузор 19 в резонансный резервуар 9. Диффузор предназначен для преобразования по воэможности без потерь кинетической энергии в потенциальную энергию давления. Через выпускной трубопровод 20 отводится очищенный от сажи отработавший газ. Благодаря расположению фильтрующего элемента 11 в резонансном резервуаре 9 осуществляется более эффективный контакт нагретых отработави1их газов с фильтром без потерь тепла че. рез стенки сажеулавливающего фильтра 10.

Тем самым создаются лучшие краевые условия для восстановления фильтра 10 в результате сжигания сажи, Формула изобретения

1. Способ восстановления са>кеулавливающего фильтра дизельного двигателя внутреннего сгорания, заклю <а<ощийся в постоянной подаче отработавших газов в резонаторы, периодической подаче топливовоздушной смеси в резонатор Гельмгольца, подаче электрической искры в поток топливовоздушнои смеси, воспламенении топливовоздушнои смеси в резонаторе, возбу>кдении резонансных колебаний потока отработавших газов, нагревании потока от15 работавших газов выше температуры воспламенения сажи, последующеи подаче потока отработавших газов в сажеулавливающий фильтр и выжигании сажи в последнем, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности и КПД, поток отработавших газов перед подачей в резонаторы разделяют на два параллельных потока, возбуждение резонансных колебачий проводят в каждом из параллельных потоков отработавших газов, причем подачу топливовоздушной смеси и ее воспламенение для одного из параллельных потоков осуществляют в период прекращения подачи топлива во втором параллельном потоке. резонансные колебания в параллельных потоках возбуждают в противофазе с равными амплитудами, продолжительность подачи топлива производят равной периоду собственной частоты колебаний резонаторов, а частоту резонансных колебаний потока отработавших газов при температуре выше температуры воспламенения сажи обеспечивают меньше 0,7 частоты порядка ьспышек в цилиндрах дизельного двигателя.

2, Способ по и. 1, отличающийся тем, что в каждыи из параллельных потоков отработавших газов подают одинаковое регулируемое количество топлива.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электрическую искру подают постоянно в период выжигания сажи.

4. Устройство для восстановления сажеулавливающего фильтра дизельнсго двигателя внутреннего сгорания, содержащее выхлопной трубопровод дизельного двигателя внутреннего сгорания, два резонатора

Гельмгольца, выполненных в виде резонансных резервуаров и сообщенной с ними ðåзонансной трубы, горелку с топливным и воздушным клапанами, элементами управления и свечой зажигания, установленную в одном из резонаторов, сажеулавливающий фильтр, сообщенный с резонансным резервуаром одного из резонаторов, причем два резонансных резервуаров сообщены между

1838639

9иг. 2 с обой резонансной трубой и соединены с ч.а ю .евыхлопным трубопроводом, о т л и ч.а ю щ. е с я тем, что, с целью повышеНия мощности и КПД, устройство снабжено дополнительной горелкой с топливным и воздушным клапанами, элементами управления и свечой зажигания, установленной во втором резонаторе и дополнительным сажеулавливаюим фильтром, сообщенным с наезонансным резервуаром второго резо тора, причем выхлопной трубопровод.со щен с. резонансной трубой симметрично относительно резонансных резервуаров, а резонаторы выполнены одинаковыми.

5, Устройство по и. 4, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что сажеулавливающие фильтры с фильтрующими элементами расположены внутри резонансных резервуаров соосно с последними, причем резонансная труба сообщена с резонансными резервуарами чеез боковые поверхности последних, а

5 соединения резонансной трубы с резонансными резервуарами выполнены.в виде диффузо ров.

6. Устройство по пп. 4 и 5, о т л и ч а ю10 е е с я тем, что снабжено корпусным щ элементом, установленным коаксиально относительно резонансной трубы, выхлопной трубопровод соединен с корпусным элементом тангенциально относительно последне-.

15 го, а соединение выхлопного трубопровода с корпусным элементом выполнено в виде диффузора.

Составитель В. Воробьев

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор М. Петрова

Зака 2917 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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