НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в выпускных системах дизельных двигателей для снижения содержания токсичных веществ в отработавших газах.
Известен нейтрализатор отработавших газов (патент РФ №2175391, МПК F01N 3/02, 2001), содержащий корпус, впускной и выпускной патрубки, завихритель, дожигатель, катализатор на сотовом носителе, а также носитель активного вещества, при этом носитель выполнен в виде цилиндра с отверстиями малого диаметра в верхней части, с установленным внутри него нагревательным элементом и съемной пробкой, а дожигатель имеет две полнопоточные ступени, каждая из которых представляет собой электрический нагреватель, выполненный в виде сетки, но с разной величиной ячеек и закрепленный в корпусе нейтрализатора.
Технический регламент на использование дизельного топлива в России (ГОСТ 305-82) допускает использование на транспортных средствах дизельного топлива с содержанием серы до 0,5% от его объема, в тоже время требования европейских стандартов ограничивают содержание серы в объеме 0,005%. Такая разница в процентном содержании серы в топливе приводит при его сжигании к значительному возрастанию количества сажевых частиц в отработавших газах. Использование известного нейтрализатора для очистки отработавших газов, содержащих большое количество сажевых частиц, приводит к закоксовыванию полнопоточного дожигателя на режимах прогрева, средних и полных нагрузок двигателя, что ведет к резкому увеличению сопротивления выхлопного тракта двигателя, снижается эффективность очистки отработавших газов, ухудшается топливная экономичность двигателя.
Технический результат направлен на снижение сопротивления выхлопного тракта двигателя, повышение эффективности очистки отработавших газов, повышение топливной экономичности двигателя и продление срока службы катализатора.
Технический результат достигается тем, что нейтрализатор отработавших газов, содержащий корпус с расположенным внутри него цилиндром, впускной и выпускной патрубки, завихритель, дожигатель в виде электрических нагревательных элементов и катализатор на сотовом носителе, при этом в него дополнительно введены конусообразный эжектор, расположенный на впускном патрубке, дожигатель, имеющий три ступени, каждая из которых выполнена в виде металлической обоймы с сеткой, причем первая ступень установлена с возможностью осевого перемещения вдоль цилиндра, между обоймами первой и второй ступени дожигателя установлена пружина, в левой части цилиндра выполнены перепускные отверстия, перекрытые обоймой первой ступени дожигателя, внутри цилиндра закреплена металлическая обойма третьей ступени дожигателя, а в правой части цилиндра выполнены отверстия по всей окружности.
Отличительными признаками от прототипа является то, что в устройство нейтрализатора дополнительно введены конусообразный эжектор, дополнительная третья ступень дожигателя, причем первая ступень установлена с возможностью осевого перемещения вдоль цилиндра и с возможностью открытия перепускных отверстий, а в правой части цилиндра выполнены отверстия по всей окружности.
Сопоставительный анализ заявляемого решения и выбранного в качестве прототипа показывает, что предлагаемый нейтрализатор отработавших газов позволяет повысить эффективность очистки отработавших газов, значительно снизить сопротивление выхлопного тракта двигателя при закоксовывании первой и второй ступеней дожигателя на режимах прогрева, частичных и полных нагрузок, повысить топливную экономичность двигателя и продлить срок службы катализатора.
На рисунке изображен общий вид нейтрализатора.
Нейтрализатор отработавших газов содержит корпус 3, снабженный впускным 1 и выпускным 5 патрубками, которые наворачиваются на корпус с помощью резьбы, конусообразный эжектор 11, установленный во впускном патрубке 1 и жестко прикрепленный к нему. В корпусе нейтрализатора 3 расположены завихритель 2, дожигатель, цилиндр 4 и катализатор на сотовом носителе 9. Дожигатель имеет три ступени, каждая из которых представляет собой электрический нагреватель 6, 7 и 8 соответственно, выполненный в виде металлической обоймы в которой установлена сетка с разной величиной ячеек, питаемая бортовым источником электрического тока, например напряжением 24 В. Металлическая обойма нагревателя 6 установлена в корпусе 3 с возможностью осевого перемещения вдоль цилиндра 4 и поджата в крайнее левое положение пружиной 12, перекрыв перепускные отверстия в цилиндре 4. Металлические обоймы нагревателей 7 и 8 жестко закреплены на корпусе нейтрализатора 3 и внутренних стенках цилиндра 4 соответственно. За нагревателем 8 в стенках цилиндра выполнены отверстия по всей окружности, а сам цилиндр закрыт съемной пробкой 10.
Нейтрализатор отработавших газов работает следующим образом.
При работе дизельного двигателя на топливе с высоким содержанием серы (до 0,5%), на режимах прогрева, частичных и полных нагрузок двигателя в отработавших газах содержится большое количество продуктов неполного сгорания топлива. Отработавшие газы проходят через конусообразный эжектор 11, попутно засасывая воздух из атмосферы за счет разрежения создаваемого во впускном патрубке, для более полного окисления вредных компонентов продуктов сгорания и попадают в корпус нейтрализатора 3, пройдя завихритель 2. В последнем происходит интенсивная закрутка газового потока, в результате чего весь поток под действием центробежных сил направляется по периферии и проходит через высокотемпературную зону первой ступени дожигателя, создаваемую электрическим нагревателем 6, после чего проходит через вторую ступень дожигателя 7, но с более мелкой величиной ячеек. На наружных поверхностях электрических нагревателей происходит термическое догорание частиц сажи, окиси углерода и углеводородов. Очищенные таким образом продукты сгорания проходят через катализатор на сотовом носителе 9, где окончательно очищаются от вредных компонентов и через выпускной патрубок 5 выходят в атмосферу.
На режимах прогрева, частичных и полных нагрузок двигателя, значительно возросший поток сажи в отработавших газах снижает пропускную способность первой и второй ступеней дожигателя, вызывая значительное увеличение сопротивления выхлопного тракта двигателя и, как следствие, увеличение расхода топлива. Зона повышенного давления отработавших газов, образующаяся после завихрителя 2, преодолевая усилие пружины 12, перемещает металлическую обойму нагревателя 6 первой ступени дожигателя вправо, освобождая перепускные отверстия цилиндра 4, и включает в работу третью ступень дожигателя 8. Часть отработавших газов поступает внутрь цилиндра 4, проходит через электрический нагреватель третьей ступени дожигателя 8 и через отверстия, расположенные по окружности цилиндра, выходят в корпус 3 нейтрализатора и далее поступают в катализатор на сотовом носителе 9, где окончательно очищаются от вредных компонентов и через выпускной патрубок 5 выходят в атмосферу.
Для очистки металлических обойм 6, 7 и 8 нагревательных элементов дожигателя от продуктов неполного сгорания необходимо снять впускной 1 и выпускной 5 патрубки с корпуса нейтрализатора 3 и отвернуть пробку 10 с цилиндра 4.
Таким образом, предлагаемая конструкция нейтрализатора позволяет уменьшить сопротивление выхлопного тракта двигателя, обеспечивает эффективную очистку отработавших газов на всех режимах работы и увеличивает срок службы катализатора.