КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ

Полезная модель относится к устройствам обезвреживания продуктов сгорания в двигателях внутреннего сгорания (ДВС), используемых как в передвижных, так и в стационарных энергетических установках и может найти применение в транспортной, машиностроительной промышленности и других отраслях.
Известен каталитический нейтрализатор Н-13, в котором используется гранулированный катализатор, расположенный между двумя решетками и через этот слой проходит отработанный газ, очищаясь от СО и углеводородов CnHm и окислов азота NOx (В.В.Беднарский. «Экологическая безопасность при эксплуатации и ремонте автомобилей». Учебное пособие. Ростов н/Д, рис. 39, стр. 200. Феникс. 2003. 384 с, рис. 36, стр. 195; рис. 37, стр. 197). Подобный каталитический нейтрализатор обладает тем недостатком, что на любых режимах работы двигателя выхлопной газ проходит через весь слой нейтрализатора при одинаковом противодавлении, что ухудшает топливную экономичность двигателя и сокращает срок службы катализатора.
Известен каталитический нейтрализатор отработанных газов двигателя внутреннего сгорания (Патент №2141041, 6F01N 3/28, опубл. 10.11.99 г.) представляет собой цилиндрическую камеру с входным и выходным патрубками. В корпусе расположены катализаторы, фиксируемые распорками. Один из катализаторов работает постоянно, а другой соединен с регулирующей пружиной. Первый катализатор работает постоянно, а второй включается в работу только на режимах средних и полных нагрузок.
По данному патенту предусмотрено автоматическое распределение потока отработанного газа в зависимости от режима работы двигателя.
Данное устройство принято нами за прототип. Недостатки прототипа следующие: ограниченный диапазон регулирования, т.к. при включении в работу 1-го и 2-го реактора на режимах средних и полных нагрузок при увеличении расхода выхлопных газов регулирование отсутствует. Вследствие этого ухудшает топливный цикл сжигания в двигателе, возрастает содержание продуктов неполного сгорания в выхлопных газах СО и CnHm:
Технический результат, на достижение которого направлена заявляется полезная модель - повышение эффективности очистки выхлопных газов и увеличение срока службы нейтрализатора.
Технический результат достигается тем, что в каталитическом нейтрализаторе отработанных газов, включающем реактор с каталитическим нейтрализатором, регулирующее устройство, расположенное в реакторе и выполненное с возможностью возвратно-поступательного движения, расположенные в корпусе нейтрализатора с входным и выходным патрубками, новым является то, что регулирующее устройство состоит из двух стаканов, связанных между собой, один из которых своей внешней поверхностью, а другой своей внутренней поверхностью охватывают каталитический нейтрализатор с обеспечением поступления отработанных газов в выходной патрубок через каталитический нейтрализатор, при этом во внутреннем стакане регулирующего устройства находится пружина с одной стороны с упором в днище этого стакана, а с другой стороны - в подпятник корпуса нейтрализатора. На входе нейтрализатора имеется камера термического дожигания со шнеком, а перед камерой термического дожигания установлен эжектор с регулятором расхода.
Сущность заявленной полезной модели поясняется на фиг. 1.
Здесь: 1 - входной патрубок отработанного газа в нейтрализатор; 2 - эжектор; 3 - регулятор расхода; 4 - патрубок подачи воздуха; 5 - камера термического дожигания; 6 - шнек; 7 - каталитический нейтрализатор; 8 - корпус нейтрализатора; 9 - внешний стакан; 10 - внутренний стакан; 11 - подпятник; 12 - выходной патрубок; 13 - пружина.
Предлагаемая полезная модель состоит из двух узлов - узел термического дожигания I и узел каталитического нейтрализатора II.
Узел термического дожигания 1 крепится к входному патрубку отработанного газа 1 эжектором 2, который имеет патрубок подачи воздуха 4, на котором установлен регулятор расхода 3. После эжектора 2 находится камера термического дожигания 5, внутри которой имеется шнек 6, образующий спиральный канал. Камера термического дожигания 5 соединена с узлом каталитического нейтрализатора II.
Каталитический нейтрализатор отработанных газов включает реактор с каталитическим нейтрализатором 7, регулирующее устройство, расположенное в реакторе и выполненное с возможностью возвратно-поступательного движения, расположенные в корпусе нейтрализатора 8 с входным и выходным патрубками. Регулирующее устройство состоит из двух стаканов, связанных между собой, один из которых 10 своей внешней поверхностью, а другой 9 своей внутренней поверхностью охватывают каталитический нейтрализатор 7 с обеспечением поступления отработанных газов в выходной патрубок 12 через каталитический нейтрализатор (регулирующее устройство перекрывает нейтрализатор 7 частично, примерно на 2/3 высоты), при этом во внутреннем стакане 10 регулирующего устройства находится пружина 13 с одной стороны с упором в днище этого стакана, а с другой стороны - в подпятник 11 корпуса нейтрализатора.
Корпус нейтрализатора 8 соединен с выходным патрубком 12.
На входе нейтрализатора имеется камера термического дожигания 5 со шнеком 6, а перед камерой термического дожигания установлен эжектор 2. Патрубок подачи воздуха 4 имеет регулятор расхода 3, связанный с регулирующим устройством (на фиг. не показано).
Каталитический нейтрализатор работает следующим образом.
При работе двигателя на режимах холостого хода или небольших нагрузок отработанные газы поступают через входной патрубок отработанных газов 1 в эжектор 2. В эжекторе 2 в его узком сечении газы приобретают максимальную скорость и через патрубок подачи воздуха 4 с регулятором расхода 3 воздух поступает в узел термического дожигания I. Отработанные газы, перемешиваясь с эжектируемым воздухом, проходят по спиральному каналу, образованному шнеком 6, и происходит процесс термического дожигания недогоревших углеводородов. После спирального канала отработанные газы попадают во внутреннюю полость каталитического нейтрализатора 7 и, проходя через его корпус, не перекрытый регулирующим устройством, очищаясь, удаляются через выходной патрубок 12.
При работе двигателя на режимах средних и полных нагрузок, увеличивается расход отработанных газов. Вследствии этого, возрастает скорость газов в эжекторе, увеличивается подсос воздуха через патрубок подачи воздуха 4 и автоматически поддерживается необходимое количество воздуха в узле термического дожигания I.
Увеличение расхода отработанных газов приводит к возрастанию давления в полости каталитического нейтрализатора 7. Увеличенное давление газа давит на дно, в упор на которое установлена пружина 13, пружина сжимается, отодвигая внешний и внутренний стакан 9, 10 и и открывая для прохода газов большую площадь каталитического нейтрализатора 7.
Подобное регулирование с положительной обратной связью автоматически поддерживает оптимальное поступление воздуха в узел термического дожигания I, а также поддерживает необходимую площадь каталитического нейтрализатора 7. В случае изменения состава топлива или для предварительного регулирования, используется регулятор расхода 3.
Таким образом, предложенная полезная модель с непрерывным автоматическим регулированием процесса нейтрализации в зависимости от режима работы двигателя позволяет повысить эффективность очистки выхлопных газов и увеличить срок службы нейтрализатора.