УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ-РАЗБАВЛЕНИЯ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
DEVICE FOR CONTROL OVER NEUTRALISATION-DILUTION OF EXHAUST OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Предлагаемое изобретение относится к применению двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и предназначено для снижения концентрации вредных выбросов отработавших газов (ОГ) в атмосферу.
Известен способ нейтрализации ОГ двигателя внутреннего сгорания ДВС, включающий поступление горячих ОГ из двигателя по теплоизолированной выхлопной трубе в теплоизолированную реакторную камеру, нейтрализацию (доокисление) токсичных продуктов неполного сгорания топлива подачей дополнительного объема атмосферного воздуха в теплоизолированную реакторную камеру за счет энергии отработавших газов (пат. №2197621 Российской Федерации, МПК: F01N 3/34; Опубл. 27.01.2003).
Недостатком данного способа нейтрализации отработавших газов является отсутствие возможности регулировать эффективность процесса нейтрализации-разбавления.
Наиболее близким по выполняемой функции и достигаемому результату к заявленному устройству является способ регулирования нейтрализации-разбавления отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, который включает изменение температуры и количества атмосферного воздуха, поступающего в теплоизолированную реакторную камеру за счет изменения производительности специального подающего устройства и(или) оборотов двигателя внутреннего сгорания, при этом регулирование эффективности нейтрализации-разбавления осуществляется за счет изменения аэродинамического сопротивления теплоизолированной реакторной камеры посредством установки на входе конфузора (и) или полутора, или тора и диффузора на выходе, а также диаметра и длины теплоизолированной реакторной камеры; теплоизоляции реакторной камеры за счет двойного корпуса и (или) теплоизоляционного наполнителя; выходного диаметра и длины сопла, установленного на выхлопной трубе и (или) расстояния между поперечными сечениями выхода из сопла и входа в теплоизолированную реакторную камеру (з. №2004128700 МПК F02B 75/10, опубл. 10.03.2006 г.).
Недостатком данного способа регулирования нейтрализации-разбавления отработавших газов двигателя внутреннего сгорания является отсутствие возможности регулировать эффективность процесса нейтрализации-разбавления в зависимости от типа и мощности двигателя.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение эффективной нейтрализации-разбавления за счет регулирования нейтрализации-разбавления ОГ ДВС.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для регулирования нейтрализации-разбавления отработавших газов ДВС, включающее выхлопную трубу с соплом и теплоизолированную реакторную камеру, имеющую двойной корпус с теплоизоляцией между корпусами, при этом реакторная камера снабжена входным и выходным насадками, и входной насадок образует с соплом выхлопной трубы зазор, при этом сопло выхлопной трубы оснащено диафрагмой с изменяемым сечением, реакторная камера выполнена телескопической, а входной и выходной насадки оснащены диафрагмами, расположенными соответственно в начальном и конечном сечениях насадков.
Насадок, расположенный на выходе из реакторной камеры, имеет вид диффузора - круглого или эллиптического, или квадратного, или прямоугольного сечения, а насадок, расположенный на входе в реакторную камеру, выполнен в виде конфузора круглого или эллиптического, или квадратного, или прямоугольного сечения.
Реакторная камера имеет форму трубы с круглым или эллиптическим сечением, или короба с квадратным или прямоугольным сечением.
Сущность технического решения поясняется чертежом, где на фиг.1 - схема устройства для регулирования нейтрализации-разбавления ОГ от ДВС.
Устройство для регулирования нейтрализации-разбавления отработавших газов от ДВС содержит выхлопную трубу 1 с соплом 2, которое оснащено диафрагмой 3, регулирующей выходное сечение сопла 2. Реакторная камера 4 выполнена, например, телескопической конструкции и дополнительно снабжена устройством 5 для регулирования ее длины. Камера 4 имеет двойной корпус со слоем теплоизоляции 6 между корпусами. На входе в реакторную камеру установлен насадок 7, например, в виде конфузора и (шибером) диафрагмой 8 на входном сечении. Выходной насадок 9 - диффузор оснащен диафрагмой-регулятором 10.
Устройство для регулирования нейтрализации-разбавления ОГ от двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.
От двигателя по выхлопной трубе 1 через сопло 2 с диафрагмой 3, изменяющей выходное сечение сопла, проходит поток ОГ от ДВС и поступает в реакторную камеру 4. Через зазор между соплом 2 и входным насадком 7 подсасывается поток атмосферного воздуха. Диафрагма 3 на выходе из сопла и диафрагма 8 на входном насадке реакторной камеры регулируют соотношение ОГ и атмосферного воздуха. Смесь газов проходит в теплоизолированную камеру 4 с двойным корпусом и теплоизоляцией 6, которая создает условия для поддержания температурного режима в реакторной камере, где осуществляется реакция доокисления продуктов неполного сгорания топлива. Длина камеры 4 регулируется устройством 5, что влияет на время пребывания газов в реакторной камере, интенсифицирует процессы смешения, а также повышает степень очистки отработавших газов. Затем очищенные газы направляются в выходной насадок 9 (диффузор) с диафрагмой 10 и выходят из нейтрализатора-разбавителя в атмосферу. Диафрагма 10 регулирует процесс разбавления ОГ.
Таким образом регулирование эффективности нейтрализации-разбавления отработавших газов ДВС в предлагаемом изобретении достигается с помощью следующих мер:
1. Снижение аэродинамического сопротивления теплоизолированной реакторной камеры 4 установкой в начальном сечении насадка 7 в виде конфузора (фиг.1), полутора, или тора. Это способствует уменьшению потерь энергии движущихся газов, которая используется для обеспечения более интенсивного подсоса атмосферного воздуха. В целях улучшения условий нейтрализации-разбавления регулировке подлежат геометрические размеры насадка: угол конусности конфузора, длина входного насадка, площадь поперечного сечения входного насадка.
2. Снижение аэродинамических потерь в теплоизолированной реакторной камере 4 установкой в конечном сечении насадка в виде диффузора 9 (фиг.1). Это приведет к снижению потерь энергии движущихся газов на выходе из реакторной камеры и активизирует процесс нейтрализации-разбавления.
3. Изменение длины теплоизолированной реакторной камеры 4 (фиг.1) изменит время смешения атмосферного воздуха и отработавших газов и повлияет на степень нейтрализации-разбавления.
4. Теплоизоляция 6 реакторной камеры 4 (фиг.1) в предлагаемом изобретении осуществляется за счет двойного корпуса, в котором образовавшаяся полость заполняется либо воздухом, либо теплоизоляционным материалом. Двойной корпус защищает теплоизоляционный материал от вредного воздействия внешней среды, а за счет изменения теплоизоляции регулируются температурные режимы. В результате создаются условия для более полной и эффективной нейтрализации-разбавления вредных примесей отработавших газов ДВС.
5. Изменение выходного сечения 3 и длины сопла 2 (фиг.1), через которые двигаются горячие отработавшие газы от двигателя, позволит регулировать количество подсасываемого из атмосферы воздуха и влиять на интенсивность процесса нейтрализации-разбавления за счет изменения скорости ОГ на выходе из сопла 2 и величины статического разряжения на входе в реакторную камеру 4.
6. Изменение расстояния между конечным поперечным сечением диафрагмы 3 сопла 2 (фиг.1) и поперечным сечением на входе в насадок 7 реакторной камеры 4 позволит влиять на количество подсасываемого из атмосферы воздуха и температуру смеси газов, образующейся в камере, за счет изменения сечения, через которое проходит атмосферный воздух, что позволяет интенсифицировать процесс нейтрализации-разбавления.
Использование изобретения позволит существенно снизить потери мощности на преодоление газодинамического сопротивления ОГ при их прохождении через реакторную камеру, вследствие применения конусообразных диффузора и конфузора, а также изобретение позволяет регулировать эффективность процесса нейтрализации-разбавления ОГ двигателя внутреннего сгорания в зависимости от типа и мощности двигателя.
Источники информации
1. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - М.: Машиностроение, 1975. - с.95, 103, 106, 419, 422
2. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. - М.: Наука, 1976, - с.445-456, 488-497
3. Аркадов Ю.К. Новые газовые эжекторы и эжекционные процессы. - М.: Физматлит, 2001. - с.317, 318.