УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к устройствам очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания от вредных примесей.
Известно устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (авторское свидетельство СССР №1188343, МПК F01N 3/08, 1985), содержащее корпус с входным и выходным патрубками и размещенную в нем полую трубу с перфорациями и наружными винтовыми поверхностями, покрытыми катализатором. Устройство дополнительно содержит емкость заполненную жидкостью, полый испаритель, снабженный рассекателем отработавших газов и связанный с одной стороны с емкостью, а с другой - с полой трубой. Корпус выполнен из термостойкого пористого диэлектрического материала и снабжен электродами, подключенными к источнику высокого напряжения. Положительный полюс источника высокого напряжения может быть подключен к электродам, а отрицательный - к полой трубе.
Однако, при эксплуатации известного устройства эффективность очистки отработавших газов снижается из-за быстрого выхода из строя фильтрующего элемента, вследствие закоксовки несгоревшими углеводородами его рабочей поверхности, если своевременно не производится включение, управляемого вручную, высоковольтного источника энергии.
Технический результат направлен на повышение эффективности очистки отработавших газов.
Технический результат достигается тем, что устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус с входным и выходным патрубками и размещенную в нем полую трубу с перфорациями и наружными винтовыми поверхностями, покрытыми катализатором, емкость заполненную жидкостью, полый испаритель,
снабженный рассекателем отработавших газов и связанный с одной стороны с емкостью, а с другой - с полой трубой, корпус, снабженный электродами, подключенными к источнику высокого напряжения, выполнен из термостойкого пористого диэлектрического материала, при этом дополнительно снабжено воздухозаборной камерой на внутренней поверхности которой по периметру закреплены подвижно жалюзи, в стенке воздухозаборной камеры выполнены выходные отверстия и она жестко закреплена к нижней части корпуса, воздухозаборная камера сообщена посредством дренажного трубопровода с перфорациями стенки корпуса, во внутренней полости корпуса на нижней его стенке закреплен датчик переключения жалюзи, который электрически, через электромагнит соединен кинематической связью с жалюзи, дренажный трубопровод соединен с фильтром очистки и емкостью с жидкостью. Во внутренней полости корпуса, в месте нахождения полого испарителя, жестко установлена диэлектрическая проставка, имеющая форму кольца, в которое, в свою очередь, жестко установлено кольцо с перфорациями покрытое катализатором, в перфорации по окружности установлены электроды. Одна клемма электродов соединена с блоком питания, а другая - с массой автомобиля, при этом на кольце с перфорациями установлен биметаллический датчик, электрически соединенный с блоком питания.
Отличительными признаками от прототипа является то, что устройство дополнительно содержит воздухозаборную камеру, на внутренней поверхности которой по периметру подвижно закреплены жалюзи. В стенке воздухозаборной камеры выполнены выходные отверстия и она жестко закреплена к нижней части корпуса, воздухозаборная камера сообщена посредством дренажного трубопровода с перфорациями стенки корпуса, во внутренней полости корпуса, на нижней его стенке закреплен, датчик переключения жалюзи, который электрически связан с электромагнитом, соединенным кинематической связью с жалюзи, дренажный трубопровод соединен с фильтром очистки и емкостью с жидкостью, во внутренней
полости корпуса, в месте нахождения полого испарителя, жестко установлена диэлектрическая проставка, имеющая форму кольца, в которое, в свою очередь, жестко установлено кольцо с перфорациями покрытое катализатором, в перфорации по окружности установлены электроды. Одна клемма электродов соединена с блоком питания, а другая - с массой автомобиля, при этом на кольце с перфорациями, установлен биметаллический датчик, электрически соединенный с блоком питания.
На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 разрез по А-А.
Устройство состоит из корпуса 1, выполненного из пластмассы, например, боросиликатного термопластика, с входным патрубком 2 и выходным 3, который расположен на прижимной крышке 4. Под крышкой 4 в корпусе 1 установлен сменный фильтрующий элемент 5, выполненный из боросиликатной или базальтовой ваты. Внутренняя поверхность сменного фильтрующего элемента 5 имеет большую активную поверхность за счет выступов и углублений с пористой или волокнистой структурой. Внутри входного патрубка 2 установлен полый испаритель с рассекателем 6 отработавших газов на дистанционных шпильках 7. Внутренняя полость испарителя с рассекателем 6 соединена через трубопровод 8 и вентиль 9 с емкостью 10. Вентиль 9 кинематически связан с педалью 11 привода дроссельной заслонки. Испаритель с рассекателем 6 соединен жестко или выполнен за одно целое с полой трубой 12, снабженной перфорациями по всей длине и наружными винтовыми поверхностями 13, расположенными, например в два ряда. Полая труба 12 установлена в кольце 14, которое закреплено на крышке 4 и зафиксировано дистанционными шпильками 15.
В воздухозаборной камере 16 на ее внутренней поверхности по периметру подвижно закреплены жалюзи 17. Воздухозаборная камера 16 имеет входные отверстия 18, через которые нагретый воздух удаляется в атмосферу. Корпус 1, фильтрующий элемент 5 и воздухозаборная камера 16 установлены в кольцевые выемки прижимной крышки 4 и входного патрубка
2, которые фиксируются стяжками 19 и упругими элементами 20. Воздухозаборная камера 16 сообщена посредством дренажного трубопровода 21 с перфорациями 22, выполненными по всей длине стенки корпуса 1. Во внутренней полости корпуса 1, на нижней его стенке, закреплен биметаллический датчик 23 переключения жалюзи, который электрически связан с электромагнитом 24, соединенным кинематической связью с жалюзи 17. Дренажный трубопровод 21 сообщен соединительным трубопроводом 25 с фильтром очистки 26 и емкостью с жидкостью 10.
В корпусе 1, в месте нахождения полого испарителя 6, снабженного рассекателем отработавших газов, установлена диэлектрическая проставка 27, имеющая форму кольца, в которое, в свою очередь, жестко установлено кольцо 28 с перфорациями, изготовленное из жаропрочного диэлектрического материала, например: керамики, с нанесенным на нее катализатором, из никельхромового сплава. (В перфорации по окружности установлены электроды 29, одна клемма 30 которых, соединена с высоковольтным блоком питания 34, а другая клемма 32 - с массой автомобиля). На кольце 28 установлен биметаллический датчик 33, соединенный электрической цепью с блоком управления 31.
Устройство работает следующим образом:
Водитель воздействует на педаль 11 управления подачей топлива в двигатель внутреннего сгорания, изменяя количество сжигаемого топлива и величину поступающих в устройство отработавших газов. Пропорционально этой величине изменяется подача жидкости из емкости 10 в испаритель с рассекателем 6 по трубопроводу 8 за счет связи вентиля 9 с педалью 11. Отработавшие газы поступают во входной патрубок 2, обтекают кольцо 28 и нагревают его вместе с электродами 29 катализатора до рабочей температуры. При запуске и прогреве холодного двигателя, когда температура выхлопных газов низкая, электроды 29 кольца 28, подключенные к блоку питания, разогреваются током до рабочей температуры. После этого срабатывает биметаллический датчик 33,
подключенный к блоку управления 31, и между электродами 29 катализатора кольца 28 и впускным патрубком 2, подключенным к массе автомобиля, подается высокое напряжение с высоковольтного блока питания 34. Наложение электрического поля ускоряет процесс комплексной нейтрализации отработавших газов на прогретом катализаторе. Одновременно протекает окислительно-восстановительная реакция между оксидами азота и оксидами углерода. В результате бифункционального процесса на катализаторе оксид углерода окисляется до диоксида углерода, а оксиды азота восстанавливаются до атомарного азота, что значительно снижает токсичность отработавших газов. Одновременно с нагреванием наружной поверхности кольца 28 с катализатором часть тепловой энергии выхлопных газов затрачивается на нагревание жидкости, поступающей внутрь испарителя с рассекателем 6. Образующийся при этом пар поступает в полую трубу 12, стабилизируя свою температуру, а затем проникает через ее перфорации внутрь фильтрующего элемента 5, заполняя весь его объем. Пары жидкости активно адсорбируют вредные примеси отработавших газов, находящихся в различных агрегатных состояниях и являющиеся центрами конденсации паров. Происходит образование конденсата и достаточно крупных конгломератов, на которые оказывают воздействие центробежные силы при спиральном движении газов с примесями между винтовыми поверхностями 13. Под действием центробежных сил капли конденсата с примесями и механические включения несгоревших углеводородов движутся к поверхности фильтрующего элемента 5, на котором оседают и далее проникают вглубь фильтрующего элемента 5 под действием сил инерции, осмотических и капиллярных сил, действующих в порах материала фильтрующего элемента 5. Таким образом, отработавшие газы обтекают кольцо 28, где под действием магнитного поля происходит их комплексная очистка, обтекают трубу 12, имеющую перфорации, перемещаются по спирали между винтовыми поверхностями 13, очищаются и удаляются через выходной патрубок 3 в атмосферу. Конденсат, образующийся в
фильтрующем элементе 5 и кольце 14, стекает в нижнюю часть корпуса 1, где через перфорации 22 корпуса 1 попадает в дренажный трубопровод 21, который жестко связан с корпусом 1. Жидкость из дренажного трубопровода 21 через трубопровод 25 подается на вход жидкостного фильтра 26. Поскольку все крупные и средние частицы загрязнений задерживаются на фильтрующем элементе 5, то жидкостной фильтр 26 предназначен для отделения лишь мелких частичек загрязнений и имеет большой ресурс. Из выхода фильтра 26 очищенная жидкость вновь поступает в емкость 10 для последующей замкнутой циркуляции в устройстве. При длительной эксплуатации устройства температура фильтрующего элемента 5 повышается до величины близкой к температуре оплавления его поверхности. В этом случае срабатывает биметаллический датчик 23, электрически связанный с электромагнитом 24, который кинематически связан с жалюзи 17 и в момент открытия или закрытия их происходит изменение объема воздуха, поступающего в воздухозаборную камеру 16. Воздушный поток попадает в воздухозаборную камеру 16, обтекая жалюзи 17 и заполняет внутренний объем воздухозаборной камеры 16. Происходит передача тепла. От корпуса 1 нагретый воздух удаляется из воздухозаборной камеры 16 через выходные отверстия 18 корпуса воздухозаборной камеры 16. Происходит охлаждение корпуса 1 и фильтрующего элемента 5.
Предлагаемое устройство характеризуется высокой надежностью и эффективностью очистки газов не только от вредных примесей, но и от искр за счет применения кольца с перфорациями и покрытого катализатором, на котором по окружности установлены электроды, а также воздухозаборной камеры на внутренней поверхности которой по периметру подвижно закреплены жалюзи. Кроме того, предлагаемое устройство имеет низкое газодинамическое сопротивление, вследствие чего не снижается мощность двигателя и не увеличивается расход топлива. Данное устройство эффективно понижает температуру отработавших газов, что делает возможным его применение на различных транспортных средствах, снижает
возможность возникновения пожара и уменьшает вероятность поражения автомобиля боевыми средствами с тепловыми головками наведения.