КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР С ИНДУКЦИОННЫМ УСТРОЙСТВОМ ЭЛЕКТРОПОДОГРЕВА

Предложение относится к области транспортного двигателестроения, а в частности к устройствам для нейтрализации отработавших газов (ОГ) дизельных и бензиновых двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
2
3
Известны глушители-нейтрализаторы ОГ автомобильных ДВС, состоящие из глушителя шума выпуска и совмещенного с ним блочного каталитического конвектора сотовой конструкции (каталитического блока) на металлическом носителе. Каталитический блок изготавливается путем компактирования плоской и гофрированной металлической фольги толщиной 50 мкм с нанесением промежуточного пористого слоя γ-AlO и платиновых каталитов (Ложкин В.Н., Саватеев А.И., Преснов А.И. Разработка комбинированных систем термокаталитической нейтрализации и шумоглушения выпуска отработавших газов дизельных автомобилей // Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах: Сборник докладов четвертой международной конференции / СПб. Гос. Архит.-строит. Ун-т, СПб., 2000. - С. 79-82).
Недостатком каталитических нейтрализаторов описанной конструкции, является неэффективная работа при низких температурах ОГ, имеющих место при работе ДВС в режиме пуска-прогрева, холостого хода и небольших долевых нагрузок. Эффективная же работа каталитического нейтрализатора возможна при температуре каталитического блока в диапазоне 300…800°С.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявленному, является каталитический нейтрализатор (Патент RU №2204027, С1, МПК F01N 3/00, опубл. 10.05.2003, Бюл. №13), содержащий входной и выходной газовые патрубки, наружный и внутренний цилиндрический корпус между которыми находится слой тепловой изоляции, каталитический реактор, состоящий из плоских и гофрированных металлических фольг, покрытых слоем пористого катализатора и теплового аккумулятора фазового перехода плавление-кристаллизация, состоящего из равномерно расположенных по объему реактора цилиндрических капсул, заполненных теплоаккумулирующим материалом (ТАМ).
Недостатком данного каталитического нейтрализатора является низкая эффективность работы на режимах пуска и прогрева ДВС после длительной стоянки транспортного средства.
Техническим результатом заявленного каталитического нейтрализатора с индукционным устройством электроподогрева является повышение эффективности работы каталитического нейтрализатора на режимах пуска и прогрева ДВС после длительной стоянки транспортного средства.
Технический результат достигается за счет размещения индукционного устройства электроподогрева, обмотка которого равномерно расположена на поверхности корпуса каталитического нейтрализатора.
Предложение поясняется рисунком, на котором изображен каталитический нейтрализатор с индукционным устройством электроподогрева.
Заявленный каталитический нейтрализатор с индукционным устройством электроподогрева содержит (см. Фиг. 1) наружный цилиндрический корпус 1 и внутренний цилиндрический корпус 2, выполненные из диэлектрического материала, между которыми находится слой тепловой изоляции 3, при этом в центральной части располагаются плоские и гофрированные металлические фольги 4 вокруг металлических цилиндрических капсул 5, заполненных ТАМ 6, в торцевых частях расположены выходной 7 и входной 8 газовые патрубки и ввод электропитания 9, а обмотка индукционного устройства электроподогрева 10 равномерно расположена по поверхности наружного цилиндрического корпуса 1.
Заявленный каталитический нейтрализатор с индукционным устройством электроподогрева работает следующим образом. При работе двигателя на режиме номинальной или близкой к ней нагрузках, температура ОГ, поступающих через входной газовый патрубок 8, составляет 300…500°С. В результате теплообмена ОГ с плоскими и гофрированными фольгами 4 и выделения теплоты экзотермической каталитической реакции их температура достигает более 300°С, в результате чего процесс каталитической нейтрализации ОГ происходит достаточно эффективно. При этом ОГ отдают часть своей тепловой энергии цилиндрическим капсулам 5 заполненным ТАМ 6. В процессе теплообмена ТАМ 6 нагревается до температуры плавления, плавится, а затем нагревается в жидкой фазе до некоторой равновесной температуры. Благодаря наличию слоя тепловой изоляции 3 находящегося между наружным 1 и внутренним 2 цилиндрическими корпусами из диэлектрического материала диссипация тепловой энергии в окружающую среду незначительна. При кратковременной стоянке машины с выключенным двигателем температура металлических фольг каталитического реактора будет составлять примерно 300°С за счет постепенного выделения скрытой теплоты фазового перехода ТАМ 6. Аналогичная картина наблюдается и при работе двигателя на режимах холостого хода, пуска-прогрева и на долевых нагрузках, когда температура ОГ составляет не более 100…200°С, но металлические фольги имеют значительно более высокую температуру за счет выделения скрытой теплоты фазового перехода ТАМ 6.
При продолжительной стоянке машины с выключенным ДВС, особенно в условиях низких температур окружающей среды, температура металлических фольг каталитического нейтрализатора будет значительно ниже требуемой для эффективного протекания процесса каталитической нейтрализации ОГ. В этом случае нагрев плоских и гофрированных металлических фольг 4 осуществляется за счет кратковременной подачи тока через ввод электропитания 9 (от аккумуляторных батарей или внешнего источника электрического тока) на обмотку индукционного устройства электроподогрева 10, которое создает переменное электрическое поле бесконтактно передающее энергию в нагреваемые электропроводящие тела в качестве которых выступают металлические цилиндрические капсулы 5 заполненные ТАМ 6 и плоские и гофрированные металлические фольги 4. Последние нагреваются до температуры, необходимой для эффективной работы каталитического нейтрализатора.
По сравнению с прототипом предлагаемый каталитический нейтрализатор с индукционным устройством электроподогрева позволит обеспечить эффективную работу каталитического нейтрализатора при пуске и прогреве после продолжительной стоянки машины с неработающим двигателем особенно в условиях низких температур окружающей среды.