УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ)

Устройство относится к области защиты окружающей среды, а именно к очистке выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, а также дизельных двигателей автотранспортной техники, в частности к конструкции устройств, решающих проблему очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС) от твердых частиц сажи.
Известно устройство, содержащее резонансную и расширительную камеры, расположенные в глушителе, электрофильтр, состоящий из осадительного и коронирующего электродов и центробежный фильтр, входной и выходной патрубки, бункер (RU 2105164 С1, МПК F01N 3\02).
Недостатком такого устройства является недостаточная степень очистки электрофильтра от частиц сажи и других твердых частиц, вследствие их накапливания на его осадительном электроде, а также снижение степени очистки выхлопных газов двигателя.
Известно устройство, содержащее впускной и выпускной клапаны, сажесборник, источник электропитания, коронирующий и не коронирующий электроды (RU 56964 U1, F01N 3\01). Недостатком такого устройства является недостаточная степень очистки осадительного электрода от частиц сажи вследствие их накапливания на нем, а также снижение степени очистки выхлопных газов двигателя.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является устройство, содержащее корпус глушителя с входным и выходным патрубками и расположенные в нем резонансную, расширительную и ионизирующую камеры, генератор акустических колебаний, электроцентробежный фильтр, состоящий из полого коронирующего электрода и расположенного в нем полого осадительного электрода, соединенных на участке выхода очищенных газов между собой кольцевыми поверхностями, бункер, электропитание (RU 2187000 C1, F01N 3\02).
Недостатком такого устройства является недостаточная степень очистки электроцентробежного фильтра от частиц сажи вследствие ее накапливания на осадительном электроде фильтра, а также снижение степени очистки выхлопных газов двигателя, что приводит к снижению регенерации фильтра и снижению мощности двигателя.
В выхлопных газах двигателя сажа содержится в виде частиц неправильной формы величиной от десятых до сотен микрометров. Большая часть частиц сажи имеет размер менее 0,5 мкм, которые хорошо улавливаются электрофильтром. В известном устройстве для очистки выхлопных газов ДВС при накоплении твердых частиц сажи на стенках полого осадительного электрода образуется твердый осадок и кольцевой зазор между конусной частью коронирующего и осадительного электродов забивается уплотнениями частиц сажи, что снижает степень очистки осадительного электрода от частиц сажи вследствие их накапливания на нем, а также снижает степень очистки выхлопных газов двигателя. Кроме того, накопление твердых частиц сажи на стенках полого осадительного электрода повышает сопротивление течения выхлопных газов из глушителя ДВС, а также приводит к понижению регенерации фильтра и снижению мощности двигателя.
Технической задачей заявляемого устройства является повышение степени очистки электроцентробежного фильтра ДВС от частиц сажи, а также в повышение степени регенерации электроцентробежного фильтра.
Указанная задача решается тем, что устройство для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, содержащее корпус глушителя с входным и выходным патрубками и расположенные в нем резонансную, расширительную и ионизирующую камеры, генератор акустических колебаний, электроцентробежный фильтр, состоящий из конусообразных полых коронирующего и расположенного в нем осадительного электродов, соединенных на участке выхода очищенных газов между собой кольцевыми элементами, а также содержащее бункер и блок электропитания, согласно предложению, оно снабжено эксцентриковым механизмом, эксцентрик которого контактирует с кольцевым элементом осадительного электрода, при этом между кольцевым элементом последнего и кольцевым элементом коронирующего электрода расположены, по меньшей мере, две пружины сжатия.
Другим вариантом решения указанной задачи является то, что устройство для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания содержащее, корпус глушителя с входным и выходным патрубками и расположенные в нем резонансную, расширительную и ионизирующую камеры, генератор акустических колебаний, электроцентробежный фильтр, состоящий из конусообразных полых коронирующего и расположенного в нем осадительного электродов, соединенных на участке выхода очищенных газов между собой кольцевыми элементами, а также содержащее бункер и блок электропитания, согласно предложению, оно снабжено эксцентриковым механизмом, эксцентрик которого контактирует с кольцевым элементом осадительного электрода, при этом между кольцевым элементом осадительного электрода и поперечиной, неподвижно закрепленной на корпусе расположены, по меньшей мере, две пружины растяжения.
Особенностью заявляемого решения по первому или второму вариантов устройства является то, что профиль стенки конусной части коронирующего электрода выполнен в виде расположенных друг за другом кольцевых остроугольных пазов, а профиль стенки конусной части осадительного электрода выполнен в виде расположенных друг за другом кольцевых прямоугольных пазов, причем угловые выступы пазов коронирующего электрода направлены в сторону прямоугольных впадин кольцевых пазов осадительного электрода.
Сущность заявляемого устройства поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез устройства, на фиг.2 - продольный разрез устройства по п.2, на фиг.3 - вид I фиг.1.
Устройство включает корпус 1 глушителя с входным и выходным патрубками и расположенные в нем резонансную 2, расширительную 3 и ионизирующую 4 камеры, генератор акустических колебаний 5, бункер 6, электроцентробежный фильтр 7, состоящий из конусообразных полых коронирующего 8 и размещенного в нем осадительного 9 электродов. Коронирующий 8 и осадительный 9 электроды на участке выхода очищенных газов снабжены кольцевыми элементами (кольцами) 10 и 11, которые соединены между собой по кольцевым поверхностям соответственно коронирующего электрода 8 и осадительного электрода 9.
Между кольцевым элементом 11 осадительного электрода и кольцевым элементом 10 коронирующего электрода расположены, по меньшей мере, две пружины сжатия 12. Устройство снабжено блоком электропитания 13.
Устройство снабжено эксцентриковым механизмом 14, эксцентрик 15 которого контактирует с кольцевым элементом 11 осадительного электрода 9.
По второму варианту в устройстве между кольцевым элементом 11 осадительного электрода 9 и поперечиной 16, неподвижно закрепленной на корпусе 1, расположены, по меньшей мере две пружины растяжения 17.
По первому и второму варианту устройства профиль стенки конусной части коронирующего электрода 8 выполнен в виде расположенных друг за другом кольцевых остроугольных пазов 18, а профиль стенки конусной части осадительного электрода 9 выполнен в виде расположенных друг за другом кольцевых прямоугольных пазов 19, причем угловые выступы пазов 18 коронирующего электрода направлены в сторону прямоугольных впадин кольцевых пазов 19 осадительного электрода.
Предложенное устройство работает следующим образом.
Выхлопные (отработанные) газы ДВС через патрубок входа корпуса 1 поступают из резонансной камеры 2 в расширительную камеру 3, в которой расположен генератор акустических колебаний 5. Под воздействием акустических колебаний взвешенные частицы сажи, находящиеся в резонансной камере, коагулируют. Скоагулированные частицы сажи, взвешенные в потоке выхлопных газов, поступают в ионизирующую камеру 4, где происходит их зарядка. Затем выхлопные газы, содержащие частицы сажи, поступают в кольцевой зазор между конусной частью коронирующего 8 и осадительного 9 электродов электроцентробежного фильтра 7, где на них действуют силы Кулона равномерного электрического поля, создаваемого от блока электропитания 13. Под действием электрического поля частицы сажи движутся от полого коронирующего электрода 8 к полому осадительному электроду 9, приходят в соприкосновение с ним, оседают на нем в виде уплотнений, и перекрывают кольцевой зазор между конусной частью коронирующего 8 и осадительного 9 электродов, снижая очистку электроцентробежного фильтра от частиц сажи.
При включении привода (не показан) эксцентрикового механизма 14 эксцентрик 15 начинает вращаться, его кулачок, соприкасаясь с кольцевым элементом 11 осадительного электрода, надавливает на него и осадительный электрод 9 опускается вниз, сжимая пружину 12. При дальнейшем вращении эксцентрикового механизма эксцентрик 15 выводится из контакта с кольцевым элементом 11, пружина 12 разжимается и осадительный электрод 9 поднимается вверх.
Дальнейшее вращение эксцентрика 15 приводит к повторному контакту его кулачка с кольцевым элементом 11 и опусканию вниз осадительного электрода. Далее кулачок выводится из соприкосновения с кольцом 11 и пружина 12 разжимается и осадительный электрод поднимается вверх. Далее цикл повторяется. Периодические резкие движения осадительного электрода 9 сначала вверх, а затем вниз приводят к стряхиванию уплотнений частиц сажи с его конусной части в бункер 6, расположенный под ним. Происходит регенерация (очистка) электроцентробежного фильтра от уплотнений частиц сажи.
Устройство по второму варианту (пункт 2 формулы полезной модели) работает следующим образом.
При включении привода (не показан) эксцентрикового механизма 14 эксцентрик 15 начинает вращаться, его кулачок, соприкасаясь с кольцевым элементом 11 осадительного электрода, надавливает на него, и осадительный электрод 9 опускается вниз, растягивая пружину 17. При дальнейшем вращении эксцентрика 15 его кулачок выводится из контакта с кольцом 11 и под действием силы растяжения пружины 17 осадительный электрод поднимается вверх. Движения осадительного электрода 9 «вверх - вниз» приводят к стряхиванию уплотнений частиц сажи с его конусной части в бункер и происходит эффективная очистка электроцентробежного фильтра от уплотнений частиц сажи.
При включении блока электропитания 13 на частицы сажи, находящиеся между конусной частью коронирующего и осадительного электродов, создается неравномерное электрическое поле, расположенное между угловыми выступами пазов 18 конусной части коронирующего электрода 8 и впадинами направленных навстречу им кольцевых пазов 19 осадительного электрода 9. Неравномерное электрическое поле повышает степень осаждения твердых частиц сажи на конусной части осадительного электрода. Использование заявляемого устройства для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания (например, автомобиля Камаз) позволит повысить очистку электроцентробежного фильтра, его регенерацию от частиц сажи, что приведет к повышению степени очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания от частиц сажи до 91,3%.