СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ОТ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ
METHOD FOR CLEANING OF SPENT GASES OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES FROM HARD PARTICLES

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания от твердых частиц.
Известен способ очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания транспортного средства и сажеотделитель для двигателя внутреннего сгорания транспортного средства (а.с. СССР №1815354, F01N 3/02, опубл. 1993), заключающийся в дожигании потока отработавших газов путем одновременного нагрева катализатора и обработки его высоковольтным импульсным напряжением. Способ реализуется с помощью устройства, содержащего корпус с входным и выходным патрубками. В корпусе установлены не менее трех изолированных электродов, подключенных к полюсам источника высокого напряжения, и источник нагрева.
Недостатком известного способа является необходимость предварительного подогрева катализатора, высокий расход электроэнергии, повышенное сопротивление на выпуске.
Известен способ нейтрализации отработавших газов (авт. свид. СССР №1745997, F01N 3/00, опубл. 1992), при котором отработавшие газы дожигают путем вихревого смешивания с воздухом и пропускают через эластичный пористый турбулизатор с преобразованием крупномасштабной вихревой структуры потока в малые возмущения.
Способ реализуется с помощью устройства, содержащего впускной и выпускной патрубки, корпус, камеру и турбулизатор.
Недостатком этого способа являются интенсивное разбавление отработавших газов воздухом, что значительно снижает их температуру, и процесс дожигания твердых частиц замедляется.
Известен способ восстановления сажеулавливающего фильтра дизельного ДВС, в котором для выжигания сажи из фильтров предусмотрены два сочлененных резонатора Гельмгольца. В известном способе поток отработавших газов перед подачей в резонаторы разделяют на два параллельных потока и возбуждение резонансных колебаний производят в каждом из них путем подачи топливовоздушной смеси и ее воспламенения, для одного из параллельных потоков осуществляют в период прекращения подачи топлива во втором параллельном потоке. Резонансные колебания в параллельных потоках возбуждают в противофазе с равными амплитудами, продолжительность подачи топлива равна периоду собственной частоты колебаний резонаторов, а частоту резонансных колебаний потока отработавших газов при температуре выше воспламенения топлива обеспечивают меньше 0,7 частоты порядка вспышек в цилиндрах двигателя (патент СССР №1838639, F01N 3/00, опубл. 1993).
Недостатком известного способа является необходимость подачи дополнительного топлива для выжигания сажи из фильтров, а также наличие сложных устройств управления резонансной системой.
За прототип принят способ очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания от твердых частиц, образующихся в камере сгорания, посредством интенсифицирующих сгорание частиц газодинамических колебаний, возбуждаемых в потоке отработавших газов (статья Коновалов В.В. и др. Газодинамические колебания эффективное средство уменьшения выбросов твердых частиц с отработавшими газами дизелей. В сб. Труды международного форума по проблемам науки, техники и образования, М., 2005, том 2, с.112-114).
Известный способ недостаточно эффективен.
Задача изобретения - повышение эффективности.
Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки отработавших газов ДВС от твердых частиц, образующихся в камере сгорания, посредством интенсифицирующих сгорание частиц газодинамических колебаний, возбуждаемых в протоке отработавших газов, колебания возбуждают с помощью резонатора Гельмгольца, расположенного в выпускном канале двигателя.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема устройства для сжигания твердых частиц в выпускном канале дизельного двигателя; на фиг.2 приведена нагрузочная характеристика дизеля 410,5/12 при частоте вращения коленчатого вала, равной 1500 об/мин.
Способ осуществляется следующим образом.
При открытии выпускного клапана 3 отработавшие газы поступают в выпускной канал 2 двигателя, в котором расположен резонатор Гельмгольца 1 (навстречу потоку отработавших газов), возбуждающий в потоке отработавших газов газодинамические колебания. Полученные газодинамические колебания интенсифицируют процесс тепломассопереноса около твердых частиц путем их обдува, в результате чего твердые частицы сгорают быстрее.
Пример. Предложенное устройство было изготовлено и испытано на дизеле 410,5/12, работающем по нагрузочной характеристике при частоте вращения коленчатого вала, равной 1500 об/мин. Результаты испытаний приведены на фиг.2. Здесь по вертикальной оси отложена дымность N - по шкале затемнения (шкала Hartridge), а по горизонтальной оси индикаторная мощность Pi (кВт). Кривая, обозначенная символами ○, показывает дымность дизеля без резонатора. Кривая, обозначенная символами , показывает дымность дизеля с резонатором Гельмгольца. Можно видеть, что применение резонатора Гельмгольца позволило существенно снизить дымность отработавших газов.
Использование заявляемого изобретения позволит значительно уменьшить дымность отработавших газов двигателей внутреннего сгорания посредством дожигания твердых частиц.