Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение направлено на повышение эффективности очистки газов, улучшение топливной экономичности ДВС, продление срока его службы за счет автоматизации процесса регенерации катализаторов и изменения порядка работы катализаторов. Один из впускных клапанов распределителя отработавших газов нейтрализатора выполнен в виде запорного клапана, отрегулированного на давление, превышающее давления, на которые отрегулированы впускные клапаны, а распределитель отработавших газов связан с силовым цилиндром посредством реечной зубчатой передачи и муфты обгона, при этом силовой цилиндр снабжен возвратной пружиной и сообщен патрубком с полостью каталитического нейтрализатора, расположенной перед распределителем отработавших газов, при этом в патрубке установлен дополнительный впускной клапан, отрегулированный на давление, превышающее давление, на которое отрегулирован запорный клапан. 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в выпускных системах двигателей внутреннего сгорания для снижения содержания токсичных веществ в отработавших газах.

Известен нейтрализатор отработавших газов для карбюраторного двигателя внутреннего сгорания /заявка N 98109317/06 от 13.05.98 г., положительное решение на выдачу патента РФ от 05.04.99 г./, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, несколько реакторов с катализаторами, расположенных параллельно по потоку газов, и распределитель отработавших газов, выполненный в виде заключенного в корпус диска, который имеет равномерно расположенные по окружности отверстия и установленные в них впускные клапаны, каждый из которых отрегулирован на соответствующий режим работы двигателя, при этом один из впускных клапанов зафиксирован в закрытом положении винтом при регенерации каталитически активного слоя расположенного за ним каталитического реактора, а также в диске выполнено сквозное отверстие для прохождения потока отработавших газов на режиме холостого хода, при этом корпус нейтрализатора выполнен подвижно относительно корпуса распределителя отработавших газов.

Однако известный нейтрализатор не обеспечивает эффективной очистки отработавших газов в течение всего срока его службы; постепенно снижается топливная экономичность двигателя; срок службы нейтрализатора значительно меньше срока службы двигателя. Это связано с тем, что необходимость проведения технического обслуживания нейтрализатора определяется оператором (водителем), что является субъективным, не обеспечивая своевременного проведения технического обслуживания, в результате чего ухудшается состояние катализаторов реакторов.

Изобретение направлено на повышение эффективности очистки газов, улучшение топливной экономичности двигателя внутреннего сгорания, продление срока его службы за счет автоматизации процесса регенерации катализаторов и изменения порядка работы катализаторов.

Решение поставленной задачи достигается тем, что один из впускных клапанов выполнен в виде запорного клапана, отрегулированного на давление, превышающее давления, на которые отрегулированы впускные клапаны, а распределитель отработавших газов связан с силовым цилиндром посредством реечной зубчатой передачи и муфты обгона, при этом силовой цилиндр снабжен возвратной пружиной и сообщен патрубком с полостью каталитического нейтрализатора, расположенной перед распределителем отработавших газов, при этом в патрубке установлен дополнительный впускной клапан, отрегулированный на давление, превышающее давление, на которое отрегулирован запорный клапан.

Отличительными признаками от прототипа является то, что в устройство нейтрализатора дополнительно введены силовой цилиндр, связанный с распределителем отработавших газов посредством реечной зубчатой передачи и муфты обгона, запорный клапан в распределителе отработавших газов и патрубок с установленным в нем дополнительным впускным клапаном, кроме того, исключены винт для фиксации в закрытом положении одного из впускных клапанов и сквозное отверстие в диске распределителя отработавших газов.

На фиг. 1 показан продольный разрез нейтрализатора; на фиг. 2 - разрез нейтрализатора по А-А; на фиг. 3 - разрез нейтрализатора по Б-Б.

Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания содержит корпус 12 с входным 1 и выходным 13 патрубками, несколько реакторов 17, 18, 19 и 20 c катализаторами, расположенных параллельно по потоку газов, и распределитель отработавших газов 5, который имеет равномерно расположенные по окружности отверстия и установленные в них впускные клапаны 6, 7, 21, 22, каждый из которых отрегулирован на соответствующий режим работы двигателя. Корпус нейтрализатора 12 выполнен подвижно относительно корпуса распределителя отработавших газов 5. Впускной клапан 7 выполнен в виде запорного клапана, отрегулированного на давление, превышающее давления, на которые отрегулированы впускные клапаны 6, 21 и 22. Распределитель отработавших газов 5 связан с силовым цилиндром 10 посредством реечной зубчатой передачи 8, 16 и муфты обгона 14. Силовой цилиндр 10 снабжен возвратной пружиной 9 и сообщен патрубком 3 с полостью каталитического нейтрализатора 4, расположенной перед распределителем отработавших газов 5. В патрубке 3 установлен дополнительный впускной клапан 2, отрегулированный на давление, превышающее давление, на которое отрегулирован запорный клапан 7.

Работает каталитический нейтрализатор следующим образом.

При работе двигателя внутреннего сгорания на режиме холостого хода отработавшие газы поступают в корпус нейтрализатора 12 через входной патрубок 1, через запорный клапан 7 проходят расположенный за ним реактор 18, очищаясь, и через выходной патрубок 13 выходят из нейтрализатора. При работе двигателя на режиме частичных нагрузок, т.е. при увеличении расхода отработавших газов, отработавшие газы дополнительно открывают впускной клапан 6 и часть отработавших газов проходит через расположенный за ним реактор 20. При работе двигателя внутреннего сгорания на режимах средних и полных нагрузок, т. е. при дальнейшем увеличении расхода отработавших газов дополнительно открываются соответственно клапаны 21 и 22. При уменьшении расхода отработавших газов клапаны 22, 21 и 6 последовательно закрываются.

При ухудшении состояния катализаторов 17, 18, 19 и 20 увеличивается давление отработавших газов в полости 4 перед распределителем отработавших газов 5. Запорный клапан 7 закрывается и начинается регенерация катализатора, расположенного за ним реактора 18, работающего на режиме холостого хода, отличающегося наибольшей токсичностью.

При дальнейшем ухудшении состояния катализаторов 17, 18, 19 и 20 растет давление отработавших газов в полости 4, открывается дополнительный впускной клапан 2 и отработавшие газы воздействуют на силовой цилиндр 10, который перемещает рейку 8, вращая распределитель отработавших газов 5. В результате изменяется порядок работы реакторов с катализаторами 17, 18, 19, 20, что обеспечивает равномерное использование всех катализаторов. Дополнительный впускной клапан 2 открывается при таком давлении отработавших газов, которое обеспечивает поворот распределителя отработавших газов 5 рейкой 8 и перемещение каждого впускного клапана 6, 7, 21, 22 до следующего реактора.

После поворота распределителя отработавших газов давление отработавших газов в полости 4 уменьшается и возвратная пружина 9 возвращает рейку 8 в исходное положение. При этом муфта обгона 14 не вращает распределитель отработавших газов 5.

Таким образом, вращение распределителя отработавших газов 5 и поочередная регенерация всех катализаторов при ухудшении их состояния обеспечивают поддержание в работоспособном состоянии катализаторов, равномерное их использование, что улучшает качество очистки отработавших газов, снижает расход топлива и продлевает срок службы нейтрализатора.

Формула изобретения

Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, несколько реакторов с катализаторами, расположенных параллельно по потоку газов, и распределитель отработавших газов, выполненный в виде заключенного в корпус диска, который имеет равномерно расположенные по окружности отверстия и установленные в них впускные клапаны, каждый из которых отрегулирован на соответствующий режим работы двигателя, при этом корпус нейтрализатора выполнен подвижно относительно корпуса распределителя отработавших газов, отличающийся тем, что один из впускных клапанов выполнен в виде запорного клапана, отрегулированного на давление, превышающее давления, на которые отрегулированы впускные клапаны, а распределитель отработавших газов связан с силовым цилиндром посредством реечной зубчатой передачи и муфты обгона, при этом силовой цилиндр снабжен возвратной пружиной и сообщен патрубком с полостью каталитического нейтрализатора, расположенной перед распределителем отработавших газов, при этом в патрубке установлен дополнительный впускной клапан, отрегулированный на давление, превышающее давление, на которое отрегулирован запорный клапан.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3