Пристрій для очищення відпрацьованих газів двигунів, іскрогасіння та шумоглушіння

1. Пристрій для очищення відпрацьованих газів (ВГ) двигунів, іскрогасіння та шумоглушіння, що містить блок нейтралізації складових ВГ, який від 28835 тинової групи (платина, паладій, радій), що в деяких випадках робить їх застосування неекономічним. Крім того для каталітичних каталізаторів характерні часті відмови, які виникають внаслідок забивання від перегріву, що викликається зіткненням незгорілого палива або масла із свічею, нещільним випускним клапаном або спрямовуючою клапана. Забруднення каталізатора етилованим паливом робить його недієздатним. В Німеччині розроблений компактний фільтр, призначений для очищення ВГ дизельних двигунів від частинок незгорілих вуглеводнів. Особливість нового фільтру в тому, що в його конструкції поєднуються принцип дії електростатичних фільтрів з компактністю та температурною стійкістю керамічних фільтрів. Це досягається за рахунок використання сотоподібної фільтруючої структури в поєднанні з електричним полем, силові лінії якого направлені перпендикулярно вісі потоку очищуваного газу. Відомий фільтр для уловлювання та очищення ВГ марки "City" виробництва фірми "Volvo", який призначений для установки на дизельних двигунах. Керамічний фільтр має каталітичне покриття із дорогоцінних металів, встановлюється в системі вихлопу, пропускаючи через себе всі гази. Фільтр містить опір, який забезпечує спалювання частинок на протязі 3-х годин без шкідливих залишків (Каталог фірми "Volvo"). Каталізатор зменшує вміст вуглецю та азоту на 80%. Відомий каталітичний нейтралізатор для ВГ, розроблений фірмою "Corning" (США). Елемент представляє собою моноліт екструзованого металу, що нагрівається електричним струмом і розігріває гази для того, щоб основний керамічний нейтралізатор зміг перетворити більшу частин у шкідливих газів. Відомий каталітичний нейтралізатор (Пат. США № 5149475, 1991 р.), який складається з підкладки сотоподібної структури, на яку наноситься каталізатор для очистки відпрацьованих газів автомобільних двигунів. Сотовий фільтр призначений для поглинання сажових частин ВГ дизелів. Виготовлений з вогнестійкого антикорозійного керамічного матеріалу на основі 2MgO, 2Al2O3 , 5SiO2 і має дуже низький коефіцієнт термічного розширення. Відомі сажові фільтри для дизельних вантажних автомобілів розробки німецької фірми "Zeuna Stärker" (Проспект фірми 1992 р.). Фільтр утримує монолітну керамічну матрицю і систему регенерації із запальним пристроєм. Регенерація здійснюється автоматично згідно з сигналом датчика тиску на вході фільтру. Сигнал поступає в електронний блок управління, який одночасно аналізує дані по кількості обертів та навантаження дизеля. Регенерація здійснюється автоматично в режимі нормальної роботи дизеля без додаткової подачі до матриці фільтру повітря. Відома діагностична система для очистки та аналізу ВГ типу МД1605.22. розробки фірми "Mannesmann" (Німеччина). ВГ проходять через фільтр тонкого очищення та осушувач, а потім аналізується за допомогою сенсорів і відповідних засобів вимірювань. Результати розраховуються мікропроцесорною системою, видаються на дисплей і протоколюються принтером. Головна проблема застосування каталітичних нейтралізаторів полягає в тому, що при холодному запуску та прогріві двигуна здійснюється сильне збагачення паливної суміші, необхідне для холодного запуску при цьому виділяється значна кількість CO, що робить неможливою роботу каталітичного нейтралізатора. Однак відомо, що найбільша концентрація викидів ВГ як раз має місце на нетягових режимах роботи двигуна (запуск, прогрів, останов, примусовий та самостійний холостий хід). По-друге, для е фективної роботи відомих нейтралізаторів необхідне підтримання дуже високих температур (до 960°С і вище). Однак, одночасно з підвищенням ефективності каталізатора при більш високих температурах, має місце "теплове старіння" каталізатора, що викликає зниження ефективності його роботи, обумовлене як термічною дією ВГ, так і накопиченням відкладів речовин, які деактивують нейтралізатор і призводять до передчасного їх зносу. Передусім втрата активності нейтралізатора при старінні його каталітичного складу призводить до збільшення концентрації вуглеводнів у ВГ більш як на 200%. Найбільш близьким до запропонованого винаходу є пристрій для знешкодження ВГ двигунів внутрішнього згоряння (див. а.с. 878984, БИ № 41, 1981), що утримує нейтралізатор з під'єднаним до нього випускним трубопроводом, бак з нейтралізуючою рідиною з'єднаний з додатковою ємністю, заповненою нейтралізуючою рідиною, вяку занурений вихідний зріз скруббера Вентурі, поплавкову камеру. Досить громіздка, складна конструкція нейтралізатора, з великою кількістю проміжних елементів, що приймають участь у процесі знешкодження ВГ, робить цей пристрій в користуванні. Задача яка ставилась при створенні даного винаходу - створити такий пристрій для очищення ВГ як карбюраторних так і дизельних двигунів з врахуванням різного складу їх викидів, який би шляхом хімічної деактивації складових ВГ до рівня нижче гранично-допустимої концентрації, їх вимірювання та контролю забезпечував належну екологічну чистоту автомобілів при одночасному спрощенню конструкції пристрою і підвищенні його довговічності. Задача вирішується таким чином. У відомому пристрої, що утримує блок нейтралізації складається з ежектора, під'єднаного до колектора вихлопної труби і ємності із знешкоджувальною рідиною, через регулятор подачі рідини за допомогою сифонної трубки сполученої з ежектором, а також додатково містить блок осадження та видалення у вигляді гідроциклонної камери. Крім цього, в окремих випадках його виконання, пристрій може містити блок контролю за процесом очищення, встановленого на виході системи, що складається з газоаналізатора і задатчика, задіяних у контур зворотного зв'язку з блоком нейтралізації. Пристрій поєднує в собі виконання 2-х функцій: обробку ВГ до рівня нижчого гранично-допустимої концентрації забруднень повітря і обробку продуктів осадження хімічної реакції із газової суміші до отримання екологічно чистих сполук. Ежектор, під'єднаний до колектора вихлопної труби за рахунок ежекційного ефекту розжижує ВГ і сажисті мікрочастинки і одночасно створює розрідження в корпусі глушника, підвищуючи тим самим ефективність шумоглушіння. Ємність із знешкоджувальною рідиною разом з регу 2 28835 лятором подачі і сифонною трубкою сприяє керованому процесу протікання хімічних реакцій по знешкодженню ВГ. Гасіння іскр, що викидаються в атмосферу разом з ВГ і сажистими частинами, здійснюється також в ежекторі, коли розжарені частини сажі гасяться, стикаючись з поверхнею рідини. Гідроциклонна камера здійснює кінцеву обробку продуктів осадження хімічної реакції з метою отримання нешкідливих для живих організмів сполук. Встановлений на виході системи датчик дозволяє визначити вміст вибраного компоненту у пробі суміші ВГ, співставити його з допустимими даними у задатчику вторинного приладу і у випадку розбіжностей за рахунок зворотного зв'язку автоматично ввести корекцію на вхід системи за допомогою регулятора подачі рідини. На фігурі зображена функціональна схема пристрою для очищення відпрацьованих газів двигунів. Він складається з вхідного патрубка - 1, ежектора - 2, ємності для знешкоджувальної рідини - 3 з регулятором подачі - 4, з сифонної трубки - 5, блоку індикації рівня рідини - 6 в ємності - 3, гідроциклонної камери - 7, трубок - 8, з'єднуючи х гідроциклонну камеру з ежектором, датчика (газоаналізатора) - 9 з вторинним приладом - 10, вихідного патрубка - 11. Пристрій працює наступним чином. Від колектора вихлопної труби ВГ по вхідному патрубку 1 пропускаються через кільцевий зазор ежектора 2, де прискорюються по аеродинамічній поверхні, втрачаючи при цьому тиск. Одночасно з цим внаслідок різниці тисків з ємності 3 по сифонній трубці 5 засмоктується певна кількість рідини, величина якої регулюється регулятором подачі 4. Знешкоджувальна рідина, змішуючись з потоком ВГ, розжижує їх, одночасно вступаючи в хімічну реакцію. Якщо в якості знешкоджувальної рідини взяти гідроксид кальцію Ca(OH)2, то наприклад, вуглекислий газ СО2, вступаючи в реакцію з Ca(OH)2 утворює сполуку СаСО2, яка разом з іншими сажистими продуктами неповного згоряння поступає в гідроциклонну камеру - 7. Що стосується сажистих частинок, здійснюється коагуляція і конденсація на її частинках пари розчину і при цьому здійснюється удавлювання розчином канцерогенного бензо-пирену. В гідроциклонній камері - 7 здійснюється кінцеве очищення від осаджувальних сполук. На виході системи встановлений датчик - 9, контролюючий принаймні одну складову ВГ, з'єднаний з вторинним приладом - 10. Датчик безперервно контролюючи складову, порівнює її із заданим нормативним значенням у задатчику вторинного приладу дає команду на регулятор подачі рідини на доочищення. Фіг. 1 3 28835 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4