фильтр-нейтрализатор

Классы МПК:F01N3/02 для охлаждения газов или удаления из них твердых частиц
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт
Приоритеты:
подача заявки:
1998-11-26
публикация патента:

Изобретение относится к выхлопным устройствам, снабженным средствами очистки и обезвреживания выхлопных газов, включая удаление из них твердых частиц. Изобретение позволяет повысить эксплуатационные свойства фильтра-нейтрализатора при упрощении его конструкции и снижении затрат на его производство путем рациональной организации газового потока и теплообмена, а также оптимального размещения и выполнения унифицированных основных его элементов. Фильтр-нейтрализатор содержит корпус с входным и выходным патрубками и перегородками, разделяющими корпус на полости. В корпусе установлены фильтр дисперсных частиц и нейтрализатор. Входной патрубок открыт в каталитическую полость. Полость прохода отработавших газов после нейтрализатора расположена по ходу их потока до каталитической полости и совмещена с входными в фильтрованные элементы участком. 8 з.п. ф-лы, 7 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7

Формула изобретения

1. Фильтр-нейтрализатор, содержащий корпус с патрубками и разделяющими его на полости перегородками, в котором установлены фильтр дисперсных частиц и нейтрализатор, отличающийся тем, что входной патрубок открыт в каталитическую полость.

2. Фильтр-нейтрализатор по п.1, отличающийся тем, что полость прохода отработавших газов после нейтрализатора расположена по ходу их потока до каталитической полости.

3. Фильтр-нейтрализатор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что полость прохода отработавших газов после нейтрализатора совмещена с входным в фильтровальные элементы участком.

4. Фильтр-нейтрализатор по п.3, отличающийся тем, что входной в фильтровальные элементы участок имеет возможность опорожнения.

5. Фильтр-нейтрализатор по п.3 или 4, отличающийся тем. что входной в фильтровальные элементы участок имеет возможность сообщения с выходной полостью фильтра-нейтрализатора.

6. Фильтр-нейтрализатор по п.5, отличающийся тем, что упомянутое сообщение обеспечено поворотной перегородкой-заслонкой.

7. Фильтр-нейтрализатор по п.6, отличающийся тем, что поворот заслонки осуществлен пневмоцилиндром.

8. Фильтр-нейтрализатор по п.7, отличающийся тем, что рабочая полость пневмоцилиндра сообщена через прибор аварийной ситуации с источником давления.

9. Фильтр-нейтрализатор по п.8, отличающийся тем, что прибор аварийной сигнализации содержит преобразователь давления, компаратор сравнения сигнала с преобразователя с эталонным сигналом и генератор, питающий световой и слуховой сигнализаторы.

Описание изобретения к патенту

Предложение относится к тепловым двигателям, их выхлопным устройствам, в частности к выхлопным устройствам, снабженным средствами очистки и обезвреживания выхлопных газов, включая удаление из них твердых частиц, отличающимися конструкцией каталитических реакторов. Наиболее предпочтительно его использование на грузовых автомобилях и прежде всего автобусах.

Широко известны каталитические нейтрализаторы для дизельного автотранспорта, которые служат не только для уменьшения шума при выходе отработавших газов из газовыпуской системы двигателя внутреннего сгорания в атмосферу, но и для снижения их токсичности и дымности /см., например, статью Корнилова Г. С. и др. "Каталитические нейтрализаторы НАМИ для дизельного транспорта" в сборнике "Труды НАМИ". Москва, 1993, с.168-173/. Глушитель обычно состоит из корпуса с перегородками, разделяющими его на отдельные камеры. Отработавшие газы, проходя в глушителе через многочисленные отверстия и попадая в камеры, постепенно расширяются и меняют направление движения. Вследствие этого давление и скорость газов уменьшаются, колебания потока газов выравниваются и шум на выпуске уменьшается. Глушитель и трубы крепят к кузову или раме транспортного средства.

В современных выпускных системах применяют и нейтрализаторы-глушители с фильтрами дисперсных частиц, что способствует ограничению выбросов твердых частиц, оксида углерода и углеводородов. Одним из таких устройств является нейтрализатор НД-250 для автобуса "Икарус-250".

Конструкции нейтрализаторов в зависимости от типа транспортного средства, для которого они предназначены, отличаются большим разнообразием, также разнообразны фильтры дисперсных частиц, выполненные с нейтрализаторами. Для транспортных средств весьма важно создать такую комбинацию фильтра с нейтрализатором, чтобы при этом еще и не утерять эффективное заглушение шума. На пути создания таких эффективных устройств было предложено достаточное число технических решений.

Так, антисмоговый глушитель по выданному в США патенту 3036897 выполнен цилиндрическим с дожигателем и последовательным по ходу движения отработавших газов расположением каталитических пластин между впускным и выпускным патрубками, по патенту 3073684 - многосекционным, по патенту 3113000 - не только с перпендикулярным расположением камер, но и с коническими поверхностями элементов. Весьма сложное, хотя и эффективное устройство, приведено в конверторе-глушителе по выданному в США патенту 3154388.

Эти устройства являют собой переход от простых и эффективных по шумоглушению конструкций глушителей с разнообразным расположением его элементов к следующему этапу, предусматривающему как и в итальянском патенте 934417 использование физических и химических процессов с отработавшими газами, протекающих в катализаторе. Такой же тип катализатора предусмотрен в патенте 4094645, выданном в США. Из итальянских заявок 91-002347 и 92-000206 известен глушитель, каждый из составных элементов которого расположен относительно другого соосно, в частности, изготовленные из керамического материала, что позволяет обеспечить и в том и другом случаях многочисленные комбинации его выполнения, хотя такое паллиативное решение неизбежно уступит место глушителям-нейтрализаторам, которые в полной мере отвечают требованиям именно этого двигателя, именно для этого транспортного средства, каждое из которых в дальнейшем будет оборудовано глушителем-нейтрализатором в заводских условиях.

В 1983 году была подана заявка на глушитель-нейтрализатор, по которой было выдано авторское свидетельство 1108228. В этом глушителе-нейтрализаторе отработавшие газы проходят последовательно резонансную и расширительную камеры, реактор, имеющий газопроницаемые внутреннюю и наружную решетки, т.е. зону каталитической конверсии, и кольцевой направляющий аппарат, при этом через стенку вытеснителя происходит теплообмен между газами до и после катализатора. Если в этих глушителях-нейтрализаторах упомянутые элементы размешены соосно, включая впускной и выпускной патрубки, то в глушителях с катализатором по а.с. 1174572 и 1716176, выданных в СССР, они перпендикулярны, а в а. с. 251594, выданном в ЧССР, и японской заявке 59-39044 они размещены в пространстве более сложным образом.

Компактнее и эффективнее выглядит глушитель по a.c. 1307064, при этом следует отметить прочность и надежность его конструкции, а также достаточный срок службы.

Известен способ снижения дымности отработавших газов дизеля их фильтрацией и регенерацией фильтра при подаче катализатора в штатную топливную аппаратуру (Wiedemann В. Application of Particulate Teaps and Fuel additives for Reduction of emissions. SAE 840078, page 1-17).

При регенерации, осуществляемой согласно немецкой заявке 3715388, в топливную магистраль высокого давления подают жидкость, снижающую температуру выжигания сажевых частиц на 100oС. По окончании регенерации подачу жидкости прекращают. В Болгарии предложено выжигать сажу горелками, работающими на дизельном топливе /см., например, Петко Богданов и др. "Уредби за очистане на саждите в отработените газове на дизелови двигатели с горелкова регенерация на фильтраизите елементи". Машиностроение, 1991, 40, 4, с.155-8/. Фильтр-глушитель по выданному в США патенту 4899540 рассчитан на определенную периодичность, по завершении активного периода работы его регенерируют без демонтажа и разборки, при этом в период активной работы фильтра-глушителя все отработавшие газы его проходят, а при регенерации они выходят в окружающее пространство без очистки.

Эффективность работы во многом определяется выполнением фильтрующего элемента, а оно весьма многообразно. В японских заявках 59-121231 и 60-24994 описан имеющий пористую керамическую сердцевину элемент в виде цилиндрической шашки, различающийся соответственно формой канала: цилиндрической и квадратной, в немецкой заявке 4281111 описана эквидистантная Форма, а в заявке 3744265 он выполнен из перемежающихся слоев волнообразных стальных листов с пережимами поперек волокон и плоских сетчатых листов. Волнообразен он и по патенту 5204067, выданному в США. Входы и выходы многочисленных каналов элемента закрыта заглушками в сажевом фильтре по немецким заявкам 3815509 и 3818281, а также по японской 62-16124. П-образные заглушки предусмотрены в фильтрующем элементе по патенту 20946236, выданному в РФ. По выданному в США патенту 4869738 элемент выполнен в виде пакета гофрированных пластин, между которыми размещены шарики, керамическая пена размещена между керамическими пластинами по патенту 5114581, волокнистый материал между перфорированными листами по выданному в РФ патенту 2038124.

Известно, например, из a.c. 1590578 и патента 3502268, выданного в США, повышение эффективности шумоглушения и очистки путем установки предварительной ступени, но это не только усложняет конструкцию глушителя из-за необходимости оснащения его дополнительной ступенью, но и препятствует рациональному решению как с точки зрения эффективности обслуживания основных элементов глушителя, так и возможности оптимального их расположения на транспортном средстве. Повышение эффективности каталитического нейтрализатора по выданному в США патенту 4672809 обеспечено путем взаимного расположения лабиринтных проходов для газов и рациональной задержки в ячейках гофрированной фольги, покрытой слоем оксидного катализатора, сажи, частицы которой выгорают при периодической регенерации по команде микропроцессора, в свою очередь, лабиринтная система, образованная камерами в корпусе и рабочими элементами, обеспечивает одновременное снижение шума в фильтре-глушителе по европейскому патенту 0303754.

Эффективно, как это предусмотрено в европейском патенте 0308525 и выданном в США патенте 4935042, по условиям компоновки и монтажа размещать элементы катализатора в цилиндрическом кожухе, -для сбора отсепарированной сажи в коробчатом поддоне.

Согласно японской заявке 1-18062 каталитический нейтрализатор имеет последовательно размещенные в кожухе сотовую матрицу и распределительный диск, а в заявке 4-109682 предусмотрено уменьшить напряжения, возникающие в цилиндрической многоканальной матрице из-за теплового расширения кристаллов материала матрицы, чтобы такое не случилось, элемент по заявке 4106303, опубликованной в Германии, изготавливают из пористой пластмассы. По другому, а именно на основе кварцевых и металлических волокон выполнена пластина регенеративного дизельного сажевого фильтра по патенту 5228891, выданному в США. В опубликованной в Германии заявке 4209793 предусмотрено волокнистое строение разделительных стенок фильтра. Пористые элементы реактора по а.с. 1809134, выданному в СССР, выполнены из пенометалла.

Для предотвращения перегрева и последующего разрушения фильтрующего элемента при работе автомобильного дизеля на больших нагрузках осуществляют, согласно опубликованной в Германии заявке 3806219, перепуск отработавших газов в обход сажевого фильтра. С учетом режима работы дизеля и температуры отработавших газов функционирует система их очистки по японской заявке 60-239562. Высокую температуру газов используют для повышения эффективности их очистки согласно опубликованной в Германии заявке 4405045. Контролируется уровень токсичности отработавших газов дизелей в устройстве по выданному в США патенту 5403557, содержащем сажевый фильтр, служащий глушителем их шума. Компактный сажевый фильтр-глушитель описан и в патенте 5212948, а в выданном в РФ патенте 2084648 - способ регенерации сажевого фильтра.

В японских заявках 5-002762, 5-002763 и 5-005333 описаны устройства выпуска отработавших газов, использующие управляемую подачу вторичного воздуха к реактору, причем воздух подсасывается потоком отработавших газов.

Известен фильтр-нейтрализатор, содержащий корпус с патрубками и разделяющими его на полости перегородками, в котором размещены фильтр дисперсных частиц и нейтрализатор (см., например, патент 5052178, выданный В США по F 01 N 3/02).

В этом фильтре-нейтрализаторе отработавшие газы двигателя поступают в резонансную камеру и далее в фильтр дисперсных частиц, где обеспечивается глушение высокочастотного шума газового потока и фильтрация его от твердых частиц, затем газы поступают в расширительную камеру, теряя скорость и звуковую энергию, и далее, почти не изменяя направление своего движения, проходят каталитическую полость и каталитлческий блок нейтрализатора и поступают в еще одну полость фильтра и далее в выпускной патрубок, при этом в основном каталитическом блоке происходит догорание углеводородов и окисление окиси углерода. Этот фильтр-нейтрализатор представляет собой трубу, разделенную на камеры, расширительная и выпускная из которых соединены через нейтрализатор, размещенный в полости трубы, смещенно от ее оси, а резонансная камера также смещена от оси и отделена от выпускной камеры фильтром и нейтрализатором, установленным по существу в зоне выпускного патрубка. При таком выполнении фильтра-нейтрализатора малоэффективно глушение на всех этапах прохождения отработавших газов: на первом этапе прежде всего из-за малых размеров резонансной камеры, ограниченной поверхностью фильтра, весьма малого по размерам и до которого отработавшие газы доходят по существу без потерь скорости и звуковой энергий. Неэффективно шумоглушение и в последующих двух камерах, в частности, в каталитической полости, также неэффективно шумоглушение при смещении задвижки, перекрывающей проход газов в упомянутую резонансную камеру. В другом положении задвижки газы заполняют другую резонансную камеру, ограниченную поверхностью еще одного каталитического блока нейтрализатора, установленного почти вплотную к упомянутому выше блоку нейтрализатора, что существенно ухудшает шумоподавление. При смещенном положении задвижки, обеспеченном по команде электронного блока для регенерации сажевого фильтра, задействованы оба блока нейтрализатора, т.е. на основном режиме работы задействован только один из них, что весьма нерационально.

Продольное по существу перемещение газов практически исключает возможность использования теплопередачи, что сказывается на эффективности очистки газов устройством. К тому же наружная поверхность каталитических блоков через стенку корпуса по существу соприкасается с атмосферой.

Таким образом, фильтр-нейтрализатор по патенту 5052178, несмотря на сравнительную сложность, особенно по выполнению перегородок конструкции и весьма заметные дополнительные затраты в производстве и неоправданные из-за второго нейтрализатора - в эксплуатации, не обеспечивает требуемые по условиям эксплуатации транспортных средств характеристики как по подавлению шума, так и, что особенно заметно, по очистке отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, в нем не предусмотрен сброс сажи и частиц, образующихся в результате регенерации фильтра, наружу.

Задача настоящего предложения - повышение эксплуатационных свойств фильтра-нейтрализатора при упрощении его конструкции и снижении затрат на его производство.

Повышение эксплуатационных свойств фильтра-нейтрализатора при упрощении его конструкции и снижении затрат на его производство и эксплуатацию обеспечено путем рациональной организации газового потока и теплообмена, а также оптимального размещения и выполнения унифицированных основных его элементов.

Для этого в фильтре-нейтрализаторе, содержащем корпус с патрубками и разделяющими его на полости перегородками, в котором установлены блок дисперсных частиц и нейтрализатор, входной патрубок открыт в каталитическую полость.

Непосредственное соединение входного патрубка с каталитической полостью в фильтре-нейтрализаторе, содержащем корпус с патрубками и разделяющими его на полости перегородками, в котором размещены фильтр дисперсных частиц и нейтрализатор, позволит повысить его эксплуатационные свойства при упрощении конструкции фильтра-нейтрализатора и снижении затрат на его изготовление и эксплуатацию, поскольку отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания из входного патрубка поступают в правильную по форме и простую в изготовлении и удаленную от окружающего пространства каталитическую полость, где обеспечивается первый этап шумоглушения, газы эффективно распределяются по поверхности нейтрализатора, при прохождении которого обеспечен второй этап шумоглушения и нейтрализация токсичных компонентов.

Улучшению эксплуатационных свойств фильтра-нейтрализатора при упрощении его конструкции и снижении затрат на его производство и эксплуатацию способствует и то, что полость прохода отработавших газов после нейтрализаторов расположена по ходу их потока до каталитической полости.

В этом случае газы, пройдя второй этап шумоглушения, после каталитических блоков подогреваются не только теплом, выделяемым в них при химической реакции, но и теплом газов, поступающих в каталитическую полость из входного патрубка и тем самым интенсифицируют протекание этого процесса в фильтре дисперсных частиц, при этом каждый из упомянутых элементов фильтра-нейтрализатора, по которому следует упомянутый газовый поток, прост в изготовлении и функционировании.

Повышению эффективности функционирования фильтра-нейтрализатора способствует совмещение по существу полости прохода отработавших газов после нейтрализатора с входным в фильтровальные элементы участком, поскольку газовому потоку предоставлен сравнительно обширный объем, образованный простыми по форме деталями, обеспечиваются гашение его скорости и благоприятные условия как с точки зрения дальнейшего шумоглушения, так и эффективной его очистки от твердых частиц в фильтре.

Для очистки каналов фильтра от твердых частиц упомянутый входной участок имеет возможность опорожнения.

Для обеспечения эксплуатации транспортного средства при низкой температуре окружающего воздуха входной в фильтровальные элементы участок имеет возможность сообщения с выходной полостью фильтра-нейтрализатора.

Надежно упомянутое сообщение обеспечивают поворотной перегородкой-заслонкой.

Безотказность этого поворота обеспечена пневмоцилиндром.

При аварийной ситуации рабочее тело от источника давления поступает в полость пневмоцилиндра через соответствующий прибор.

Водитель автобуса узнает об аварийной ситуации от светового или звукового сигнализаторов, питаемых от генератора, управляемого компаратором, срабатывающим от преобразователя энергии.

Фильтр-нейтрализатор прост и надежен хотя бы потому, что в нем обеспечено эффективное крепление его элементов, а также его самого на транспортном средстве.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:

фиг.1 - размещение агрегатов на транспортном средстве;

фиг.2 - фильтр-нейтрализатор;

фиг.3 - фильтр-нейтрализатор, вид сбоку;

фиг.4 - продольный разрез фильтра-нейтрализатора;

фиг.5 - блок фильтровальный:

фиг.6 - элемент фильтрующий;

фиг.7 - блок-схема прибора аварийной сигнализации.

Фильтр-нейтрализатор 1 установлен в системе выпуска отработавших газов транспортного средства 2 (автобуса "Икарус-280) на месте штатного глушителя и закреплен на основании кузова посредством двух полухомутов 3 (фиг.1). Фильтр-нейтрализатор (фиг. 2-4) содержит корпус 4 с входным 5 и выходным 6 патрубками, двумя донышками 7 и 8 и перегородками 9 и 10, разделяющими корпус на полости. В корпусе 4 установлены фильтр дисперсных частиц 11 и нейтрализатор 12. Нейтрализатор 12, размещенный в полости 13, содержит установленные параллельно друг другу два каталитических блока 14 и 15 в обечайках. Входной патрубок 5 открыт в каталитичекую полость 13.

Благодаря тому, что в фильтре-нейтрализаторе, содержащем корпус 4 с патрубками 5 и 6 и разделяющими его на полости перегородками 9 и 10, в котором установлены фильтр дисперсных частиц 11 и нейтрализатор 12, входной патрубок 5 открыт в каталитичекую полость 13, обеспечивается поступление отработавших газов из входного патрубка в правильную по форме и простую в изготовлении каталитичекую полость 13 и первый этап шумоглушения, эффективное распределение газов по поверхности каталитических блоков 14 и 15 нейтрализатора 12, при прохождении которого осуществляются второй этап шумоглушения и эффективная нейтрализация отработавших газов за счет дожигания оксида углерода и углеводородов и, как следствие этого, повышение эксплуатационных свойств при упрощении конструкции фильтра-нейтрализатора и снижение затрат на его изготовление и эксплуатацию. Полость 16 прохода отработавших газов после нейтрализатора 12 расположена по ходу их потока до каталитической полости 13. Это также способствует улучшению эксплуатационных свойств фильтра-нейтрализатора при упрощении его конструкции и снижении затрат на его производство и эксплуатацию, поскольку отработавшие газы, пройдя каталитические блоки 14 и 15, подогреваются не только теплом, выделяемым в них при химических реакциях, но и теплом газов, поступающих в удаленную от окружающего пространства каталитическую полость 13 из входного патрубка 5, что интенсифицирует протекание процесса очистки газов в фильтре, а упомянутые элементы фильтра-нейтрализатора, по которым движется газовый поток, просты в изготовлении.

Фильтр 11 состоит из четырех фильтровальных блоков, каждый из которых (фиг. 5) представляет собой пакет фильтрующих элементов 17 с каналами 18 (фиг. 6) из волокнистой керамики, заключенных через уплотняющие прокладки в металлический каркас из уголков 19 и двух боковин 20. Фильтрующий элемент (фиг.6) представляет собой плоскую пластину 105х200 мм толщиной 4 мм, каналы имеют прямоугольное сечение 2х2,5 с толщиной стенок 1 мм и поочередно заглушены с одного конца, пластины собираются в блок с шахматным расположением заглушек.

Полость 16 прохода отработавших газов после нейтрализатора 12 открыта во входной в фильтровальные элементы 17 участок 21. Совмещение по существу полостей прохода отработавших газов после нейтрализатора и входа в фильтровальные элементы способствует повышению эффективности функционирования фильтра-нейтрализатора, поскольку выход газа из нейтрализатора 12 в полость 16 сопровождается потерей скорости энергии газа, снижением уровня шума и обеспечением условий для более эффективной очистки газа в фильтровальных блоках фильтра 11.

Входной в фильтровальные элементы участок 21 имеет возможность сообщения с выходной полостью 22 фильтра-нейтрализатора, а также имеет возможность опорожнения через выполненное в стенке корпуса 4 высыпное отверстие 23, закрытое заглушкой 24.

Для надежного сообщения участка 21 с выходной полостью 22 в перепускном канале 25 установлена поворотная перегородка-заслонка 26, имеющая кинематическую связь со штоком пневмоцилиндра 27, закрепленного на кронштейне 28 и обеспечивающего безотказность ее работы. Аварийная система перепуска отработавших газов (фиг. 1), помимо перепускного канала 25, заслонки 26, пневмоцилиндра 27, включает в себя также пневмокран управления 29 и пневмошланги 30 и 31, подводящие рабочее давление от воздушного ресивера 32 к пневмокрану 29 и рабочей полости 33 пневмоцилиндра 28, а также прибор аварийной сигнализации 34, соединенный с помощью пневмошланга 30 со штуцером на металлической трубке 35 (фиг.4), вваренной в дно 8 фильтра-нейтрализатора. Рабочая полость 33 пневмоцилиндра 27 сообщена с воздушным ресивером 32 через прибор аварийной сигнализации 34, что обеспечивает при аварийной сигнализации поступление рабочего тела от источника давления в рабочую полость 33 пневмоцилиндра 27.

Прибор аварийной сигнализации 34 содержит преобразователь (датчик) давления 36, усилитель 37, фильтр 38, компаратор 39 сравнения сигнала преобразователя с эталонным сигналом, вырабатываемым задатчиком 40, генератор 41, питающий световой 42 и слуховой 43 сигнализаторы, смонтированные в едином корпусе. Благодаря этому водитель автобуса узнает об аварийной ситуации от светового 42 или слухового 43 сигнализаторов, питаемых от генератора 41, управляемого компаратором 39, срабатывающим от преобразователя давления 36.

Фильтр-нейтрализатор функционирует следующим образом.

Перед запуском двигателя кнопка крана управления 29 должна находиться в нормальном верхнем положении (кран нормально закрыт). Тогда давление в рабочей полости 33 пневмоцилиндра 27 отсутствует и заслонка 26 открывает проходное сечение перепускного канала 25, обеспечивая возможность прохождения отработавших газов, минуя фильтровальные блоки фильтра 11.

При эксплуатации транспортного средства при температуре окружающего воздуха ниже +5oC с открытой заслонкой аварийного перепуска автобус должен работать в течение 10 минут. Это необходимо для того, чтобы удалить из фильтрующего материала сконденсировавшуюся или замерзшую влагу, наличие которой может привести к значительному повышению газодинамического сопротивления фильтра и, следовательно, к большим механическим нагрузкам на него при включении двигателя. После прогрева двигателя водитель нажимает кнопку крана управления 28 и фиксирует ее в таком положении с помощью специального фиксатора. Рабочее состояние крана управления 29 становится открытым, воздух под давлением поступает в полость 33 пневмоцилиндра 27, и заслонка 26 перекрывает канал 25. Отработавшие газы из двигателя внутреннего сгорания через входной патрубок 5 поступают в каталитическую полость 13, проходят каталитические блоки 14 и 15 нейтрализатора 12 и поступают на участок 21 входа в фильтровальные элементы 17 и полость 16. На этой первой ступени осуществляется в несколько этапов шумоглушение и происходит дожигание продуктов неполного сгорания топлива - оксида углерода и углеводородов, большая часть которых превращается в углекислый газ и воду. Пройдя каталитические блоки 14 и 15, отработавшие газы подогреваются не только теплом, выделяемым в них при химических реакциях, но и теплом газов, поступающих в полость 13 из входного патрубка 5. Благодаря этому и совмещению по существу полостей прохода отработавших газов после нейтрализатора и входа в фильтровальные элементы обеспечиваются условия для более эффективной очистки отработавших газов во второй ступени очистки. Проходя через фильтровальные блоки фильтра 11, они очищаются от сажевых и других дисперсных частиц, выходят в выходную полость 22 и поступают в выходной патрубок 6. После окончания работы или перед длительной стоянкой в холодное время года необходимо перевести кнопку крана управления 29 в верхнее положение и тем самым открыть поворотную заслонку 26, чтобы не забыть это сделать при последующем запуске двигателя.

Если по какой-либо причине давление в полости 16 перед фильтровальными блоками фильтра 11 превысило значение 10,5+5% кПа, то сигнал от датчика давления через усилитель 37, фильтр 38 и компаратор 39 запускает генератор 41 и начинает работать световой сигнализатор - сигнальная лампочка 42, при достижении давления 12,5+5% кПа включается слуховой сигнализатор 43 - зуммер. Красная мигающая сигнальная лампочка предупреждает водителя о возможности аварийного режима работы фильтра-нейтрализатора и требует от водителя повышенного внимания. При появлении звукового сигнала, даже кратковременного, водитель должен перевести кнопку крана управления 29 в верхнее положение, т. е. закрыть его. Это приводит к стравливанию воздуха из полости 33 пневмоцилиндра 27 и закрытию поворотной заслонки 26. Отработавшие газы проходят через перепускной канал 25, минуя фильтровальные блоки, что приводит к уменьшению давления в полости 16 и включению аварийной сигнализации.

При нормальной работе фильтра-нейтрализатора в нем в автоматическом режиме происходит регенерация фильтра от сажи за счет введения в топливо активатора горения сажи. В качестве активатора горения сажи используется металлоорганическое соединение железа (ферроцен), растворенное в дизельном топливе. Одновременно с сажей в каналах 18 происходит медленное накопление частиц окислов железа, образующихся в результате окисления в камере сгорания двигателя ферроцена, растворенного в дизельном топливе. По мере работы фильтра-нвйтрализатора рабочий объем каналов уменьшается за счет заполнения этими частицами, что приводит к повышению его газодинамического сопротивления и уменьшению сажеемкости фильтра. Поэтому через каждые 40000 км пробега проводят очистку каналов от частиц, образующихся в результате авторегенерации, через отверстие 23.

Таким образом, путем рациональной организации газового потока и теплообмена, а также оптимального размещения и выполнения основных элементов фильтра-нейтрализатора обеспечено повышение его эксплуатационных свойств при упрощении его конструкции и снижении затрат на его производство и эксплуатацию. Установка предлагаемого фильтра-нейтрализатора на городские автобусы большой вместимости типа "Икарус-280" позволяет снизить выбросы газообразных токсичных компонентов окиси углерода и углеводородов, а также дисперсных частиц в пять-шесть раз.

Класс F01N3/02 для охлаждения газов или удаления из них твердых частиц

глушитель -  патент 2508456 (27.02.2014)
фильтр для улавливания твердых частиц с гидролизующим покрытием -  патент 2506987 (20.02.2014)
устройство для очистки содержащего частицы сажи отработавшего газа -  патент 2503829 (10.01.2014)
очищаемый на месте искрогаситель -  патент 2501959 (20.12.2013)
способ удаления токсичных веществ из выхлопных газов автомобиля и устройство для реализации способа -  патент 2490481 (20.08.2013)
очищающий от дисперсных частиц материал, фильтр-катализатор для очистки от дисперсных частиц с использованием очищающего от дисперсных частиц материала и способ регенерирования фильтра-катализатора для очистки от дисперсных частиц -  патент 2468862 (10.12.2012)
комбинированное устройство снижения токсичности отработавших газов дизеля -  патент 2459091 (20.08.2012)
способ и устройство для получения содержащего восстановитель газового потока -  патент 2455502 (10.07.2012)
нейтрализатор отработавших газов -  патент 2445475 (20.03.2012)
нейтрализатор отработавших газов -  патент 2433285 (10.11.2011)
Наверх