FI90686B - Lisäilmansyötöllä varustettu katalyyttinen pakokaasupuhdistin polttomoottoreita varten - Google Patents

Description

Lisäilmansyötöllä varustettu katalyyttinen pakokaasupuh- distin polttomoottoreita varten ! 90686

Keksinnön kohteena on lisäilmansyötöllä varustettu 5 katalyyttinen pakokaasupuhdistin polttomoottoreita varten, joka käsittää kotelorakenteen, johon kotelorakenteeseen on sovitettu pakokaasun syöttöaukko, ainakin yksi katalyytti-elementti, pakokaasuvirtausta laminarisoiva väline, välineet kotelorakenteen jakamiseksi useisiin kammioihin, pa-10 kokaasun poistoaukko ja lisäksi välineet lisäilman syöttämiseksi kotelorakenteeseen pakokaasuvirtauksen yhteyteen.

Nyt esillä olevan keksinnön mukaista pakokaasupuh-distinta käytetään polttomoottoreiden yhteydessä. Erityisesti keksinnön mukainen pakokaasupuhdistin sopii 2-tah-15 tisten pienkoneiden kuten moottorisahan, ruohonleikkurin, moottorikelkan, mopon tai moottoripyörän yhteyteen, joissa pakokaasupuhdistimelle ei ole käytettävissä kuin hyvin pieni ja rajoitettu tila.

Katalyyttinen pakokaasunpuhdistus perustuu pakokaa-20 sun puhdistamiseen syöttämällä pakokaasu yhden tai useamman katalyyttielementin lävitse. Katalyyttielementit sisältävät katalyyttistä ainetta, joka nopeuttaa haitallisten epäpuhtauksien palamista eli käytännössä mahdollistaa palamisen normaalia alemmassa lämpötilassa. Pakokaasujen 25 puhdistuksen merkitys on jo nykyisin tärkeä erityisesti ympäristön saastumisen estämiseksi. Tavanomaisissa katalyyttisissä puhdistimissa ongelmana on hapen riittävyys, sillä mikäli happea ei ole tarpeeksi, niin tällöin hiilivedyn palamistuotteena syntyy hiilimonoksidia eli häkää, 30 joka hapen puutteen vuoksi ei edelleen pala hiilidioksidiksi. Hajuttomana ja värittömänä häkä on ympäristölleen .. . ja erityisesti ihmiselle vaarallinen. Katalyyttisen puh distuksen puhdistustehon parantamiseksi on jo aikaisemmasta tunnettua käyttää pakokaasupuhdistimia, joihin syöte-35 tään ulkopuolelta lisäilmaa, jolloin lisäilmassa oleva 2 9 G 6 3 6 happi nopeuttaa palamisreaktioita, joilla aikaansaadaan pakokaasussa olevien tärkeimpien saastekomponenttien eli hiilimonoksidin CO ja hiilivetyjen HC nopeampi ja täydellisempi palaminen hiilidioksidiksi. Lisäilman syötöllä 5 varustettuja katalyyttisiä pakokaasupuhdistimia kutsutaan hapettaviksi puhdistimiksi.

Patenttijulkaisusta GB-2048706 tunnetaan lisäilman-syötöllä varustettu katalyyttinen puhdistin. Kyseisessä rakenteessa lisäilmansyöttöä on parannettu siten, että 10 lisäilmaa syöttävä putki ulottuu puhdistimen sisällä puhdistimen reunalta toiselle, jolloin putki käsittää useita reikiä lisäilman sekoittamiseksi pakokaasuun. Kyseinen rakenne ei kuitenkaan mahdollista riittävän hyvää puhdistus-tulosta ja lisäksi ilman syöttö vaatii tässä tapauksessa 15 ulkoisen laitteen kuten pumpun tai muun vastaavan laitteen. Patenttijulkaisusta DE-3111498 tunnetaan ns. ventu-ri-tyyppinen lisäilmansyöttö, jossa käytetään pakokaasu-virtausta kuristavaa eli supistavaa venturia ja lisäilman-syöttöputkessa venttiileitä lisäilmavirtauksen kontrolloi-20 miseen. Kyseinen rakenne on venttiilien vuoksi rakenteeltaan tavanomaista monimutkaisempi ja näin ollen kalliimpi ja häiriöalttiimpi liikkuvien osiensa vuoksi. Venturin kuristavan vaikutuksen vuoksi kyseisen kaltainen pakokaasu-puhdistin aiheuttaa tehohäviöitä eikä laminarisoi pakokaa-25 suvirtausta. Tunnetut ratkaisut lisäilman syöttämiseksi ovat myös kooltaan suuria.

Tämän keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin uuden-tyyppinen pakokaasupuhdistin, joka välttää tunnettuihin ratkaisuihin liittyvät ongelmat.

30 Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisella pa- kokaasupuhdistimella, jolle on tunnusomaista, että pako-kaasuvirtausta laminarisoivan välineen jälkeiseen kammioon ja samalla lisäilmaa syöttävien välineiden läheisyyteen on sovitettu yksi tai useampia imulevyjä, että imulevyt kä- 35 sittävät pakokaasun virtausaukkoja, että imulevyt käsittä-

II

3 90686 vät lisäilman virtausaukkoja ja että imulevyt on sovitettu vasten pakokaasuvirtaa ja lisäilmavirtaa siten, että vir-tausaukkojen kautta imulevyiltä lisäilma on imettävissä imulevyjen pakokaasun virtausaukkojen kautta etenevään 5 varsinaiseen pakokaasuvirtaukseen.

Keksinnön mukainen pakokaasupuhdistin perustuu siihen ajatukseen, että pakokaasupuhdistin käsittää välineet, eli yhden tai useampia kammioon sovitettuja imulevyjä, joilla lisäilman määrää ja pakokaasuvirtauksen kykyä imeä 10 lisäilmaa voidaan hallita.

Keksinnön mukaisella pakokaasupuhdistimella saavutetaan useita etuja. Kammioon sovitettujen imulevyjen avulla saavutetaan pienikokoisella rakenteella tehokas lisäilman imeytyminen pakokaasuvirtaukseen. Rakenne ei käsi-15 tä liikkuvia osia, jolloin rakenne muodostuu halvaksi valmistaa ja toiminnaltaan käyttövarmaksi. Tehokkaan lisäilman imeytymisen ansiosta pakokaasun epäpuhtauskomponentit palavat täydellisemmin hiilidioksidiksi. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa pakokaasuvirtausta ei kuristeta, vaan 20 pakokaasuvirtaus laminarisoidaan, jolloin moottorille ei aiheudu tehohäviöitä. Imulevyjen käyttö myös tasaa pakokaasujen sykettä, jolloin päästään myös hiljaisempaan käyntiääneen.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin viitaten 25 oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää kaaviomaisesti sisäpuolelta pako-kaasupuhdistimen ensimmäisen toteutusmuodon mukaista rakennetta, kuvio 2a esittää kaaviomaisesti kammiolevyä, . - . 30 kuviot 2b - 2d esittävät kaaviomaisesti imulevyjä, kuvio 3 esittää poikkileikkausta kuvion 1 nuolten A - A kohdalta, kuvio 4 esittää poikkileikkausta kuvion 1 nuolten B - B kohdalta, 35 kuvio 5 esittää kaaviomaisesti sisäpuolelta pako- 4 90636 kaasupuhdistimen toisen toteutusmuodon mukaista rakennetta, kuvio 6 esittää poikkileikkausta kuvion 5 nuolten C - C kohdalta, 5 kuvio 7 esittää CO-pitoisuutta kierrosluvun suhteen ilman kuormitusta, kuvio 8 esittää HC-pitoisuutta kierrosluvun suhteen ilman kuormitusta, kuvio 9 esittää HC-pitoisuutta kierrosluvun suhteen 10 täydellä kuormalla, kuvio 10 esittää CO-pitoisuutta kierrosluvun suhteen täydellä kuormalla.

Kuviossa 1 on esitetty pakokaasupuhdistimen sisäpuolen rakennetta kaaviomaisesti pelkistettynä. Keksinnön 15 mukainen katalyyttinen pakokaasupuhdistin käsittää kote- lorakenteen 1. Kotelorakenteeseen 1 on sovitettu seuraavat osat: pakokaasun syöttöaukko 2, ainakin yksi katalyytti-elementti 3, pakokaasuvirtausta laminarisoiva väline 4 kuten putki, välineet, kuten kammiolevyt 5 ja 6 koteloraken-20 teen 1 jakamiseksi useisiin kammioihin 7-9. Edelleen kotelorakenteeseen 1 on sovitettu, eli kotelorakenne 1 sisältää pakokaasun poistoaukon 10 ja lisäksi välineet 11 kuten syöttöaukon lisäilman syöttämiseksi kotelorakenteeseen 1 ainakin yhteen kammioon pakokaasuvirtauksen yhtey-25 teen. Pakokaasuvirtausta on kuvattu nuolilla 12 - 16 eri kohdissa pakokaasupuhdistinta. Lisäilmavirtausta on kuvattu nuolilla 17 ja 18. Pakokaasua laminarisoivan välineen 4 eli esimerkiksi putken tarkoitus on yhdensuuntaistaa pako-kaasuvirtaus. Keksinnön mukaisesti pakokaasuvirtausta 14 30 laminarisoivan välineen 4 jälkeiseen kammioon 8 ja samalla lisäilmaa syöttävien välineiden 11 läheisyyteen on sovitettu yksi tai useampia imulevyjä 19, 20, joita kuviossa 1 esiintyy kaksi peräkkäistä imulevyä eli imulevyt 19 ja 20, joiden jälkeen pakokaasupuhdistin käsittää kaasutiiviisti 35 kiinnitetyn, esimerkiksi hitsatun toisen kammiolevyn 6.

li 5 90686

Ensimmäinen kammiolevy 5 on sovitettu kotelorakenteeseen 1 virtausuunnassa aikaisemmin eli pakokaasuvirtausta lamina-risoivan välineen 4 eli edullisesti putken ympärille ennen lisäilman syöttöaukkoa 11. Kuvioissa 2b - 2c on esitetty 5 myös kuviossa 1 esitetyt imulevyt 19 ja 20. Kuvioihin 1 ja 2b - 2c viitaten edelleen keksinnön mukaisesti imulevyt 19 ja 20 käsittävät pakokaasuvirtausaukkoja 21a ja 21b. Kuviossa 2a esitetty toinen kammiolevy 6 käsittää pakokaasun virtausaukon 21c. Kuviossa 2a - 2c esitetyt pakokaasun 10 virtausaukot 21a - 21c ovat kuviossa 1 pakokaasuvirtausta esittävien nuolten 15 kohdalla. Edelleen keksinnön mukaisesti imulevyt 19 ja 20 käsittävät lisäilman virtausaukko-ja 22a - 22d ja lisäksi keksinnön mukaisesti imulevyt 19 ja 20 on sovitettu vasten pakokaasuvirtaa 14, 15 ja lisä-15 ilmavirtaa 17 ja 18 siten, että virtausaukkojen 22a - 22d kautta imulevyjen 19 ja 20 kautta lisäilma on imettävissä varsinaiseen pakokaasuvirtaukseen 15. Kuviossa 2b ja 2c esitetyt lisäilman virtausaukot 22a - 22d imulevyissä 19 ja 20 sijaitsevat kuviossa 1 niissä kohdissa, joissa li-20 säilmavirtausta esittävät nuolet 17 ja 18 lävistävät imu-levyt 19 ja 20. Pakokaasun virtausaukkojen 21a ja 21b ei välttämättä tarvitse olla kuvioiden 2b - 2c mukaisella tavalla sijoitettuja imulevyihin 19 ja 20. Vaihtoehtoisesti pakokaasun virtausaukot 21a ja 21b voivat muodostua 25 varsinaisten imulevyjen 19 ja 20 ja kotelorakenteen 1 välisistä aukoista ja vastaavalla tavalla myös lisäilman virtausaukot 22a - 22d voivat muodostua varsinaisten imu-levyjen 19 ja 20 ja kotelorakenteen 1 välisistä aukoista, mutta kyseiset vaihtoehtoiset toteutusmuodot tulee nähdä 30 nyt esillä olevan keksinnön mukaisena rakenteena, sillä virtausaukkojen toiminnan kannalta on olennaista, että virtausaukkojen kautta pakokaasu ja lisäilma voidaan syöttää joko läpi imulevyn tai sen sivuitse. Virtausaukkojen olemassaolon kannalta on tärkeintä, että virtausaukot ovat 35 imulevyistä 19 ja 20 poistettuja alueita kuten reikiä ku- 6 90686 vioiden 2b - 2d mukaisesti, tai sitten imulevyt 19 ja 20 ovat vajaareunaisia, jolloin virtausaukot muodostuvat varsinaisen imulevyn 19 ja 20 ja kotelorakenteen 1 tai muun rakenteen väliin.

5 Keksinnön edullisessa toteutusmuodossa kuvioiden 2b - 2c mukaisesti lisäilman virtausaukot 22a - 22b imule-vyssä 19 ja lisäilmanvirtausaukot 22c - 22d imulevyssä 20 on sovitettu pakokaasun virtausaukkojen 21a, vastaavasti 21b ympärille. Tällöin lisäilma voidaan symmetrisesti oh-10 jata keskempänä imulevyä sijaitsevan pakokaasun virtausau-kon 21a ja 21b ympärille, jolloin pakokaasuvirtauksella on paremmat edellytykset imeä lisäilma tehokkaasti mukaansa.

Keksinnön edullisessa toteutusmuodossa kuvioihin 2b - 2c viitaten kuviossa 1 peräkkäisten imulevyjen 19 ja 20 15 lisäilmavirtausaukot on muodostettu virtausuunnassa toisistaan poikkeaviin kohtiin eli eri linjaan. Tällä tarkoitetaan sitä, että toisen imulevyn 20 lisäilman virtausaukot 22c ja 22d eivät ole suoraan peräkkäin ensimmäisen imulevyn 19 lisäilman virtausaukkojen 22a ja 22b kanssa. 20 Tällöin parannetaan imulevyjen 19 ja 20 kykyä toimia myös haitallisen paluuvirtauksen estäjänä, koska paluuvirtaus ei pääse suoraan etenemään taaksepäin.

Keksinnön edullisessa toteutusmuodossa imulevyjen 19 ja 20 pakokaasun virtausaukkojen 21a ja 21b koko on va-25 littu siten, että aukkojen koko kasvaa virtaussuunnassa eli toisen imulevyn 20 aukon 21b koko on suurempi kuin ensimmäisen imulevyn 19 aukon 21a koko, koska imulevyjen määrän lisääntyessä ilmamäärä kasvaa ja lisääntyvä ilma-määrä saadaan tällöin paremmin mahdutettua pakokaasun vir-30 tausaukkoihin 21a ja 21b. Edellä esitetyllä tavalla myös viimeisen varsinaisen imulevyn 20 jälkeinen kuvioissa 1 ja 2a esitetty toinen kammiolcvy 6 on edullisesti sellainen, että sen käsittämä pakokaasun virtausaukko 21c on kooltaan suurempi kuin kammiolevyä edeltäneissä imulevyissä 19 ja 35 20. Hakijan havaintojen mukaan eräs sopiva mitoitus pako- ii 7 9Π636 kaasun virtausaukkojen 21a - 21c koolle on sellainen, että pakokaasun virtausaukkojen 21a - 21c koko kasvaa imulevyn 19 mitasta 20 millimetriä millimetrin porrastuksella toisen kammiolevyn 6 mittaan 22 millimetriä. Kuvioissa 2a -5 2c virtausaukkojen kokoa eli halkaisijaa esittävät nuolet D, E ja F, joista D:n mitta on lyhin eli 20 millimetriä ja F:n mitta pisin eli 22 millimetriä.

Kuviossa 2d on esitetty imulevy 23 on keksinnön edullisen toteutusmuodon mukaisesti sellainen, että imule-10 vyn 23 virtausaukko käsittävää virtausaukon 21d reunan pituutta kasvattavan muodon 24. Kuviosta 2d havaitaan, että epätasaisen reunan muodon aikaansaama reunan pituus on huomattavasti pitempi kuin kuvioissa 2b - 2c esitetyn pyöreän reunan pituus. Imulevyn 23 pakokaasun virtausaukon 15 21d reunan pidentämisellä parannetaan lisäilman imeytymis tä pakokaasuvirtaukseen 15, koska käytännössä tällöin imu-levy käsittää enemmän reunaa, jolta lisäilma jättää imulevyn ja imeytyy pakokaasuvirtaukseen.

Kuviossa 4 on esitetty kotelorakenteen 1 poikki-20 leikkaus kuvion 1 nuolten B - B kohdalta. Kuviosta 4 käy selvemmin esille eräs edullinen toteutusmuoto pakokaasu-virtausta laminarisoivan välineen 4 sijoitukselle. Kuvioissa 1 ja 4 pakokaasuvirtausta laminarisoiva väline on sovitettu ensimmäisen katalyyttielementin sisälle eli käy-25 tännössä katalyyttielementti 3 on sovitettu putken 4 ympärille. Kyseinen rakenne parantaa mahdollisuuksia aikaansaada pienikokoinen pakokaasupuhdistin.

Kuvioon 1 viitaten kotelorakenne 1 on jaettu kam-miolevyillä useaan kammioon siten, että kammiolevyt 5 ja 6 30 jakavat kotelorakenteen ainakin kolmeen kammioon 7-9.

Ensimmäinen kammiolevy 5 ja kotelorakenne rajaavat ensimmäisen kammion 7, joka on kammio, johon pakokaasu syötetään pakokaasun syöttöreiästä. Toinen kammio 8 muodostuu kotelorakenteen ja ensimmäisen kammiolevyn 5 ja toisen 35 kammiolevyn 6 rajaamasta tilasta. Toinen kammio 8 on ni- 8 9 Π 6 8 6 menoinaan se kammio, johon pakokaasuvirtausta laminarisoiva väline eli esimerkiksi putki 4 suuntaa pakokaasuvirtauksen 14. Lisäilman syöttö on sovittu myös tähän samaan toiseen kammioon 8 ja edelleen samaan kammioon on sovitettu myös 5 imulevyt 19 ja 20. Kolmas kammio 9 muodostuu toisen kam-miolevyn 6 ja kotelorakenteen välisestä tilasta. Keksinnölle on olennaista yhden tai useamman imulevyn sovittaminen vasten pakokaasun ja lisäilman virtausta lyhyeen tilaan pakokaasuvirtausta larainarisoivan välineen 4 jälkei-10 seen kammioon 8.

Kuvioissa 2a - 2d viitenumerolla 50 esitetyt kohdat esittävät pistehitsauksia, joilla imulevyt ja kammiolevyt voidaan kiinnittää kotelorakenteeseen.

Kuvio 3 esittää poikkileikkausta kuvion 1 nuolten 15 A - A kohdalta. Kuvioihin 1 ja 3 viitaten kotelorakenteen 1 kolmanteen kammioon 9 on sovitettu toinen katalyyttiele-mentti 25. Nyt esillä olevan keksinnön kohde liittyy etupäässä pakokaasupuhdistimen mekaaniseen toteutukseen eikä niinkään katalyyttielementteihin ja niissä tapahtuviin ke-20 miallisiin reaktioihin. Edellä mainitun johdosta todetaan lyhyesti, että katalyyttielementit 3 ja 25 ovat sinänsä tunnetun tyyppisiä katalyyttielementtejä eli katalyytti-kennoja, jotka käsittävät esimerkiksi keraamisen tai metallisen pohja-ainekennoston, sen päälle asetetun väliai-25 nekerroksen, joka käsittää kemiallisten reaktioiden kiihdyttäjiä. Esimerkiksi alumiinioksidista valmistettu väli-kerros on pinnoitettu jalometalliseoksella, joka koostuu esimerkiksi platinasta ja rodiumista. Ensimmäisessä kammiossa 7 ensimmäisessä katalyytissä 3 hiilivedyt HC pala-30 vat hiilidioksidiksi C02, hiilimonoksidiksi CO ja vedeksi HjO, mikäli happea ei ole tarpeeksi. Pakokaasuun siis jää haitallista hiilimonoksidia CO.

Seuraavaksi selostetaan keksinnön mukaisen pakokaasupuhdistimen toimintaa kuvioihin 1-4 viitaten. Pakokaa-• 35 su syötetään moottorilta (ei esitetty) pakokaasun syöttö-

II

9 90636 aukon 2 kautta kotelorakenteen 1 sisään ensimmäiseen kammioon 7. Pakokaasuvirtaus 12 etenee ensimmäisen katalyyt-tielementin 3 läpi, jonka jälkeen pakokaasuvirtaus 13 kääntyy kammion 7 päädyssä pakokaasuvirtausta laminarisoi-5 vaan putkeen 4. Putken 4 matkalla pakokaasuvirtaus 14 la-minarisoituu. Putki 4 suuntaa laminaarisen pakokaasuvir-tauksen toiseen kammioon 8, johon on sovitettu imulevyt 19 ja 20. Välineet lisäilman syöttämiseen koostuvat yksinkertaisimmillaan lisäilman syöttöaukosta 11, joka on sovitet-10 tu yhteyteen toisen kammion 8 kanssa. Imulevyt 19 ja 20 on sovitettu sekä lisäilmaa syöttävän välineen 11 että myös pakokaasua laminarisoivan välineen eli putken 4 läheisyyteen. Lisäilmavirtaus 17 ja 18 etenee ensimmäiselle imule-vylle 19 ja lävistää sen imulevyn 19 muodostettujen lisä-15 ilman syöttöaukkojen 22a ja 22b kautta, jolloin lisäilma saapuu ensimmäisen imulevyn 19 ja toisen imulevyn 20 väliselle alueelle. Osa lisäilmavirtauksesta 17 ja 18 imeytyy ensimmäisen imulevyn 19 pakokaasun virtausaukon 21a reunasta laminaarisen pakokaasuvirtauksen 15 sykkeen mukaan. 20 Pakokaasuvirtaus on ohjattu pakokaasuvirtausta laminari-soivalla putkella ensimmäisen imulevyn 19 keskellä sijaitsevaan pakokaasuvirtausaukkoon 21a. Osa lisäilmavirtauksesta 17 ja 18 etenee kotelorakenteen 1 pituussuunnassa eteenpäin ja lävistää toisen imulevyn 20 lisäilman vir-25 tausaukkojen 22c ja 22d kautta, jolloin lisäilmavirtaus etenee toisen imulevyn 20 ja toisen kammiolevyn 6 väliin, josta lisäilma imeytyy pakokaasuvirtauksen 15 sykkeen mukaan. Seuraavaksi lisäilmalla täytetty pakokaasuvirtaus etenee kolmanteen kammioon 9, johon on sovitettu toinen .30 katalyyttikenno 25. Kolmannessa kammiossa 9 pakokaasussa vielä oleva hiilimonoksidi CO palaa lisäilmasta saadun lisähapen ansiosta hiilidioksidiksi. Keksinnön edullisessa toteutusmuodossa toinen katalyyttielementti 25 on sijoitettu sopivan etäisyyden päähän toisesta kammiolevystä 6, 35 jotta pakokaasuvirtaus ehtisi levitä koko katalyyttiele- 10 90636 mentin 25 poikkipinta-alan alueelle. Puhdistettu pakokaa-suvirtaus 16 poistetaan kotelorakenteesta poistoaukon 10 kautta. Pakokaasussa 15 esiintyy polttomoottorin käynnin mukainen sinimuotoinen syke. Hakijan havaintojen mukaan 5 keksinnön mukainen imulevy- ja kammiorakenne aikaansaa sen, että lisäilma tehokkaasti täyttää pakokaasun sykkeen matala-amplitudiset osuudet.

Kuvio 5 esittää kaaviomaisesti sisäpuolelta pako-kaasupuhdistimen toisen toteutusmuodon mukaista rakennet-10 ta, jonka tärkeimpänä erona kuvion 1 mukaiseen ratkaisuun on lisäilman syöttötapa imulevyille. Kuvion 5 rakenne ja toiminta on periaatteeltaan varsin samantyylinen kuin kuvion 1 mukaisessa toteutusmuodossa ja tässä yhteydessä viitataankin edellä selostettuun rakenteeseen ja toiminta-15 periaatteeseen. Kuvion 5 mukaisesti toisen toteutusmuodon mukainen pakokaasupuhdistin käsittää kotelorakenteen 101, johon kotelorakenteeseen on sovitettu pakokaasun syöttö-aukko 102, ainakin yksi katalyyttielementti 103, pakokaa-suvirtausta laminarisoiva väline 104, välineet 105 ja 106, 20 kuten kammiolevyt kotelorakenteen jakamiseksi useisiin kammioihin 108 - 109, pakokaasun poistoaukko 110 ja lisäksi välineet 111 lisäilman syöttämiseksi kotelorakenteeseen pakokaasuvirtauksen yhteyteen, joista viimeksimainittu on tässä keksinnön edullisessa toteutusmuodossa lisäilmaa 25 syöttävä väline 111, joka muodostuu kotelorakenteen pinta-alueelle muodostetusta virtaustilasta. Virtaustila 111 ulottuu edullisesti huomattavalle osalle kotelorakenteen 101 pinta-aluetta ja edullisesti vielä siten, että virtaustila 111 kiertää huomattavan osan kotelorakennetta, ja 30 mieluiten kuvioiden 5 ja 6 mukaisesti siten, että virtaus-tila 111 on sovitettu kotelorakenteen pinta-alueelle siten, että se kiertää olennaisesti koko kotelorakenteen. Kyseisellä rakenteella päästään siihen, että lisäilmaa voidaan käyttää kotelorakenteen 101 jäähdytykseen. Kuvios-35 ta 6 on havaittavissa pakokaasuvirtauksen laminarisointiin

II

li 9 Π 6 3 6 tarkoitettu putki 104, sen ympärille sovitettu katalyyt-tielementti 103 ja katalyyttielementin 103 ja koteloraken-teen 101 välinen virtaustila 111, joka siis muodostaa välineen lisäilman syöttämiseen.

5 Samalla tavalla kuin kuviossa 1 myös kuvion 5 mu kainen pakokaasupuhdistin käsittää samanlaiset rakenteet, imulevyjä tosin on kolme kappaletta eli imulevyt 119 ja 120 ja 121. Imulevyt ja toinen kammiolevy 106 käsittävät pakokaasun virtausaukot, jotka sijaitsevat pakokaasuvir-10 tausta kuvaavan nuolen 115 kohdalla. Imulevyt 119 - 121 myös käsittävät lisäilman virtausaukot, jotka sijaitsevat nuoliryhmien 130 ja 131 kohdalla. Toinen kammiolevy 106 myös käsittää pakokaasun virtausaukon 121c. Kolmanteen kammioon 109 on vastaavasti sovitettu toinen katalyytti-15 elementti 125. Kuvioiden 5 ja 6 olennaisin sisältö on kuitenkin se rakenne, jolla lisäilman virtaus 117 ja 118 tuodaan pitkän virtaustilan 111 kautta kotelorakenteen 101 pituussuunnassa imulevyille 119 - 121.

Kuviot 7-9 esittävät eräällä 2-tahtiruohonleikku-20 rilla mitattuja testituloksia keksinnön mukaisen pakokaa-supuhdistimen puhdistustehosta. Kaikissa kuviossa 7-9 ylin käyrä esittää moottorilta saatua pakokaasua, joka on mitattu kuvioon 1 merkitystä mittauspaikasta H. Kaikissa kuvioissa 7-9 keskimmäinen käyrä esittää puhdistettua 25 pakokaasua, joka on mitattu kuvioon 1 merkitystä mittaus-paikasta J, mutta tilanteessa ilman lisäilman syöttöä. Kaikissa kuvioissa 7-9 alimmainen käyrä esittää puhdistettua pakokaasua, joka on mitattu kuvioon 1 merkitystä mittauspaikasta J, mutta tilanteessa, jossa lisäilmaa syö-30 tetään pakokaasun yhteyteen.

Kuvio 7 esittää ilman kuormaa mitattua CO-pitoi-suutta moottorin kierrosluvun rpm suhteen. Kuviosta 7 havaitaan, että CO-pitoisuus oli hii1 idioksipitoisuus alenee neljäsosaan kun verrataan tilannetta ilman lisäilman syöt-35 töä tilanteeseen lisäilman syötön kanssa.

οηο,ί 12 - ° J o

Kuvio 8 esittää ilman kuormitusta mitattua HC-pi-toisuuden eli hiilivetypitoisuuden määrää ppm-asteikolla suhteessa moottorin kierroslukuun rpm. Kuviosta 8 havaitaan, että HC-pitoisuus alenee alle puoleen verrattaessa 5 tilannetta ilman lisäilman syöttöä tilanteeseen lisäilman syötön kanssa.

Kuvio 9 esittää kuormitettuna mitattua HC-pitoisuu-den eli hiilivetypitoisuuden määrää ppm-asteikolla suhteessa moottorin kierroslukuun rpm. Kuviosta 9 havaitaan, 10 että HC-pitoisuus alenee alle kolmasosaan verrattaessa tilannetta ilman lisäilman syöttöä tilanteeseen lisäilman syötön kanssa.

Kuvio 10 esittää hiilimonoksidipitoisuutta kierros-luvun suhteen täydellä kuormalla mitattuna. Kuviossa 10 15 suurella kierrosluvulla, eli alueella suurempi kuin 2600 kierrosta minuutissa, ylin kuvaaja esittää moottoreilta saatua pakokaasua, joka on mitattu kuvioon 1 merkitystä mittauspaikasta H. Keskimmäinen ja alin käyrä esittää puhdistettua pakokaasua, joka on mitattu kuvioon 1 merkitystä 20 mittauspaikasta J. Keskimmäinen käyrä esittää tilannetta ilman lisäilman syöttöä ja alimmainen käyrä lisäilman syötön kanssa. Kuviosta 10 havaitaan lisäilman syötön alentava vaikutus hiilimonoksidipitoisuuteen erityisesti suurilla kierrosluvuilla 3000 kierroksen ympäristössä. Huomioi-25 tavaa on, että pienkoneita usein käytetään lähes maksimi-kierrosnopeudella.

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut niihin, vaan sitä voidaan 30 monin tavoin muunnella oheisten patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (6)

13 90636

1. Lisäilmansyötöllä varustettu katalyyttinen pako-kaasupuhdistin polttomoottoreita varten, joka käsittää ko- 5 telorakenteen (1), johon kotelorakenteeseen (1) on sovitettu pakokaasun syöttöaukko (2), ainakin yksi katalyyt-tielementti (3), pakokaasuvirtausta laminarisoiva väline (4), välineet (5 ja 6) kotelorakenteen (1) jakamiseksi useisiin kammioihin (7-9), pakokaasun poistoaukko (10) ja 10 lisäksi välineet (11) lisäilman (17 ja 18) syöttämiseksi kotelorakenteeseen (1) pakokaasuvirtauksen (14 ja 15) yhteyteen, tunnettu siitä, että - pakokaasuvirtausta laminarisoivan välineen (4) jälkeiseen kammioon (7-9) ja samalla lisäilmaa syöttävien väli- 15 neiden (11) läheisyyteen on sovitettu yksi tai useampia imulevyjä (19 ja 20), että - imulevyt (19 ja 20) käsittävät pakokaasun virtausaukkoja (21a ja 21b), että - imulevyt (19 ja 20) käsittävät lisäilman (17 ja 18) vir- 20 tausaukkoja (22a-22d) ja että - imulevyt (19 ja 20) on sovitettu vasten pakokaasuvirtaa (14 ja 15) ja lisäilmavirtaa (17 ja 18) siten, että lisä-ilman virtausaukkojen (22a-22d) kautta imulevyiltä (19 ja 20) lisäilma on sovitettu olemaan imettävissä imulevyjen 25 (19 ja 20) pakokaasun virtausaukkojen (21a ja 21b,) kaut ta etenevään pakokaasuvirtaukseen (12-16).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pakokaasupuhdis-tin, tunnettu siitä, että lisäilman virtausaukot (22a-22d) on imulevyissä (19 ja 20) sovitettu pakokaasun 30 virtausaukkojen (21a ja 21b) ympärille.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen pakokaasu-puhdistin, tunnettu sitä, että peräkkäisten imulevyjen (19 ja 20) lisäilman virtausaukot on muodostettu virtaussuunnassa toisistaan poikkeaviin kohtiin.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen pakokaa- 14 90 6 36 supuhdistin, tunnettu siitä, että peräkkäisten imulevyjen (19 ja 20) pakokaasun virtausaukkojen (21a ja 21b) koko on valittu siten, että aukkojen koko kasvaa vir-taussuunnassa.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-4 mu kainen pakokaasupuhdistin, tunnettu siitä, että yhden tai useamman imulevyn (23) pakokaasun virtausaukko (21d) käsittävää aukon reunan pituutta kasvattavan muodon (24).

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pakokaasupuhdis tin, tunnettu siitä, että lisäilmaa syöttävä väline muodostuu kotelorakenteen pinta-alueelle muodostetusta virtaustilasta (111). I; is 9Π686