RU2175391C2

RU2175391C2 - Exhaust gas converter

Info

Publication number: RU2175391C2
Application number: RU2000100245A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Гордивский; С.В. Шестаков; А.Ф. Залюбовский; Ю.С. Медведев
Original assignee: Военный автомобильный институт
Priority date: 2000-01-05
Filing date: 2000-01-05
Publication date: 2001-10-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; diesel engines; exhaust systems. SUBSTANCE: converter has housing, inlet and outlet branch pipes, swirler, afterburner and catalyst on honeycomb carrier. Converter has also active substance carrier made in form of cylinder with-diameter holes in upper part and heating element installed inside and provided with detachable stopper. Afterburner consists of two steps, each being electric heater made in form of net differing in size of meshes and secured in converter housing. EFFECT: improved efficiency of exhaust gas cleaning, decreased hydraulic resistance in engine exhaust duct, increased service life of catalyst. 1 dwg

Description

Изобретение относится к средствам нейтрализации токсических составляющих отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, например дизельных. The invention relates to means for neutralizing the toxic components of the exhaust gases of internal combustion engines, for example diesel engines.

Известен нейтрализатор отработавших газов (авторское свидетельство СССР N 1746000, МПК F 01 N 3/10), содержащий корпус, снабженный впускным и выпускным патрубками, два катализатора на сотовой основе, дожигатель отработавших газов, рабочие полости обоих катализаторов сообщены между собой кольцевым каналом, выполненным с возможностью поворота потока на 180^o в месте размещения дожигателя.A known exhaust gas neutralizer (USSR author's certificate N 1746000, IPC F 01 N 3/10), comprising a housing equipped with inlet and outlet nozzles, two honeycomb-based catalysts, an exhaust gas afterburner, the working cavities of both catalysts are interconnected by an annular channel made with the ability to rotate the stream 180 ^o at the location of the afterburner.

Использование известного нейтрализатора для очистки отработавших газов, содержащих сажевые частицы, приводимые к закоксовыванию каналов сотового носителя. Это происходит из-за того, что часть отработавших газов, проходя завихритель, не отбрасывается к периферии газового потока, а под действием завихрения попадает в катализатор на сотовом носителе, что приводит к резкому увеличению гидравлического сопротивления выхлопного тракта двигателя, снижается эффективность очистки отработавших газов, ухудшается топливная экономичность двигателя. The use of a known catalyst for purification of exhaust gases containing soot particles, leading to coking of the channels of the cellular carrier. This is due to the fact that part of the exhaust gas passing through the swirl is not discarded to the periphery of the gas stream, but under the influence of swirl it enters the catalyst on a cellular carrier, which leads to a sharp increase in the hydraulic resistance of the engine exhaust tract, and the efficiency of exhaust gas cleaning decreases the fuel efficiency of the engine is deteriorating.

Изобретение направлено на повышение эффективности очистки отработавших газов, снижение гидравлического сопротивления выхлопного тракта двигателя и продление срока службы катализатора. The invention is aimed at improving the efficiency of purification of exhaust gases, reducing the hydraulic resistance of the exhaust tract of the engine and extending the life of the catalyst.

Решение поставленной задачи достигается тем, что нейтрализатор отработавших газов дополнительно содержит носитель активного вещества, при этом носитель активного вещества выведен в виде цилиндра с отверстиями малого диаметра в верхней части, с установленным внутри него нагревательным элементом и съемной пробкой, а дожигатель имеет две ступени, каждая из которых представляет собой электрический нагреватель, выполненный в виде сетки, но с разной величиной ячеек и закрепленный в корпусе нейтрализатора. The solution to this problem is achieved by the fact that the exhaust gas neutralizer additionally contains an active substance carrier, while the active substance carrier is withdrawn in the form of a cylinder with small diameter holes in the upper part, with a heating element and a removable plug installed inside it, and the afterburner has two stages, each of which is an electric heater made in the form of a grid, but with a different cell size and fixed in the converter housing.

На чертеже изображен вид нейтрализатора отработавших газов. The drawing shows a view of an exhaust gas converter.

Нейтрализатор отработавших газов содержит корпус 3, снабженный впускным патрубком 1 и выпускным патрубком 5. В корпусе нейтрализатора 3 расположены завихритель 2, дожигатель, носитель активного вещества 4 и катализатор на сотовом носителе 9. Дожигатель имеет две ступени, каждая из которых представляет собой электрический нагреватель 6 и 7 соответственно, выполненный в виде сетки, но с разной величиной ячеек и образующие двухстепенчатую термическую камеру дожигания. The exhaust gas neutralizer comprises a housing 3 provided with an inlet pipe 1 and an exhaust pipe 5. In the converter housing 3 are located a swirler 2, an afterburner, an active substance carrier 4 and a catalyst on a honeycomb carrier 9. The afterburner has two stages, each of which is an electric heater 6 and 7, respectively, made in the form of a grid, but with different cell sizes and forming a two-stage thermal afterburner.

Электрические нагреватели 6 и 7 питаются от бортовой сети, например, напряжением 24 В. На выходе из нейтрализатора установлен катализатор на сотовой основе 9, представляющий собой, например, хромоникелевую проволоку, свитую в рулон. В осевых отверстиях электрических нагревателей 6 и 7 и катализатора 9 установлен носитель активного вещества 4, который выполнен в виде цилиндра с отверстиями малого диаметра в верхней части, с установленным внутри него нагревательным элементом 8, питающимся от бортовой сети, и съемной пробкой 10, образуя между электрическим нагревателем 7 и катализатором 9 камеру кислородного обогащения. Electric heaters 6 and 7 are powered by an on-board network, for example, 24 V. At the output of the converter, a honeycomb based catalyst 9 is installed, which is, for example, a nickel-chromium wire twisted into a roll. In the axial holes of the electric heaters 6 and 7 and the catalyst 9, a carrier of the active substance 4 is installed, which is made in the form of a cylinder with holes of small diameter in the upper part, with a heating element 8 installed inside it, powered by the on-board network, and a removable plug 10, forming between an electric heater 7 and a catalyst 9 an oxygen enrichment chamber.

Нейтрализатор отработавших газов работает следующим образом. The exhaust gas catalyst operates as follows.

Отработавшие газы через впускной патрубок 1 попадают в корпус нейтрализатора 3, пройдя завихритель 2. В последнем происходит интенсивная закрутка газового потока, в результате чего весь поток под действием центробежных сил направляется по периферии и попадает в высокотемпературную зону, создаваемую электрическими нагревателя 6 и 7, которые образует дожигатель. Сначала весь поток газов проходит через первую ступень дожигателя, а затем через вторую ступень дожигателя, но с более мелкой величиной ячеек. На них происходит термическое догорание частиц сажи, окиси углерода и углеводородов. Пройдя дожигатель, несгоревшие частицы отработавших газов попадают в зону кислородного обогащения, создаваемую носителями активного вещества 4, где происходит окисление вредных компонентов не сгоревших в высокотемпературной зоне. Носитель активного вещества 4 содержит в качестве наполнителя KMnO₄, который при температуре от 300^oC и выше, создаваемой в носителе нагревательным элементом 8, начинает бурно выделять кислород:

который, пройдя через отверстия в верхней части цилиндра, попадает в зону обогащения и вступает в химическую реакцию с токсичными компонентами:
2CO + O₂ = 2CO₂ + 577 кДж,
C + O₂ = CO₂ + 402 кДж.The exhaust gases through the inlet pipe 1 enter the converter housing 3, passing through the swirl 2. In the latter there is an intensive swirling of the gas stream, as a result of which the entire stream is guided by centrifugal forces along the periphery and enters the high-temperature zone created by the electric heaters 6 and 7, which forms an afterburner. First, the entire gas stream passes through the first stage of the afterburner, and then through the second stage of the afterburner, but with a smaller cell size. Thermal burning out of soot particles, carbon monoxide and hydrocarbons takes place on them. Having passed the afterburner, unburned exhaust particles fall into the oxygen enrichment zone created by the carriers of the active substance 4, where the oxidation of harmful components not burnt in the high-temperature zone occurs. The carrier of the active substance 4 contains KMnO ₄ as a filler, which at a temperature of 300 ^° C or higher, created in the carrier by the heating element 8, begins to vigorously release oxygen:

which, passing through the holes in the upper part of the cylinder, enters the enrichment zone and enters into a chemical reaction with toxic components:
2CO + O ₂ = 2CO ₂ + 577 kJ,
C + O ₂ = CO ₂ + 402 kJ.

На выходе из зоны кислородного обогащения газы проходят через катализатор на сотовом носителе 9, где окончательно очищаются от вредных компонентов и через выпускной патрубок 5 выбрасываются в атмосферу. At the exit from the oxygen enrichment zone, gases pass through the catalyst on a honeycomb carrier 9, where they are finally cleaned of harmful components and released through the exhaust pipe 5 into the atmosphere.

Таким образом, предлагаемый нейтрализатор, сочетающий в себе термическое, кислородное и каталитическое дожигание, позволяет повысить эффективность очистки отработавших газов и уменьшить гидравлическое сопротивление выхлопного тракта двигателя, обеспечивая более длительный срок службы. Thus, the proposed Converter, combining thermal, oxygen and catalytic afterburning, can improve the efficiency of purification of exhaust gases and reduce the hydraulic resistance of the exhaust tract of the engine, providing a longer service life.

Claims

An exhaust gas converter comprising a housing, an inlet and outlet nozzles, a swirler, an afterburner and a honeycomb supported catalyst located in the housing, characterized in that it further comprises an active substance carrier, wherein the active substance carrier is made in the form of a cylinder with small diameter holes in the upper part, with a heating element installed inside it and a removable plug, and the afterburner has two steps, each of which is an electric heater, made in the form of net, but with different cell sizes and fixed in the converter housing.