SU1751380A1 - Двигатель внутреннего сгорани с газотурбинным наддувом - Google Patents

Abstract

Использование: машиностроение, а именно устройства, снижающие выброс вредных веществ с отработавшими газами двигател  внутреннего сгорани , в частности тепловозных дизелей с газотурбинным наддувом. Сущность: включает в себ  систему нейтрализации дизел , состо щую из блочного и гранулированного катализаторов , и систему рециркул ции отработавших газов, содержащую блок их очистки. Очистка рециркулируемых газов осуществл етс  на каталитическом блоке, а улавливание несгоревшей сажи осуществл етс  фильтром. Сброс сажи с фильтра и блока осуществл етс  сжатым воздухом, а сажа подаетс  под гранулированный катализатор системы нейтрализации тепловоза. Отвод сажи из систе- мы очистки рециркулируемых газов осуществл етс  из двух точек: до каталитического блока и после него. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

сл

С

Изобретение относитс  к машиностроению , а именно к устройствам, снижающим выброс вредных веществ с отработавшими газами двигателей внутреннего сгорани , в частности тепловозных дизелей с газотурбинным наддувом.

Известны системы рециркул ции газов дл  двигателей внутреннего сгорани  с газотурбинным наддувом в которых имеетс  рециркул ционный канал с управл ющим клапаном и теплообменником дл  охлаждени  рециркулируемых газов.

Недостатком этих систем  вл етс  то, что в них не предусмотрен обводной канал дл  сброса отработавших рециркулируемых газов из рециркул ционной системы в атмосферу . Н«т также и устройства дл  улавливани  и дожигани  сажи в рециркулируемых газах.

Наиболее близким к предлагаемой  вл етс  система рециркул ции отработавших газов ДВС с устройством дл  улавливани  и дожигани  сажи в рециркулируемых газах, содержаща  также обводной канал дл  подачи сдутой из устройства сажи в двигатель .

Недостатком данной системы  вл етс  то, что не исключена возможность отложени  сажи, содержащейс  в рециркулируемых газах на впускных клапанах. Отработавшие газы выбрасываютс  в атмосферу неочищенными, т.е. не предусмотрена система очистки отработавших газов дизел . Дл  выгорани  сажи на блочном катализаторе устанавливаютс  дополнительные форсунки дл  подачи топлива, что приводит к увеличению его расхода и созданию громоздкой системы. Кроме того, в системе рециркул ции за точкой смешени  отработавших газов и свежего воздуха отсутствует теплообменник дл  охпаждени  образовавшейс  смеси, так как температура

с  со

00

о

меси может превышать 120°С. Така  темература воздушного зар да ведет к перереву дизел  и его разрушению.

Цель изобретени  - повышение надежости в работе системы, защита двигател  т разоушени  и засаживани , а также повышение эффективности очистки от сажи каталитического блока в системе улавливани  и дожигани  сажи рециркул ционного ракта.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что перепускна  труба сообщена с помощью обводного канала с выхлопным коллектором двигател , в котором установлен каталитический нейтрализатор, В реакторе нейтрализатора содержитс  два типа катализатора - блочный, в центре нейтрализатора , и гранулированный на периферии реактора, который работает в подвижном (кип щем) слое. С помощью канала газ из устройства дл  дожигани  сажи рециркул ционного канала подводитс  к реактору, непосредственно к периферийной зоне с гранулированным катализатором. Тем самым предотвращаетс  загр знение блочного катализатора сажей. Подача неочищенных от сажи рециркулируемых газов на гранулированный катализатор, работающий в подвижном слое, не приводит к росту противодавлени  в выхлопном коллекторе, так как этот слой не чувствителен к такому виду загр знени , как сажа. При достижении в реакторе высоких температур сажа, отложивша с  на поверхности гранулированного катализатора, сгорает, чтр приводит к очистке поверхности катализатора и восстановлению его активности.

При продувке тканевого фильтра и блока обратным потоком сжатого воздуха сорванна  потоком сажа с тканевого фильтра может сразу направл тьс  в канал, а может направл тьс  в канал после того, как пройдет через каналы блока. В последнем случае может произойти добавочное запыление каналов блока сажей. Во избежание этого воздух с сажей из устройства дожигани  направл етс  в канал через два отвод щих патрубка, один из которых размещен до блока, а второй - после него.

В предлагаемом двигателе предполагаетс  сбрасывать сажу, сдутую с фильтра и блока, в реактор нейтрализатора отработавших газов дизел  или дожигать ее на гранулированном катализаторе. Это позволит избежать загр знени  окружающей среды. В известных конструкци х сажа, не сгоревша  в блоке очистки системы рециркул ции, направл етс  под выпускные клапаны двигател , что может привести к его засаживанию . При использовании предлагаемой

конструкции двигатель защищен от подачи неочищенного рециркулируемого газа.

На чертеже представлена комбинированна  антитоксична  система двигател 

внутреннего сгорани .

Двигатель 1 через выхлопной коллектор 2 соединен с турбокомпрессором 3, который св зан с турбиной 4. Каталитический нейтрализатор 5 содержит блочный 6 и гранули0 рованный 7 катализаторы, разделенные между собой фиксирующей перегородкой - сеткой 8, а также имеет выхлопной патрубок 9. Рециркул ционна  система содержит перепускную трубу с впускным клапаном 10,

5 каталитический блок 11 и тканевый фильтр 12, впускной трубопровод 13, выпускной клапан 14. Лини  наддувочного воздуха оснащена холодильниками 15 и 16, а так же воздушным патрубком 17 запорным орга0 ном, в виде клапана 18 дл  сдувани  сажи с фильтра и блока рециркул ционной системы . Дл  сброса сажи из системы рециркул ции предусмотрены отвод щие патрубки 19, 20 с каналом 21 и дополнительным запор5 ным органом с клапаном 22.

При работе двигател  1 отработавшие газы по коллектору 2 подаютс  в турбокомпрессор 3 на турбину 4. Отработавшие газы поступают в нейтрализатор 5, который со0 держит блочный 6 и гранулированный 7 катализаторы . Катализаторы разделены между собой фиксирующей эластичной сеткой 8. Отработавшие газы через выхлопной патрубок 9 после нейтрализации выбрасы5 ваютс  в атмосферу. Часть отработавших газов направл етс  на рециркул цию через клапан 10 и далее на каталитический блок 11, где происходит дожигание сажи (при достижении 450°С). При низких температурах

0 дожигание в блоке не происходит. В этом случае она будет задерживатьс  на тканевом фильтре 12, который установлен за блоком 11 с зазором. Очищенные от сажи рециркулируемые газы далее попадают во

5 впускной трубопровод 13, мину  клапан 14, а затем в смеси со свежим воздухом подаютс  в цилиндры двигател  1.

В трубопровде 13 устанавливаетс  холодильник наддувочного воздуха 15. При

0 работе на повышенных нагрузках температура смеси наддувочного воздуха и рециркулируемых газов достигает критических значений, что может привести к нагреву двигател . Во избежание этого в впускном

5 трубопроводе за точкой смешивани  рециркулируемых газов с порцией свежего воздуха устанавливаетс  дополнительный теплообменник 16 дл  охлаждени  смеси, который св зан с единой схемой охлаждени  дизел .

При забивэ.нии каналов блока 11 и тканевого фильтра 12 сажей, подаетс  команда на закрытие клапанов 10 и 14. В этом случае система рециркул ции отключена. Одновременно открываетс  клапан 18 патрубка 17, который соедин ет систему рециркул ции газов с трубопроводом 13, и сжатый воздух начинает поступать из трубопровода 13 на фильтр 12 и далее на блок 11. Начинаетс  сдувание сажи с фильтра и каналов блока. Сорванна  сажа через патрубки 19 и 20 поступает в канал 21 через открытый клапан 22 и далее в реактор нейтрализатора непосредственно в зону, где размещен гранулированный катализатор 7.

После очистки фильтра 12 и каналов блока 11 от сажи происходит закрытие и открытие клапанов в обратном пор дке. Система очистки рециркул ционных газов приходит в рабочее состо ние.

Предлагаема  комбинированна  антитоксична  система двигател  внутреннего сгорани  позвол ет более полно производить очистку отработавших газов, исключаетс  при этом возможность выброса в атмосферу неочищенных отработавших газов .

При очистке фильтра и блока катализатора рециркул ционной системы сорванна  сажа транспортируетс  в реактор нейтрализатора двигател  внутреннего сгорани , в зону размещени  гранулированного катализатора , потоком сжатого воздуха через дополнительный канал. Вынос сажи сжатым воздухом из системы улавливани  и дожигани  рециркул ционных газов производитс  по отвод щим патрубкам до и после каталитического блока, что позволит избежать вторичного загр знени  блока и неполного выноса сажи из системы.

Комплекс всех мер (подача сажи из системы рециркул ции под гранулированный катализатор, установка теплообменников на воздушной линии и вынос сажи из системы очистки рециркулируемых газов по двум каналам) позвол ет защитить двигатель от перегрева и засаживани  впускных клапанов и обеспечить эффективную очистку каталитического блока рециркул ционной системы,

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и  

Claims (3)

1.Двигатель внутреннего сгорани  с газотурбинным наддувом, содержащий впускной трубопровод и выхлопной коллектор, соединенные между собой при помощи перепускной трубы, имеющей впускной и выпускной клапаны, и очиститель, выполненный в виде каталитического блока и тканевого фильтра и сообщенный с впускным трубопроводом при помощи воздушного патрубка , имеющего запорный орган, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности, он снабжен каталитическим нейтрализатором и каналом с дополнительным запорным органом и двум  отвод щими патрубками, причем каталитический нейтрализатор размещен на выходе из турбины и сообщен с очистителем при помощи канала.

2.Двигатель поп. 1,отличающий- с   тем, что отвод щие патрубки подключены к очистителю до и после каталитического блока.

3.Двигатель по пп. 1 и 2, отличающий с   тем, что он дополнительно снабжен двум  холодильниками, установленными во впускном трубопроводе, причем первый размещен между компрессором и воздушным патрубком, а второй - после места соединени  перепускной трубы с впускным трубопроводом.

16