SU884581A3 - Выхлопное устройство дл двигател внутреннего сгорани - Google Patents

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к конструкции выхлопных устройств двигателей внутреннего сгорания. ..

Известно выхлопное устройство для двигателя внутреннего сгорания работающего на обедненной топливо-воздушной смеси,содержащее реакционные камеры предварительного окисления с впускными и выпускными каналами,главную реакционную камеру с первой и второй субкамерами,размещенными одна внутри другой,полости которых сообщены между собой при помощи отверстия, причем главная реакционная камера 15 охватывает камеры предварительного окисления и сообщена с впускным трубопроводом, и каждая реакционная камера предварительного окисления сообщена через впускной канал с выпуск-20 ным окном по меньшей мере одного цилиндра двигателя, а впускным каналом с главной реакционной камерой [1].

Однако известное устройство имеет высокую токсичность отработавших газов.

Цель изобретения - снижение токсичности отработавших газов.

Поставленная цель достигается тем, что главная реакционная камера снаб- 3U жена дополнительной субкамерой, сообщенной с полостью второй субкамеры при помощи двух отверстий, расположенных на равном расстоянии от оси отверстия, сообщающего между собой полости первой и второй субкамер, а выпускные каналы камер предварительного окисления сообщены с первой субкамерой тангенциально для создания спирального движения потока газов через все три субкамеры, причем каждая субкамера предварительного окисления сообщена с выпускными окнами двух цилиндров двигателя. ί

Все субкамеры закреплены пдна в другой при помощи выступов на стенке одной субкамеры, размещенных в пазах стенки другой субкамеры, а выступы одной камеры пространственно разнесены относительно выступов другой камеры.

Объем каждой камеры предварительного окисления составляет 0,05 0,40 рабочего объема цилиндра или суммы рабочих объемов цилиндров, сообщенных с этой камерой.

На фиг. 1 изображено устройство, вид сбоку; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - фрагмент реакционной камеры, увеличено; на фиг.4 3

сечение	Б-Б	на	фиг.	3;	на фиг. 5 -
сечение	В-В	на	фиг.	3;	на фиг. 6 -
сечение	Г-Г	на	фиг.	3.

Вахлойное.устройство содержит главную реакционную камеру 1, окру женную слоем теплоизолирующего материала 2 во внешней стенке 3. Камера 1 разделена тремя концентрически расположенными и имеющими приблизительно овальное сечение внутренними стенками 4, 5, 6 на три камеры: центрально расположенную первую субкамеру 7, окружающую ее вторую субкамеру 8 и окружающую вторую субкамеру третью субкамеру 9. Упомянутые первая и вторая субкамеры 7 и 8 сообщены между собой при помощи отверстия 10, центрально расположенного' в верхней части передней стороны стенки 4, вторая 8 и третья 9 субкамеры сообщаются между собой при помощи двух отверстий 11, расположенных на 'равном расстоянии от оси отверстия 10, сообщающего между собой полости первой 7 и второй' 8 субкамер .

Устройство также содержит реакционные камеры предварительного окисления 12. Каждая камера предварительного окисления сообщена через впускной канал 13 с выпускными окнами 14, 15 двух соседних цилиндров 16,о 17 двигателя, а выпускным каналом 18 с главной реакционной камерой 1, причем выпускной канал 18 сообщен с первой субкамерой 7 тангенциально для создания спирального движения потока газов через все три субкамеры. Камера предварительного окисления предназначена для сжигания углеводорода НС , содержащегося в выхлопных газах, который представляет собой несгоревшую компоненту, имеющую низкую температуру воспламенения, причем объем этой камеры составляет 0,05 - 0,40 объема цилиндра 16 или суммы рабочих объемов цилиндров 16, 17 сообщенных с этой камерой.Главная реакционная камера 1 охватывает камеры предварительного окисления 12 и сообщается с выпускным трубопроводом 19. Стенка 6 расширена с целью образования нагревающего отсека 20. Стенка 4 субкамеры 7 имеет выступ 21, который размещен в пазе 22 стенки 5 субкамеры 8. Аналогично стенка субкамеры 8 имеет выступ 23, который размещен в пазе 24 стенки 6 субкамеры 9, причем выступы 21 и 23 пространственно смещены один относительно другого так, чтобы утечка тепловой энергии выхлопных газов, вытекающих из субкамеры 8 в стенку .и далее во внешнюю стенку 3, возникающую из-за проведения тепла по выступам, была минимальна. При помощи выступов, субкамеры закрепляются одна в другой.

Устройство работает следующим образом.

Выхлопные газы поступают из камер сгорания двигателя через выпускные отверстия 13 камеры предварительного окисления 12. В результате регулировки моментов зажигания двигателя выхлопные газы из каждой пары цилиндров 16, 17 по очереди поступают в ' каждую камеру предварительного окисления. Поскольку промежуток времени между поочередными выхлопами газа очень мал и поскольку каналы 18 не находятся в контакте с головкой цилиндров, имеющей относительно низкую температуру, камеры 12 быстро нагреваются выхлопными газами, что приводит к достижению температуры активации вскоре после запуска двигателя. При активации камер 12 несгоревшие углеводородные компоненты с низкой температурой воспламенения сгорают в .выхлопном газе и при этом температура выхлопного газа дополнительно возрастает, после чего газ поступает в первую субкамеру 7 через соответствующие 'впускные каналы 18. Поступив в первую субкамеру, выхлопные газы, как показано стрелками, приходят в вихревое движение по этой субкамере, вызванное расположением и направлением каналов 18. Далее через отверстие 10 выхлопной газ перетекает во вторую субкамеру 8, приходя и здесь в аналогичное вихревое движение, и затем, через пару отверстий 11в третью субкамеру, где снова возникает подобное вихревое движение. В течение этого процесса выхлопной газ, проходящий через отверстие 10, не увлекается газом, проходящим через отверстия 11, так как данные отверстия расположены в разных местах стенки субкамеры.

Вихревое движение выхлопного газа в главной реакционной камере увеличивает время удержания газа в этой камере, не приводя к заметному возрастанию противодавления выхлопу двигателя. Кроме того, так как выхлопной газ, нагретый при предварительном сгорании в камерах 13, непосредственно поступает в субкамеру 7 , то СО в выхлопном газе окисляется до СО, причем это происходит в субкамерах 7, 8, 9, независимо от количества содержащегося в выхлопном газе СО.

Вихревые токи выхлопного газа во второй и третьей субкамерах не только играют роль эффективных высокотемпературных теплоизолирующих слоев для первой и второй субкамер соответственно, но также уменьшают разность температур между субкамерами так, что субкамеры всегда находятся в высокотемпературных условиях, что способствует сгоранию несгоревших компонент в этих субкамерах.

Далее, если температура камер предварительного окисления мала, то при контакте участвующего в вихревом движении выхлопного газа, находящегося в третьей субкамере, с внешними частями камер предварительного окисления и каналов 18, камеры предварительного окисления получают тепло от выхлопных газов как с внутренней, так и с внешней стороны и потому быстро активируются. Поток выхлопного газа разогревает нагревательный отсек 20, а тепло, излучаемое этим отсеком, служит для нагрева патрубка всасывающего устройства и тем самым способствует испарению проходящей через него горючей смеси. Далее, выхлопные газы со значительно уменьшенным содержанием СО и НС , или совсем без этих компонент, через выпускной трубопровод 19 поступают в глушитель (не показан) и затем в атмосферу.

В данном устройстве окислительные реакции, уменьшающие содержание СО и НС в выхлопных газах, происходят в два этапа. Сначала в камерах предварительного окисления, при эффективном использовании тепла выхлопных газов, сжигается содержащийся в выхлопных газах углеводород. Затем в главной реакционной камере сжигается СО с использованием тепла горения НС, тем самым обеспечивая надежное сжигание несгоревших компонент.

Поскольку главная реакционная камера разделена на несколько последовательно соединенных субкамер, и всасывающее устройство нагревается выхлопным газом, а несгоревшие компо'ненты подверглись реакции окисления ~в третьей субкамере, то может быть достигнуто надежное и эффективное испарение и равномерное распределение горючей смеси по соответствующим цилиндрам, без потерь тепла окислительных реакций, протекавших с участием несгоревших компонентов. Тем самым предотвращаются перебои в . работе двигателя, вызванные неправиль· ным распределением горючей смеси.

Claims (5)

1. сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 сечение В-В на фиг. 3; на фиг. 6 сечение Г-Г на фиг. 3. Вьахлог ное. устройство содержит главную реакционную камеру 1, окруженную слоем теплоизолирующего материала 2 во внешней стенке 3. Камера 1 разделена трем  концентрически расположенными и имеющими приблизительно овальное сечение внутренними стенками 4, 5, 6 на три камеры: центрально расположенную первую субкамеру 7, окружающую ее вторую субкамеру 8 и окружающую вторую субкамеру третью субкамеру 9. Упом нутые перва  и втора  субкамеры 7 и 8 сообщены между собой при помощи отвер сти  10, центрально расположенного в верхней части передней стороны стенки 4, втора  8 и треть  9 субка меры сообщаютс  между собой при помощи двух отверстий 11, расположенных на равном рассто нии от оси от;версти  10, сообщающего между собой полости первой 7 и второй 8 субкамер . Устройство также содержит реакционные камеры предварительного Окислени  12. Кажда  камера предварительного окислени  сообщена через впускной канал 13 с выпускными окнами 14, 15 двух соседних цилиндров 16,а 17 двигател , а выпускнЕлм канал 18 с главной реакционной камерой 1 причем выпускной канал 18 сообщен с первой субкамерой 7 тангенциально дл  создани  спирального движени  потока газов через все три субкамеры . Камера предварительного окислени  предназначена дл  сжигани  угле водорода НС , содержащегос  в выхло ных газах, который представл ет собой несгоревщую компоненту, имеющую низкую температуру воспламенени причем объем этой камеры составл ет 0,05 - 0,40 объема цилиндра 16 или суммы рабочих объемов цилиндров 16, 17 сообщенных с этой камерой.Главна реакционна  камера 1 охватывает камеры предварительного окислени  12 и сообщаетс  с выпускным трубопрово дом 19. Стенка б раапирена с целью образовани  нагревающего отсека 20. Стенка 4 субкамеры 7 имеет выступ 21, который размещен в пазе 22 стен ки 5 субкамеры 8. Аналогично стенка 5субкамеры 8 имеет выступ 23, кото рый размещен в пазе 24 стенки 6 суб камеры 9, причем выступы 21 и 23 пространственно смещены один относительно другого так, чтобы утечка тепловой энергии выхлопных газов, вытекающих из субкамеры 8 в стенку 6.и далее во внешнюю стенку 3, возникающую из-за проведени  тепла по выступам, была минимальна. При помо 1ЦИ выступов, субкамеры закрепл ютс  одна в другой. Устройство работает следующим образом. Выхлопные газы поступают из камер сгорани  двигател  через выпускные отверсти  13 камеры предварительного окислени  12. В результате регулировки моментов зажигани  двигател  выхлопные газы из каждой пары цилиндров 16, 17 по очереди поступают в каждую камеру предварительного окислени . Поскольку промежуток времени между поочередными выхлопами газа очень мал и поскольку каналы 18 не наход тс  в контакте с головкой цилиндров , имеющей относительно низкую температуру, камеры 12 быстро нагреваютс  выхлопными газами, что приводит к достижению температуры активац ,ии -вскоре после запуска двигател . При активации камер 12 несгоревшие углеводородные компоненты с низкой температурой воспламенени  сгорают в .выхлопном газе и при этом температура выхлопного газа дополнительно возрастает, после чего газ поступает в первую субкамеру 7 через соответствующие впускные каналы 18. Поступив в первую субкамеру, выхлопные газы, как показано стрелками, приход т в вихревое движение по этой субкамере, вызванное расположением и направлением каналов 18. Далее через отверстие 10 выхлопной газ перетекает во вторую субкамеру 8 приход  и здесь в аналогичное вихревое движение, и затем, через пару отверстий 11 в третью субкамеру, где снова возникает подобное вихревое движение. В течение этого процесса выхлопной газ, проход щий через отверстие 10, не увлекаетс  газом , проход щим через отверсти  11, так как данные отверсти  расположены в разных местах стенки субкамеры. Вихревое движение выхлопного газа в главной реакционной камере увеличивает врем  удержани  газа в этой камере, не привод  к заметному возрастанию противодавлени  выхлопу двигател . Кроме того, так как выхлопной газ, нагретый при предварительном сгорании в камерах 13, непосредственно поступает в субкамеру 7 , то СО в выхлопном газе окисл етс  до СОг , причем это происходит в субкамерах 7, 8, 9, независимо от количества содержащегос  в выхлопном газе СО. Вихревые токи выхлопного газа во второй и третьей субкамерах не только играют роль эффективных высокотемпературных- теплоизолирующих слоев дл  первой и второй субкамер соответственно , но также уменьшают разность температур между субкамерами так, что субкамеры всегда наход тс  в высокотемпературных услови х, что способствует сгоранию несгоревших компонент в этих субкамерах. Далее, если температура камер предварительного окислени  мала, то при контакте участвующего в вихревом движении выхлопного газа, наход щегос  в третьей субкамере, с внешними част ми камер предварительного окислени  и каналов 18, камеры предварительного окислени  получают тепло от выхлопных газов как с внутренней так и с внешней стороны и потому быстро активируютс . Поток выхлопного газа разогревает нагревательный отсек 20, а тепло, излучаемое этим отсеком, служит дл  нагрева патрубка всасывающего устройства и тем самым способствует испарению проход щей через него горючей смеси. Далее, вых лопные газы со значительно уменьшенным содержанием СО и НС , или совсем без этих компонент, через выпускной трубопровод 19 поступают в глушитель (не показан) и затем в атмосферу. В данном устройстве окислительные реакции, уменьшающие содержание СО и НС в выхлопных газах, происход т в два этапа. Сначала в камерах предварительного окислени , при эффективном использовании тепла выхлопных газов, сжигаетс  содержащийс  в выхлопных газах углеводород. Затем в главной реакционной камере сжигаетс  СО с использованием тепла горени  НС, тем самым обеспечива  надежное сжигание несгоревших компонент. Поскольку главна  реакционна  камера разделена на несколько последовательно соединенных субкамер, и всасывающее устройство нагреваетс  выхлопным газом, а несгоревшие компо /ненты подверглись реакции окислени  в третьей субкамере, то может быть достигнуто и эффективное испарение и равномерное распределение горючей смеси по соответствующим цилиндрам, без потерь тепла окис лительных реакций, протекавших с участием несгоревших компонентов. Тем самым предотвращаютс  перебои в работе двигател , вызванные неправил ным распределением горючей смеси. Формула изобретени  1. Выхлопное устройство дл  двига тел  внутреннего сгорани , работающего на обедненной топливо-воздушной смеси, содержащее реакционные камеры предварительного окислени  с впускными и выпускными каналами, главную реакционную камеру с первой и второй субкамерами, размещенными одна внутри другой, полости которых сообщены между собой при помощи отверсти , причем главна  реакционна  камера охватывает камеры предварительного окислени  и сообщена с выпускным трубопроводом, и кажда  реакционна  камера предварительного окислени  сообщена через впускной канал с выпускным окном по меньшей мере одного цилиндра двигател , а выпускным каналом - с главной реакционной камерой, отличающее с Я тем, что, с целью снижени  токсичности отработавших газов, главна  реакционна  камера снабжена дополнительной субкамерой, сообщенной с полостью второй субкамеры при помощи двух отверстий, расположенных на равном рассто нии от оси отверсти , сообщаклдего между полости первой и второй субкамер, а выпускные каналы камер предварительного) окислени  сообщены с первой субкамерой тангенциально дл  создани  спирального движени  потока газов через все три субкамеры,
2. 2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что кажда  камера предварительного окислени  сообщена с выпускными окнс№1И двух цилиндров двигател .
3. 3.Устройство по ПП.1 И2, о т личающеес  тем, что субкамеры закреплены одна в другой при помощи выступов на стенке одной субкамеры , размещенных в пазах стенки другой субкамеры.
4. 4.Устройство по п. 3, отличающеес  тем, что выступы одной камеры пространственно разне- сены относительно выступов другой камеры.
5. 5.Устройство по пп.1 и 2, от личающее с  тем, что объем каждой камеры предварительного окислени  составл ет 0,05 - 0,40 рабочего объема цилиндра или суммы рабочих объемов цилиндров, сообщенных с этой камерой. I Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. За вка ФРГ 2448851, кл. F 01 N 3/10, опублик. 24.04.75.

   884581

   А-А

   /

   ff.J

   г //

   fe.

   / i