Результаты расчетов Анализа выброса токсичных веществ

Таблица 4.2.

4.2.3. Анализ выброса токсичных веществ при незавершенном обгоне

Количество израсходованного топлива, выхлопных газов и их состав на участке разгона автомобиля рассчитывается аналогично п/п 6.2.2.

В период торможения автомобиля двигатель работает на холостом ходу и часовой расход топлива при этом определяется соответственно. При определении количества отработавших газов и их состава следует учитывать, что на данном режиме для карбюраторных двигателей a составляет 0,7

При движении с минимально устойчивой скоростью методика расчета показателей аналогична приведенной в п/п 1.

Часовой расход топлива при номинальной мощности:

кг/ч;

Часовой расход топлива на режиме холостого хода:

(4.13)

где G_TX – часовой расход топлива при работе двигателя на холостом ходу, кг/ч;

C_XP – коэффициент часового расхода топлива для холостого режима (C_XP = 0,25);

G_TH – часовой расход топлива при номинальной мощности, кг/ч.

кг/ч;

Количество отработавших газов:

кг/ч.

при α = 0,7 на режиме холостого хода:

5. Назначение, конструкция и работа УСТРОЙСТВА для снижения токсичности отработавших газов бензинового ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ВАЗ-2107

Всего в составе ОГ автомобильных ДВС содержится около 280 компонентов, которые по химическим свойствам и характеру воздействия на биосферу разделяются на нетоксичные (N₂, O₂, СО₂ Н₂О, Н₂) и токсичные (СО, NO_X, С_ХН_У, S0₂, H₂S, альдегиды, сажа и др.) [23].

Отработанные газы (СО, С_ХН_У, NO_X, и др.):представляют собой смесь газообразных продуктов полного (неполного) сгорания топлива, избыточного воздуха и различных микропримесей (газообразных, жидких и твердых частиц, поступающих из цилиндров двигателя в его выпускную систему).

Для снижения токсичности отработавших газов устанавливается устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания – каталитический нейтрализатор.

(Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где изображен продольный горизонтальный разрез устройства для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, на чертеже сплошными стрелками показано движение отработавших газов, а прозрачными стрелками движение воздуха или смеси газов в устройстве.)

Краткое описание устройства снижения токсичности
отработавших газов

Данный нейтрализатор являются бифункциональным или трех компонентным. Это означает, что такой нейтрализатор предназначен для снижения выброса всех трех основных токсичных компонентов отработавших газов и сочетают в себе сразу две химические функции: и окислительную, и восстановительную. Иными словами, такой нейтрализатор одновременно окисляет (дожигает) и не полностью сгоревшее топливо, выбрасываемое в виде углеводородов (СН), и продукт его неполного сгорания – оксид углерода (СО), а также восстанавливает (т.е. разлагает на исходные составляющие) чрезвычайно токсичный продукт «сгорания» при высокой температуре в цилиндрах двигателя содержащегося в атмосферном воздухе азота (N) -оксиды азота (NO, NOg), обозначаемых одним символом - NOx.

Максимальная эффективность нейтрализатора достигается при его работе в контуре автоматической системы управления подачей топлива,

Устройство содержит основной корпус с тангенциально размещенным впускным патрубком. В основном корпусе установлен первый пористый проницаемый металлокерамический восстановительный каталитической (ППМВК) блок, связанный с нагревателем периодического действия и выполненный в виде трубы. Второй пористый проницаемый металлокерамический окислительный каталитический (ППМОК) блок также выполнен в виде трубы, связан с первым ППМВК блоком через перепускную камеру и нагревателем периодического действия. Второй ППМОК блок установлен в дополнительном корпусе, частично размещенном в перепускной камере и связанном с последней через тангенциальное окно, выполненное на его боковой поверхности. На одной из торцевых стенок дополнительного корпуса закреплен источник подачи воздуха или смеси газов, выполненный в виде центрального сопла с колпаком, изготовленным из пористой проницаемой металлокерамики, и связанный с электромагнитным клапаном, привод которого закреплен в колпаке. На другой торцевой стенке дополнительного корпуса расположен выпускной патрубок, соединенный со вторым ППМОК блоком. Во впускном патрубке установлены пористый проницаемый металлокерамический фильтр для очистки от твердых частиц и нагреватель периодического действия. В перепускной камере размещен пористый проницаемый металлокерамический окислительно-восстановительный каталитический блок соосно первому ППМВК блоку. Каталитические блоки установлены в корпусах с зазорами.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения эффективности очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, долговечности устройства, обеспечения возможности нейтрализации вредных веществ на режимах холостых ходов и в период пуска двигателя.

Для этого в устройстве для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания обеспечивается двухстадийная, многократная циркуляция выхлопных газов вдоль поверхностей каталитических блоков, а следовательно, увеличивается врем контакта газов с поверхностями каталитических блоков и создается в каждом каталитическом блоке необходимая атмосфера.

Повышение эффективности очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания обусловлено увеличением степени очистки отработавших газов от продуктов неполного сгорания и окислов азота, происходящим за счет введения в устройство окислительно-восстановительного каталитического блока, размещенного в перепускной камере.

Повышение долговечности устройства обеспечивается за счет повышения срока службы каталитических блоков, выполненных из пористой проницаемой металлокерамики, введения в устройство пористого проницаемого металлокерамического фильтра для очистки от твердых частиц, размещенного во впускном патрубке, и выполнения колпака из металлокерамики.

Нейтрализация вредных веществ на режимах холостых ходов и в период пуска двигателя обеспечивается введением в устройство нагревателей периодического действия и электромагнитного клапана, связанного с источником подачи воздуха или смеси газов.

Устройство нейтрализатора для очистки отработавших газов

Устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания содержит основной корпус 1 с фланцем 2 и торцевой крышкой 3, соединенный через перепускное окно 4 с дополнительным корпусом 5 с фланцем 6 и торцевой крышкой 7 тангенциально. В корпусе 1 со стороны торцевой крышки 3 установлен нагреватель периодического действия 8 с контактами 9, а в дополнительном корпусе 5 - нагреватель периодического действия 10 с контактами 11. Впускной патрубок 12 оснащен торцевой крышкой 13, под которой установлен нагреватель 14 с контактами 15. Впускной патрубок 12 тангенциально соединен через промежуточный патрубок 16 с внешней полостью 17, образованной внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней поверхностью пористого проницаемого металлокерамического восстановительного каталитического блока 18, выполненного, например, в виде трубы и установленного в основном корпусе 1 на нагревателе 8 и поперечной перегородке 19 и образующего с ними внутреннюю полость 20, соединенную с внутренней полостью 21 через окно 22 в перегородке 19. Внутренняя полость 21 образована внутренними поверхностями пористого проницаемого металлокерамического окислительно-восстановительного каталитического блока 23, перегородкой 19 и торцевой стенкой корпуса 1, противоположной торцевой крышке 3. Внешние поверхности блока 23, внутренние поверхности корпуса 1 и поверхность перегородки 19 образуют полость 24, сообщающуюся через окно 4 с полостью 25 корпуса 5. Полость 25 образована внутренними поверхностями корпуса 5, торцевой поверхностью нагревателя 10 и внешней поверхностью пористого проницаемого металлокерамического окислительного каталитического блока 26, выполненного, например, в виде трубы, установленного в дополнительном корпусе 5 на нагревателе 10.

Внутренняя полость 27 образована внутренними поверхностями пористого проницаемого металлокерамического окислительного каталитического блока 26, торцевой стенкой дополнительного корпуса 5 и соединена с выпускным патрубком 28, расположенным в торцевой крышке 7 на стенке дополнительного корпуса 5. С противоположной стороны от торцевой крышки 7 в корпус 5 введен источник подачи воздуха или смеси газов в виде центрального сопла 29. Последний оборудован электромагнитным клапаном 30 с приводом 31, закрепленным в колпаке 32, выполненном из пористой проницаемой металлокерамики. Колпак 32 в свою очередь закреплен на торцевой стенке дополнительного корпуса 5, противоположной торцевой стенке дополнительного корпуса 5, оборудованной выпускным патрубком 28. Выпускной патрубок 28 соединен с пористым проницаемым металлокерамическим окислительным каталитическим блоком 26. Впускной патрубок 12 оснащен пористым проницаемым металлокерамическим фильтром 33 для очистки от твердых частиц. Кроме того, устройство имеет кислородный датчик.

Пористый проницаемый металлокерамический окислительно-восстановительный каталитический блок 23 размещен в перепускной камере 34 соосно пористому металлокерамическому восстановительному каталитическому блоку 18. Дополнительный корпус 5 частично размещен в перепускной камере 34 и связан с ней через перепускное окно 4, выполненное на его боковой поверхности.

Каталитические блоки 18, 23, 26 установлены в корпусах 1, 5 и перепускной камере 34 с зазорами. Нагреватели периодического действия 8, 10 связаны с блоками 18 и 26 соответственно.

Каталитическое покрытие на поверхностях металлокерамических блоков может быть выполнено следующими методами: диффузионным напылением, гальваническим, или пропиткой с последующей просушкой.