початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2278283

СПОСІБ ЗНИЖЕННЯ токсичності вихлопних газів
Двигунів внутрішнього згоряння

Ім'я винахідника: Геркен Андрій Вікторович (RU); Сафронов Володимир Гаврилович (RU); Кошелев Олександр Григорович (RU); Геркен Віктор Веніамінович (RU)
Ім'я патентовласника: Геркен Андрій Вікторович (RU); Сафронов Володимир Гаврилович (RU); Кошелев Олександр Григорович (RU); Геркен Віктор Веніамінович (RU)
Адреса для листування: 117454, Москва, вул. Удальцова, 24, кв.55, А.В. Геркену
Дата початку дії патенту: 2004.04.01

Винахід відноситься до галузі машинобудування, зокрема до способів зниження токсичності вихлопних газів двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ). Для підвищення ефективності зниження токсичності вихлопних газів двигунів внутрішнього згоряння і зниження матеріальних витрат при експлуатації в робочий об'єм камери ДВС вводять каталітичні присадки, інтенсифікують процес горіння палива в камері спалювання, шляхом їх закріплення в Мікронерівності, щонайменше, однієї треться поверхні, що знаходиться в робочому обсязі камери згоряння ДВС. Закріплення каталітичних присадок, таких як метали і оксиди металів Cr, Co, Fe, Cu, Mn, Ni, Zn, в Мікронерівності на поверхнях, що труться здійснюють натиранням цих поверхонь брусками, до складу яких входять, щонайменше, каталітичні присадки і матеріали, які утримують присадки в цих мікронерівності (зв'язки). Обробку натиранням проводять шляхом хонингования або суперфінішування поверхні на операції остаточного хонингования (суперфінішування) або на додатковій операції після остаточного хонингования (суперфінішування). Для посилення ефекту в робочий об'єм можна додатково вводити каталітичні присадки спільно з паливом.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до галузі машинобудування, зокрема до способів зниження токсичності вихлопних газів двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ).

Відомі способи зниження токсичності вихлопних газів двигунів внутрішнього згоряння шляхом, наприклад, дожигания незгорілих залишків палива або очищення вихлопних газів (патенти РФ №2125168, 2164298, кл. F 01 N 3/08). Ці способи зниження токсичності вихлопних газів пов'язані зі значними матеріальними витратами, тому що для їх здійснення повинні бути передбачені спеціальні пристрої на стадії розробки двигуна. Крім того, має місце помітна втрата потужності двигуна внутрішнього згоряння.

Відомий спосіб зниження токсичності вихлопних газів шляхом каталітичного впливу на процес горіння палива в камері спалювання двигуна внутрішнього згоряння, при якому в паливо вводять каталітичні присадки, наприклад окисні сполуки дешевих металів: Fe ₂ O _3, ZnO, CuO, Cr ₂ O _3, MnO ₂ , NiO (патент РФ №2163677, F 02 B 47/04).

Однак присадки, надаючи каталітична дія на процеси горіння, є витратним матеріалом (разом з паливом), що здорожує експлуатацію двигуна. Крім того, введення присадок в паливо недостатньо повно сприяє його спалювання, тому що під стінами охолоджуваних циліндрів горіння сповільнюється, а це не сприяє зменшенню токсичності вихлопних газів.

Відомий спосіб зниження токсичності вихлопних газів ДВС, при якому на поверхнях стінок камери згоряння, утвореної стінками циліндра, головки циліндра і головки поршня, які не є поверхнями тертя, закріплюють покриття, що містить каталітичні присадки, вибрані з платинової групи металів. Для покриття стінок пастообразную суміш каталітичних присадок і сполучного - -окісі алюмінію, наносять на поверхню стінок і отверждают її при підвищеній температурі. При цьому отримують пористе покриття, що повторює рельєф поверхні стінок, або на поверхні покриття виконують різні нерівності (патент США №4577611, кл. F 02 B 75/08, 1986 р)

Покриття, виконане за відомим технічним рішенням, сприяє швидшому підпалювання паливного заряду, проте у міру руху поршня в сторону колінчастого вала дедалі більша частина камери згоряння буде обмежуватися поверхнею тертя циліндра, на якій відсутнє покриття, знижуючи тим самим ефект дії каталітичних речовин, нанесених поза зони ковзання, тобто покриття стінок, що знаходяться поза зоною ковзання, не робить активного впливу на процес горіння паливного заряду в стадії активного горіння і допалювання паливного заряду.

Закріплення помітною маси каталітичних і закріплюють матеріалів з виступанієм над поверхнею або над нерівностями поверхні стінок камери згоряння ДВС в умовах екстремальних силових і температурних циклічних навантажень може призвести до розшарування різнорідних матеріалів і тим самим викликати аварійну ситуацію. Крім того, технологічно в масовому виробництві дуже важко здійснити реалізацію цих процесів закріплення каталізаторів на громіздких деталях (гільзи циліндрів, блоки циліндрів, головки блоку, поршень) зі значними поверхнями покриття.

Наявність пір і нерівностей в покритті, передбачених в патенті, неминуче призведе до збільшення чаду масла, що є суттєвою компонентою шкідливого впливу газів, що відходять.

Метою винаходу є підвищення ефективності зниження токсичності вихлопних газів двигунів внутрішнього згоряння, виняток аварійних ситуацій через відшаровування покриття від поверхонь і зниження трудомісткості закріплення покриття.

Мета досягається тим, що в способі зниження токсичності вихлопних газів двигунів внутрішнього згоряння шляхом закріплення каталітичних присадок в Мікронерівності, щонайменше, на одній поверхні, що знаходиться в робочому об'ємі камери згоряння двигуна внутрішнього згоряння, закріплення присадок в Мікронерівності, щонайменше, однієї тертьової поверхні здійснюють натиранням цієї поверхні брусками, до складу яких входять, щонайменше, каталітичні присадки і матеріали, які утримують присадки в мікронерівності, а натирання проводять шляхом хонингования (суперфінішування) поверхні або на додатковій операції після остаточного хонингования (суперфінішування).

Мікронерівності - це шорсткість поверхні, отримана в основному в результаті механічної обробки деталі. Після механічної обробки поверхня являє собою сукупність виступів і западин, розміри яких в залежності від виду механічної обробки можуть бути різними. Для деталей, що труться ДВС мікронерівності в основному утворюються при хонинговании або суперфінішуванні цих поверхонь в залежності від того, яка операція передбачена технологією виготовлення деталі.

Як каталітичних присадок можуть бути використані відомі застосовувані для цих цілей метали і оксиди металів Cr, Co, Fe, Cu, Mn, Ni, Zn нарізно або в будь-якому поєднанні.

Закріплення каталітичних присадок в Мікронерівності на поверхнях, що труться здійснюють натиранням цих поверхонь брусками, до складу яких входять, щонайменше, каталітичні присадки і матеріали, які утримують присадки в цих Мікронерівності (зв'язки).

Обробку натиранням, щонайменше, однієї треться поверхні, брусками, що містять каталітичні присадки, проводять шляхом хонингования або суперфінішування поверхні на операції остаточного хонингования (суперфінішування) або як додаткова операція після остаточного хонингования (суперфінішування). В результаті такої обробки западини мікронерівності поверхні виявляються заповненими каталитическими присадками і матеріалом, який утримує каталітичні присадки, які не виступаючи над поверхнею.

Як матеріали, що утримують каталітичні присадки в бруску і в Мікронерівності поверхні, використовують м'які метали - мілину, олово, нікель, нарізно або у вигляді сплавів. Ці матеріали досить легко входять в мікронерівності обробленої поверхні і не надають негативної дії на роботу ДВС.

Для посилення ефекту в робочий об'єм можна додатково вводити каталітичні присадки спільно з паливом.

Поверхнями, що труться в камері двигуна внутрішнього згоряння, які можна піддавати натиранні, є циліндри, гільзи циліндрів, поршневі кільця і ​​поверхню поршнів. Найбільш доцільним є натирання циліндрів або гільз циліндрів.

СПОСІБ ЗДІЙСНЮЄТЬСЯ наступним чином

Для закріплення каталітичних присадок в Мікронерівності треться поверхні, наприклад на поверхні гільзи циліндрів, виготовляли бруски, до складу яких входили каталітичні присадки і матеріали, які утримують присадки, наприклад сплав міді та олова, який легко входить в мікронерівності поверхні гільзи циліндрів і надійно утримує в цих Мікронерівності каталітичні присадки. Бруски можуть і містити інші речовини, наприклад дисульфід молібдену, для забезпечення покриття антифрикційних властивостей і ін. Виготовляли бруски за традиційною технологією: холодне пресування - спікання при температурі близько 700 ° С - гаряче пресування при тиску близько 2 тс / см ^2.

За загальновідомою технології гільзи циліндрів обробляли алмазними хонбрускамі, що містять алмаз АС6 63/50 і зв'язку мідь-олово, зі зняттям припуску ~10 мкм. Потім гільзи циліндрів, поверхні яких містили мікронерівності від алмазної обробки, додатково хонингована брусками з каталітичного присадками. При додатковому хонинговании розмір гільзи залишався в межах допуску, на поверхні гільзи наносився тонкий шар матеріалу брусків, т.e. відбувалося закріплення в Мікронерівності поверхні гільзи каталітичних присадок м'якими металами, що входять до складу брусків, а оброблена поверхня набувала характерний плосковершіннимі мікропрофіль. Комплект оброблених гільз укомплектовували відповідними деталями шатунно-поршневої групи.

При дослідженні зразків, вирізаних з гільзи циліндрів, що мала напрацювання 2000 годин з відповідним зносом на поверхнях, що труться методом рентгенівського мікроаналізу, фіксувалися речовини, що входять до складу брусків, а саме каталітичні присадки. Як відомо, для інтенсифікації хімічних процесів досить абсолютно незначної кількості активних центрів - каталізаторів, щоб забезпечити протікання процесу.

Кількість закріпленого на треться поверхні матеріалу брусків регулювали режимами хонингования і співвідношенням твердостей брусків і оброблюваного матеріалу.

Каталізатор, закріплений на робочої поверхні гільзи циліндра, працює в досить сприятливих умовах, тому що частинки каталізатора знаходяться в активному деструктуріровать стані завдяки постійному деформирующему впливу пар, що труться, при цьому поверхня каталізатора постійно очищається.

Крім того, наявність каталізатора на стінках постійно охолоджуваних циліндрів дозволяє прискорити протікання реакції горіння і завдяки специфічній спрямованості їх дії сприятливо впливати на їх перебіг.

Як каталітичних присадок можуть бути використані речовини, які, крім того, що повинні надавати каталітичну дію, повинні зберігатися як при виготовленні брусків, так і в умовах камери згоряння ДВС. Таким вимогам відповідають метали і оксиди металів, що проявляють полівалентні властивості і зберігають достатню хімічну стійкість в атмосфері камери згоряння ДВС при температурі до ~1000 ° С. Метали, що проявляють полівалентні властивості, містяться в наступних групах періодичної таблиці: IБ, VБ, VIб, VIIБ, VIIIб, і входять в 4, 5 і 6 періоди. Найбільше таким вимогам відповідають такі метали та їх оксиди: Cr, З, Fe, Cu, Mn, Ni, Zn.

При застосуванні способу зниження токсичності вихлопних газів двигуна внутрішнього згоряння шляхом закріплення каталітичних присадок на поверхнях, що труться можливо додаткове введення присадок до палива. Це істотно підсилить ефект, особливо після значного пробігу транспорту, але дещо збільшить матеріальні витрати.

Випробування способу проводили на бензиновому двигуні УЗАМ-331.

Після пробігу автомобіля з обробленим двигуном в режимі обкатки близько 500 км контролювали тиск компресії в циліндрах, яке відрізнялося не більше 10% від середньої прийнятої величини. Після цього на холостому ходу проводили виміри параметрів відпрацьованих газів. Заміри проводили газоаналізатором ГАЗТЕСТ-Авеста 4.01 з визначенням вмісту окису вуглецю СО і вуглеводнів СхНу. Після цього двигун розбирався, гільзи перехоніговивалі на наступний ремонтний розмір і випробування повторювалися.

Результати випробувань показали, що відносний вміст СО у вихлопних газах знижувалося на 20-40%, а СхНх - на 30-50% в порівнянні з двигунами, гільзи циліндрів яких оброблялися за традиційною технологією.

Крім модельних випробувань, проводилися і виробничі випробування на двигунах Д10 UTS-180E 1 автобусів «Ікарус». Чотири автобуси з двигунами серійної зборки і чотири автобуси з двигунами, гільзи циліндрів яких були оброблені брусками з каталітичними присадками, експлуатувалися як на міських, так і міжміських маршрутах.

Випробування автобусів проводилися протягом року. Щомісяця знімалися показники пройденого шляху, витрата масла і палива. За цей період автобуси пройшли в середньому понад 100000 км шляху кожен.

Витрата палива і масла на двигунах внутрішнього згоряння знизився в порівнянні з серійними двигунами відповідно: по паливу на 4,8%, по маслу - 42,0%, що забезпечує зниження шкідливих викидів.

Зниження витрати палива відбулося за рахунок більш повного згоряння палива під каталітичним впливом закріплених на стінках циліндрів каталітичних присадок. Повніше згорання палива дозволило знизити токсичність вихлопних газів, поліпшити експлуатаційні показники двигуна і знизити матеріальні витрати.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб зниження токсичності вихлопних газів двигунів внутрішнього згоряння шляхом закріплення каталітичних присадок в Мікронерівності, щонайменше, на одній треться поверхні, що знаходиться в робочому об'ємі камери згоряння двигуна внутрішнього згоряння, що відрізняється тим, що закріплення присадок в Мікронерівності, щонайменше, однієї треться поверхні, здійснюють натиранням цієї поверхні брусками, до складу яких входять, щонайменше, каталітичні присадки і матеріали, які утримують присадки в мікронерівності, а натирання проводять шляхом хонингования (суперфінішування) поверхні або на додатковій операції після остаточного хонингования (суперфінішування).

2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості каталітичних присадок використовують метали, вибрані з групи Cr, Co, Fe, Cu, Mn, Ni, Zn, і оксиди цих металів нарізно або в будь-якому поєднанні.

3. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості матеріалів, що утримують каталітичні присадки в Мікронерівності, щонайменше, однієї треться поверхні, використовують м'які метали - мідь, олово, нікель і їх сплави.

4. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що додатково каталітичні присадки вводять в паливо, що подається в робочий об'єм камери згоряння.

Версія для друку
Дата публікації 13.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів