Способ нейтрализации отработавших газов двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

 

О П И С А Н И Е ()977842

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-sy (22)Заявлено 09.06.78 (21) 2627385/25-06 с присоединением заявки 34 (23) Приоритет

Опубликовано 30 . 1 1, 82. Бюллетень М 44 (5l)N. Кл.

F 01 и 3/О"

ЗЬоударстеснный комнтет по делам нзабретеннй н открытнй (53) УДК 621. 43,,068(088.8) Дата опубликования описания 30.1 1, 82 (72) Авторы изобретения

А.N.Êðàñíoñåëüñêèé и В.A.ÇBoíoâ

4, °

% t

Ворошиловградский машиностроительный институт (71) Заявитель (4) СПОСОБ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕ СТВЛЕНИЯ

I

Изобретение относится к машино- строению, а именно к. нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, Известны способы нейтрализации отработавших газов в зоне коронного разряда, Эти способы состоят в пропускании смеси отработавших газов с воздухом через поле коронного разряда. Для осуществления данного спо соба используется нейтрализатор, содержащий камеру с электродом. Отработавшие газы с воздухом пропускают через камеру с электродом, дающим коронный разряд. Образующийся в камере озон вступает в химические реакции с продуктами неполного сгорания топлива (1 1.

Недостатками данного способа и устройства являЮтся значительные затраты энергии на подачу вторичного воздуха в ней т рали затор, низ кое качество смешивания вторичного воз2 духа с отработавшими газами, низкая эффективность очистки.

Известны также способы нейтрализации отработавших газов путем иокизации их в поле положительной короны, Нейтрализатор для осуществления указанного способа содержит впускной и выпускной патрубки и пару элек-. тродов: положительный коронирующий электрод и отрицательный. Вокруг .положительного электрода создается корона, в поле которой ионизируются отработавшие газы, поступающие затем в блок катализатора, где и происходит их окисление (2), Недостатками данного способа и устройства являются многоступенчатость процесса, сложность конструк. ции, большие габариты устройства и низкая эффективност,ь нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.

3 97

Цель изобретения - повышение эф. фективности процесса нейтрализации.

Указанная цель достигается тем, что движение положительных ионов в поле положительной короны задают в направлении движения отработавших газов и в это поле подают воздух, ионизированный в полЬ отрицательной короны, причем, направление движения отрицательных. ионов совмещают с направлением движения воздуха, В нейтрализаторе для реализации указанного способа положительный ко. ронирующий электрод расположен в зоне впускного патрубка> отрицательный - в выпускном патрубке> а нейтрализатор снабжен дополнительным патрубком подвода воздуха, имеющим входное и выходное отверстия, в котором расположена вторая пара электродов: отрицательный коронирующийв зоне входного отверстия и положительный - в зоне выходного отверстия.

Кроме того, первая пара электродов выполнена в виде острия и металлического кольца с многослойной сеткой, а вторая - в виде острия и металлического кольца.

Поставленная цель достигается использованием положительной короны для ионизации отработавших газов и отрицательной короны для ионизации вторичного воздуха.

Ионизация отработавших газов в поле коронного разряда осуществляет одновременно с ионизацией вторичного воздуха, поступающего в нейтрализатор. При этом отработавшие газы, ионизируются в поле положительной короны, а вторичный воздух - в поле отрицательной короны, Это обусловлено тем, что в отработавших газах содержатся компоненты, в частности

С„Н, которые легко приобретают положительный заряд, а кислород воздуха легко присоединяет электроны, т.е, обладает значительной электроотрицательностью, В результате снижа ются энергетические затраты на возбуждение и ионизацию молекул, Кроме того, коронирующие электроды расположены в местах сужения потока, т,е, где скорость потока максимальна.

Это способствует быстрому уносу зарядов, стекающих с огтрий, уменьшению вредного влияния пространственного заряда в зоне коронирующего электрода и увеличению разрядного

7842 тока при данном направлении, а следовательно, уменьшению энергетических затрат на ионизацию молекул газа.

В отрицательной короне при достижении критических скоростей электро" дов для ускорения реакции по нейтрализации токсичных компонентов пер10 воначальным элементарным процессом являетсл образование возбужденных или ионизированных частиц электронным ударом, например, образование атомарного кислорода А> молекуляр15 ного иона кислорода 0, озона 05 и возбужденных атомов и молекул кислорода. В положительной короне ак= тивация молекул и атомов происходит под действием ударов положительных

20 ионов, при этом образуются активные формы молекул, При смешивании положительно и отрицательно ионизированного воздуха происходит быстрое и равномерное перемешивание мо25 лекул отработавших газов и молекул кислорода воздуха, которое приводит к более быстрому и более полному протеканию химической реакции нейтрализации отработавших газов. При взаимодействии положительных ионов в отработавших газах и отрицательных ионов кислорода, а также ионов с нейтральными молекулами эффект значительно больше, чем при взаимодействии

35 од но именно за ряженных ионов, Это обусловлено образованием тяжелых ком". плексных ионов, представляющих собой скопление нейтральных молекул около молекулярного иона, вызванное электрической поляризацией молекул, 4О

В результате число возбужденных активных частиц может оказаться больше числа первоначально обраглванных в разряде ионов. При рекомбинации иона, образующего ядро комплекса избыток энергии может быть передан какой либо из молекул, составляющих оболочку комплексного иона. При рекомбинации положительных ионов с электронами или отрицательными ионами

50 могут образовываться также активные возбужденные частицы, Таким образом, в результате применения раздельной ионизации отработавших газов и вторичного воздуха в положительной и отрицательной коронах снижается энергия активации и, следовательно, более интенсивно протекает реакция нейтрализации отработавших газов.

977842

На фиг. 1 изображен нейтрализатор для осуществления способа на фиг, 2 - вариант устройства для осуществления способа, Нейтрализатор,содержит впускной

1 и выпускной 2 патрубки. Положительный коронирующий электрод 3, выполненный в виде острия, расположен во впускном патрубке, отрицательный электрод 4 - в выпускном патрубке.

Отрицательный электрод 4 представляет собой металлическое кольцо с многослойной сеткой 5, закрепленной по сечению кольца. Нейтрализатор снабжен дополнительным патрубком 6 для подвода вторичного воздуха, который имеет входное 7 и выходное 8 отверстия. В зоне входного отверстия установлен отрицательный коронирующий электрод 9, в зоне выходного отверстия - положительный электрод

10 (фиг, 1), При работе нейтрализатора высокое напряжение подается на .электроды 3, 4, 9 и 10. При этом возле электрода 3 оЬразуется положительная корона, возле электрода 9 образуется отрицательная корона. В нейтрализатор из патрубка 1 подаются отрабо- ЗО тавшие газы с избыточным положительныи зарядом, а через дополнительный патрубок 6 подается вторичный воздух, который в поле отрицательной короны электрода 9 приобретает из- з5 быточный отрицательный заряд, При этом направление движения и нов в положительной короне совпадает с направлением движения потока отработавших газов, а направление дви- ю .жения ионов в отрицательной короне совпадает с направлением движения потока воздуха. В нейтрализаторе происходит взаимодействие положительно заряженных отработавших газов с отрицательно заряженным воздухом.

Подача ионизированного вторичного воздуха производится между коронирующим электродом 3 и электродом 4 и приводит к тому, что отрицательные ионы, содержащиеся в ионизированном воздухе, отталкиваются от отрицательного электрода 4 и двигаются к положительно заряженному коронирующему электроду 3, т.е. в направлении, противоположнои движению положительно заряженных ионов отработавших газов. Это препятствует уносу ионов кислорода из зоны реактора и способствует быстрому и- равномерному распределению их в объеме отрабо1авших газов, В результате. реакции нейтрализации отработавших газов протекают более интенсивно.

На фиг. 2 изображен вариант устройства для нейтрализации отработавших газов, который отличается от варианта, изображенного на фиг. тем, что в данном случае используется биполярная корона. Положительная часть биполярной короны распола" гается в отработавших газах, отрицательная часть короны располага- . ется во вторичном воздухе, который подается в нейтрализатор. С этой целью используются только два электрода, Оба они являются коронирующими и подключены к разноименным полюсам одного и того.же источника.

Каждый из электродов представляет собой пучок острий, укрепленных на металлическом стержне. Преимуществом предлагаемой конструкции является более низкое (почти в 2 раза) напряжение, необходимое для зажигания короны, Противойоложный заряд частиц позволяет увеличить эффективность нейтрализации.

Формула изоЬретения

1. Способ нейтрализации отрабо" тавших газов двигателя внутреннего сгорания за счет ионизации их в поле положительной короны, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса нейтрализации, движение положительных ионов в поле положительной короны задают в направлении движения отработавших газов и в это поле по дают воздух, ионизированный в поле отрицательной короны, причем направление движения отрицательных ионов совмещают с направлением движения воздуха.

2. Устройство для осуществления способа по и. l содержащее впускной и выпускной патрубки и первую пару электродов: положительный ко»ронирующий и отрицательный, о т л ич а ю щ е е с я тем, что положительный коронирующий электрод pac" положен в зоне впускного патрубка, отрицательный - в выпускном патруб" ке, а нейтрализатор снабжен допол977842

7 нительным патрубком подвода воздуха, имеющим входное и выходное отверстия, в котором расположены вторая пара электродов: отрицательный коронирующий — в зоне входного отверстия и положительный - в зоне выходного отверстия, 3. Нейтрализатор по и. 2, о тл и ч а ю шийся . тем, что первая пара электродов выполнена в виде острия и металлического кольца с многослойной сеткой, а вторая— в виде острия и металлического кольца.

3 Источники ин о ма ии

Ф р ц у принятые во внимание при экспертизе

Патент США N 3979193 i кл, Я -129, опублик. 1976.

2. Патент Великобритании М 1224639 кл, В 2 J 1971.

ВНИИПИ Заказ 9173/49

Тираж 539 Подписное филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4