СПОСОБ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2000 года по МПК F02B75/10 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам снижения токсичности отработанных газов двигателя внутреннего сгорания.

Известен способ очистки выхлопных газов по авт. свид. СССР N 1188343, F 01 N 3/08, 23, 1988, по которому выхлопные газы от двигателя обрабатываются электрическими импульсами высокого напряжения от блока тиристорного зажигания и затем водяной аэрозолью от впрыскивателя. Недостатком способа является отсутствие каталитического окисления продуктов сгорания, что снижает степень очистки выхлопных газов.

Наиболее близким к заявляемому способу является "Нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания транспортного средства" по авт. свид СССР N 1809133, кл. F 01 N 3/02, БИ. 14, 1993, который содержит корпус с входным и выходным патрубками и каналом подачи воздуха, блок установленных последовательно друг за другом пластин, размещенный в корпусе между входным и выходным патрубками и нагревательное устройство. Рабочие поверхности пластин покрыты слоем каталитически активных веществ. Имеется также емкостной накопитель энергии, который применяется для разогрева нагревательного устройства и затем отключается посредством термодатчика и транзистора.

Это изобретение имеет следующие недостатки: неоптимальный температурный режим работы каталитически активного элемента, инерционность процесса его разогрева, высокое гидродинамическое сопротивление каталитически активных элементов потоку выхлопных газов, снижающее мощность двигателя.

Задачей предложения является повышение степени очистки выхлопных газов, уменьшение инерционности разогрева каталитически активного элемента и повышение мощности двигателя.

Поставленная задача решается тем, что способ очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в электрическом нагреве каталитически активного элемента с одновременной подачей дополнительного воздуха, отличается тем, что каталитически активный элемент выполняют в виде проволочной сетки или спирали из неблагородного металла, легированной по поверхности катализатором, нагрев которой осуществляют в режиме постоянства сопротивления. Сущность способа заключается в том, что каталитическое окисление компонентов выхлопных газов происходит при постоянной оптимальной температуре, а благодаря цепному характеру окислительных реакций можно уменьшить активную рабочую поверхность каталитически активного элемента и тем самым уменьшить его гидродинамическое сопротивление потоку выхлопных газов и, следовательно, повысить мощность двигателя.

Изобретение поясняется схемой, представленной на чертеже.

Устройство содержит камеру 1, в которую поступают выхлопные газы 2, канал 3 подачи дополнительного воздуха 4, каталитически активный элемент 5, терморегулятор 6.

Способ реализуется следующим образом. В камеру 1 поступают выхлопные газы 2, а также через канал 3 дополнительный воздух 4. Газы проходят сквозь каталитически активный элемент 5, представляющий собой сетку или спираль, выполненную из неблагородного металла, например железа, никеля, легированную по поверхности катализатором, например платиной, палладием, натянутую в несколько рядов поперек потока выхлопных газов 2 и дополнительного воздуха 4. Терморегулятор 6 нагревает электротоком и поддерживает постоянство сопротивления (температуры) каталитически активного элемента 5, подобно тому как это осуществляется в термоанемометре постоянной температуры (Маякин В.П. Донченко Э. Г., "Электронные системы для автоматического измерения характеристик потоков жидкостей и газов", изд. "Энергия". M. 1970). Как показано исследованиями В. В.Барелко и Ю.Е.Володина (Докл. Акад. Наук СССР, том 2, N 6, с.1373), окислительные реакции в газовой среде в присутствии нагреваемого до необходимой температуры катализатор носят цепной характер, благодаря чему нет необходимости чрезмерно увеличивать поверхность катализатора, как это делается в случае применения пористых каталитически активных элементов, что приводит к увеличению гидродинамического сопротивления потоку выхлопных газов. Это позволяет использовать для изготовления каталитически активного элемента являющегося одновременно нагревателем, сравнительно тонкую ( ⊘ 0,2-0,3) проволоку из неблагородного металла (железа, никеля), легированную по поверхности платиной, палладием, на поверхности которой при оптимальной температуре катализа формируются активные центры зарождения окислительных реакций, в дальнейшем протекающих и в объеме газа.

Работа каталитически активного элемента, являющегося одновременно нагревателем в режиме постоянства сопротивления (температуры) позволяет за интервал времени около 1 секунды выводить его на оптимальную температуру, не зависящую от изменений температуры окружающей среды. Кроме того, выделяющееся при экзотермических окислительных реакциях тепло, а также тепло горячих выхлопных газов, нагревая каталитически активный элемент 5, заставляют терморегулятор 6 автоматически снижать электрическую мощность нагрева, благодаря чему экономится электроэнергия.

Следует также отметить, что по величине потребляемого электротока можно с высокой степенью верности контролировать эффективность работы катализатора и срок его службы (при отсутствии катализа ток в нагревателе возрастает), а также оптимальность режима работы двигателя.

Испытания экспериментальной модели нейтрализатора, выполненного по данному способу, показали, что при исходном содержании 5% окиси углерода в воздухе, на входе нейтрализатора, на выходе оно снижается не менее, чем в 10 раз.

Способ заключается в том, что электрически нагревают каталитически активный элемент и одновременно подают дополнительный воздух, причем каталитически активный элемент выполняют в виде проволочной сетки или спирали из неблагородного металла, легированной по поверхности катализатором, а нагрев осуществляют в режиме постоянства сопротивления. Изобретение позволяет повысить эффективность нейтрализации выхлопа, поддерживать оптимальную температуру катализа, понизить инерционность разогрева катализатора и гидродинамическое сопротивление потоку выхлопных газов. 1 ил.

Способ очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в электрическом нагреве каталитически активного элемента с одновременной подачей дополнительного воздуха, отличающийся тем, что каталитически активный элемент выполняют в виде проволочной сетки или спирали из неблагородного металла, легированной по поверхности катализатором, нагрев которой осуществляют в режиме постоянства сопротивления.