УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ОТ ОКСИДОВ АЗОТА Российский патент 2009 года по МПК F01N3/08 

Изобретение относится к очистке выхлопных газов от оксидов азота (NO_х) двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в частности к устройствам для очистки отработавших газов дизельных двигателей, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания и других отраслях техники, где используется дизельное топливо.

Известно устройство для очистки отходящих газов двигателей внутреннего сгорания от оксидов азота, содержащее цилиндрическую разрядную камеру с размещенным в ее центре коронирующим электродом, сетку, размещенную между стенками камеры и центральным электродом, и импульсный источник высокого напряжения (см. патент RU №2159665, кл. B01D 53/32, опубл. 27.11.2000).

Недостатком данного устройства является низкая эффективность его работы по очистке выбросных газов от NO_x из-за невозможности улавливания кислотного конденсата и восстановления диоксида азота.

Задача изобретения - повышение эффективности очистки отработавших газов от оксидов азота.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания от оксидов азота, содержащее камеру низкотемпературной плазмы с коронирующим электродом и двумя изоляторами, входной и выходной патрубки и источник высокого напряжения, согласно изобретению, содержит дополнительную камеру с катализатором и двумя коаксиально расположенными электродами с отверстиями для входа и выхода газа, при этом внутренний электрод электрически соединен с коронирующим электродом, а периферийный электрод расположен с зазором относительно корпуса дополнительной камеры и электрически связан с ее корпусом.

Коронирующий электрод может быть выполнен в виде многолучевых звездочек, что позволяет обеспечить более высокую плотность тока короны.

Подвод высокого напряжения может осуществляться коаксиально, а подвод газа в камеру низкотемпературной плазмы аксиально через щелевой коллектор, сообщенный с входным патрубком, что позволяет равномерно распределить поток газа по сечению камеры.

На чертеже изображено устройство для очистки отработавших газов дизельного двигателя от оксида и диоксида азота.

Устройство для очистки отработавших газов ДВС от оксидов азота содержит камеру 1 низкотемпературной плазмы с коронирующим электродом 2, выполненным, например, в виде многолучевых звездочек, и два изолятора 3, 4, входной патрубок 5 и выходной патрубок 6, источник высокого напряжения 7. Устройство также содержит дополнительную камеру 8 с катализатором, например, γ-Al₂O₃ и с двумя коаксиально расположенными электродами 9, 10. Камера 1 разъемно соединена с корпусом 13 дополнительной камеры 8. Внутренний электрод 9 имеет отверстия 11 для входа и выхода отработавшего газа и электрически соединен с коронирующим электродом 2. Периферийный электрод 10 имеет отверстия 12 для выхода отработавшего газа, расположен с зазором 8 относительно корпуса 13 дополнительной камеры 8 и электрически связан с корпусом 13 камеры. Также устройство содержит щелевой коллектор 14, сообщенный с входным патрубком 5 и расположенный в корпусе камеры 1 низкотемпературной плазмы.

Термин «низкотемпературная плазма» широко используется в данной области техники. Под данным термином понимается плазма с температурой до 10000 К.

Термин «высокое напряжение» известен специалистам. Под данным термином в электротехнике понимается любое напряжение более 1 кВ.

Устройство для очистки располагают, как правило, в выхлопном коллекторе ДВС.

При работе выхлоп работающего двигателя аксиально поступает в камеру 1 низкотемпературной плазмы устройства через входной патрубок 5 и входной коллектор 14. Питание устройства высоким напряжением осуществляется от источника 7 высокого напряжения, причем подвод высокого напряжения осуществляется коаксиально.

На потенциальный внутренний электрод 9 подают высокое постоянное напряжение с наложенными на него импульсами наносекундной длительности с амплитудой, кратной величине постоянного напряжения. Частота следования импульсов, определяющая эффективность работы устройства, пропорциональна частоте вращения вала отбора мощности двигателя. Коронирующий электрод 2, выполненный, например, в виде многолучевых звездочек и электрически соединенный с внутренним потенциальным электродом 9, располагаются на таком расстоянии, чтобы не было экранирования объемным зарядом соседних электродов. При этом величина среднего тока импульсной стримерной короны составляет десятки ампер.

Стримерная корона в воздухе при нормальных атмосферных условиях характеризуется значительными плотностями и энергиями электронно-ионного потока, способного эффективно конверсировать оксид азота в диоксид и осуществить диффузионную электронно-ионную зарядку субмикронных аэрозолей. Удаление аэрозолей и твердых частиц из потока отработавших газов осуществляется благодаря непрерывному воздействию высокого постоянного напряжения.

Перед вторым по ходу потока изолятором 4, очищаемый газ через отверстия 11 в электроде 9 попадают вовнутрь дополнительной камеры 8. Диоксиды азота частично абсорбируются, частично восстанавливаются до молекулярного азота в дополнительной камере 8, заполненной катализатором - сорбентом, полностью находящимся в области слабонеоднородного электрического поля между потенциальным электродом 9 и периферийным электродом 10.

В результате комплексного воздействия плазмохимических, абсорбционных и стимулированных электрическим полем каталитических процессов осуществляется практически полная очистка потока выбросов энергоустановки на выходе из выходного патрубка 6 от загрязняющих его NO_x.

Устройство для очистки отработавших газов ДВС от оксидов азота содержит камеру низкотемпературной плазмы с коронирующим электродом и двумя изоляторами, входной и выходной патрубки и источник высокого напряжения, дополнительную камеру с катализатором и двумя коаксиально расположенными электродами с отверстиями для входа и выхода газа, при этом внутренний электрод электрически соединен с коронирующим электродом, а периферийный электрод расположен с зазором относительно корпуса дополнительной камеры и электрически связан с ее корпусом. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки отработавших газов от оксидов азота. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания от оксидов азота, содержащее камеру низкотемпературной плазмы с коронирующим электродом и двумя изоляторами, входной и выходной патрубки и источник высокого напряжения, отличающееся тем, что содержит дополнительную камеру с катализатором и двумя коаксиально расположенными электродами с отверстиями для входа и выхода газа, при этом внутренний электрод электрически соединен с коронирующим электродом, а периферийный электрод расположен с зазором относительно корпуса дополнительной камеры и электрически связан с ее корпусом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коронирующий электрод выполнен в виде многолучевых звездочек.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвод высокого напряжения осуществляется коаксиально, а подвод газа в камеру низкотемпературной плазмы - аксиально через щелевой коллектор, сообщенный с входным патрубком.