Способ нейтрализации отработавших газов двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК F01N3/08 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повьшение эффективности.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство для осуществления способа нейтрализации отработавших газов, продольный разрез; на фиг.2 - разрез Л-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1.

Устройство представляет собой впускной патрубок 1 с прямоугольным поперечным сечением. Впускной патрубок 1 помещен в 1соробку 2, соединяющую его с реактором 3. Конец впускного патрубка 1 имеет верхнюю и нижнюю стенки 4, которые являются наклонными, имеют шарниры 5, упругие элементы 6 и в продольной вертикальной плоскости имеют конфузорный участок. Реактор 3 имеет прямоугольное сечение и выполнен в виде призмы, расположенной между впускным 1 и выпускным 7 патрубками. Снаружи реактор 3 имеет два электрода 8 в виде пластин а внутри - два электрода 9 в виде остриев. Выпускной патрубок 7 выполнен прямоугольного сечения с конфу- зорным участком и также как и впускной патрубок по ширине равен ширине реактора 3. Плоские электроды 8 и игольчатые электроды 9 выполнены из металла, все остальные элементы конструкции выполнены из термостойкого диэлектрика.

Устройство работает следующим образом.

По впускному патрубку I подаются отработавшие газы, которые формируются в нем в виде плоского и широкого потоков и затем разгоняются и повышают свою скорость до максимума перед входом в реактор 3 с помощью верхней и нижней стенок 4. При этом площадь выходного отверстия впускного патрубка 1 выбирается такой, чтобы обеспечивать максимальную скорость при допустимых потерях энергии потока газов. Если расход газов увеличивается, то увеличивается его динамическое воздействие на верхнюю и нижнюю стенки 4, которые подпираются упругими .элементами 6. В результате сила воздействия потока газов , на верхнюю и нижнюю стенки 4 превышает силу нажатия упругих элементов

14709842

на зти.стенки и они поворачиваются

5

0

5

0

5

0

5

0

5

на некоторый угол вокруг шар 1иров 5 и сжимают упругие элементы 6. При этом сила динамического воздействия потока отр аботавших газов на стенки 4 уменьшается, а сила нажатия упругих элементов 6 увеличивается, и в определенный момент устанавливается новое равновесие, которое соответствует измененному расходу потока газов.

С новым изменением расхода газов процесс повторяется и скорость потока газов автоматически поддерживается постоянной. Коробка 2 служит для размещения верхней и нижней стенок 4 с шарнирами 5 и упругими элементами 6 и одновременно предотвращает попадание выхлопных газов за пределы устройства. После выхода из впускного патрубка 1 широкий и плоский поток отработавших газов проходит через реактор 3, за счет эжекции создает .разрежение в зонах размещения электродов 9 и затем попадает в выпускной патрубок 7. Одновременно на электроды 8 подается высокочастотное или сверхвысокочастотное электрическое поле и зажигается высокочастотный или сверхвысокочастотный (безэлектродный.) разряд. На электроды 9 подается постоянное электрическое поле. Ввиду того, что электроды 9 изготовлены в виде, острий, они образуют электрическое поле переменной напряженности. Максимальная напряженность электрического поля возникает возле концов острий, а минимальная напряженность - на середине расстояния между электродами 9. С помощью постоянного электрического поля создаются направленные потоки положительных и отрицаг тельных ионов, перпендикулярные свободным поверхностям потока отработавших газов. Таким образом, газы испытывают активирующее действие потоков положительных и отрицательных ионов. Это интенсифицирует химические процессы нейтрализации, которые завершаются в выпускном патрубке 7.

Перед входом в газоразрядный промежуток плоский поток газов ускоряется и проходит сквозь него с максимальной скоростью. При этом сечение сопла выбрано таким, чтобы скорость потока газов при г инимальном расходе была максимальной при условии наименьших потерь энергии потока. С 14

мененнем расхода потока отработавших газов его скорость остается неизмен- ной за счет соответствующего автоматического изменения поперечного сече- ,ния впускного патрубка 1. Это позво- |ляет обеспечить оптимальные условия |для горения электрического разряда, ja следовательно, и наиболее эффектив- ную электрическую обработку газов с целью их нейтрализации при минимальных затратах энергии. Две наиболее широкие поверхности потока не ограничены стенками 4, т.е. являются свободными поверхностями. Свободные по- верхности за счет эжекции отсасывают из разрядного промежутка газ и создают в объемах, смежных со свободнь - ми поверхностями плоского потока,

цатедьные ионы двигаются в сторону положительного электрода и рекомби- нируют на его поверхности, а положительные ионы двигаются от положительно заряженного электрода в сторону второй свободной поверхности плоского потока и также осуществляют его целенаправленную электрическую обработку.

Вследствие того, что потоки и положительно и отрицательно заряженных частиц в сторону свободных поверхностей двигаются в зоне с пониженным давлением и на них действуют участки постоянного электрического поля с повышенной напряженностью, то эти потоки разгоняются до больших скоростей и приобретают значительную кинетичес

Изобретение позволяет повысить эффективность очистки отработавших газов (ОГ) двигателя. По впускному патрубку 1 подаются ОГ, которые формируются в нем в виде плоского и широкого потока и разгоняются перед входом в реактор 3 с помощью стенок 4, зазор между которыми регулируется. В реакторе 3 за счет эжекции создается разрежение в зонах размещения электродов (Э) 9, затем поток газов попадает в выпускной патрубок 7. На плоские Э подается высокочастотное электрическое поле и зажигается высокочастотный (безэлектродный) разряд. На Э 9 падается постоянное электрическое поле. Э 9, выполненные в виде острия, образуют поле переменной напряженности. С помощью постоянного электрического поля создаются направленные потоки ионов, перпендикулярные свободным поверхностям потока ОГ. Газы испытывают активирующее действие потоков положительных и отрицательных ионов. Это интенсифицирует химические процессы нейтрализации, которые завершаются в выпускном патрубке 7. 2 с.и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

разрежение. Таким образом, в газораз- 20 кую энергию. Воздействие на свободрядном промежутке плоским потоком создаются две зоны пониженного давления, а сам поток представляет собой третью зону, т.е. зону повьш1енного давления по сравнению с двумя другими зонами. На все три зоны действуют высокочастотным или сверхвысокочастотным электрическим полем большой напряженности, и при этом зажигается

безэлектродный разряд, вследствие ко- 30 газов.

торого в газоразрядном промежутке осуществляется интенсивная ионизация выхлопных газов.

Одновременно на газоразрядный промежуток воздействуют постоянным элек- oj вызванное наличием объемных сил электрическим полем переменной напряженности. Максимальная напряженность- этого поля приходится на зоны с пониженным давлением, а минимальная - на

трического поля. Наличие этих сил вызвано обработкой потока выхлопных газов с двух сторон ионами разных знаков, вследствие чего возникает

зону с повьшенным давлением. Под воз- 40 значительная разность потенциалов в

действием постоянного электрического поля в газе, ионизированном безэлектродным разрядом, положительные и отрицательные заряженные частицы двигаются в двух взаимно противоположных направлениях. В одной зоне пониженного давления расположен положительный электрод, а в другой зоне пониженного давления - отрицательный электрод. В зоне пониженного давления с отрицательным электродом положительные ионы двигаются к электроду и рекомбинируют на его поверхности, а отрицательные ионы двигаются от

45

50

объеме потока. Это резко усиливает напряженность электрического поля внутри потока выхлопных газов, которая обеспечивает перемещение ионов одного знака навстречу ионам другого знака. Движение ионов вызывает доста точно интенсивное перемещение нейтральных частиц, называемое электрическим ветром.

Формула изобретения

ности плоского потока и осуществляют его целенаправленную электрическую обработку. В зоне пониженного давления с положительным электродом отриистекающего из сопла, электрическими полями и разрядами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, моток газов преоб

ные поверхности плоского потока потоками положительных и отрицательных ионов,, обладающими значительной кинетической энергией, позволяет осу- ществить селективную электрическую обработку выхлопных газов. Селективность электрической обработки обусловлена различием в электрофизических свойствах компонентов выхлопных

Другим фактором, значительно интенсифицирующим реакции нейтрализации, является интенсивное перемешивание компонентов выхлопных газов.

трического поля. Наличие этих сил вызвано обработкой потока выхлопных газов с двух сторон ионами разных знаков, вследствие чего возникает

объеме потока. Это резко усиливает напряженность электрического поля внутри потока выхлопных газов, которая обеспечивает перемещение ионов одного знака навстречу ионам другого знака. Движение ионов вызывает достаточно интенсивное перемещение нейтральных частиц, называемое электрическим ветром.

Формула изобретения

разуют в поток с образованием двух зон пониженного давления и одной зоны повышенного давления и обрабатывают его высокочастотным или сверхвысокочастотным разрядом во всех зонах, а в зонах пониженного давления одновременно обработку ведут постоянным электрическим полем переменной напряженности с образованием потоков положительных и отрицательных ионов, селективно воздействующих на поток газов.

14

сгорания, содержащее реактор с впуски-л

////7Т

{//

ттт /

III пи II ////77/

t

709846

ным и выпускным патрубками и размещенные в нем электроды, отличающееся тем, что, с целью повьшения эффективности, реактор выполнен прямоугольным, впускной патрубок выполнен с конфузорным участком из двух стенок во всю ширину реактора, которые имеют оси вращения и пружинены относительно реактора, выпускной патрубок выполнен с конфузорным участком прямоугольного сечения шириной, равной ширине реактора, причем часть электродов выполнена в

15 виде пластин, а другая часть - в виде остриев.

25 и направлены перпендикулярно плоскости потока газов.

Б-Б

X ху//. II 1111

/у XX у X у

тт

-

ними

t

ТУ