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

8 Ф1.

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

Цель изобретения - повышение эффективности.

На фиг.1 изображено устройство для осуществления предлагаемого способа нейтрализации отработавших га- зов, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1; На фиг.4 - разрез В-В на фиг.1.

Устройство содержит впускной пат- рубок 1, имеющий конический расширяющийся участок и цилиндрический хвостовик. Во впускном патрубке 1 на продольных ребрах 2 размещен передний рассекатель 3 в виде конуса с цилинд- рическим хвостовиком. Рассекатель 3 с впускным патрубком 1 образует переднее кольцевое сопло. Впускной патрубок 1 соединен с корпусом 4, кото- рьй в свою очередь сое,динен с выпуск- ным патрубком 5, имеющим конический сужающийся участок. В выпускном патрубке 5 на продольных ребрах 6 установлен задний рассекатель 7 в виде цилиндра с коническим хвостовиком. Выпускной патрубок 5 и рассекатель 7 образуют заднее кольцевое сопло. Между передним 3 и задним 7 рассекателями внутри кольцевого потока установлен проволочный короннрукяций элек- трод 8, выполненный в виде стержня, соединенный с положительным полюсом высоковольтного источника. Использование проволочного коронирующего электрода 8 обусловлено тем, что внутри кольцевого потока полость с пониженным давлением весьма ограничена в радиальном направлении и в случае игольчатого коронирующего электрода иголки могут вы1содить на грани цу кольцевого потока и даже попадать в его толщу. А это резко снижает эффективность электрической обработки и резко повьш1ает энергетические затраты по указанным Причинам.

В корпусе 4 снаружи кольцевого потока установлен игольчатый коронирую щий электрод 9, представляющий собой металлический цилиндр, на внутренней поверхности которого радиально размещены иглы. Коронирующий электрод 9 соединен с отрицательным полюсом высоковольтного источника.

При работе устройства отработавшие газы проходят по впускному патрубку 1, где в кольцевом сопле формируется кольцевой поток, который здесь ускоряется и затем попадает в корпус 4. За пределами цилиндрического хвостовика переднего рассекателя 3 вокруг проволочного коронирующего электрода 8 внутри кольцевого потока газов создается разрежение. Снаружи кольцевого потока, т.е. внутри цилиндра игольчатого коронирующего электрода 9, также создается разрежение .

В корпусе 4 горит диполярная корона. При этом у проволочного коронирующего электрода В горит положительная корона, образованная положительным коронным разрядом, и внутренняя часть кольцевого потока обрабатЬтает- ся положительными ионами. У игольчатого коронируклцего электрода 9 горит отрицательная корона, образованная отрица тельным коронным разрядом, поэтому наружная поверхность кольцевого потока обрабатывается отрицательными ионами и электронами. Такой вид ионной обработки обеспечивает ее комплексный характер, а следовательно, и большую эффективность. Продол- жительность непосредственной обработки определяется длиной проволочного коронирующего электрода 8 и игольчатого коронирующего электрода 9. Однако последующая косвенная ионная обработка продолжается и после выхода кольцевого потока отработавших газов из зоны горения биполярной короны, так как разноименные ионы остаются в потоке еще некоторое время и создают там свое собственное электрическое поле. При выходе из корпуса 4 кольцевой поток гаэов попадает на задний рассекатель, затем проходит через заднее кольцевое сопло и через выпускной патрубок 5 выходит за пределы устройства.

Поперечное сечение межэлектродного промежутка больше поперечного сечения кольцевого потока отработавших газов. При движении кольцевого потока газов в межэлектродном промежутке его внутренняя и внешняя поверхности увлекают за собой соседние неподвижные слои газа и уносят их из областей, в которых размещены оба корони- рующих электрода. Так как в обе зоны, из которых газ выносится, нет допол3

иительнои подачи газа, то в этих зонах создается разрежение. Кроме того не менее важным фактором, дополнительно способствующим созданию разрежения в зонах положительной и отрицательной короны, является электрический ветер. Он возникает в результа- (Те того, что из положительной короны в сторону отрицательного электрода (Движутся положительные ионы, а из отрицательной короны в сторону положи- |Тельного электрода движутся отрица- ;тельные ионы и электроны, т.е. эти Iзаряженные частицы совершают направ- ленное движение вдоль силовых линий электрического поля разрядного промежутка. При движении заряженные частицы сталкиваются с нейтральными молекулами. При столкновении происходит обмен кинетической энергией, т.е. заряженные частицы отдают им часть своей кинетической энергии. В результате этого часть нейтральных молекул также приобретает направленное движе- ние, по направлению совпадающее с направлением движения соответствующих заряженных частиц. Все эти процессы приводят к отводу дополнительной части нейтрального газа из зо,ны горения положительной короны и отрицательной короны.

Совместное воздействие эжекции и электрического ветра создает качественно новый эффект при отсасывании газа из зоны положительной короны и из зоны отрицательной короны, что дает возможность резко повыси гь эффективность ионной обработки отработавших газов и при этом резко снизить энергетические затраты.

Зоны с пониженным давлением разделяются кольцевым потоком выхлопных газов,- представляющим собой третью зону, зону повьшенного давления. Наличие зоны повьш енного давления позволяет стабилизировать биполярный коронный разряд и обеспечить его стабильное горение при максимальной мощности разряда для данных условий. Стабилизирующим фактором здесь является быстро движущийся кольцевой поток газов, обеспечивающий резкое по- вышение давления газа от разреженного состояния до атмосферного и рез кое изменение скорости движения газа от минимальной, обусловленной эжек- цией и электрическим ветром, до максимальной в быстро движущемся

Q 15 20250985

кольцевом потоке выхлопных газов. Резкое повышение давления и скорости газа препятствует полному пробою межэлектродного промежутка и переходу коронного разряда в искровьй или дуговой. А незначительная толщина кольца позволяет заполнить межэлектродный промежуток главным образом газоразрядной плазмой. Это повышает производительность газового разряда, как фактора, обеспечивакяцего в результате ионной обработки активацию химических процессов нейтрализации токсичных компонентов в отработавших газах.

Вынос положительной короны и отрицательной короны за пределы набегающего потока дает еще одно важное преимущество - отсутствие явления

сдувания короны. Это является ос- новным фактором, которьй обеспечивает стабильное горение коронного разряда в целом. А стабильное горение в свою очередь улучшает ионную обработку газов и одновременно снижает затраты электрической энергии.

Формула изобретения

1.Способ нейтрализации отработавших газов двигателя внутреннего сгорания путем обработки потока газов -при помощи коронного разряда в межэлектродном промежутке, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения эффективности, поток газов преобразуют в кольцевой поток с образованием в межэлектродном промежутке двух зон пониженного давления и одной зоны повьш1енного давления, причем две зоны пониженного давлени я разделены кольцевым потоком газов, который образует зону повышенного давления, в одной из зон пониженного давления создают положительный коронный разряд, а в другой - отрицательный коронный разряд.

2.Устройство нейтрализации отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус с впускным и выпу;скным патрубками и размещенные в нем коронирукщие электроды, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, в корпусе размещены передний и задний рассекатели для образования кольцевого потока газов, причем один из коронирующих электродов выполнен в

виде стержня и расположен внутри кольцевого потока газов, а другой коронирукщий электрод выполнен игольчатым и расположен снаружи кольцево- . го пот ока газов.

3. Устройство по п.2, о т л и - чающееся тем, что впускной патрубок выполнен с коническим расширяющимся по ходу потока газов участком, в котором на продольных ребрах коаксиально с зазором размещен передний рассекатель, выполненный в виде конуса с цилиндрическим хвостовиком.

09856

4. Устройство попп.2иЗ, от- ли ч ающе е ся тем, что выпускной патрубок выполнен с коническим сужающимся по ходу потока газа участком, в котором на продольных ребрах коаксиально с зазором размещен з ад- ний рассекатель, выполненный в виде цилиндра с коническим хвостовиком. 10 5. Устройство по п.2, о тли - чающееся тем, что игольчатый коронирукиций электрод выполнен в виде металлической цилиндрической втулки, на внутренней поверхности кото- 15 рой радиально размещены иглы.

Изобретение позволяет повысить эффективность очистки. Отработавшие газы проходят по впускному патрубку 1, где в кольцевом сопле формируется кольцевой поток, который, ускоряясь, попадает в корпус 4. За пределами цилиндрического хвостовика переднего рассекателя 3 вокруг проволочного коронирующего электрода (Э) 8 внутри кольцевого потока газов создается разрежение. Снаружи кольцевого потока, т.е. внутри цилиндра игольчатого коронирующего Э, также создается разрежение. В корпусе 4 горит диполярная корона. При этом у Э 8 горит положительная корона и внутренняя часть кольцевого потока обрабатывается положительными ионами. У Э 9 горит отрицательная корона, поэтому наружная поверхность кольцевого потока обрабатывается отрицательными ионами. При выходе из корпуса 4 кольцевой поток газов попадает на задний рассекатель, затем проходит через заднее кольцевое сопло и через выпускной патрубок 5 выходит за пределы устройства. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

А А

Фи.г.2

Фиг.З

В-В

Фи,гЛ