УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ОТ ОКСИДОВ АЗОТА
DEVICE FOR CLEANING OF SPENT GASES OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE FROM NITROGEN OXIDES

х
Изобретение относится к очистке выхлопных газов от оксидов азота (NO) 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).
x
Недостатком данного устройства является низкая эффективность его работы по очистке выбросных газов от NO 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.
2
3
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-AlO 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.
x
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.