Устройство для очистки отработавших газов и снижения уровня шума двигателей внутреннего сгорания

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в выпускной системе, преимущественно дизельного двигателя, для снижения дымности его выхлопа.

Устройство содержит впускной 1 и выпускной 13 каналы, подключеные к источнику высоковольтного питания 5 коронирующие 16 и некоронирующий 15 электроды, причем некоронирующий электрод выполнен в виде двух коаксиально расположенных цилиндров, в пространстве между которыми расположены коронирующие электроды, снабженные очистителями сажи 17, имеющими форму пружину. За впускным каналом 1, по ходу движения отработавших газов, установлен подвижный диск 22, соединенный через шток 19 с шайбой 6, на которой закреплены коронирующие электроды. В зоне выпускного канала 13 располагается сажесборник 7, служащий для сбора частиц сажи.

При прохождении выхлопных газов внутри устройства, в зоне расположения коронирующего электрода, происходит процесс электрической зарядки частиц сажи, присутствующих в выхлопе дизельного двигателя. Для увеличения числа заряженных частиц скорость потока отработавших газов в этой зоне снижается, путем установки за впускным каналом подвижного диска. В процессе движения ионизированные отработавшие газы поступают в зону осаждения, где заряженные частицы сажи, за счет действия электрических сил, осаждаются на поверхности сажесборника 7, а очищенные газы двигателя через выпускной канал 13 выходят в атмосферу.

Предлагаемое устройство позволяет повысить степень очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания от выбросов сажи по сравнению с ближайшими аналогами, и обеспечить стабильность процесса электрической зарядки сажевых частиц.

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к системам очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, и может быть использована в выпускной системе, преимущественно дизельного двигателя, для снижения дымности его выхлопа.

Известна конструкция сажевого фильтра, содержащая осадительную камеру циклона, которая является некоронирующим электродом, коронирующий электрод, впускной тангенциальный и выпускной каналы, бункер сбора частиц сажи, блок высоковольтного питания. [1] Поступающие в электроцентробежный фильтр с отработавшими газами частицы сажи, в зоне коронного разряда приобретают отрицательный заряд, и под влиянием центробежных и электрических сил направляются к внутренней поверхности корпуса. Приблизившись к ней, они транспортируются потоком газа в бункер, где оседают вследствие поворота газового потока.

Применение в конструкции электроцентробежного фильтра, образующего осадительную камеру циклона, не будет способствовать процессу эффективного отделения частиц сажи от потока газов, так как основная доля частиц выхлопа дизелей имеет размеры меньше 5 мкм и очень малую массу, что является основным критерием эффективной работы циклонов. К тому же в предлагаемой конструкции не предусмотрена очистка коронирующих электродов от сажевых и других отложений, что может привести к нарушению режима горения коронного разряда, а, следовательно, снизить эффективность очистки отработавших газов от сажи.

Известна конструкция электрического фильтра для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, принятая в качестве

прототипа предлагаемого устройства, содержащая впускной и выпускной каналы, коронирующие, некоронирующий электроды и сажесборник, подключенные к источнику высоковольтного питания. [2]

Основным недостатком такой конструкции является то, что сажесборник располагается в зоне входного канала, где большая скорость потока отработавших газов, а значит значительная часть заряженных частиц сажи будет уноситься им в атмосферу. Недостатком также является отсутствие элементов конструкции, снижающих возможность загрязнения поверхности коронирующих электродов от частиц сажи и других отложений, что может привести к нарушению режима горения коронного разряда, а, следовательно, к снижению степени очистки отработавших газов двигателя.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, и технический результат от ее использования заключается в повышении степени очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания от выбросов сажи и обеспечении стабильности процесса электрической зарядки сажевых частиц, путем защиты коронирующих электродов от отложений сажи.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки отработавших газов от сажи, содержащем впускной и выпускной каналы, коронирующие, некоронирующий электроды и сажесборник, подключенные к источнику высоковольтного питания, некоронирующий электрод выполнен в виде двух коаксиально расположенных цилиндров, в пространстве между которыми расположены коронирующие электроды, снабженные очистителями сажи, выполненных в форме пружины, плотно охватывающей поверхность коронирущих электродов. При этом за впускным каналом, по ходу движения отработавших газов, установлен подвижный диск, соединенный штоком с диэлектрической шайбой, на которой закреплены коронирующие электроды, а в зоне выпускного канала установлен сажесборник, выполненный в форме большого и малого цилиндров с общей торцевой перегородкой.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез устройства по очистке отработавших газов от сажи двигателя внутреннего сгорания, а на фиг.2 - вид А на фиг.1, а на фиг.3 -вид Б на фиг.1.

Устройство состоит из замкнутого стального корпуса 2 цилиндрической формы, крепящегося к штатной трубе глушителя двигателя и образующего две зоны 3 и 8.

Зона ионной обработки 3 отработавших газов содержит впускной канал 1, коронирующие 16 и некоронирующий 15 электроды, подключенные через диэлектрические втулки 4 к источнику высоковольтного питания 5. Некоронирующий электрод 15 установлен в направляющих 18 и состоит из двух коаксиально расположенных цилиндров, соединенных между собой планками 20 и крышкой 14, которые выполнены из диэлектрического материала. Напротив впускного канала установлен подвижный диск 22, соединенный штоком 19 с шайбой 6. Диск 22 поджат к крышке 14 пружиной 21. Коронирующие электроды 16 закреплены на диэлектрической шайбе 6 и снабжены очистителями сажи 17, имеющими форму пружины.

В зоне 8 осаждения сажи установлен сажесборник 7, закрепленный болтами 12 к крышке корпуса 10, через диэлектрические пластины 11. По оси крышки расположен выпускной канал 13, выполненный в виде патрубка. Крышка 10 выполнена отдельно от корпуса 2 устройства и соединяется с ним через уплотнительную прокладку 9. Сажесборник 7 имеет форму большого и малого цилиндров с общей торцевой перегородкой, и подключается к источнику высоковольтного питания 5.

Для повышения числа заряженных частиц сажи, в конструкции устройства установлены четыре коронирующих электрода, равномерно расположенных в объеме очищаемых газов. С этой же целью скорость отработавших газов снижена на участке горения коронного разряда, путем установки напротив впускного канала подвижного диска. Для предотвращения загрязнения сажей наружных поверхностей коронирующих

электродов, последние проходят внутри очистителей и могут перемещаться в них за счет действия на подвижный диск давления потока отработавших газов двигателя.

Устройство работает следующим образом. Отработавшие газы через впускной канал 1 поступают в зону ионной обработки 3. Ввиду того, что подвижный диск 22 располагается напротив впускного канала 1, происходит заметное снижение скорости выхлопных газов двигателя на участке горения коронного разряда, что является необходимым условием для эффективного протекания процесса электрической зарядки частиц сажи. При подаче высокого напряжения к коронирующим электродам 16, между ними и некоронирующим электродом 15 зажигается коронный разряд, в результате чего межэлектродный промежуток будет заполнен в основном отрицательно заряженными ионами газа. Отработавшие газы двигателя ионизируются в поле отрицательной короны, т.е. частицы сажи приобретают отрицательный заряд (вследствие адсорбции на них отрицательных ионов). Это обусловлено тем, что подвижность отрицательных ионов выше, чем положительных.

С потоком отработавших газов, сажевые частицы поступают в зону осаждения 8. Для более полного улавливания частиц сажи в зоне осаждения, сажесборник выполнен в форме большого и малого цилиндров с общей торцевой перегородкой и располагается в зоне выпускного канала. Такая конструкция сажесборника не будет способствовать вторичному уносу частиц сажи, осевших на его поверхности, так как поток газов при выходе в атмосферу совершает разворот на 180°. При этом частицы прижимаются струей газов к торцевой перегородке сажесборник. Учитывая, что сажесборник 7 подключен к положительному полюсу высоковольтного источника питания 5, частицы сажи осаждаются на его поверхности, а очищенные отработавшие газы двигателя выходят в атмосферу через выпускной канал 13. По мере накопления сажи, необходимо производить очистку сажесборника 7. Для этого в конструкции устройства предусмотрена

съемная крышка 10, вместе с которой сажесборник вынимается наружу и очищается от сажи и других отложений.

Разработанная конструкция устройства позволяет увеличить степень очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания от сажи по сравнению с аналогами и обеспечить стабильность процесса электрической зарядки сажевых частиц.

Источники информации

1. Звонов В.А. и др. Новый сажевый фильтр. Автомобильная промышленность. 1992, №2, с.22-23.

2. Авторское свидетельство СССР №1714169 А1 кл. F 01 N 3/08, 1992 г.

1. Устройство для очистки отработавших газов от сажи двигателя внутреннего сгорания, содержащее впускной и выпускной каналы, коронирующие, некоронирующий электроды и сажесборник, подключенные к источнику высоковольтного питания, отличающееся тем, что некоронирующий электрод выполнен в виде двух коаксиально расположенных цилиндров, в пространстве между которыми расположены коронирующие электроды.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коронирующие электроды снабжены очистителями сажи, имеющими форму пружины, плотно охватывающей их поверхность.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что за впускным каналом, по ходу движения отработавших газов, установлен подвижный диск, соединенный штоком с диэлектрической шайбой, на которой закреплены коронирующие электроды.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сажесборник выполнен в форме большого и малого цилиндров с общей торцевой перегородкой.