Устройство для очистки от сажевых частиц отработавших газов дизельного двигателя внутреннего сгорания (варианты)

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТ САЖЕВЫХ ЧАСТИЦ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ)(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Филатов Сергей Александрович Кучинский Георгий Станиславович Кумейша Николай Антонович Батырев Евгений Викторович Шамашова Татьяна Сергеевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Устройство для очистки от сажевых частиц отработавших газов дизельного двигателя внутреннего сгорания, содержащее фильтр, установленный в корпусе глушителя, состоящий из осадительной камеры с расположенным в ней электродом, входного и выходного патрубков и бункера, и блок питания, отличающееся тем, что электрод осадительной камеры выполнен в виде конуса, при этом осадительная камера дополнительно снабжена электродом, расположенным на ее внутренней поверхности, и выполнена в нижней части фильтра в виде бункера, причем электроды осадительной камеры расположены коаксиально, выполнены ионизирующими диэлектрически изолированными и подключены к блоку питания в виде генератора переменного тока для формирования диэлектрического барьерного разряда. 68852010.12.30 2. Устройство для очистки от сажевых частиц отработавших газов дизельного двигателя внутреннего сгорания, содержащее фильтр, установленный в корпусе глушителя, состоящий из осадительной камеры с расположенным в ней электродом, входного и выходного патрубков и бункера, и блок питания, отличающееся тем, что электрод осадительной камеры в виде цилиндра выполнен цилиндрическим, при этом осадительная камера дополнительно снабжена электродом, расположенным на ее внутренней поверхности, и выполнена в нижней части фильтра в виде бункера, причем электроды осадительной камеры расположены коаксиально, выполнены ионизирующими диэлектрически изолированными и подключены к блоку питания в виде генератора переменного тока для формирования диэлектрического барьерного разряда. Полезная модель относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к устройствам для очистки от сажевых частиц отработавших газов глушителей в дизельных двигателях, и может быть использована в автомобилестроении, тракторостроении,судостроении, на железнодорожном транспорте. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению (прототип) является устройство для очистки от сажи отработавших газов и уменьшения шума двигателя внутреннего сгорания 1. Указанное устройство содержит электроцентробежный фильтр, установленный в корпусе глушителя, состоящий из осадительной камеры, выполненной в виде конуса, и расположенного в ней коронирующего электрода, подключенных к разным полюсам блока питания, а также входного и выходного патрубков, и бункера для сбора сажи (сажевых частиц отработавших газов). Во входном патрубке фильтра расположены ионизирующие электроды. Устройство для очистки от сажевых частиц отработавших газов и уменьшения шума двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом. Отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания направляются на входной патрубок, в котором размещены ионизирующие электроды. К электродам через определенный интервал времени подается высокое напряжение, и между ними возникает электрический разряд. Между электродами формируется электрическое поле, благодаря которому происходит ионизация отработавших газов, обеспечивая электрический заряд взвешенных в отработавших газах сажевых частиц. Затем отработавшие газы поступают в рабочую зону фильтра, установленного в корпусе глушителя. Сажевые частицы отработавших газов в зоне разряда (разрядном промежутке) коронирующего электрода приобретают отрицательный заряд, вследствие адсорбции на них отрицательных ионов, и под действием электрических и центробежных сил перемещаются к внутренней поверхности камеры. В непосредственной близости от нее они транспортируются потоком отработавших газов в бункер, где и оседают вследствие дополнительного воздействия на них сил, возникающих в результате кругового движения потока отработавших газов, направляющихся в выходной патрубок. Недостатком известного устройства является низкая его эффективность из-за неоднородности обработки отработавших газов, малого значения напряженности электрического поля. Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности устройства за счет улучшения однородности обработки отработавших газов, увеличения напряженности электрического поля без возникновения электрического пробоя в разрядном промежутке. Задача решается следующим образом. 2 68852010.12.30 Известное устройство для очистки от сажевых частиц отработавших газов дизельного двигателя внутреннего сгорания содержит фильтр, установленный в корпусе глушителя,состоящий из осадительной камеры с расположенным в ней электродом, входного и выходного патрубков и бункера, и блок питания. Согласно предлагаемой полезной модели по варианту 1, электрод осадительной камеры выполнен в виде конуса, при этом осадительная камера дополнительно снабжена электродом, расположенным на ее внутренней поверхности, и выполнена в нижней части фильтра в виде бункера. Причем электроды осадительной камеры расположены коаксиально, выполнены ионизирующими диэлектрически изолированными и подключены к блоку питания в виде генератора переменного тока для формирования диэлектрического барьерного разряда в разрядном промежутке между диэлектрически изолированными электродами. Данный вариант устройства для очистки от сажевых частиц отработавших газов дизельного двигателя внутреннего сгорания позволяет повысить эффективность устройства за счет улучшения однородности обработки отработавших газов, увеличить напряженность электрического поля в разрядном промежутке. При этом скорость движения отработавших газов в фильтре увеличивается от входа к выходу, а напряженность электрического поля остается постоянной. Известное устройство для очистки от сажевых частиц отработавших газов дизельного двигателя внутреннего сгорания содержит фильтр, установленный в корпусе глушителя,состоящий из осадительной камеры с расположенным в ней электродом, входного и выходного патрубков и бункера, и блок питания. Согласно предлагаемой полезной модели по варианту 2, электрод осадительной камеры в виде цилиндра выполнен цилиндрическим, при этом осадительная камера дополнительно снабжена электродом, расположенным на ее внутренней поверхности, и выполнена в нижней части фильтра в виде бункера,причем электроды осадительной камеры расположены коаксиально, выполнены ионизирующими диэлектрически изолированными и подключены к блоку питания в виде генератора переменного тока для формирования диэлектрического барьерного разряда в разрядном промежутке между диэлектрически изолированными электродами. Данный вариант устройства для очистки от сажевых частиц отработавших газов дизельного двигателя внутреннего сгорания позволяет повысить эффективность устройства за счет улучшения однородности обработки отработавших газов, увеличить напряженность электрического поля в разрядном промежутке. При этом скорость движения отработавших газов в фильтре и напряженность электрического поля остаются постоянными. На фиг. 1 схематично изображено по варианту 1 устройство для очистки от сажевых частиц отработавших газов дизельного двигателя внутреннего сгорания, электроды осадительной камеры которого выполнены в виде конуса и распложены коаксиально. На фиг. 2 схематично изображено по варианту 2 устройство для очистки от сажевых частиц отработавших газов дизельного двигателя внутреннего сгорания, в котором электроды осадительной камеры в виде цилиндра выполнены цилиндрическими и расположены коаксиально. По варианту 1 устройство содержит фильтр (фиг. 1), установленный в корпусе 1 глушителя, состоящий из осадительной камеры 2 с расположенным в ней электродом 3,входного патрубка 4, предназначенного для входа отработавших газов в осадительную камеру 2, и выходного патрубка 5, предназначенного для выхода отработавших газов из осадительной камеры 2. Электрод 3 осадительной камеры 2 выполнен в виде конуса. Осадительная камера 2 дополнительно снабжена электродом 8, расположенным на ее внутренней поверхности. При прохождении отработавших газов через электроды 3, 8 осадительной камеры 2 скорость их движения увеличивается от входа к выходу, а напряженность остается постоянной. Осадительная камера 2 выполнена в нижней части фильтра в виде бункера 6 для сажевых частиц отработавших газов. Электроды 3, 8 осадительной камеры 2 расположены коаксиально, выполнены ионизирующими диэлек 3 68852010.12.30 трически изолированными и подключены к блоку питания 7 в виде генератора переменного тока для формирования диэлектрического барьерного разряда в разрядном промежутке между диэлектрически изолированными электродами. По варианту 2 устройство содержит фильтр (фиг. 2), установленный в корпусе 1 глушителя, состоящий из осадительной камеры 2 с расположенным в ней электродом 3,входного патрубка 4, предназначенного для входа отработавших газов в осадительную камеру 2, и выходного патрубка 5, предназначенного для выхода отработавших газов из осадительной камеры 2. Электрод 3 осадительной камеры 2 в виде цилиндра выполнен цилиндрическим. Осадительная камера 2 дополнительно снабжена электродом 8, расположенным на ее внутренней поверхности. При прохождении отработавшихгазов через электроды 3, 8 осадительной камеры 2 скорость и напряженность остаются постоянными. Осадительная камера 2 выполнена в нижней части фильтра в виде бункера 6 сажевых частиц отработавших газов. Электроды 3, 8 осадительной камеры 2 расположены коаксиально, выполнены ионизирующими диэлектрически изолированными и подключены к блоку питания 7 в виде генератора переменного тока для формирования диэлектрического барьерного разряда в разрядном промежутке между диэлектрически изолированными электродами. По варианту 1 предлагаемое устройство работает следующим образом. Отработавшие газы дизельного двигателя внутреннего сгорания направляются в фильтр, установленный в корпусе 1 глушителя. Через входной патрубок 4 отработавшие газы попадают в осадительную камеру 2 и проходят между ионизирующими диэлектрически изолированными электродами 3 и 8, расположенными коаксиально и выполненными в виде конусов. Это обеспечивает увеличение скорости движения отработавших газов в фильтре при постоянной напряженности электрического поля. К ионизирующим диэлектрически изолированным электродам подключен блок питания 7 в виде генератора переменного тока, который формирует импульсы высокого напряжения 30-40 кВ с частотой 20-40 кГц, с фронтами длительностью не более 50 нс, что обеспечивает формирование диэлектрического барьерного разряда, однородного по всему объему и без формирования искрового разряда, повреждающего стенки электродов 3 и 8 и приводящего к резкому повышению температуры в разрядном промежутке с увеличением выброса . Это обеспечивает протекание реакций по формулам и восстановление окислов азота до 2 или 2. Сажевые частицы размером не более 1 мкм в диэлектрическом барьерном разряде полностью разрушаются и окисляются, что приводит к незначительному увеличению 2, но к значительному снижению канцерогенных частиц.2 21/2 21/2 2252 2222 22 22222 Сажевые частицы в зоне барьерного разряда приобретают отрицательный заряд, вследствие адсорбции на них отрицательных ионов отработавшего газа, и под действием электрических и центробежных сил перемещаются к внутренней поверхности осадительной камеры 2. В непосредственной близости от нее они транспортируются потоком отработавшего газа в бункер 6, где и оседают вследствие дополнительного воздействия на них сил, возникающих в результате кругового движения потока отработавших газов, направляющегося в выходной патрубок 5. Блок питания 7 в виде генератора переменного тока формирует импульсы напряжения с регулируемой скважностью. Для получения других 68852010.12.30 форм сигналов используют генератор переменного тока, обеспечивающий формирование постоянного напряжения, и генератор переменного тока, обеспечивающий формирование напряжения с синусоидальными импульсами с регулируемой постоянной составляющей. По варианту 2 предлагаемое устройство работает следующим образом. Отработавшие газы дизельного двигателя внутреннего сгорания направляются в фильтр, установленный в корпусе 1 глушителя. Через входной патрубок 4 отработавшие газы попадают в осадительную камеру 2 в виде цилиндра и проходят между ионизирующими диэлектрически изолированными электродами 3 и 8, расположенными коаксиально и выполненными цилиндрическими. Это обеспечивает постоянные скорость движения отработавших газов в фильтре и напряженность электрического поля. К ионизирующим диэлектрически изолированным электродам подключен блок питания 7 в виде генератора переменного тока, который формирует импульсы высокого напряжения 30-40 кВ с частотой 20-40 кГц, с фронтами длительностью не более 50 нс, что обеспечивает формирование диэлектрического барьерного разряда, однородного по всему объему и без формирования искрового разряда, повреждающего стенки электродов 3 и 8 и приводящего к резкому повышению температуры в разрядном промежутке с увеличением выброса . Это обеспечивает протекание реакций по формулам и восстановление окислов азота до 2 или 2. Сажевые частицы размером не более 1 мкм в диэлектрическом барьерном разряде полностью разрушаются и окисляются, что приводит к незначительному увеличению 2, но к значительному снижению канцерогенных частиц.2 21/2 21/2 2252 2222 22 22222 Сажевые частицы в зоне барьерного разряда приобретают отрицательный заряд,вследствие адсорбции на них отрицательных ионов отработавшего газа, и под действием электрических и центробежных сил перемещаются к внутренней поверхности осадительной камеры 2. В непосредственной близости от нее они транспортируются потоком отработавшего газа в бункер 6, где и оседают вследствие дополнительного воздействия на них сил, возникающих в результате кругового движения потока отработавших газов, направляющегося в выходной патрубок 5. Блок питания 7 в виде генератора переменного тока формирует импульсы напряжения с регулируемой скважностью. Для получения других форм сигналов используют генератор переменного тока, обеспечивающий формирование постоянного напряжения, и генератор переменного тока, обеспечивающий формирование напряжения с синусоидальными импульсами с регулируемой постоянной составляющей. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет улучшить существующие системы выпуска дизельных двигателей за счет улучшения однородности обработки отработавших газов, увеличения напряженности электрического поля. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6