CZ20001262A3 - Zařízení pro snížení obsahu znečišťujících látek - Google Patents

Abstract

Zařízení je tvořeno katalytickým konventorem (13) se vstupem a výstupem, uloženým tak, že alespoň část proudu (18) výfukových plynů ze spalovacího motoru (11) tímto katalytickým konventorem (13) prochází a generátorem (23) koronového výboje pro tvorbu koronového výboje ve výfukovém plynu za tvorby radikálů z vody nebo jiného plynného media ve výfukovém plynu. Tyto radikály se přivádějí do proudu (18) výfukových plynů před jeho vstupem do katalytického konventoru (13).

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu a zařízení pro snížení obsahu znečišťujících látek, zejména použitím volných radikálů k odstranění alespoň části znečišťujících látek z výfukových plynů spalovacích motorů. V zařízení podle vynálezu se sníženého množství znečišťujících látek dosahuje tak, že se vytvoří vysoce oxidující volné radikály, jako hydroxylové skupiny OH, hydroperoxylové radikály HO₂, atomový vodík H, a atomový kyslík O a příbuzné oxidační plyny, např. peroxid vodíku H2O2, oxid dusičitý NO₂ a ozon O3 koronovým výbojem z vodní páry a zbytkového kyslíku ve výfukových plynech a vzniklé radikály se přivádějí do proudu spalných plynů ze spalovacího motoru před přívodem do katalyzátoru.

Dosavadní stav techniky

Jak je v oboru dobře známo, nasává spalovací motor vzduch z okolí, mísí tento vzduch s palivem a pak se směs vzduchu a paliva přivádí do spalovací komory, kde se zažíhá a spaluje. Výsledné spalné plyny mohou být upravovány tak, aby došlo ke snížení znečišťujících látek a pak se odvádějí do atmosféry. Zažíhání směsi vzduchu a paliva ve válci se obvykle provádí zařízením pro tento účel, např. svíčkou nebo adiabatickým stlačením směsi vzduchu a paliva, při němž dojde k zahřátí směsi nad teplotu vzplanutí.

V případě běžných benzinových spalovacích motorů se vzduch přivádí do karburátoru nebo do vstřikovacího systému pro palivo, v němž se vzduch smísí s palivem na výslednou směs. V případě motorů se vstřikovacím systémem a motorů s karburátorem se pak směs vzduchu a paliva vede do spalovací komory nebo válce motoru. V případě motorů, v nichž se směs paliva a vzduchu stlačuje až do zahřátí nad teplotu vzplanutí se vzduch a palivo vedou do spalovací komory nebo válce motoru odděleně a až tam dochází k jejich smísení.

Po spálení směsi vzduchu a paliva jsou výsledně spalné plyny vypuzeny ze spalovací komory. U téměř všech moderních vozidel jsou pak spalné plyny odváděny do katalytického konvertoru, v němž

I dochází v podstatě k odstranění nečistot ze spalných plynů. Avšak v ; průběhu spalování zůstává určité množství nečistot i při použití katalyzátoru ve výfukových plynech a s nimi se dostává do ovzduší.

Kromě úplně spálených produktů, jako jsou oxid uhličitý CO2 a voda H₂O produkuje spalovací motor také plyny s obsahem řady nečistot, jako je oxid uhelnatý CO, který je přímo jedovatý pro člověka a některé uhlovodíky HC, které jsou výsledkem neúplného spalování: paliva. Vzhledem k velmi vysokým teplotám, vznikajícím při spalování uhlovodíkového paliva a následným rychlým zchlazením, může dojít k tepelné fixaci dusíku ze vzduchu, což má za následek vznik oxidů dusíku NO_X, které rovněž vytváří další znečištění.

Množství CO, HC, NO_X a dalších nečistot, produkovaných spalovacím motorem, se mění v závislosti na konstrukci a na provozních podmínkách motoru a také na použitém palivu a vzduchu. Zejména množství CO, HC a NO_xje určováno alespoň částečně poměrem vzduchu a paliva, takže podmínky, které vedou ke snížení množství oxidu uhelnatého a uhlovodíku, tzn. palivová směs s přibližně stechiometrickým množstvím složek, která má za následek vyšší spalovací teplotu, přímo vede ke zvýšené tvorbě NO_X a naopak podmínky, při nichž je možno snížit tvorbu NO_X, které vedou ke snížení spalovací teploty mají opět za následek zvýšení množství oxidu uhelnatého a uhlovodíků ve výfukových plynech motoru.

Přestože přítomnost nečistot ve výfukových plynech byla poznána již v roce 1901, bylo požadováno snížení emisí ve spojených státech až zákonem z roku 1970. Výrobci vozidel pak vyvinuli širokou škálu technologií, s jejichž pomocí by bylo možno splnit požadavky uvedeného zákona včetně recirkulace výfukových plynů, elektronicky řízeného vstřikování paliva, při němž se toto vstřikování upravuje na základě údajů z různých čidel v proudu spalných plynů, čímž je možno přesně řídit poměr vzduchu a paliva, další možností je použití katalytických konvertorů. Katalyzátory se později prokázaly jako nejúčinnější pasivní systém pro odstranění nečistot z výfukových plynů spalovacích motorů.

Účelem použití katalytického konvertoru je oxidovat CO a HC na CO₂ a H₂O a v případě trojcestného katalyzátoru je účelem také oxidace NO/NO₂ na N₂. V případě moderních trojcestných katalyzátorů TWC, v nichž současně dochází ke snížení množství všech tří nečistot / je možno uskutečnit snížení NO_X nejúčinněji v nepřítomnosti kyslíku, kdežto ke snížení množství CO a HC je kyslík nezbytný. Tzn., že prevence vzniku těchto emisí, vyžaduje práci spalovacího motoru v co' možná největší blízkosti stechiometrického poměru vzduchu a paliva.

V dnešní době se téměř ve všech vozidlech užívá katalytických konvertorů na bázi ušlechtilých kovů s monolitickou voštinovitou strukturou. V této formě je možno dosáhnout velmi dobré pevnosti a odolnosti proti tvorbě prasklin při tepelném namáhání. Voštinovitá konstrukce také zajistí poměrně nízký pokles tlaku a velký celkový povrch, který umožňuje s vysokou účinností odstranit nečistoty ze spalných plynů. Voštinovitá struktura je uložena v ocelovém krytu, a tak chráněna proti vibracím, mimo to je možno katalyzátor ještě uložit na pružnou podložku.

.......

Na stěnách voštinovité struktury může být uložen povlak, obvykle vytvořený ze stabilizovaného gamma-oxidu hlinitého, v němž je uložena katalytická složka. V katalyzátorech typu TWC, v nichž současně dochází k odstranění všech tří znečišťujících složek se typicky užívají ušlechtilé kovy platina Pt a rhodium Rh, přičemž rhodium zejména snižuje oxidy dusíku a přispívá k oxidaci CO, tato oxidace však účinněji probíhá při použití Pt. V poslední době se místo uvedené kombinace užívá také paladium Pd, které je méně nákladné. Účinný katalyzátor obvykle obsahuje 0,1 až 0,15 % těchto kovů.

Vzhledem k tomu, že směs výfukových plynů osciluje mezi chudým a bohatším obsahem nespálených látek, přidává se do základního reaktivního nátěru prostředí pro adsorbci kyslíku na povrch tohoto nátěru při průchodu chudší směsi, kdežto při průchodu směsi s přebytkem oxidu uhelnatého a uhlovodíku, se naopak kyslík uvolní pro reakci s těmito složkami. K tomuto účelu se obvykle užívá oxid ceričitý CeO₂ vzhledem ke své výhodné redukčně-oxidační povaze.

V současné době je požadováno další snížení znečištěnin ve výfukových plynech vozidel. Aby bylo možno splnit tyto nové požadavky, bylo dokonce navrhováno omezené užívání všech vozidel včetně nákladních automobilů a byla požadována zvětšená přeprava vozidel po dráze apod. Všechny tyto návrhy však způsobují velký vzestup nákladů na přepravu a mimo to je taková přeprava méně pohodlná.

Další možností je ještě dále snížit emise zvýšením účinnosti spalovacích motorů. Tento přístup bude mít omezený vliv vzhledem k tomu, že bylo prokázáno, že znečištění je z větší části vytvářeno malým podílem vozidel staršího data výroby, jejichž motory mají poměrně nižší účinnost a starší typy katalytických konvertorů.

.. *· .··..·* · ·· :

• ··*··· : ::··..·· ‘·· · .· : · ’ ·♦·· ···

........

Jakékoliv zlepšení těchto starších vozidel bude velmi nákladné, přičemž dosažený účinek nebude nákladům odpovídat.

Je zřejmé, že i když bylo v poslední době dosaženo velkého snížení množství nečistot ve výfukových plynech spalovacích motorů, další snižování těchto nečistot bude nákladné a představuje velký technologický problém vzhledem k tomu, že současná vozidla jsou vyráběna tak, že uvedené požadavky nejsou splněny.

Místo snížení emisí zvyšováním účinností spalování existuje ještě další možnost, totiž zvýšit účinnost katalytických konvertorů. Účinnost katalytického konvertoru se definuje jako množství odstraněných nečistot v poměru k průtoku celé hmoty proudu plynů, která vstupuje do katalytického konvertoru. Účinnost katalytického konvertoru je funkcí celé řady parametrů, jako jsou stáří konvertoru, « teplota, stechiometrie Složení spalovací směsi, přítomnost katalytických jedů, jako jsou olovo, síra, sloučeniny uhlíku a fosforu, typ katalyzátoru a délka pobytu výfukových plynů v katalytickém konvertoru.

Až dosud nebyly pokusy o zvýšení účinnosti katalytických konvertorů příliš úspěšné. Moderní katalytické konvertory typu TWC mají uspokojivou účinnost, jsou však nákladné a i u těchto katalyzátorů bude v budoucnosti obtížné splnit požadavky na emise. Katalyzátory tohoto typu mají také omezenou životnost. Mimo to trpí katalytické konvertory tohoto typu také tím nedostatkem, že jejich účinnost je nízká až do dosažení vhodné teploty.

Z toho, co bylo uvedeno je zřejmé, že by bylo zapotřebí navrhnout jednoduchý a nenákladný prostředek pro snížení množství nečistot, které jsou uvolňovány spalovacími motory v kombinaci s ··

Β ♦ ·

0 katalyzátory, které jsou v současné době užívány. Vynález si klade za úkol takový prostředek navrhnout.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je způsob a zařízení pro snížení nečistot ve výfukových plynech spalovacích motorů bez větších modifikací motoru nebo katalytického konvertoru.

Zařízení je nenákladné při výrobě, jednoduché svou konstrukcí i svým provozem a zaručuje účinné snížení nečistot ve spalných plynech.

Podstatu vynálezu tvoří zařízení pro snížení obsahu znečišťujících látek ve výfukových plynech motoru, toto zařízení je tvořeno katalytickým konvertorem, který vstup a výstup a generátorem koronového výboje pro tvorbu koronového výboje ve výfukovém plynu tak, aby byly vytvořeny z vody a dalších plynných složek výfukových plynů volné radikály. Katalytický konvertor je uložen tak, že alespoň část výfukových plynů ze spalovacího motoru prochází katalytickým konvertorem, přičemž volné radikály jsou přiváděny do proudu spalných plynů před katalytickým konvertorem. V jednom z možných provedení vynálezu jsou radikály vytvářeny ze spalovací směsi před jejím přívodem do spalovacího motoru.

V jednom z možných provedení jsou volné radikály produkovány pomocí koronového výboje z vody ve výfukovém plynu a jsou přiváděny zpět do proudu výfukových plynů ještě před vstupem od katalytického konvertoru. Postupuje se tak, že se v typickém případě spojí výfuková trubka se vstupem do katalytického konvertoru tak, že alespoň část proudu výfukových plynů prochází touto výfukovou trubkou do katalytického konvertoru, přičemž tato výfuková trubka

0

0 obsahuje otvor pro uložení generátoru koronového výboje, takže koronový výboj vzniká v proudu výfukových plynů před katalytickým konvertorem.

Volné radikály mohou být vytvořeny ve výfukovém plynu také ve vzdáleném generátoru koronového výboje. V tomto provedení je ke vstupu katalytického konvertoru připojeno rozdělovači potrubí, které odvádí část výfukových plynů do odděleného generátoru volných radikálů. V tomto generátoru se koronovým výbojem vytvářejí volné radikály, např. hydroxylový radikál z vody a výfukové plyny, které tyto radikály obsahují se pak přivádějí zpět do proudu výfukových plynů stále ještě před jejich vstupem do katalytického konvertoru.

Ve svrchu uvedených provedeních se s výhodou uloží mezi vstup do katalytického konvertoru a místo, do nějž jsou přidávány výfukové plyny s obsahem radikálů, čidlo pro obsah kyslíku. Toto čidlo pro sledování obsahu kyslíku je uloženo před vstupem do katalytického konvertoru v podstatě u všech současně vyráběných vozidel a slouží k tomu, aby v systému pro přívod paliva do motoru byl udržován stechiometrický poměr vzduchu a spalovací směsi.

V dalším možném provedení se generátor koronového výboje vloží do odbočného potrubí, spojeného s výfukovou trubkou tak, že alespoň část proudu spalných plynů vstupuje z výfukové trubky do odbočného potrubí před vstupem do katalytického konvertoru a po průchodu generátorem koronového výboje se tyto výfukové plyny přivádějí do druhého bodu výfukové trubky stále ještě před vstupem do katalytického konvertoru. Aby bylo možno dosáhnout snížení pracovní teploty v generátoru koronového výboje, může být odbočné potrubí vybaveno zvětšenými povrchy, žebry nebo jinými chladicími prvky pro vyzařování nebo jiné odstraňování tepla a tím pro snížení teploty ·· odbočného potrubí a spalných plynů, které tímto odbočným potrubím procházejí.

Typický generátor koronového výboje je tvořen obecně koncentrickými elektrodami, přičemž koronový výboj se tvoří ve vzduchové štěrbině mezi elektrodami při pracovním cyklu generátoru. Koncentrické elektrody jsou v typických případech tvořeny vnitřní elektrodou a zevní elektrodou, která může být vytvořena jako drátěná síť, mezi těmito elektrodami se nachází dielektrický materiál, který má s výhodou dielektrickou konstantu v rozmezí 2 až 10. Dielektrický materiál tvoří vrstvu na alespoň jedné straně vnitřní elektrody nebo na vnitřním povrchu vnější elektrody. Vnější elektroda může být opatřena uzavírací částí, takže vzduchová štěrbina mezi oběma elektrodami může být zcela uzavřena a vnější elektroda tak současně plní funkci' prvku pro přerušení plamene. Nejméně jeden další takový prvek může být uložen také ve výfukové trubce, aby nedošlo k šíření plamene do výfukové trubky směrem ke katalytickému konvertoru a aby tak nedošlo k vystavení katalytického konvertoru plameni ze spálení zbytků složek spalovací směsi. Generátor koronového výboje může být také upraven tak, že jeho výstupní trubice má funkci zemní elektrody pro generátor koronového výboje.

Aby bylo možno zajistit, že generátorem koronového výboje prochází stále čerstvý proud spalných plynů, může být generátor koronového výboje uložen tak, že přirozeně se vyskytující kolísání tlaku v proudu výfukových plynů, vyvolává čerpací účinek, který tlačí spalné plyny do generátoru koronového výboje a odsává plyny s obsahem volných radikálů, vznikajících v generátoru koronového výboje z tohoto generátoru zpět do výfukového potrubí. Tento čerpací účinek je možno zvýšit použitím vhodně zvoleného přetlakového systému, spojeného s generátorem koronového výboje tak, aby spalný ·· » 9 9 <

·· ·· » · · ^ • · ·· ·· • · · • 9 999

9 9 plyn procházel z výfukové trubky přes generátor koronového výboje do přetlakového systému a z tohoto systému pak zpět do výfukové trubky.

Zařízení podle vynálezu může dále obsahovat přístroj pro vstřikování vzduchu do proudu spalných plynů v průběhu počáteční fáze, při níž se spaluje bohatá směs při nižší teplotě tak, aby generátor koronového výboje vyvolal oxidaci paliva v proudu výfukových plynů.

Součást podstaty vynálezu tvoří také způsob snížení množství alespoň jedné nečistoty v proudu výfukových plynů ze spalovacích motorů, jejichž výfuková trubka je spojena se vstupem do katalytického konvertoru. Postup spočívá v tom, že se proud výfukových plynů nechá procházet výfukovou trubkou a katalytickým· konvertorem, alespoň v části výfukových plynů se vytvoří radikály při použití koronového výboje a tyto radikály se přivádějí do proudu výfukových plynů ještě před katalytickým konvertorem. Radikály se v typických případech vyrábějí z vody nebo ze zbytkového molekulového kyslíku ve výfukovém plynu. Vzniklé radikály pak mohou reagovat s plynnými složkami výfukových plynů za vzniku plynných oxidačních materiálů včetně dalších radikálů. Radikály a plynné oxidační materiály, produkované v generátoru koronového výboje a v průběhu sekundárních reakcí zahrnují OH, O, Η, HO2, H2O2, NO2 nebo O3. Radikály se vytvoří v alespoň části proudu výfukových plynů a přivádějí se do výfukové trubky před katalytickým konvertorem nebo je možno oddělit část proudu výfukových plynů z hlavního proudu a odvést jej od vzdáleného generátoru volných radikálů, v němž se tyto radikály vytvoří koronovým výbojem. Radikály se pak převedou do proudu výfukových plynů ve výfukové trubce před katalytickým konvertorem. V každém z těchto provedení se s výhodou uloží čidlo pro přítomnost kyslíku do výfukové trubky mezi katalytický konvertor a 'Ha*· »» ·· • 4 »· » 4 4 • 444 ► · · *·.

» 4 4 « » 4 · * • · ·

4 · »444 ·· místo, v němž se před katalytickým konvertorem přivádějí do výfukové trubky radikály, vytvořené v generátoru koronového výboje.

Při přivádění radikálů do proudu výfukového plynu před katalytickým konvertorem bylo prokázáno, že dochází také k odstranění katalytických jedů z povrchu katalytického konvertoru reakcí těchto jedů s alespoň jedním z radikálů nebo plynných oxidačních látek, vytvořených reakcí radikálů a plynů v proudu výfukových plynů. Odstraněné katalytické jedy zahrnují např. sloučeniny síry, fosforu nebo uhlíku.

Koronový výboj je také možno použít k zahájení oxidace zbývajících složek paliva nebo uhlovodíků v proudu výfukových plynů v průběhu studeného startu nebo při nedostatečném spalovánírěímž se snižuje množství nespálených složek a uhlovodíků ještě před jejich vstupem do katalytického konvertoru. V průběhu tzv. studeného startu má být do proudu výfukových plynů přiváděno řízené množství vzduchu tak, aby byl přiváděn kyslík, jehož je zapotřebí pro spálení zbytků paliva, které se v této fázi vyskytují navíc ve výfukových plynech.

Podle dalšího provedení se vynález týká způsobu prodloužení životnosti a zlepšení výkonu čidla pro přítomnost kyslíku, které může být otráveno jedy, např. sloučeninami síry, fosforu a uhlíku v případě, že toto čidlo je uloženo v proudu výfukových plynů před katalytickým konvertorem. Stejně jako v případě katalytického konvertoru mohou vysoce reaktivní radikály vytvořené koronovým výbojem odstranit tyto jedy a tím zachovat správnou funkci čidla pro přítomnost kyslíku. Postup spočívá v tom, že se vytvoří radikály v proudu spalných plynů při použití koronového výboje a vzniklé radikály se přivádějí do proudu spalných plynů před čidlem pro přítomnost kyslíku. Radikály je také možno vytvořit ze směsi před jejím přívodem do spalovacího motoru, z ··· φ

• · φ • · · vody nebo ze zbývajícího kyslíku ve spalných plynech. Jak již bylo svrchu popsáno, je možno odvádět část spalných plynů do vzdáleného generátoru volných radikálů, kde jsou radikály vytvořeny pomocí koronového výboje. Pak se tyto radikály přivádějí do proudu spalných plynů před čidlem pro přítomnost kyslíku.

K provádění způsobu podle vynálezu se s výhodou užije generátoru koronového výboje, který je vybaven prvním koncem nebo baží pro spojení s výfukovým systémem tak, aby bylo možno do tohoto generátoru přivádět výfukové plyny a opět je z generátoru odvádět, mimo to má generátor druhý konec, s výhodou ve formě kovového víka a bránící úniku plynů z generátoru, dále je generátor tvořen válcovou vnější elektrodou, elektricky a mechanicky spojenou s prvním koncem a vnitřní elektrodou, která je uložena uvnitř vnější elektrody a je jí alespoň částečně obklopena a dielektrickým izolačním prostředím mezi vnitřní a vnější elektrodou, vytvářejícím vzduchovou štěrbinu . mezi oběma elektrodami s průměrem, který definuje průměr generátoru koronového výboje, vnitřní elektroda má větší délku než vnější elektroda k vytvoření oblasti koronového výboje ve vzduchové štěrbině v blízkosti prvního konce a mrtvého objemu v blízkosti druhého konce. S výhodou je každý rozměr generátoru koronového výboje pokud možno minimalizován tak, aby byly podstatně minimalizovány i ztráty, vyvolané odporem. Vnitřní elektroda má v typických případech nejméně dvojnásobnou s výhodou čtyřnásobnou délku ve srovnání s vnější elektrodou, přičemž tato délka je nejméně čtyřnásobkem, s výhodou šestinásobkem průměru generátoru koronového výboje, který je definován dielektrickým izolačním prostředím. Kompaktní generátor koronového výboje podle vynálezu může dále obsahovat prodlouženou část mezi základní částí a vnější elektrodou k zajištění nižší teploty generátoru. Aby bylo možno zvýšit tepelné ztráty generátoru koronového výboje, má uvedená prodloužená část alespoň jeden zvětšený povrch pro vyzařování tepla nebo pro odvádění tepla jiným způsobem a tím pro chlazení generátoru koronového výboje.

Kompaktní zařízení pro tvorbu koronového výboje může dále obsahovat na druhém konci nebo uzávěru přívod pro řízené množství vzduchu za účelem chlazení. V tomto provedení se s výhodou z kompaktního generátoru pro koronový výboj pomocí Venturiho přístroje odsává vzduch.

Vynález bude podrobněji popsán v souvislosti s přiloženými výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Na obr. 1 je znázorněn v perspektivním pohledu spalovací motor s katalytickým konvertorem.

Na obr. 2 je schematicky znázorněn výfukový systém se zařazeným vzdáleným generátorem koronového výboje.

Na obr. 3 je znázorněn generátor koronového výboje, upevněný na odbočném potrubí výfukové trubice.

Na obr. 4 je znázorněn generátor koronového výboje s koncentrickými elektrodami a vnitřní elektrodou s povlakem dielektrického prostředí.

Na obr. 5 je znázorněn generátor koronového výboje s koncentrickými elektrodami a vnější elektrodou s povlakem dielektrického prostředí.

Na obr. 6 je znázorněn vzdálený generátor koronového výboje.

···· ·· ·· ·· ·· ··

Na obr. 7 je znázorněn generátor koronového výboje z obr. 5 s prvky pro zastavení plamene.

Na obr. 8 je znázorněn kompaktní generátor koronového výboje.

Na obr. 9 je znázorněn kompaktní generátor koronového výboje s prodlouženou částí.

Na obr. 10 je znázorněn kompaktní generátor koronového výboje, opatřený vstupním otvorem pro přívod vzduchu.

Na obr. 11 je znázorněn generátor koronového výboje, upevněný tak, že při změnách tlaku v proudu výfukových plynů dochází k sacímu účinku.

Na obr. 12 je znázorněn generátor koronového výboje, upevněný spolu s přetlakovým systémem, zvyšujícím sací účinek, vznikající při kolísání tlaku v proudu výfukových plynů.

V průběhu přihlášky se pod pojmem „proud plynů před spálením ve spalovacím motoru“ rozumí proud vzduchu nebo směs vzduchu a paliva před vstupem do spalovací komory. Pod pojmem „proud výfukových plynů se rozumí výsledný proud spalných plynů ze spalovací komory po spálení směsi vzduchu a paliva.

Pod pojmem „radikál“ nebo „volný radikál“ se rozumí jakýkoliv atom nebo skupina atomů s nejméně jedním nepárovým elektronem a bez elektrického náboje, tzn., že jde o elektricky neutrální látky se stejným počtem elektronů a protonů.

Vynález se týká způsobu a zařízení pro snížení množství nečistot, např. oxidu uhelnatého CO, uhlovodíků HC a oxidů dusíku • · • ·

ΝΟχ ve výfukových plynech spalovacích motorů. Způsob a zařízení podle vynálezu je možno použít v případě motorů, opatřených ve výfukovém systému nejméně jedním katalytickým konvertorem. S výhodou se způsob a zařízení podle vynálezu užívá u spalovacích motorů, které mimo to obsahují nejméně jedno čidlo pro přítomnost kyslíku před vstupem do katalytického konvertoru pro udržování stechiometrického poměru vzduchu a paliva ve vstřikovacím systému motoru. Čidlo pro kyslík je upevněno před katalytickým konvertorem prakticky u všech moderních vozidel. Při provádění způsobu podle vynálezu se vytváří vysoce oxidační volné radikály, např. hydroxylové radikály OH, hydroperoxylové radikály HO₂, atomový vodík H, atomový kyslík O a podobné plynné oxidační látky, jako peroxid vodíku H₂O₂, oxid dusičitý NO₂ a ozon O₃, tyto radikály se vytvářejí přímo v proudu spalných plynů nebo jsou do nich přidávány před vstupem do katalytického konvertoru. Radikály a příbuzné plynné oxidační látky podporují oxidaci CO a HC na oxid uhličitý CO₂ a vodu H₂O a v menší míře také redukci NO_X na molekulový dusík N₂, takže po průchodu katalytickým konvertorem je proud výfukových plynů v podstatě prostý jakéhokoliv jiného materiálu než CO₂, H₂O, N₂ a popřípadě methanu CH₄.

Podle vynálezu se volné radikály a příbuzné molekulové plynné látky s oxidačním účinkem přivádějí do proudu spalných plynů ze spalovacího motoru pro snížení množství nečistot a kontaminujících látek, např. CO a HC. Zejména bylo pozorováno, že hydroxylový radikál OH může rychle reagovat s CO za vzniku CO₂. Bylo rovněž pozorováno, že OH v přítomnosti kyslíku může rychle reagovat s uhlovodíky HC za vzniku formaldehydu nebo jiných podobných meziproduktů, které pak dále reaguji s OH za vzniku H₂O a CO₂, načež dochází k regeneraci OH. Z tohoto důvodu je pravděpodobné, že se při těchto reakcích OH nespotřebuje, nýbrž se regeneruje, takže skupiny OH působí jako homogenní katalyzátor.

··

V případě CO dochází následujícími reakcemi k přeměně CO na CO₂ a k regeneraci OH:

CO + OH -> CO₂ + H

H + O₂ —> HO2

HO₂ -> OH + O, přičemž disociace hydroperoxylové skupiny na hydroxyl se uskuteční tepelným rozkladem ve výfukovém plynu.

V případě HC je možno zjednodušenou reakci popsat v následujících stupních:

HC + OH HCHO

HCHO + OH -h> H₂O + HCO

HCO + O₂ —> CO₂ + OH.

V závislosti na povaze HC může dojít i k jiným typům reakcí a mohou vznikat i jiné meziprodukty a oxidační látky, mohou např. vznikat sloučeniny typu O, Η, NO₂, ΗΟ₂, H2O2, které se mohou přímo účastnit reakce nebo se účastní spolu s produkty jiných reakcí, např.:

O + O2 -> O_3j nebo

H2O2 -+ 2OH

Je zvláště důležité uvést, že se skupina OH regeneruje podle vynálezu v průběhu uvedených reakcí, tzn., že OH působí jako katalyzátor a reakce probíhají velmi rychle vzhledem k povaze reakcí volných radikálů.

Bylo zjištěno, že v případě přítomnosti OH a také jiných volných radikálů a plynných molekulových meziproduktů a oxidačních látek, jako jsou O, Η, NO₂, H2O2, HO₂ a O₃ ve spalných plynech spalovacích motorů a současně v přítomnosti kyslíku dochází k vysoce účinné katalytické přeměně CO a uhlovodíků na plynné látky, které se již nepovažují za nečistoty, tzn. na CO₂ a vodní páru. Skupiny OH a další příbuzné volné radikály a molekuly plynných oxidačních látek, vytvořené reakcí OH s plynnými součástmi výfukových plynů působí jako katalyzátory nezávisle na katalytické funkci katalytického konvertoru nebo spolu s touto funkcí.

Podle vynálezu se tedy užívají radikály, např. hydroxylový radikál a příbuzné reaktivní materiály, jako O, Η, NO2, H₂O₂, HO₂ a O3 k zajištění katalytického cyklu pro snížení množství CO a HC tak, aby bylo dosaženo požadovaného snížení nečistot ve výfukových plynech spalovacích motorů. Vzhledem k tomu, že skupiny OH a další příbuzné volné radikály a plynné molekuly oxidačních látek působí jako katalyzátory, je zapotřebí poměrně malého množství těchto radikálů pro převedení velkého množství CO a uhlovodíku na CO₂ a H₂O v přítomnosti kyslíku ve spalných plynech.

Při přivádění radikálů a příbuzných plynných oxidačních látek do proudu spalných plynů před katalytickým konvertorem dochází ke katalýze oxidace CO a HC v těchto spalných plynech a tím í k rychlému odstranění uvedených nečistot. Ke katalytické přeměně CO na CO₂ a uhlovodíku na CO₂ a H₂O těmito oxidačními látkami dochází v katalytickém konvertoru na velkém povrchu základního reaktivního nátěru a také v plynné fázi proudu výfukových plynů. Přeměna CO a HC na CO₂ a H₂O je v podstatě ukončena v malé oblasti v blízkosti vstupu do katalytického konvertoru. V důsledku toho je většina katalytického povrchu ušlechtilého kovu vystavena menšímu zatížení, protože se nemusí plně účastnit těchto reakcí. Katalyzátor na bázi ušlechtilého kovu již nehraje tak podstatnou úlohu při katalýze těchto méně reaktivních uhlovodíků, jako je methan, ethan, ethen, benzen a formaldehyd. V důsledku toho se katalytická účinnost ušlechtilého kovu více projeví v redukci oxidů dusíku na dusík a jiné látky, které se již nepovažují za nečistoty.

• 0

0 • · · · · · · 0000 0 0000 0

Vzhledem k tomu, že se katalytické působení radikálů a příbuzných plynných oxidačních látek, jako hydroxylových skupin projevuje v celém objemu spalných plynů a také na povrchu katalytického konvertoru, je způsob a zařízení podle vynálezu podstatně účinnější než katalytické konvertory známého typu. Při zavedení těchto radikálů a oxidačních plynných látek před katalytický konvertor také dochází k podstatnému snížení emisí oxidů dusíku, a to pod úroveň dosažitelnou běžnými postupy vzhledem k tomu, že na katalyzátoru na bázi ušlechtilých kovů již nemusí docházet k přeměně CO a HC, a může tedy dojít k většímu snížení množství oxidu dusíku. Mimo to je obvykle možno snížit množství ušlechtilého kovu v katalytickém konvertoru nebo je možno použít levnější kovy nebo jejich oxidy při dosažení stejného snížení množství oxidů dusíku.

Mimo to bylo prokázáno, že při vzniku volných radikálů a příbuzných plynných oxidačních látek koronovým výbojem v proudu spalných plynů a při jejich přivádění do proudu spalných plynů před katalytickým konvertorem dochází k čištění katalytického konvertoru reakcí těchto látek s jedy na povrchu katalytického konvertoru, čímž, dochází k odstranění těchto jedů. Katalytické jedy, které jsou odstraněny oxidačním působením těchto volných radikálů a příbuzných plynných oxidačních látek zahrnují např. sloučeniny síry, např. sírany a sirníky ušlechtilých kovů v katalyzátoru a také skupiny SO a elementární síru, tyto látky mohou být vázány na povrch a vytvářet na něm povlak, dále může jít o sloučeniny fosforu, jako fosfidy a fosfáty ušlechtilých kovů, o PO2, P2O3 a o elementární fosfor, tyto látky mohou rovněž být vázány na povrch katalyzátoru a vytvářet na něm povlak. Dále může ještě jít o sloučeniny uhlíku, jako oxid uhelnatý, který je adsorbován na povrch katalyzátoru a může disociovat na atomový kyslík a uhlík, čímž dochází ke karbonaci.

to ··· • to « • to • to

Oxidací katalytických jedů na povrchu katalytického konvertoru dochází k odstranění těchto jedů z povrchů katalyzátoru, takže dochází ke zlepšení účinnosti katalyzátoru, je tedy možno použít menšího objemu katalyzátoru než za současných podmínek. Z tohoto důvodu má zařazení volných radikálů a příbuzných plynných oxidačních látek generátorem koronového výboje dva nezávislé účinky, jimiž dochází ke.snížení emisí nečistot. Katalytickým působením radikálů a příbuzných oxidačních látek se především přímo odstraní nečistoty z proudu spalných plynů. Mimo to dochází k odstranění veškerého množství jedů nebo alespoň jejich části z povrchu katalyzátoru, zvláště katalyzátoru na bázi ušlechtilých kovů, čímž sé zvyšuje účinnost odstranění nečistot, zvláště oxidů dusíku katalytickým konvertorem.

Praktické provedení vynálezu bude osvětleno následujícími příklady, které však nemají sloužit k omezení rozsahu vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněno typické uspořádání moderního spalovacího motoru 11 s katalytickým konvertorem 13. Katalytický konvertor 13 je uložen na neznázorněném podvozku vozidla a to v proudu 18 výfukových plynů ze spalovacího motoru ve výfukové trubce za rozdělovacím úsekem 15 a před tlumičem 17. Přestože jde o uspořádání, které je dnes běžně užíváno, je nutno uvést, že se stále zvyšuje množství vozidel, u nichž je katalytický konvertor umístěn blíže k motoru 11, než je znázorněno na obr. 1, takže katalytický konvertor tvoří část rozdělovacího úseku 15 motoru 11 nebo je s ním přímo spojen. Ve většině vozidel, která jsou dnes vyráběna je ve výfukovém systému uloženo čidlo 14 pro kyslík těsně před katalytickým konvertorem 13. Údaje, získané z čidla 14 pro kyslík jsou užívány k elektronickému řízení systému pro vstřikování paliva tak, aby bylo • · · • · · '» '· • · ·· možno udržet stechiometrický poměr vzduchu a paliva. Často je těsně za katalytickým konvertorem 13 uloženo ještě druhé čidlo 16 pro kyslík k získání dalších údajů pro řízení vstřikovacího systému a další údaje o chodu motoru vozidla.

Katalytickým konvertorem 13 pro použití zařízení podle vynálezu může být jakýkoliv přístroj, určený pro zpracování výfukových plynů ze spalovacích motorů, využívajících různá paliva, jako jsou gasolin, různé směsi na bázi gasolinu, nafta, alkohol, přírodní plyn a jakékoliv jiné palivo, katalytický konvertor může být použit ke snížení nejméně jedné nečistoty, vznikající při spalování, jako je CO, HC, a/nebo NO_X. Může jít také o trojcestné katalyzátory, které jsou dnes typickými katalyzátory, užívanými pro moderní vozidla.

Katalytický konvertor 13 je tedy tvořen jakýmkoliv přístrojem, který katalyticky odstraní nebo částečně odstraní nejméně jednu nečistotu z proudu výfukových plynů ze spalovacího motoru. Může jít o katalytické konvertory s monolitickými nebo granulovanými keramickými substráty, kovovými substráty nebo jakýmikoliv jinými substráty a také zařízení na bázi ušlechtilých kovů nebo jiných typů? katalytických materiálů. Může rovněž jít o zařízení s katalyzátory na bázi polovodičů např. oxidů nebo sulfidů přechodných prvků a o katalyzátory na bázi oxidu hlinitého, hlinitokřemičitanu a zeolitů, jednotlivě nebo v kombinaci a o prostředí pro ukládání kyslíku, jako oxid ceričitý jako takový nebo v kombinaci s kovovými katalyzátory.

V jednom z provedení vynálezu se oxidační radikály a příbuzné plynné oxidační látky přivádějí do proudu výfukových plynů před katalytickým konvertorem a s výhodou před čidlem 14 pro kyslík, které je zařazováno v současné době do všech vozidel. Hydroxylové radikály OH a atomový vodík H vznikají z vodní páry ve výfukovém plynu elektrickým koronovým výbojem. Při tomto koronovém výboji může

00 » 0 0 » 0 0 0 0 » 0 0 0 0*0

0 00 » 0 0 4 » 0 0 4 vznikat také atomový kyslík O ze zbývajícího kyslíku O₂ ve výfukovém plynu. Tyto druhy radikálů pak reagují s ostatními plynnými složkami v proudu výfukových plynů za vzniku dalších oxidačních látek, jako jsou NO₂, H₂O_2i HO₂ a O3.

Plyn, užitý k vytvoření volných radikálů může být odebírán z výstupního konce katalytického konvertoru tak, že se část výfukových plynů převede do generátoru koronového výboje a takto získaný plyn obohacený radikálem se přivádí před katalytický konvertor, jak je znázorněno na obr. 2. Koronovým výbojem ve výfukovém plynu, odebraném za katalytickým konvertorem 13 dochází k vyčištění výfukového plynu, který je již částečně vyčištěn průchodem katalytickým konvertorem a oxidační radikály a příbuzné plynné látky, vytvořené koronovým výbojem a přivedené před katalytický konvertor tomu postupu napomáhají. Tímto způsobem je také možno prodloužit životnost generátoru koronového výboje ve srovnání s jeho zařazením před katalytický konvertor.

Jak je zřejmé z obr. 2, část vyčištěného proudu 21 výfukového plynu, která již prošla katalytickým konvertorem 13 se odebere z výfukové trubice 22 a vede do vzdáleného generátoru 23 koronového výboje. Výstup 24 generátoru 23 koronového výboje je v důsledku toho výboje obohacen radikály a obohacený plyn se pak přivádí do výfukové trubky 12 před katalytický konvertor 13. Do proudu 18 výfukových plynů před katalytickým konvertorem 13 je zařazeno čidlo 14 pro kyslík běžného typu, tak jak je v současné době užíváno u většiny vozidel. Toto čidlo je však uloženo až za místem 25 přívodu oxidačních látek do proudu výfukových plynů. Vzhledem k vyššímu tlaku ve výfukovém systému je zapotřebí použít přímého vstřikovacího zařízení pro přívod do proudu výfukových plynů. Z uvedeného důvodu je výhodnější vytvářet volné radikály koronovým výbojem z vodní páry a zbytkového kyslíku přímo v proudu výfukových plynů.

• fe fefe fefe fe* fefefe fefefe fe fefefe fe · fefefe fe fefe «fefefe • fefefe ·* ·· fe· • fe fefe fe fefe · fe fefe · fe fefe fe fefe fefe

S výhodou jsou radikály a příbuzné plynné oxidační látky vytvářeny přímo ve výfukovém plynu před katalytickým konvertorem koronovým výbojem v generátoru, uloženém v hlavním výfukovém potrubí nebo v odbočce, paralelní s hlavním potrubím, jak je znázorněno na obr. 3. Jak je z obr. 3 zřejmé, je generátor 30 koronového výboje upevněn v odbočce 31 na podložce 23. Odbočka 31 odvádí část proudu 18 výfukových plynů z výfukové trubky 12 v prvním bodu 35 před katalytickým konvertorem 13 a vrací tuto část proudu zpět ve druhém bodu 36, který je typicky také umístěn před katalytickým konvertorem 13. Odbočka 30 je s výhodou opatřena zúženým otvorem 33 k řízení průtoku části výfukového plynu. Odbočka tohoto typu je výhodná z toho důvodu, že dovoluje práci generátoru koronového výboje při nižší teplotě než při teplotě proudu výfukových plynů. Ztráty tepla při průchodu odbočkou 30 je možno ještě zlepšit zajištěním většího povrchu, např. použitím chladicích žeber 34 nebo podobných útvarů.

Prostředí s nižší teplotou zjednodušuje konstrukci i volbu materiálů pro generátor koronového výboje, zvláště s ohledem na elektrické vlastnosti přístroje při práci při vyšších teplotách. To je zvláště důležité vzhledem k tomu, že se různé parametry, jako odpor a dielektrická konstanta v generátoru koronového vývoje se mění se zvyšující se teplotou. Změna v těchto vlastnostech, k níž dochází při vysokých teplotách může závažně snížit účinnost generátoru a tím také tvorbu volných radikálů a v důsledku toho se zvyšují množství nečistot ve výfukových plynech. V případě, že generátor koronového výboje pracuje v prostředí s vysokou teplotou, je také omezen výběr materiálů na takové materiály, u nichž dochází k co nejmenším změnám elektrických vlastností při vyšších teplotách. V případě, že generátor koronového výboje pracuje v prostředí s nižší teplotou, např. v odbočném potrubí, je možno použít levnějších materiálů, které mají • 000

0000 00

0 0 0 0 0 »

0 000 0 0 0 0

0 0 0 00 00 požadované elektrické vlastnosti i při nižší teplotě, avšak ztratily by tyto vlastnosti při vysokých teplotách.

V případě, že se postup provádí při nižších teplotách, snižují se také problémy, které mohou vzniknout při různém koeficientu tepelné roztažnosti různých materiálů, které byly použity pro výrobu generátoru koronového výboje a výfukové trubice. Tím se snižuje nebezpečí netěsnosti a příliš rychlého opotřebování generátoru koronového výboje.

Volné radikály mohou být vytvořeny také v proudu plynu před spalováním koronovým výbojem před smísením vzduchu a paliva, např. před vstřikovacím systémem motorů, které jsou tímto systémem vybaveny. Nevýhodou tohoto postupu je skutečnost, že podstatný podíl chemicky vysoce účinných látek může být v průběhu spalování zničen a jen malý podíl těchto látek se dostane ven ze spalovací komory do proudu výfukových plynů a může být využit pro oxidaci oxidu uhelnatého a uhlovodíku. Na druhé straně generátory, z nichž.se přivádí volné radikály a plynné oxidační látky přímo do výfukových plynů mohou účinněji oxidovat oxid uhličitý a uhlovodíky. Tzn., že relativní množství radikálů, které je zapotřebí vytvořit v případě daného množství radikálů pro katalytický konvertor je podstatně nižší v tom případě, že oxidační látky jsou vytvářeny ve výfukových plynech nebo jsou do proudu výfukových plynů přiváděny. To se přímo odráží také v nižší spotřebě elektrické energie v generátoru koronového výboje.

Generátor koronového výboje pro účely vynálezu by měl být schopný své funkce po dobu nejméně 3000 až 4000 hodin v prostředí s vysokou teplotou v proudu výfukových plynů spalovacího motoru před nutností nahrazení novým generátorem. Vzhledem k omezenému místu v moderních vozidlech je výhodné, aby rozměry generátoru

4

444

4 4

4 444

4 4 4 4 4

44 44

4 4

44 <44 · 4 koronového výboje byly malé, např. řádu zapalovací svíčky, tzn. 300 až 400 cm³. V některých provedeních musí kromě možnosti pracovat při teplotě přibližně 800 °C splnit generátor koronového výboje ještě podmínky elektromagnetické interference EMI, musí být snadno vyměnitelný a musí vydržet tepelné změny od chladného proudu spalných plynů v průběhu startování až do 800 °C a několik milionů malých tepelných výkyvů řádu přibližně 200 °C. Ve výhodném provedení se vyžaduje pro generátor koronového výboje příkon 20 až 50 W při vysokém napětí a vysoké frekvenci, tzn. 1000 až 1 000 000 Hz a 5000 až 20 000 V. V některých přechodných obdobích, např. v průběhu startování může být žádoucí tvorba většího množství radikálů. V tomto případě muší generátor koronového výboje pracovat s příkonem až 200 nebo 300 W. Tyto přechodné podmínky mohou být splněny při zvýšení produkce generátoru koronového výboje 5krát až.

10křát v průběhu 30 až 100 sekund. Toho je možno dosáhnout zvláště zvýšením napětí a využitím řídících signálů pro přítomnost kyslíku nebo pro teplotní hodnoty.

Generátory koronového výboje pro účely vynálezu mohou mít např. v podstatě válcový tvar a obvykle jsou tvořeny nejméně dvěma koncentrickými elektrodami. Existují přibližně tři základní typy těchto generátorů s obdobnou symetrií. Tyto typy jsou znázorněny na obr. 4, a 6. Na obr. 4 je znázorněn průřez válcovým generátorem 40 koronového výboje s vnitřní elektrodou 41 a vnější elektrodou 42. Generátor 40 v typických případech obsahuje na bázi 47 ochranný kroužek 44 pro utěsnění a závity 46 nebo obdobné prostředky pro upevnění generátoru 40 do výfukové trubky 12 nebo odbočky 31. Vnitřní elektroda 41 je obklopena dielektrickou vrstvou 43. která udržuje koronový výboj a probíjení. Je důležité pro celkovou účinnost generátoru, aby byla udržena vhodná velikost vzduchové štěrbiny 45, odpovídající použitému napětí. Vzhledem k tomu, že dielektrická vrstva 43 generátoru 40 z obr. 4 je uložena v oblasti silného • I» fefe • · · • fefefe • fe fefe fe fefe · • fefe¹' fe • fefefe fefe fe · elektrického pole, má se dielektrická konstanta vrstvy pohybovat v rozmezí 4 až 10 tak, aby byl omezen pokles napětí v dielektrické vrstvě. V důsledku tohoto opatření je možno udržet účinnost generátoru.

I

V závislosti na konstrukci generátoru koronového výboje může dielektrická vrstva vzhledem ke své vodivosti působit jako bočník a snižovat proud, jehož je zapotřebí pro koronový výboj. Tyto ztráty se zejména v oblasti baze 47 zvyšují přímo úměrně se zvyšující se dielektrickou konstantou. V tomto případě je často zapotřebí v průběhu konstrukce generátoru koronového výboje tohoto typu upravovat jednotlivé parametry generátoru s ohledem na tyto ztráty. Pečlivě provedená konstrukce generátoru koronového výboje bude snižovat na co nejmenší rozměry velkost oblasti, v níž může k tomuto jevu dojít a;, zaručí nejnižší možnou hodnotu dielektrické konstanty.

V dielektrických vrstvách dochází při vysokých teplotách také ke ztrátám v důsledku odporu. Z tohoto důvodu je nutno volit takový dielektrický materiál, v němž jsou ztráty tohoto typu přijatelně nízké nebo je možno zajistit, aby generátor koronového výboje pracoval v místě s nižší teplotou. Další ohled je zapotřebí brát na EMI, odolnost proti korozi v korozivním prostředí s vysokou teplotou, na kondenzaci vody v průběhu chladnutí motoru a na vibrace. V případě EMI musí mít generátor koronového výboje a přívod energie do tohoto generátoru dostatečné stínění pro splnění současných požadavků.

Materiál pro výrobu generátoru je nutno volit s ohledem na vysokou pracovní teplotu a na korozivní prostředí, které může omezit životnost nebo výkonnost generátoru nebo snížit odpor dielektrika pod požadovanou hodnotu pro maximální účinnost, takže může dojít k částečnému nebo úplnému zkratu. Avšak na druhé straně by měl

0 0 0 0 0 0 0 · · • ··« 0 · 000 0 · · 0 • · · · 0 0 0 0 0 0 0 · 0 • 0 0 · · · · 0 0 0 0

0000 00 00 00 00 00 koronový výboj jako takový přirozeně snižovat nebo zcela vyloučit kontaminaci generátoru.

Potřeba vysoké dielektrické konstanty může být snížena nebo omezena tím, že dielektrická vrstva 43 bude uložena na vnitřní povrch vnější elektrody 42. Takový generátor 50 je znázorněn na obr. 5. Vzhledem k tomu, že elektrické pole v oblasti mimo vnější elektrodu 42 je poměrně nízké ve srovnání s polem v oblasti vnitřní elektrody 41, je možno pro dielektrickou vrstvu 43 v tomto případě použít dielektrický materiál s nízkou dielektrickou konstantou, řádu 2 až 3. Tím se snižují ztráty a udržuje se omezený přijatelný pokles napětí v dielektrické vrstvě 43.

Je také možné použít výfukovou trubku 12 nebo odbočku 3ýb jako zemní elektrodu pro generátoru koronového výboje, čímž se vyloučí potřeba použití další elektrody. Takový generátor 60 koronového výboje je znázorněn na obr. 6. Je tvořen vnitřní elektrodou 41, s výhodou s ostrým nebo malým hrotem, dielektrickou vrstvou 43 a baží 47, typicky opatřenou ochranným kroužkem 44 pro utěsnění. Vzhledem k tomu, že takto uzemněný generátor odvádí pouze ztráty z baze tohoto přístroje, je možno použít dielektrický materiál s nízkou dielektrickou konstantou.

Pro některé účely může být vhodné použít v generátoru koronového výboje prvky, které brání šíření jisker nebo plamene. Zařízení tohoto typu je znázorněno na obr. 7. Generátor 50 koronového výboje má v tomto případě vnější elektrodu 42 opatřenou dielektrickou vrstvou 43 a je překryt zařízením 48 pro omezení šíření jisker nebo plamene ve formě drátěné sítě. Takové zařízení 48 zabrání vzplanutí výfukových plynů, které ještě obsahují zbytky paliva a kyslíku v průběhu startování nebo špatného spalování.

• ·

009 • 0 0 0 0 00

000· ··

V některých případech je však spálení zbytků paliva ve výfukovém plynu žádoucí ke snížení škodlivých emisí, např. v průběhu studeného startu nebo za podmínek, při nichž nedochází k dokonalému spalování. Takové spalování pomocí koronového výboje umožní spálení zbytků paliva a uhlovodíků bez produkce dalších oxidů dusíku vzhledem k nízké teplotě spalování v proudu výfukových plynů.

Za podmínek, při nichž dochází k nedokonalému spalování bude směs paliva a vzduchu v podstatě stechiometrická a nebude zapotřebí přivádět další vzduch k zahájení spalování výsledného výfukového plynu. Avšak k zahájení spalování zbytků paliva v proudu výfukových plynů při studeném startu je zapotřebí přivádět další vzduch před generátorem koronového výboje vzhledem k tomu, že výfukové plyny za těchto podmínek obsahují bohatou směs. Kyslík, jehož je zapotřebí ke spálení zbytků paliva je možno přivádět řízeným vstřikováním vzduchu pomocí čerpadla, např. z Venturiho úseku výfukové trubky nebo vzduchovým čerpadlem. V případě Venturiho trubky je možno použít rychle reagujícího, např. elektromechanického systému k ukončení přívodu vzduchu, jakmile je období studeného startu ukončeno. Rychlost vstřikování vzduchu je v případě Venturiho úseku omezeno a může tedy dojít pouze k částečnému spálení zbytků paliva. Při použití vzduchového čerpadla k tomuto omezení nedochází a je tedy možno přivádět dostatečné množství vzduchu pro úplné spálení jakéhokoliv zbytku paliva v proudu výfukových plynů.

V případě, že je žádoucí zapálit výfukové plyny pomocí koronového výboje, může být rovněž žádoucí použít prostředky, bránící šíření jisker a plamene, např. drátěných sítí pro řízení nebo omezení úseků proudu výfukových plynů, v nichž může dojít ke spalování, které bylo vyvoláno koronovým výbojem, tyto prostředky mohou být uloženy před generátorem koronového výboje i za ním nebo kolem takového generátoru.

• » 0

0 000 • 0 0

0 0 • · · • 000 • 0 0 «· 00

0 0 >0 00

Generátor koronového výboje, tak jak je znázorněn na obr. 4 a 5 je v podstatě modifikovanou zapalovací svíčkou s malou vnitřní elektrodou 41, která má průměr 0,1 až 0,3 cm. Tato vnitřní elektroda je uložena do otvoru v dielektrické vrstvě 43 v bázi 47 a v tomto otvoru je udržována. V generátorech, v nichž je dieiektrická vrstva 43 uložena na vnitřním povrchu vnější elektrody 42 vytváří dieiektrická vrstva 43 konický kryt s otvorem ve své bázi pro uložení vnitřní elektrody. Vnější elektroda má vnitřní průměr přibližně 1 až 2 cm a délku přibližně 1,5 až 3 cm. Dieiektrická vrstva má tloušťku přibližně 1 až 3 mm pro dosažení dostatečné dielektrické pevnosti při pracovním napětí generátoru koronového výboje.

Dieiektrická vrstva, přiléhající k vnitřní stěně vnější elektrody a vzduchová štěrbina mezi dielektrickou vrstvou a vnitřní elektrodou mají v podstatě dvojí kapacitu. Vzhledem k tomu, že tyto vrstvy jsou zařazeny za sebou, jsou proudy, procházející vzduchovou štěrbinou i' dielektrickou vrstvou stejné, takže okamžité rozdělení koronového výboje pro elektrody válcového tvaru je možno vyjádřit vztahem

Pí = Vjl_d = oCd . V_scos (cot).

Průměrnou hodnotu je možno vyjádřit vztahem

P = < Pi > = 4 C_d‘ v₈f v,

O

kde Cd je kapacitance pevného dielektrika, C_g je kapacitance vzduchové štěrbiny, V_s je rozpad napětí při tvorbě jiskry, V_o je použité napětí a f = ω/2π.

To znamená, že při použití generátorů se stavbou, obdobnou konstrukci zapalovacích svíček, je možno vytvořit velmi kompaktní, snadno vyměnitelnou jednotku s požadovanými vlastnostmi.

toto to· *· • · to • ·»· • · · ···· ·· ·· • · to • · ··· • · · · ·* ·· • to ·· • ·· · • · to to • «to · • ·· · • to ··

Zevní povrch vnější elektrody je obvykle využit k upevnění generátoru koronového výboje do výfukové trubky nebo do odbočky nebo do komory, vytvořené ve výfukové trubce, na upevňovací desku nebo na jakýkoliv jiný jednoduchý prostředek pro upevnění tohoto generátoru s dostatečným utěsněním. Jednoduché upevnění generátoru dovoluje snadnou výměnu tohoto generátoru ve výfukovém systému a při zařazení do odbočky nebo do výběžku výfukového systému nedochází přitom k žádnému ovlivnění hlavního proudu výfukových plynů. Ve všech případech je generátor koronového výboje umístěn ve výfukových plynech spalovacího motoru, takže požadované volné radikály se tvoří z vody a zbytku kyslíku přímo v těchto výfukových plynech.

Kondenzace vody v průběhu chladnutí motoru by mohla vést ke zkratům v generátoru koronového výboje, takže se generátor s výhodou ukládá na horní část výfukové trubky tak, aby elektrody směřovaly dolů a byla minimalizována přítomnost vody v těch případech, kdy teplota je příliš nízká k jejímu odpaření. Mimo to je také možno odstranit problémy, vznikající v důsledku vibrací vhodnou konstrukcí generátoru a přívodu energie do generátoru. Tyto části je možno upravit tak, aby jejich přirozená rezonance odpovídala frekvencím vysoko nad vibracemi, které se vyskytují ve vozidlech.

Jak již bylo svrchu uvedeno, hlavními součástmi, které padají v úvahu při konstrukci generátoru jsou ztráty v dielektrické vrstvě, způsobené odporem a kapacitou. Při jakémkoliv snížení kapacity může docházet k výboji při vyšší frekvenci při daných ztrátách a na základě konstrukce generátoru koronového výboje, v němž je výstup energie přímo úměrný frekvenci použitého napětí, je tak možno dosáhnout kompaktnější konstrukce. Kompaktnější konstrukce je výhodná z toho důvodu, že dovoluje použití menší vzduchové štěrbiny pro tvorbu koronového výboje, čímž na druhé straně dochází k nižšímu poklesu • · • ··· napětí v této štěrbině, takže je možno použít nižší pracovní napětí. Použití nižšího pracovního napětí opět vede k nižším ztrátám, způsobeným odporem a kapacitou a tím ke zvýšení účinnosti generátoru koronového výboje. Menší a účinnější generátor bude tedy vyžadovat menší množství energie, což je hlavní výhodou v moderních vozidlech.

Reprezentativní konstrukce takového kompaktního generátoru koronového výboje je znázorněna na obr. 8. Na obr. 8 je znázorněn generátor 80 koronového výboje, jehož rozměry budou dále uvedeny Je však zřejmé, že by bylo možno uskutečnit ještě řadu modifikací a variant, které by rovněž spadaly do rozsahu konstrukce, která je znázorněna na obr. 8.

Klíčovou vlastností provedení, které je znázorněno na obr. 8 je dlouhý elektrický izolátor 81 s tenkou stěnou, který tvoří dráhu s vysokým odporem mezi vnitřní elektrodou 82 a vnější elektrodou 83, které jsou uloženy v izolátoru 81. Generátor 80 je uzavřen tenkým kovovým uzávěrem 84, který je plynotěsný. Vnitřní elektroda 82 je typicky podstatně delší než vnější elektroda 83, obvykle nejméně 2krát delší a s výhodou tvoří její délka přibližně 4násobek délky vnější elektrody 83. Délka vnitřní elektrody 82 je typicky nejméně 4násobkem, s výhodou nejméně 6násobkem průměru generátoru 80 koronového výboje, vztaženo na průměr izolátoru 81. Vnější elektroda 83 je mechanicky a elektricky spojena s baží 85 generátoru 80 koronového výboje. Baze 85 je opatřena závitem 86 nebo jiným podobným prostředkem pro upevnění generátoru 80 tak, aby se výfukové plyny mohly dostávat do vzduchové štěrbiny 89. V důsledku rozdílu mezi délkou vnitřní elektrody 82 a vnější elektrody 83 je vzduchová štěrbina 89 rozdělena na oblast 87 koronového výboje, tzn. na tu část vzduchové štěrbiny 89, v níž vnitřní a vnější elektrody • · ·· překrývají a na mrtvý prostor 88. tzn. na tu část vzduchové štěrbiny

89. která zasahuje od vnější elektrody 83 ke kovovému uzávěru 84.

Typický kompaktní generátor 80 koronového výboje může mít vnější elektrodu 83 s délkou 1 až 2 cm, s výhodou 1,5 cm a vnitřní elektrodu 82 s délkou 4 až 8 cm, s výhodou 5 až 7 cm a zvláště 6 cm. Izolátor 81 může být vytvořen z keramického materiálu, jako je Fosterit a bude mít průměr přibližně 0,7 až 1,3, s výhodou 1 cm, délku přibližně 3 až 5, s výhodou 4 cm a tloušťku 0,1 až 0,2, s výhodou 0,15 cm a může být používán při teplotě až 900 °C se ztrátami odporem nižšími než 10 % při maximálním pracovním napětí nejméně 5000 V. Při poměrně nízké teplotě, např. při použití odbočky a vzhledem k teplotním změnám podél keramického izolátoru 81 ie možno izolátor 81 použít i při vyšším pracovním napětí při udržení přijatelných ztrát. Generátor koronového výboje této konstrukce bude; mít příkon 30 až 50 W při frekvenci 100 kHz. Avšak při některých přechodných období, např. při studeném nebo teplém startu může být požadováno větší množství radikálů. V tomto případě bude zapotřebí vyššího příkonu až 200 nebo 300 W. Tyto přechodné podmínky je možno splnit zvýšením napětí a frekvence v generátoru koronového výboje 5krát až 10křát v průběhu těchto období, která typicky trvají pouze 30 až 100 sekund. V takových případech je možno upravovat příslušným způsobem konstrukci generátoru koronového výboje a jeho přívod napětí, přičemž se využívají řídící signály pro chod motoru. Dlouhá dráha izolace a tenké stěny izolátoru 88 snižují na minimum ztráty v důsledku kapacity, obvykle na méně než 10 % i v případě izolátorů s dielektrickou konstantou vyšší než 10, pracujících při frekvencích řádu 100 kHz. Taková vysoká pracovní frekvence dovoluje použití velmi kompaktního přívodu vysokého napětí.

Jak již bylo uvedeno svrchu, je možno pro rozpad koronového výboje použít vztahu

P = 4C_d . V_s . f {V_o - ((C_d + C_g)/C_d) . V_s}, kde C_d a C_g znamenají kapacitancí dielektrika a štěrbiny v oblasti koronového výboje, V_s a V_o znamenají napětí při koronovém výboji ve štěrbině a f znamená frekvenci napětí, přiváděného do generátoru. V případě, že uvedené hodnoty jsou V_o = 5000 V,

V_s = 3000 V, Cd = 6 χ 10'¹² F, C_g = 1 χ 10'¹² F, pak při frekvenci 3 χ 10⁵ Hz je příkon při koronovém výboji přibližně 27 W. Tyto hodnoty je možno ovlivnit frekvencí, použitým napětím nebo kapacitancí, v tomto případě primárně délkou oblasti koronového výboje. Výstupní hodnoty je možno řídit frekvencí a/nebo napětím zdroje pro generátor koronového výboje.

Pokles napětí při tvorbě koronového výboje je téměř přímo úměrný hustotě výfukových plynů v oblasti koronového výboje, který je opět přímo úměrný teplotě ve vzduchové štěrbině. Uvedený pokles napětí se bude měnit v závislosti na teplotě plynu v generátoru koronového výboje. Např. v případě, že teplota plynu v generátoru koronového výboje bude polovinou hodnoty pro teplotu ve výfukových plynech, mělo by napětí být zvýšeno na 6000 V.

Na obr. 9 a 10 jsou znázorněny dvě varianty možné konstrukce. Na obr. 9 je znázorněna prodloužená část 91 a jsou předpokládána žebra 92 jako zvětšení povrchu ke zvýšení výměny tepla s okolním prostředím. Delší průchod vzduchu kolem takových prvků má chladicí účinek na izolátor 81, což dovoluje výběr ze širší škály materiálů nebo lepší účinnost generátoru při dosažení uspokojivého odporu a kapacity. Bylo také pozorováno, že při vstřikování malých množství vzduchu, menších než 10 ml/s před čidlo pro přítomnost kyslíku nedochází k žádnému nepříznivému vlivu na práci spalovacího motoru nebo katalyzátoru ani na velikost emisí. Na obr. 10 je dosahováno • · · · čerpacího účinku při nižším tlaku, který je vyvolán Venturiho úsekem 95 v odsávacím systému 96. Tento nižší tlak spolu s otvorem 97 v kovovém uzávěru 84 generátoru 80 koronového výboje zajistí průtok vzduchu nižší než 10 ml/s, což snižuje teplotu, chladí keramický úsek generátoru koronového výboje a napomáhá přívodu radikálů, vytvořených v generátoru koronového výboje.

Za normálních pracovních podmínek vytváří spalovací motor výfukové plyny, u nichž dochází k oscilacím tlaku s frekvencí přibližně 30 až 100 Hz a variacím 20 až 80 % v závislosti na místě výfukového systému. Tyto oscilace tlaku ve spojení s mrtvým prostorem 88 mohou zajistit kontinuální sací působení na radikály a další oxidační molekuly, produkované v generátoru koronového výboje a přivádění do proudu výfukových plynů. Tento sací účinek byl pro generátory koronového výboje již popsán svrchu. Pokud jde o konstrukci, je generátor 110 koronového výboje uložen v místě výfukové trubice 112, v němž dochází k oscilacím tak, jak je znázorněno na obr. 11. V tomto případě je generátor 110 upevněn na jednoduchém T-kusu 113. Sací účinek a celkový pohyb plynu je možno ještě zvýšit zařazením přetlakového systému 114 způsobem, který je znázorněn na obr. 12. Mimo to je možno použít ještě chladicí žebra 115 ke snížení pracovní teploty generátoru 110. Jak již bylo uvedeno, toto chlazení může zlepšit účinnost generátoru koronového výboje.

Je třeba uvést, že jediným požadavkem všech provedení vynálezu je skutečnost, že do proudu spalných plynů se přivádějí volné radikály nebo plynné oxidační látky, zejména hydroxilové radikály v místě před vstupem do katalytického konvertoru, např. v místě přívodu vzduchu do karburátoru nebo do systému pro vstřikování paliva do spalovací komory, přímo do spalovací komory, do společného přívodu vzduchu a paliva do této komory, do výstupu výfukových plynů z této komory nebo do výfukové trubice.

Vynález byl mimo to popsán v souvislosti s katalytickým konvertorem. Je však zřejmé, že ke snížení nečistot ve výfukových plynech spalovacího motoru je zapotřebí pouze vysokého povrchu, který je součástí konvertoru, ve spojení s přívodem hydroxylových radikálů.

Praktické provedení vynálezu bylo popsáno v souvislosti s několika výhodnými provedeními. Je však zřejmé, že by bylo možno uskutečnit ještě celou řadu variací a modifikací, které by rovněž spadaly do rozsahu vynálezu, takže vynález nemůže být na znázorněná provedení omezen.

Claims (49)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro snížení obsahu znečišťujících látek v proudu výfukových plynů, vytvořených spalováním paliva ve spalovacím motoru, vyznačující se t í m, že je tvořeno katalytickým konvertorem se vstupem a výstupem, uloženým tak, že alespoň část proudu výfukových plynů ze spalovacího motoru tímto katalytickým konvertorem prochází a generátorem koronového výboje pro tvorbu koronového výboje ve výfukovém plynu za tvorby radikálů z vody nebo jiného plynného materiálu ve výfukovém plynu, tyto radikály se přivádějí do proudu výfukových plynů před jeho vstupem do katalytického konvertoru.
2. 2. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že je opatřeno výfukovou trubicí, spojenou s přívodem do katalytického konvertoru, přičemž, alespoň část výfukových plynů prochází touto výfukovou trubicí a katalytickým konvertorem, přičemž výfuková trubice je opatřena prostředky pro uložení generátoru koronového výboje do proudu výfukových plynů nebo do jeho části pro tvorbu koronového výboje ve výfukových plynech před katalytickým konvertorem.
3. 3. Zařízení podle nároku 2, v y z n a č u j í c í se t í m, že dále obsahuje čidlo pro přítomnost kyslíku uložené mezi generátor koronového výboje a vstup do katalytického konvertoru.
4. 4. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že generátor koronového výboje je uložen v odbočce výfukové trubice, do níž vstupuje alespoň část proudu výfukových plynů z výfukové trubice v prvním bodu a vrací se do výfukové trubice ve druhém bodu ještě před katalytickým konvertorem.

   • ·
5. 5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se t í m, že odbočka je vybavena jedním nebo větším počtem zvětšených povrchů pro odvádění tepla z odbočky.
6. 6. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že generátor koronového výboje je tvořen obecně koncentrickými elektrodami, přičemž koronový výboj vzniká ve vzduchové štěrbině mezi těmito elektrodami,
7. 7. Zařízení podle nároku 6, vyznač uj ící se t í m, že. koncentrickými elektrodami jsou vnitřní elektroda, vnější elektroda s vnitřním povrchem a zevním povrchem a dielektrický materiál, který vytváří vrstvu nejméně na vnitřní elektrodě nebo na vnitřním povrchu vnější elektrody.
8. 8. Zařízení podle nároku 7, vyzn ač ující se t í m, že vnější elektroda je tvořena drátem nebo drátěnou sítí.
9. 9. Zařízení podle nároku 8, v yznačující se t í m, že vnější elektroda je tvořena drátěnou sítí nebo částí takové sítě, takže vzduchová štěrbina je zcela uzavřena elektrodami a dielektrikem a drátěná síť nebo část této sítě, tvoří vnější elektrodu působí současně jako prostředek pro přerušení plamene.
10. 10. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že dále obsahuje nejméně jeden prostředek pro zastavení plamene, tak aby nedocházelo k jeho šíření ve výfukové trubici.
11. 11. Zařízení podle nároku 10,vyznačující se tím, že alespoň jeden prostředek pro zastavení plamene je uložen za generátorem koronového výboje a před katalytickým konvertorem.
12. 12. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že použitý dielektrický materiál má dielektrickou konstantu v rozmezí 2 až

    10.
13. 13. Zařízení podle nároku 2, v y z n a č u j i c i se t i m, že generátor koronového výboje je uložen tak, že přírodně se vyskytující kolísání tlaku v proudu výfukových plynů vykonává sací účinek a vhání výfukové plyny do generátoru koronového výboje a současně odsává plyny s obsahem radikálů, vytvořených v tomto generátoru.
14. 14. Zařízení podle nároku 13, v y z n a č u j i c i se t i m, že dále obsahuje odsávací systém, uložený v blízkosti generátoru koronového výboje, takže výfukové plyny procházejí z výfukové trubice přes generátor koronového výboje do odsávacího systému a pak zpět do; výfukové trubice.
15. 15. Zařízení podle nároku 2, v y z n a č uj i c i setím, že výfuková trubice má současně funkci vzdálené zemní elektrody pro generátor koronového výboje.
16. 16. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že dále obsahuje zařízení pro vstřikování vzduchu do proudu výfukových plynů v průběhu chladného startu s bohatou směsí, takže generátor koronového výboje vyvolává spalování zbývajícího paliva v proudu výfukových plynů.
17. 17. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že dále obsahuje výfukovou trubici, spojenou se vstupem do katalytického konvertoru, trubici, spojenou s výstupem z katalytického konvertoru a odvádějící alespoň část proudu výfukových plynů do vzdáleného

    0 0· 0 00 generátoru koronového výboje pro tvorbu radikálů v části výfukových

    Plynů, generátor koronového výboje pro tvorbu radikálů, z nějž se radikály vracejí do proudu výfukových plynů v místě před katalytickým konvertorem a výfukový plyn s obsahem radikálů se vstřikuje do proudu spalných plynů.
18. 18. Zařízení podle nároku 17, v y z n a č u j í c í se t í m, že dále obsahuje čidlo pro přítomnost kyslíku, uložené před vstupem do katalytického konvertoru a bodem, v němž sě výfukový plyn s obsahem radikálů přivádí do proudu výfukových plynů ještě před katalytickým konvertorem.
19. 19. Zařízení pro snížení obsahu znečišťujících látek v proudu výfukových plynů, vytvořených z paliva ve spalovacím motoru, který má přívod palivové.směsi a výstup výfukových plynů, vyznačující se t í m, že je tvořen katalytickým konvertorem se vstupem a výstupem, uloženým tak, že alespoň část výfukových plynů ze spalovacího motoru prochází katalytickým konvertorem a generátorem koronového výboje pro tvorbu radikálů, uloženým v proudu spalných plynů, přičemž radikály se přivádějí do proudu spalovací směsi nebo do proudu spalných plynů před jejich vstupem do katalytického konvertoru.
20. 20. Zařízení podle nároku 19, v y z n a č u j í c í se t í m, že se radikály vytvářejí v přívodu palivové směsi.
21. 21. Zařízení podle nároku 19, v y z n a č u j í c í se t í m, že se radikály vstřikují do přívodu palivové směsi.

    Η
22. 22. Zařízení pro snížení obsahu znečišťujících látek ve výfukových plynech, vytvořených ve spalovacím motoru, vyznačující se t i m, že je tvořeno katalytickým konvertorem se vstupem a výstupem, uloženým tak, že alespoň část proudu výfukových plynů ze spalovacího motoru prochází katalytickým konvertorem, generátorem koronového výboje pro tvorbu koronového výboje ve výfukovém plynu za tvorby radikálů z vody a jiných plynných složek výfukového plynu, tyto radikály se přivádějí do proudu výfukových plynů v místě před vstupem do katalytického konvertoru, výfukovou trubicí, připojenou na vstup do katalytického konvertoru tak, že alespoň část proudu výfukových plynů prochází výfukovou trubicí a katalytickým konvertorem, přičemž výfuková trubice je opatřena prostředky pro připojení generátoru koronového výboje k této trubici tak, že výfukový plyn prochází tímto generátorem, který má první konec, upravený pro spojení s výfukovou trubicí a pro přívod výfukových plynů z výfukové trubice do generátoru koronového výboje a odvádění plynů zpět do výfukově trubice, druhý konec, upravený pro zábranu úniku výfukových plynů z generátoru koronového výboje, obecně válcovou vnější elektrodu, elektricky i mechanicky spojenou s prvním koncem vnitřní elektrodu, upravenou koncentricky s vnější elektrodou a částečně touto vnější elektrodou obklopenou dielektrickým izolátorem, uloženým koncentricky mezi vnitřní a vnější elektrodou a vytvářejícím mezi těmito elektrodami vzduchovou štěrbinu, dielektrický izolátor má průměr, definující průměr generátoru koronového výboje, přičemž vnitřní elektroda má větší délku než vnější elektroda pro tvorbu oblasti koronového výboje ve vzduchové štěrbině v blízkosti prvního konce a mrtvého prostoru v blízkosti druhého konce.

    fe· ffe'·f fe· ! U i • · Í i fefe · fe· fefe fefe
23. 23. Zařízení podle nároku 22, v y z n a č u j í c í se t í m, že každý rozměr generátoru koronového výboje je minimalizován, takže jsou na nejmenší míru sníženy také ztráty, vyvolané vlivem odporu a kapacity.
24. 24. Zařízení podle nároku 23, vyznačující se tím, že vnitřní elektroda má alespoň 2násobnou délku ve srovnání s vnější elektrodou, přičemž její délka tvoří nejméně 4násobek průměru generátoru koronového výboje, definovaného dielektrickým izolátorem pro snížení ztrát, vyvolaných odporem a kapacitou.
25. 25. Zařízení podle nároku 24, v y z n a č u j i c i se t i m, že délka vnitřní elektrody je nejméně 4násobkem délky vnější elektrody a nejméně 6násobkem průměru generátoru koronového výboje.
26. 26. Zařízení podle nároku 22, v y z n a č uj i c i se t i m, že dále obsahuje mezi baží a vnější elektrodou prodloužený úsek pro snížení teploty generátoru koronového výboje.
27. 27. Zařízení podle nároku 26, v y z n a č u j i c i se t i m, že prodloužený úsek je opatřen nejméně jedním zvětšeným povrchem pro zvýšení tepelných ztrát z generátoru koronového výboje.
28. 28. Zařízení podle nároku 22, v y z n ač u j i c i se t i m, že dále obsahuje otvor v kovovém uzávěru pro přívod řízeného proudu vzduchu generátorem koronového výboje, přičemž baze tohoto generátoru je spojena s Venturiho úsekem výfukové trubice k vyvolání nízkého tlaku, který nasává vzduch uvedeným otvorem.
29. 29. Zařízení podle nároku 22, v y z n a č u j i c i se t i m, že generátor koronového výboje je uložen takovým způsobem, že přirozeně se vyskytující kolísání tlaku v proudu výfukového plynu

    0» «

    0 »10

    0 · » »0 0» » 0 0

    0 000 vyvolává sací účinek, který vhání výfukový plyn do-generátoru koronového výboje a odsává plyny s obsahem radikálů, vytvořené v tomto generátoru.
30. 30. Způsob snížení obsahu znečišťujících látek v proudu plynů, vytvořených ve spalovacím motoru, jehož výfuková trubice je spojena se vstupem do katalytického konvertoru, vyznačující se tím, že se proud výfukových plynů nechá projít výfukovou trubicí a katalytickým konvertorem, v alespoň části výfukových plynů se koronovým výbojem vytvoří radikály a tyto radikály se přivádějí do proudu výfukových plynů před vstupem do katalytického konvertoru,'
31. 31. Způsob podle nároku 30, vyznačující setím, že radikály se vytvářejí alespoň z vody nebo ze zbytkového molekulového, kyslíku ve výfukovém plynu.
32. 32. Způsob podle nároku 30, vyznačující se t í m, že radikály reagují s plynnými složkami proudu výfukových plynů za vzniku oxidačních plynných molekul.
33. 33. Způsob podle nároku 31,vyznačující se tím, že plynné oxidační složky jsou tvořeny skupinou OH, O, H, HO₂, H₂O₂,

    NO₂ nebo O₃.
34. 34. Způsob podle nároku 30, v y z n a č u j í c í se t í m, že se radikály vytvářejí v proudu výfukových plynů ve výfukové trubici v místě před vstupem do katalytického konvertoru.
35. 35. Způsob podle nároku 34, v y z n a Č u j í c í se t í m, že se ve výfukové trubici uloží čidlo pro přítomnost kyslíku v místě mezi katalytickým konvertorem a místem před katalytickým konvertorem v němž jsou vytvářeny v proudu výfukových plynů radikály.

    <00 i. 0 0

    0 0 0 i >0

    0 00 » 00 0 4 0 000
36. 36. Způsob podle nároku 30, v y z n a č u j í c í š e t í m, že se odchýlí alespoň část proudu výfukových plynů, která se vede do vzdáleného generátoru koronového výboje, v němž se v této odchýlené části proudu vytvoří radikály koronovým výbojem a tyto radikály se vstřikují zpět do proudu výfukových plynů ve výfukové trubici před katalytickým konvertorem.
37. 37. Způsob podle nároku 36, vyznačující se tím, že se do výfukové trubice uloží čidlo pro přítomnost kyslíku mezi katalytický konvertor a místo před katalytickým konvertorem, v němž se do proudu výfukových plynů ve výfukové trubici vstřikují radikály.
38. 38. Způsob podle nároku 30, v y z n a č u j í c í se t í m, že se^ř. dále odstraní katalytické jedy z povrchů katalytického konvertoru reakcí těchto jedů s nejméně jedním radikálem nebo plynnou oxidační látkou, vytvořenou reakcí těchto radikálů s plynnými složkami výfukových plynů.
39. 39. Způsob podle nároku 31,vyznačující se t í m, že se jako katalytické jedy odstraní sloučeniny síry, fosforu nebo uhlíku.
40. 40. Způsob podle nároku 30, v y z n a č u j í c í se t í m, že se v průběhu studeného startování nebo v případě nedokonalého spalování v proudu výfukových plynů vyvolá koronovým výbojem spalování zbytků paliva nebo uhlovodíků.
41. 41. Způsob podle nároku 40, v y z n a č u j í c í se t í m, že se do proudu výfukových plynů v průběhu studeného startování vstřikuje řízené množství vzduchu pro dodání kyslíku, potřebného pro spálení zbytků paliva.

    fefe fe fe fe i · · fe fe fe • fe fe fe fe fe fefe fe· • · · fe fefefe • · · • · · ···· ·· fe ♦ fe · fefe 1 • fe
42. 42. Způsob snížení obsahu znečišťujících látek v proudu výfukových plynů ze spalovacího motoru, který má přívod spalovací směsi a výfukovou trubici pro výfukové plyny, vyznačující se t i m, že se proud výfukových plynů vede výfukovou trubicí a katalytickým konvertorem, v proudu plynů se vytvoří radikály při použití koronového výboje a tyto radikály se přivádějí do proudu plynů před katalytickým konvertorem.
43. 43. Způsob podle nároku 42, v y z n a č u j i c i se t i m, že se radikály vytvářejí v přívodu spalovací směsi do motoru.
44. 44. Způsob prodloužení životnosti a zvýšení účinnosti čidla pro přítomnost kyslíku v motoru s přívodem spalovací směsi a výfukovou trubicí pro výfukové plyny, při němž se čidlo pro přítomnost kyslíku uloží do proudu výfukových plynů před katalytickým konvertorem, opatřeným vstupem a výstupem, vyznačující se tím, že se v proudu plynů vytvoří radikály koronovým výbojem a tyto radikály se přivádějí před čidlem pro přítomnost kyslíku k odstranění jedů nebo pro prevenci ukládání jedů ďó čidla pro přítomnost kyslíku.
45. 45. Způsob podle nároku 44, v y z n a č u j i c i se t i m, že se radikály vytvářejí v přívodu palivové směsi do motoru.
46. 46. Způsob podle nároku 44, vyznačující se t i m, že se radikály vytvářejí z vody v alespoň části výfukových plynů.
47. 47. Způsob podle nároku 46, v y z n a č u j i c i se tím,' že radikály vytvářejí v proudu výfukových plynů před čidlem pro přítomnost kyslíku.
48. 48. Způsob podle nároku 46, v y z n a č u j i c i se t i m, že se alespoň část výfukových plynů z proudu výfukových plynů odchýlí a

    00 00 » » 0 • 0 »♦

    0 » 0

    0 0 0· #00

    0000 00 »0 »00 »0

    0 0 0 0 00 »0

    0 0 0 00 00 tato odchýlená část se odvádí do vzdáleného generátoru koronového výboje, v němž se ve výfukových plynech vytvoří koronovým výbojem radikály, které se vstřikují zpět do proudu výfukových plynů před čidlem pro přítomnost kyslíku.
49. 49. Kompaktní generátor pro tvorbu koronového výboje ve výfukových plynech ve výfukovém systému spalovacího motoru ke snížení obsahu nečistot, vyznačující se tím, že generátor má první konec, upravený pro spojení s výfukovou trubicí a pro přívod výfukových plynů z výfukové trubice do generátoru koronového výboje a odvádění plynů zpět do výfukové trubice, druhý konec, upravený pro zábranu úniku výfukových plynů z generátoru koronového výboje, obecně válcovou vnější elektrodu, elektricky i mechanicky spojenou s prvním koncem vnitřní elektrodu, upravenou koncentricky s vnější elektrodou a částečně touto vnější elektrodou Obklopenou dielektrickým izolátorem, uloženým koncentricky mezi vnitřní a vnější elektrodou a vytvářejícím mezi těmito elektrodami vzduchovou štěrbinu, dielektrický izolátor má průměr, definující průměr generátoru koronového výboje, přičemž vnitřní elektroda má větší délku než vnější elektroda pro tvorbu oblasti koronového výboje ve vzduchové štěrbině v blízkosti prvního konce a mrtvého prostoru v blízkosti druhého konce.