Спосіб приготування каталізатора горіння вуглеводневого палива для двигунів внутрішнього згоряння

1. Спосіб приготування каталізатора горіння вуглеводневого палива для двигунів внутрішнього згоряння шляхом нанесення розчинів відповідних C2 2 (19) 1 3 з водних розчинів відповідних солей, або їх сумішей, для чого поверхню, що призначена для нанесення каталізатору, піддають паровому знежиренню від бруду, нафти та жиру. Каталітичне покриття наноситься на не менш ніж 15 % внутрішньої поверхні камери згоряння, причому внутрішню поверхню попередньо покривають керамічним ізоляційним покриттям. Каталітичне покриття може бути нанесене в декілька шарів. Після накладення кожного шару він висушується в примусовій циркуляційній печі за температури 93 °С протягом 15 хвилин й далі за 148 °С 30 хвилин. Після нанесення останнього шару, покриття піддають нагріву до 700 °С та витримують за цієї температури 1 годину. Паливо упорснуте до камери згоряння двигуна, в кінці такту стиснення повітря спалахує при контакті повітря з каталітичним покриттям, нанесеним на поверхню камери згоряння, нагрітим до достатньо високої температури, щоб випарувати краплі палива та зайняти випаруване паливо. Недоліком даного засобу недостатня міцність каталітичного шару та застосування коштовних металів (платина, іридій). Для усунення вказаних недоліків запропоновано спосіб приготування каталізатора горіння вуглеводного палива на основі сполук міді та хрому для двигунів внутрішнього згорання, використання якого зменшить витрати палива та викиди токсичних компонентів (NOx, CO). Відмітними ознаками винаходу є: 1) спосіб отримання каталітичного покриття з використанням оксидів міді та хрому та їх співвідношення (Cu-4060%мас.;Cr2O3-4060%мас.); 2) отримання на поршні поверхневого шару оксидів алюмінію, що мають високу адгезію до основного металу, методом гальвано-плазмової обробки; 3) використання методу багаторазового просочення, що дозволяє отримати каталітичний шар з високою стійкістю до умов процесу та тривалим строком пробігу. Пропонований спосіб зменшує витрату палива на 5-10 %, скорочує вміст СО в 3 рази, оксидів азоту (у тому числі N2O) у 2 рази. Сутність винаходу полягає в наступному: методом гальвано-плазмової обробки в лужному електроліті за напруги 800-1200В; густині струму 2 80-120А/дм поверхневого шару внутрішньої поверхні камери згоряння та головки поршня ДВЗ, з сплаву на основі алюмінію на поверхні отримують складну суміш оксидів алюмінію, що мають високу адгезію до основного металу поршня. Отриманий носій просочували декілька разів 2+ сумішшю розчинів нітратних солей міді (Cu ) та 3+ хрому (Cr ) з концентрацією 100-600 г/л. Пропонована технологія включає: занурення носія в просочувальний розчин заданої концентрації; пров'ялювання просоченого носія протягом 4-5 годин, його сушіння за температури 90-120°С протягом 11,5 години, прожарювання за температурою 300400°С протягом 1-1,5 години та наступний монтаж у ДВЗ. Результати випробовувань поршня з каталітичним покриттям представлені в таблиці 1. 94489 4 Як бачимо з наведених даних, за роботи двигуна внутрішнього згоряння, що має каталітичне покриття, зменшується витрата палива на 10 %, скорочується вміст CO та NOх в продуктах згоряння відповідно в 3 та 2 рази. Запропонований винахід ілюструється наступними прикладами. Приклад 1 Для приготування 1000 мл водного розчину каталізатору з концентрацією 100 г/л (за металом) необхідно взяти: 144,93 г Сu(NO3)2·3Н2О; 382,8 г Сr(NO3)3·9Н2О і 472,27 г Н2О. Зовнішню поверхню поршня (на основі сплавів алюмінію з носієм у вигляді шару оксидів алюмінію) знежирили водноацетоновим розчином, занурили в водний розчин каталізатору С=100 г/л (за металом) на 30 хвилин. Далі поршень висушили на відкритому повітрі за кімнатної температури (пров'ялювання) протягом 4-5 годин. Просушили за температури 110-120 °С протягом години. Після цього проводили процес допросочення в розчині каталізатору протягом 30 хвилин; пров'ялювання - протягом 4-5 годин; сушіння за 110-120 °С - протягом 1 години. Прожарювання за температури 300 °С протягом 1 години. Носій отримували гальвано-плазмовою обробкою денця поршня в лужному електроліті дією електричного струму напругою 800 - 1200 В та 2 густиною 80-120 А/дм до утворення рівномірного шару. Випробовування двигуна проводились на стенді за стандартною методикою. Приклад 2 Для приготування 1000 мл водного розчину каталізатору з концентрацією 25 г/л (за металом) необхідно взяти: 36,23 г Сu(NO3)2·3Н2О; 95,7 г Сr(NО3)3·9Н2О и 868,07 г Н2О. Зовнішню поверхню поршня (на основі сплавів алюмінію з носієм у вигляді шару оксидів алюмінію) знежирили водноацетоновим розчином, занурили в водний розчин каталізатору С=25 г/л (за металом) на 30 хвилин. Далі так само як у прикладі 1. Приклад 3 Для приготування 1000 мл водного розчину каталізатору з концентрацією 50 г/л (за металом) необхідно взяти: 72,46 г Сu(NO3)2·3Н2О; 191,4 г Сr(NО3)3·9Н2О і 736,14 г Н2О. Зовнішню поверхню поршня (на основі сплавів алюмінію з носієм у вигляді шару оксидів алюмінію) знежирили водноацетоновим розчином, занурили в водний розчин каталізатору С=50 г/л (за металом) на 30 хвилин. Далі так само як у прикладі 1. Приклад 4 Для приготування 1000 мл водного розчину каталізатору з концентрацією 75 г/л (за металом) необхідно взяти: 108,69 г Сu(NO3)2·3Н2О; 287,1 г Сr(NO3)3·9Н2О і 604,21 г Н2О. Зовнішню поверхню поршня (на основі сплавів алюмінію з носієм у вигляді шару оксидів алюмінію) знежирили водноацетоновим розчином, занурили в водний розчин каталізатору С=75 г/л (за металом) на 30 хвилин. Далі так само як у прикладі 1. Приклад 5 Для приготування 1000 мл водного розчину каталізатору з концентрацією 125 г/л (за металом) 5 94489 необхідно взяти: 181,15 г Cu(NO3)2·3H2O; 478,5 г Cr(NO3)3·9H2O i 340,35 г Н2О. Зовнішню поверхню поршня (на основі сплавів алюмінію з носієм у вигляді шару оксидів алюмінію) знежирили водноацетоновим розчином, занурили в водний розчин каталізатору С=125 г/л (за металом) на 30 хвилин. Далі так само як у прикладі 1. Приклад 6 6 Для приготування 1000 мл водного розчину каталізатору з концентрацією 150 г/л (за металом) необхідно взяти: 217,38 г Cu(NO3)2·3H2O; 574,2 г Cr(NO3)3·9H2O i 208,42 г Н2О. Зовнішню поверхню поршня (на основі сплавів алюмінію з носієм у вигляді шару оксидів алюмінію) знежирили водноацетоновим розчином, занурили в водний розчин каталізатору С=150 г/л (за металом) на 30 хвилин. Далі так само як у прикладі 1. Таблиця 1 Результати досліджень* № п/п 1 2 3 4 5 6 7 Приклади Поршень без покриття Приклад 1 Приклад 2 Приклад 3 Приклад 4 Приклад 5 Приклад 6 середні результати при випробуванні вміст, % відносні витрата палива, % відносні СО NOx 100 100 100 90,2 32,9 50,6 98,5 67,1 78,2 94,8 51,2 66,7 92,0 36,6 56,3 90,2 34,1 52,9 91,1 35,4 57,5 * двигун 1 ЧН 51,8/68,3; номінальна частота обертів колінчастого валу - 3200 об/хв. Джерела інформації 1. Патент США № 3648676, н.кл. 123 - 670, МКИ F02В51/02, 1972. Комп’ютерна верстка Мацело В. 2. Патент США № 4811707, н.кл. 123 - 272, МКИ Р02В51/02, 1989. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601