DE2253249A1

DE2253249A1 - Verfahren zur beeinflussung der verbrennung bei kraftmaschinen und feuerungsanlagen mittels elektrischer felder

Info

Publication number: DE2253249A1
Application number: DE19722253249
Authority: DE
Inventors: Helmut Prof Dr Rer Na Ehrhardt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-10-30
Filing date: 1972-10-30
Publication date: 1974-05-02

Description

Verfahren zur Beeinflussung der Verbrennung bei Kraftmaschinen uncl Feuerungsanlagen mittels elektrischer Felder Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten auf dem. Gebiet der Kraftmaschinen mit innerer und äußerer Verbrennung sind durch die Bemühungen gekennzeichnet-, die Emissionen an gesundheitsschädlichen und belästigenden Abgaskömponenten zu verringern.
Es sind verschiedene Verfahren, insbesondere bei Otto- und Dieselmotoren, zur Verbesserung des Abgasverhaltens bekanntgeworden (thermische und katalzrtische Konverter, Abgas rückführung etc.), die nicht in allen Fällen die gewünschte oder gesetzlich geforderte Reduzierung der ''cnadstoffkonzentrationen bezw. -emissionen ermöglichen. hllßerdem ist bei einigen Verfahren als Folge dieser Maßnahmen eine Verringerung der Wirtschaftlichkeit gegeben.
Die vorliegende Patentanmeldung hat ein Verfahren zum C-egenstand, bei dem der Verbrennungsablauf zeitlich und räumlich sowie bezüglich seiner Reaktlonskinetik mit Hilfe elektrischer Felder in der Weise beeinflußt wird, daß eine Verringerung der Schadstoffkonzentrationen im Abgas erzielt wird, möglichst.
unter gleichzeitiger Beibehaltung hezw. Verbesserung der Wirtschaftlichkeit.
Als ein Ausführungsbeispiel wird im folgenden die Anwendung des Verfahrens bei Ottomotoren beschrieben. Bekanntlich bestehen die gesundheitsschädlichen Abgaskomponenten in der Hauptsache aus Kohlenmonoxid (CO), Stickoxiden (NOx) und unverbrannten bezw.
neu gebildeten KohlenwasserstoffVerbindungen (CH), deren Konzentration abhängen von der Kraftstoffzusarnmensetzung,dem Mischungsverhältnis, dem zeitlichen und räumlichen Verlauf von Temperatur und Druck im Brennraum und damit auch von konstruktiven Merkmalen sowie dem Ionisationsgrad in der Flamme. Dieser ist bei den in Verbrennungskraftmaschinen auftretenden Temperaturen sehr gering. In dem vorgeschlagenen Verfahren wird der Ionisationsgrad dadurch erhöht, daß z.B. eine elektrische Gasentladung im Brennraum gezündet wird. Dies hat eine Erhöhung der Konzentrationen der einfach positiv geladenen Molekül- und Fragment-Ionen sowie der Elektronendichte zur Folge, so daß die Zahl der dissoziativen Rekombinationsprozesse wie zum Beispiel (NO+ Stickoxydion, e- Elektron) erheblich heraufgesetzt wird. Die Wirkungsquerschnitte dieser Prozesse liegen um mehrere Stößenordnungen über den Wirkungsquerschnitten thermo-chemischer Prozesse zwischen elektrisch neutralen Stoßpartnern. Dadurch wird der reaktionskinetische Verbrennungsablauf gegellUber herkömmlichen Verfahren auch bei geringem zusätzlichem Ionisationsgrad erheblich verändert in dem Sinne, daß bestimmte Yerbrcnnungsendprodukte mit verhältnismäßig niedriger Dissoziationsenergie wie z.B. NO reduziert werden. Außerdem ist in gewissen Grenzen eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Energiemsetzun bei der Verbrennung möglich.
Bei dem erwähnten Beispiel des Ottomotors wird die Gasentladung durch die Entladung eines elektrischen Kondensators zum Zeitpunkt der Zündung des Kraftstoffdampf-Luftgemisches eingeleitet.
Die Gasentladung wird so gesteuert, daß sie zwischen einer im Zylinderkopf angebrachten Elektrode und dem Kolben brennt und im wesentlichen mit der Flammenfront fortschreitet.
Die Überlagerung von Magnetfeldern ermöglicht eine zeitliche und räumliche Konzentration von positiven und negativen Ladlngsträgern im Bereich der Verbrennung und ändert deshalb Temperatur-, Druck- und Reaktionsverlauf im Reaktionsraum.
Das Verfahren ist sinngemäß auf Dieselmotoren, Gasturbinen und stationäre Feuerungsanlagen anwendbar.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Verringerung der Schadstffemissionen und/oder zur Verbesserung des Wirkungsgrades bei Verbrennungskraftmaschinen und Feuerungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beeinflussung der Reaktionskinetik des Verbrennungsablaufs mit Hilfe elektrischer und gegebenenfalls in Verbindung mit magnetischen Feldern erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der thermochemischen Verbrennung eine elektrische Gasentladung überlagert ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwiscnen im Verbrennungsraum angebrachten Elektroden eine zeitlich und räumlich gesteuerte elektrische Gasentladung der thermochemischen Verbrennung überlagert ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ottomotor die Zündkerze gleichzeitig als eine Elektrode für die Gasentladung wirkt und ausgebildet ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Otto- und Dieselmotoren die konstruktive Gestaltung von Brennraum und/oder Kolben zur zeitlichen und räumlichen Beeinflussung der Gasentladung ausgenutzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zeitliche und/oder räumliche Beeinflussung der Gasentladung durch zusätzliche Magnetfelder erfolgt.