DE2456163A1 - Verfahren und anordnung zur beeinflussung thermochemischer reaktionen - Google Patents

Verfahren und anordnung zur beeinflussung thermochemischer reaktionen

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DE2456163A1 DE19742456163 DE2456163A DE2456163A1 DE 2456163 A1 DE2456163 A1 DE 2456163A1 DE 19742456163 DE19742456163 DE 19742456163 DE 2456163 A DE2456163 A DE 2456163A DE 2456163 A1 DE2456163 A1 DE 2456163A1
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Description

:D:aini.,<K) 392 /
27. November
Daimler-Benz Aktiengesellschaft
Stuttgart - Uhtertürkheim
Verfahren und Anordnung zur Beeinflussung thermochemischer Reaktionen
Die Erfindung "betrifft Verfahren und Anordnungen zur Beeinflussung von thermdchemischen Reaktionen, insbesondere von Verbrennungsprozessen, wie sie z.B. beim Betrieb von Otto- und Dieselmotoren, Spaltvergasern, Ölbrennern, Müllverbrennungsanlagen und dergleichen ablaufen.
Es sind verschiedene Arbeitsverfahren bekannt geworden, bei denen die Eigenschaften der an Verbrennungsprozessen beteiligten Stoffe durch elektrische Felder beeinflußt werden,. Einerseits wurde es für erforderlich gehalten, die in den Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors gelangenden Gase ionenfrei zu machen, um die Entwicklung des Zündfunkens nicht zu stören. Die Deutsche Patentschrift 418 557 regt hierzu an, die Gase vor ihrer Einführung in den Brennraum an einem Elektrodensystem, ν orb ei zuf ühr en, welches derart elektrisch geladen ist,'
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daß die in der Luft "befindliche!! Ionen zurückgehalten werden. Andere Anstrengungen gingen gerade in entgegengesetzter Richtung, d.h. man hat versucht, das Verbrennungsgemisch zusätslieh aufzuladen oder zu ionisieren« Dabei war es das Ziel, entweder durch elektrostatische Aufladung die Gemischvernebelung zu verbessern (Deutsche Offenlegungsschriften 1 932I- 4-04 und 2 231 424) oder durch Erhöhung des lonisationsgrades in der Flamme mittels einer elektrischen Gasentladung die Zahl der dissoziativen. Rekombinationsprozesse zu erhöhen, um die Schadstoffemission zu vermindern (Deutsche Offenlegungsschrift 2 253 249).
Sofern nach bisher bekannten Verfahren mit elektrischen Feldern in den Verbrennungsablauf eingegriffen wird, geschieht dies mit derart hohen Feldstärken, daß eine Gasentladung zur Erhöhung der lonenkonzentration oder gar eine elektrolytische Aufspaltung der Brennstoffdämpfe oder .Nebel (vgl, Deutsche Patentschrift 874-,672) stattfindet. Beides bedeutet einen beträchtlichen Verbrauch an elektrischer Leistung, die jedoch nicht überall zur Verfugung steht. Zudem gibt es viele Fälle, in denen sich eine hohe Ionenkonzentration eher nachteilig als vorteilhaft auswirkte -Nebmihrer Reaktionsfreudigkeit haben Ionen nämlich auch andererseits die Eigenschaft, als Kondensationskerne zu fungieren (wie z.B. in der Wilsonkammer, wo sie die Iröpfchenbildung in übersättigtem Wasserdampf einleiten). In gleicher Weise können Ionen in einer Flamme z.B. für Kohlenstoffatome bzw. Kohlenwasserstoffbruchstücke als Kondensationskerne wirken und somit einen Polymerisationsprozeß einleiten, dessen Endprodukt grobe Rußpartikel sind. Eine künstliche Erhöhung des lonisationsgrades durch Gasentladung bringt also neben dem JN acht eil der elektrischen Leistungsaufnahme noch die Gefahr erhöhter Rußbildung mit sich.
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Das-erfindungsgemäße Verfahren zur Beeinflussung thermochemischer Reaktionen ist dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Reaktion selbst gebildeten Ionen durch Inlegen eines elektrischen Feldes dirigiert werden, um den weiteren Reaktionsablauf zu steuern. Bei der Erfindung dient das elektrische Feld also nicht wie bisher zur Schaffung zusätzlicher Ionen durch Gasentladung sondern als Mittel zur Lenkung der bereits vorhandenen Ionen· Dieses bisher nicht eingesetzte Mittel ermöglicht eine leistungslose Steuerung des Reaktionsablaufs und ist derart ausgestaltungsfähig, daß damit die verschiedensten und bisher unbekannte Steuermöglichkeiten in einem Brennraum geschaffen werden können:
Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Beeinflussung der Verbrennung in einer Brennkammer besteht darin, daß die Ionen mittels des elektrischen Feldes aus Bereichen starken Sauerstoffmangels abgesaugt werden. In diesen Bereichen, die z.B. im Dieselmotor bei heterogener Verbrennung oder bei Ölbrennern mit offener Flamme vorkommen, ist die Gefahr der Kondensation von Kohlenstoffatomen bzwo Kohlenwasserstoff bruchstüeken an vorhandenen Ionen besonders groß, da hier der Reaktionsprozeß dieser Komponenten mit Sauerstoff langsamer abläuft. Durch Absaugen der Ionen finden diese Komponenten jedoch keine Kondensationskerne mehr vor, so daß sie nicht zu grobem Ruß aneinander klump en können. Es bleibt ihnen somit genügend Zeit, sich mit dem Sauerstoff weiter zu vermischen und zu reagieren, d.h. es findet auch in den Bereichen starken Sauerstoffmangels eine vollständigere Verbrennung statt. In gleicher Weise kann auch die Gefahr der Rußbildung bei der reinen Luftspaltung im sogenannten Spaltvergaser herabgesetzt werden. Durch Abziehen der Flammenionen aus Bereichen mit akutem Sauerstoffmangel kann ferner die Emission polyzyklischer Aromate (3-4- Benzpyren) reduziert werden»
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Eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Beeinflussung der Verbrennung in einer Brennkammer "besteht darin, daß die Ionen mittels des elektrischen Feldes in die Quenchbereiche der Kammer dirigiert werden. Diese Quenchzonen führen auch bei homogener Brennstoffverteilung zu unvollständiger Verbrennung, und zwar auch dann, wenn es keine Stellen mit akutem Sauerstoffmangel gibt. Die bei e.inem Ottomotor trotz richtig eingestellten Vergasers bzw. Benzineinspritzung im Abgas zu findenden unverbrannten Kohlenwasserstoffe stammen aus diesen Quenchbereichen an den relativ kühlen Zylinderwänden und verschiedenen Spalten. Durch Lenkung der Ionen in die Quenchbereiche werden jedoch die Flammen mit dem Ionenwind verstärkt in diese Bereiche getrieben, so daß dort die Verbrennung erst viel später zum Erliegen kommt; die Ausmaße der Quencnzonen werden abgebaut, und somit wird die Menge der unverbrannten Kohlenwasserstoffe reduziert.
Eine dritte Ausführungsform der Erfindung zur Beeinflussung der Verbrennung in einer Brennkammer besteht darin, die Ionen mittels des elektrischen Feldes ständig in der Flammenfront mitzuführen. Betreibt man einen Verbrennungsmotor mit Luftüberschuß und beeinflußt dabei die Ionen in dieser Weise, so kann man erwarten, daß aufgrund der Reaktionsfreudigkeit der Ionen die Flamme sich schneller ausbreitet, d.h. daß die Flammgeschwindigkeit erhöht wird bzw. bei zu hohem Luftüberschuß die Gefahr für Verbrennungsaussetzer sich drastisch reduziert. Damit ergibt sich eine Möglichkeit, den Motor mit höheren Luftverhältniszahlen zu betreiben und damit die CO- und NO -Werte im Abgas zu verbessern. Dies würde auch die Startschwierigkeiten bei stark abgemagertem Gemisch, wie man sie auch im Falle strenger Abgasbestimmungen selbst bei sommerlichen TemperäHTSn im Kauf nehmen muß, vermindern.
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Gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zur Beeinflussung der Verbrennung in einer Brennkammer kann man die Ionen mittels des elektrischen Feldes zu einem die Vermischung des Sauerstoffs mit dem Brennstoff noch während der Verbrennung fördernden Ionenwindes entfachen,. Hierdurch kann z.B. beim Ottomotor die Gefahr für Zündaussetzer stark reduziert werden. Der Motor kann daher bei höheren Iiuf t/Kr aft stoff -Verhältnissen als bisher üblich betrieben werden, ohne daß damit die CH-Emission ansteigt. Mit höherem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und gleichzeitiger Beeinflussung der Flammenionen durch elektrische Felder unter Vermeidung einer Gasentladung gelingt es auch, die CO- und NO -Emission im Abgas herabzusetzen,
Bie vorstehend beschriebenen Ausfuhrungsformen der Erfindung .Können auch miteinander kombiniert werden. Ferner kann zur NO -Reduktion bei der Verbrennung in einem Dieselmotor das Verfahren dahingehend ausgestaltet werden, daß man neben dem Anlegen eines die Eußbildmng verhindernden elektrischen Feldes eine Abgasrückführung vorsieht und den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung zurückverlj3gt. Bisher konnte dies in der Praxis wegen zu starken. Rußbildung nie. realisiert werden. Die nunmehr geschaffene praktische Möglichkeit dieser Maßnahme ist einer der wichtigsten Vorteile der Erfindung.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird allgemein eine neue Steuermöglichkeit für thermochemische Reaktionen zur Verfügung gestellt, die bei den verschiedensten Reaktionsablaufen mit Vorteil ausgenutzt werden kann. Wie das steuernde Feld in seiner zeitlichen und räumlichen Verteilung jeweils beschaffen sein muß, hängt natürlich von den Eigenarten der jeweiligen Reaktion, den jeweils vorgefundenen IJmgebungsbedingungen und den jeweiligen Forderungen ab. Entsprechende Parameter sind beispielsweise
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die räumliche .Lage von Quenchzonen, die räHmliche Lage von Stellen akuten Sauerstoffmangels, die räumliche und zeitliche Gemischverteilung in einem Brennraum, die Geschwindigkeit und Richtung der Flammenausbreitung, die Ladung der gebildeten Ionen, die an der Reaktion beteiligten Stoffe, usw· a Kennt man diese Parameter (zur Gewinnung dieser Kenntnis stehen viele Untersuchungsmethoden zur Verfügung), dann ist der Fachmann in der Lage, das jeweils geeignete Feld zur Erfüllung der aufgestellten Forderungen zu realisieren. Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Weiterbildung des Erfindungsgedankens gekennzeichnet durch mindestens zwei elektrisch voneinander isolierte Elektrodenkörper, die eine derartige Gestaltung und eine solche Lage bezüglich des für eine thermochemische Reaktion vorgesehenen Raums haben, daß eine zwischen sie gelegte Spannung zu einer die durch die Reaktion entstehenden Ionen dirigierenden Feldverteilung führt.
Ausfuhrungsformen einer solchen Anordnung für verschiedene Anwendungsfälle sind in den Unteransprüchen 8 - 21 gekennzeichnet und werden nachstehend zur Erläuterung der Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem Ottomotor;
Figuren 2a und 2b zeigen schematisch Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens bei einem Dieselmotor;
Figuren 3a und 3b zeigen schematisch Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens bei einem Brenner»
In Fig. 1 ist schematisch ein Zylinder 12 eines Ottomotors mit einem Kolben 13, einem Zylinderkopf 16 und einer Zündkerze
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15 dargestellt, deren Ende in den Zylinderkopf 16 ragt, um das dort komprimierte Gemisch zu zünden. Am Zylinderkopf 16 ist im Bereich der Zündkerze 15 eine IPeldelektrode 11 befestigt, die gegenüber dem Zylinderkopf hochspannungsisoliert ist.
Im dargestellten lall hat die Feldelektrode 11 die Gestalt einer Platte, die ent sprechend dsr Zylinderkopf kuppe konkav gewölbt ist. Die Elektrode 11 ist mit dem positiven Pol einer (ni.aht dargestellten) Hochspannungsquelle von 5 - 10 kV" verbunden, deren negativer Pol an Masse liegt. Das Metall des Zylinderkopfs 16, des Zylinders 12 und des Eolbens 13 ist elektrisch ebenfalls mit Masse verbunden.
Mit der beschriebenen Inordnung ergibt sich eine elektrische Feldverteilung, wie sie mit den Feldlinien E dargestellt ist. Die Feldlinien verlauf en von der Elektrode 11 zu den Wandungen des Verbrennungsraums, d.h. die bei der Verbrennung gebildeten positiven Ionen werden vom Bereich der Zündkerze 15 zu den Wänden hin beschleunigt. Sie werden dadurch mit der sich ausbreitenden Flammenfront mitgeführt, beschleunigen die Flammenausbreitung und konzentrieren sich in den Quenchzonen an den relativ kühlen Wänden.
Die zwischen der Elektrode 11 und dem Zylinderkopf 16 liegende Isolationsschicht 14 sei so ausgelegt, daß über sie Wärme von der Elektrode abgeführt werden kann«. Alternativ oder zusätzlich sei die Elektrode 11 selbst so ausgebildet, daß sie eine relativ große Wärmekapazität hat. Beides dient dazu, Temperaturspitzen in der Elektrode zu vermeiden, die evtl«, zu Fehlzündungen des Verbrennungsgemischs führen können.
Bei einem Dieselmotor besteht diese Vorschrift hinsichtlich der Fehlzündungen nicht. Hier stört eine Zündung durch eine
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heiße Elektrode nicht, sondern kann teilweise sogar von Vorteil sein, weil die Vorreaktionszeit verkürzt und damit ein günstigeres akustisches Verhalten des Dieselmotors erreicht wird. Die I1Xg. 2a zeigt eine Anordnung für einen Dieselmotor, wo die Feldelektrode 21a gitterartig ausgebildet ist und sich quer durch den Zylinderkopf 26 erstreckt. Sie ist lediglich am Rand durch Isoliermaterial 24 am Zylinderkopf gehaltert, so daß die Wärmeabfuhr geringer ist als im vorher beschriebenen Fall. Die Elektrode 21a liegt auch hier an einem Pol einer Hochspannungsquelle, deren anderer Pol ebenso wie das Metall des Zylinderkopfs 26, des Zylinders 22 und des Kolbens 23 an Masse liegt. Die sich hierbei ergebende elektrische Feldverteilung ist mit den Feldlinien E in Fig. 2a gezeigt. Man erkennt, daß auch hier die entstehenden Ionen in die Quenchzonen gelenkt werden.
Falls der Dieselmotor eine Vorkammer hat, wie sie mit 27 in Fig. 2a angedeutet ist, kann vorzugsweise eine zweite Feldelektrode 21b vorgesehen werden, die gegenüber der Wandung der Vorkammer durch Isolationsmaterial 24 hochspannungsisoliert ist. Diese zweite Elektrode 21b liegt auf einem Hochspannung spotential, welches dem Potential der ersten Elektrode 21a gleich sein kann oder sich von diesem im Betrag und/oder Vorzeichen unterscheiden kanno
Wie in Fig. 2b dargestellt, kann auch die Einspritzdüse 28 auf Hochspannungspotential gelegt werden, um die Ionen aus dem Vorkammerhals abzusaugen. Gemäß einer anderen (nicht dargestellten) Ausführungsform wird bei einem Vorkammerdiesel ein starkes elektrisches Feld im Bereich der heftigsten Verbrennung dadurch erzeugt, daß die Vorkammer samt Verbindungskanal zwischen Vor- und Hauptkammer gegen die restliche Motorstruktur elektrisch isoliert und auf Hochspannung gelegt wird.
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Im Verbrennungsraum eines Dir ekt einspritz er s kann man ohne gesondert eingebaute Feldelektrode auskommen, indem man das elektrische Feld mit einer an Hochspannung gelegten Einspritzdüse erzeugt. Beim Vorkammerdiesel kann die durch Stege gehalterte Kugel, die "bisher als reine Wärmekapazität diente, isoliert angebracht und auf Hochspannung gelegt werden, um so gleichzeitig als Elektrode zu dienen.
In allen den vorstehend beschriebenen Fällen können die Potentiale an den Elektroden entweder konstant sein oder als Punktion der Kolbenstellung (bzwo Kurbelwinkelstellung) variiert werden, um den unterschiedliehen Gegebenheiten beim Ablauf der Verbrennung Rechnung zu tragen.
Die Figuren 3a und 3b zeigen Anordnungen zur Beeinflussung des ReJsktionsabJlaufs bei einem Brenner mit offener Flamme. Im Fall der Figo 3a befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten der Brennerflamme 30 zwei flache Elektroden 31 nach Art eines Plattenkondensators, die mit den Polen einer Hochspannungsquelle 39 verbunden sind«, Die Brennerdüse 32 selbst kann mit einer der Elektroden verbunden sein. Im Falle der Fig. 3b ist eine rohrförmige Elektrode 31a vorgesehen, welche die Flamme 30 umgibt und am negativen Pol der Hochspannungsquelle 39 liegt. Der positive Pol ist mit der Brennerdüse verbunden. Bei diesen beiden Ausführungsformen werden Ionen aus der Reaktionszone abgesaugt, so daß Kondensationskerne beseitigt werden und die Rußbildung reduziert wird. Die Anordnung nach Fig. 3b eignet sich besonders für ölbrenner an Zentralheizungen. Die Elektroden 31 bzw. 31a können aus festem Material bestehen. Vorzugsweise sind sie jedoch netzartig ausgebildet.
Das erfindungsgemäße Prinzip unterscheidet sich ganz wesentlich von dem Verfahren der Rußabscheidung mittels elektrostatischer Felder, die als Elektrofilterung bekannt sind. Bei dem
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erfindungsgemaßen Verfahren wird die Rußbildung schon in statu nascendi unterdrückt, und es wird von vornherein schon weniger Ruß in der Flamme gebildet. Falls sich jedoch trotzdem einmal ein"Rußkeim" bilden sollte, so wird dieser rasch aus dem Bereich der Flamme herausbewegt und sein Wachstum frühzeitig gestoppt, so daß auf alle Fälle keine großen Rußpartikel entstehen.
Bei dem erfindungsgemaßen Verfahren sind die Feldstärken niedriger, als daß es zu einer Gasentladung kommen kann. Dadurch wird gewährleistet, daß praktisch keine elektrische Leistung verbraucht wird. Die Beeinflußbarkeit einer Flamme erfordert umso höhere Feldstärken, ^e höher der Druck ist und je schneller der Verbrennungsprozeß abläuft. Bei hohen Drücken kommt es erst bei sehr hohen Feldstärk-een zu Überschlagen, so daß man bis zu relativ hohen Verbrennungsgeschwindigkeiten immer noch ohne eine leistungsverzehrende Gasentladung auskommt.
Patentansprüche: 609823/0476

Claims (21)

- 11 - Daim 10 392 / 4- P a t e n t a ns ρ rüche
1. Verfahren zur Beeinflussung thermo chemischer Reaktionen mittels elektrischer Felder, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Reaktion selbst gebildeten Ionen durch Anlegen des elektrischen Feldes dirigiert werden, um den weiteren Reaktionsablauf zu steuern.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Beeinflussung der Verbrennung in einer Brennkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionen mittels des elektrischen Feldes aus Bereichen starken Sauerstoffmangels abgesaugt werden.
J>. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zur Beeinflussung der Verbrennung in einer Brennkammer, dadurch gekennzeichnet , daß die Ionen mittels des elektrischen Feldes in die Quenchbereiche der Kammer dirigiert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 zur Beeinflussung der Verbrennung in einer Brennkammer, dadurch gekennzeichnet , daß die Ionen mittels des elektrischen Feldes ständig in der Flammenfront mitgeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, zur Beeinflussung der Verbrennung in einer Brennkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionen mittels des elektrischen Feldes zu einem die Vermischung des Sauerstoffs
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mit dem Brennstoff fördernden Ionenwind entfacht werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur NO -Reduktion bei der Verbrennung in einem Dieselmotor, dadurch gekennzeichnet , daß zusätzlich eine Abgasrückführung erfolgt und der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung zurückverle.gt wird.
7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens zwei elektrisch voneinander isolierte Elektrodenkörper, die eine derartige Gestaltung und eine solche Lage bezüglich des für eine thermochemische Reaktion vorgesehenen Raums haben, daß eine zwischen sie gelegte Spannung zu einer die durch die Reaktion entstehenden Ionen dirigierenden IPeldverteilung führt.
8. Anordnung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet , daß in der Brennkammer eine Feldelektrode (11;21a) angeordnet ist, die an den einen Pol einer Hochspannungsquelle angeschlossen ist, deren anderer Pol mit den gegenüber der Elektrode isolierten leitenden Begrenzungswänden (12, 13, 16; 22, 23, 26) der Brennkammer verbunden ist.
9- Anordnung nach Anspruch 8 für einen Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet , daß die leldelektrode (11; 21a) mit dem positiven Pol und die Wände der Brennkammer mit dem negativen Pol der Hochspannungsquelle verbunden sind.
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10. Anordnung nach Anspruch 9» dadurch g e k e η η -
ζ e lehnet, daß die Hochspannungsquelle eine Spannung von 5-10 kV liefert.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 - 10 für einen Ottomotor, dadurch gekennzeichnet, daß die leldelektrode (11) am Zylinderkopf (16) in der Nähe der Zündkerze (15) hochspannungsisoliert (14) befestigt ist und eine hinreichende Wärmeabfuhr und/ oder Wärmekapazität aufweist, um Temperaturspitzen zur Vermeidung von Fehlzündungen abzubauen.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 - 10 für einen Dieselmotor, dadurch gekennzeichnet , daß die Feldelektrode (21a) ein sich quer durch den Zylinderkopf (26) erstreckendes und an der Zylinderkopfinnenwand isoliert befestigtes Gitter ist.
13· Anordnung nach Anspruch 12 für einen Vorkammer-Dieselmotor> dadurch gekennzeichnet , daß in der Vorkammer (27) eine zweite Elektrode (21b) angeordnet ist, die gegenüber der Wandung der Vorkammer elektrisch isoliert (24) ist und auf Hochspannung liegt.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 7-10 für einen Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Einspritzdüse gegenüber dem restlichen Motorblock elektrisch isoliert ist und als ÜFeldelektrode auf Hochspannung gelegt ist.
15» Anordnung nach einem der Ansprüche 7 - 10 für einen Vorkammer-Dieselmotor, dadurch g e k e η η ζ ei c h net , daß die Vorkammer samt Verbindungskanal zwi-
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schen Vor-und Hauptkammer gegenüber dem restlichen Motorblock elektrisch, isoliert ist und auf Hochspannung liegt.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 7-10 für einen Vorkammer-Dieselmotor, dadurch gekennzeichnet, daß eine in der Vorkammer befindliche und durch Stege gehalterte Wärmekapazitätskugel gegenüber der restlichen Struktur elektrisch isoliert ist und als Feldelektrode auf Hochspannung gelegt ist.
17· Anordnung nach einem der Ansprüche 11-16, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrischen Potentiale der Elektroden als Funktion der Kolbenstellung des Motors veränderbar sind.
18. Anordnung nach Anspruch 7 für einen Brenner mit offener Flamme, dadurch gekennzeichnet , daß auf gegenüberliegenden Seiten der Brennerflamme (30) zwei parallele flache Elektroden (31) angeordnet sind, die mit den Polen einer Hochspannungsquelle (39) verbunden sind.
19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß die Brennerdüse (32) mit einer der Elektroden (31) elektrisch verbunden ist.
20. Anordnung nach Anspruch 7 für einen Brenner mit offener Flamme, dadurch gekennzeichnet , daß eine die Brennerflamme (30) umgebende zylindrische Elektrode (31a) am negativen Pol und die Brennerdüse (32) am positiven Pol einer Hochspannungsquelle (39) liegt.
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21. Anordnung nach einem der Ansprüche 18 - 20, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektroden netzartig sind.
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FR (1) FR2292519A1 (de)
GB (1) GB1536675A (de)
IT (1) IT1048327B (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3940654A1 (de) * 1989-12-07 1991-06-13 Willy Stueer Verfahren und vorrichtung zur verbesserung des verbrennungsprozesses von brennstoffen mit sauerstoff enthaltenden gasen sowie verfahren zum herstellen einer solchen vorrichtung
US5507267A (en) * 1989-12-07 1996-04-16 Stuer; Willy Process and apparatus for improved combustion of fuels with air
US6453889B1 (en) 2000-11-22 2002-09-24 Haldor Topsoe A/S Method for the combustion of fuel rich hydrocarbons in a combustion chamber with reduced soot formation

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4074670A (en) * 1975-08-14 1978-02-21 Mectronic Inc. Engine efficiency system
JPS5314424A (en) * 1976-07-27 1978-02-09 Hiroshi Hosoda Method of improving fuel combustion efficiency
US4380978A (en) * 1980-04-22 1983-04-26 Rockwell International Corporation Electrostatic diesel fuel injector
US4582475A (en) * 1980-06-27 1986-04-15 Eaton Corporation Method and apparatus for igniting combustible mixtures
US4672938A (en) * 1985-12-26 1987-06-16 Eaton Corporation Method and apparatus for multiphasic pretreatment of fuel to achieve hypergolic combustion
US4726336A (en) * 1985-12-26 1988-02-23 Eaton Corporation UV irradiation apparatus and method for fuel pretreatment enabling hypergolic combustion
JPH02166316A (ja) * 1988-12-19 1990-06-27 Sharp Corp 暖房器
US5148672A (en) * 1990-02-20 1992-09-22 Brotz Gregory R Pulse thruster
US5201886A (en) * 1990-02-20 1993-04-13 Brotz Gregory R Method of operating a pulse thruster
US5702244A (en) * 1994-06-15 1997-12-30 Thermal Energy Systems, Incorporated Apparatus and method for reducing particulate emissions from combustion processes
US5698177A (en) * 1994-08-31 1997-12-16 University Of Cincinnati Process for producing ceramic powders, especially titanium dioxide useful as a photocatalyst
DE19813993C1 (de) * 1998-01-30 1999-08-19 Moskhalis Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors
DE19847096A1 (de) * 1998-10-13 2000-04-20 Massholder Karl F Verfahren und Vorrichtung zur plasmachemischen Reduzierung von gasförmigen und/oder festen Schadstoffen in Abgasen von Verbrennungsmotoren
DE19942064A1 (de) * 1999-09-03 2001-03-15 Kassner Lydia Arbeitsweise eines Verbrennungsmotors
US7004152B2 (en) * 2004-04-12 2006-02-28 Manalo Romeo L Device for reforming gas vapors of an internal combustion engine
CN100488402C (zh) * 2004-04-23 2009-05-20 松下电工株式会社 带有静电雾化器的加热送风装置
JP5531240B2 (ja) * 2005-09-20 2014-06-25 イマジニアリング株式会社 点火装置、内燃機関、点火プラグ、及びプラズマ装置
JP5119879B2 (ja) * 2007-11-16 2013-01-16 日産自動車株式会社 内燃機関の非平衡プラズマ放電制御装置及び非平衡プラズマ放電制御方法
JP5228450B2 (ja) * 2007-11-16 2013-07-03 日産自動車株式会社 内燃機関の運転制御装置及び運転制御方法
US8851882B2 (en) * 2009-04-03 2014-10-07 Clearsign Combustion Corporation System and apparatus for applying an electric field to a combustion volume
CA2787234A1 (en) * 2010-01-13 2011-07-21 Clearsign Combustion Corporation Method and apparatus for electrical control of heat transfer
US11073280B2 (en) 2010-04-01 2021-07-27 Clearsign Technologies Corporation Electrodynamic control in a burner system
CN101915513B (zh) * 2010-08-13 2011-11-09 李应鹏 多级高能密度储热池
CN103562638B (zh) 2011-02-09 2015-12-09 克利尔赛恩燃烧公司 燃烧系统中的两个或更多个反应的电场控制
EP2798270A4 (de) 2011-12-30 2015-08-26 Clearsign Comb Corp Verfahren und vorrichtung für verbesserte flammenstrahlung
US9284886B2 (en) 2011-12-30 2016-03-15 Clearsign Combustion Corporation Gas turbine with Coulombic thermal protection
CN104169725B (zh) 2012-03-01 2018-04-17 克利尔赛恩燃烧公司 配置为与火焰电动交互的惰性电极和系统
US9377195B2 (en) 2012-03-01 2016-06-28 Clearsign Combustion Corporation Inertial electrode and system configured for electrodynamic interaction with a voltage-biased flame
US9696031B2 (en) 2012-03-27 2017-07-04 Clearsign Combustion Corporation System and method for combustion of multiple fuels
WO2013147956A1 (en) 2012-03-27 2013-10-03 Clearsign Combustion Corporation Multiple fuel combustion system and method
US9289780B2 (en) 2012-03-27 2016-03-22 Clearsign Combustion Corporation Electrically-driven particulate agglomeration in a combustion system
US9366427B2 (en) 2012-03-27 2016-06-14 Clearsign Combustion Corporation Solid fuel burner with electrodynamic homogenization
WO2013148924A1 (en) * 2012-03-29 2013-10-03 Wayne State University Combustion modification and emissions reduction utilizing an electrically insulated engine member in internal combustion engines
CN104334970A (zh) 2012-05-31 2015-02-04 克利尔赛恩燃烧公司 具有火焰位置电极排列的燃烧器
US9702550B2 (en) 2012-07-24 2017-07-11 Clearsign Combustion Corporation Electrically stabilized burner
US9310077B2 (en) 2012-07-31 2016-04-12 Clearsign Combustion Corporation Acoustic control of an electrodynamic combustion system
US8911699B2 (en) 2012-08-14 2014-12-16 Clearsign Combustion Corporation Charge-induced selective reduction of nitrogen
US9151252B2 (en) 2012-09-28 2015-10-06 General Electric Company Systems and methods for improved combustion
US9513006B2 (en) 2012-11-27 2016-12-06 Clearsign Combustion Corporation Electrodynamic burner with a flame ionizer
US20140162198A1 (en) 2012-11-27 2014-06-12 Clearsign Combustion Corporation Multistage ionizer for a combustion system
WO2014085720A1 (en) 2012-11-27 2014-06-05 Clearsign Combustion Corporation Multijet burner with charge interaction
US9562681B2 (en) 2012-12-11 2017-02-07 Clearsign Combustion Corporation Burner having a cast dielectric electrode holder
US9441834B2 (en) 2012-12-28 2016-09-13 Clearsign Combustion Corporation Wirelessly powered electrodynamic combustion control system
US9469819B2 (en) 2013-01-16 2016-10-18 Clearsign Combustion Corporation Gasifier configured to electrodynamically agitate charged chemical species in a reaction region and related methods
US9377189B2 (en) 2013-02-21 2016-06-28 Clearsign Combustion Corporation Methods for operating an oscillating combustor with pulsed charger
US9696034B2 (en) 2013-03-04 2017-07-04 Clearsign Combustion Corporation Combustion system including one or more flame anchoring electrodes and related methods
WO2015017087A1 (en) 2013-07-29 2015-02-05 Clearsign Combustion Corporation Combustion-powered electrodynamic combustion system
WO2015038245A1 (en) 2013-09-13 2015-03-19 Clearsign Combustion Corporation Transient control of a combustion reaction
WO2015042566A1 (en) 2013-09-23 2015-03-26 Clearsign Combustion Corporation Control of combustion reaction physical extent
WO2015070188A1 (en) 2013-11-08 2015-05-14 Clearsign Combustion Corporation Combustion system with flame location actuation
EP3090210A1 (de) * 2013-12-31 2016-11-09 Clearsign Combustion Corporation Verfahren und vorrichtung zur erweiterung der entflammbarkeitsgrenzen in einer verbrennungsreaktion
RU2576099C1 (ru) * 2015-01-12 2016-02-27 Николай Борисович Болотин Двигатель внутреннего сгорания

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE874672C (de) * 1951-06-02 1953-04-27 Alfred Dipl-Ing Walter Verfahren zum Betrieb von Brennkraftkolbenmaschinen und anderen Verbrennungskraftmaschinen
DE1062226B (de) * 1956-02-10 1959-07-30 Sheer Korman Associates Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen der Elemente hochfeuerfester chemischer Verbindungen
DE2253249A1 (de) * 1972-10-30 1974-05-02 Ehrhardt Helmut Verfahren zur beeinflussung der verbrennung bei kraftmaschinen und feuerungsanlagen mittels elektrischer felder
US3830621A (en) * 1972-01-31 1974-08-20 Lectro Static Magnetic Corp Process and apparatus for effecting efficient combustion

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2844135A (en) * 1954-11-08 1958-07-22 Sun Oil Co Internal combustion process and apparatus
US3110294A (en) * 1960-01-04 1963-11-12 Alwac International Inc Methods and apparatus for mixing fluids
US3318293A (en) * 1965-05-14 1967-05-09 Gen Motors Corp Internal combustion engine fuel charge stratification by electrostatic forces
US3749545A (en) * 1971-11-24 1973-07-31 Univ Ohio State Apparatus and method for controlling liquid fuel sprays for combustion
US3841824A (en) * 1972-09-25 1974-10-15 G Bethel Combustion apparatus and process
JPS531881B2 (de) * 1973-06-22 1978-01-23

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE874672C (de) * 1951-06-02 1953-04-27 Alfred Dipl-Ing Walter Verfahren zum Betrieb von Brennkraftkolbenmaschinen und anderen Verbrennungskraftmaschinen
DE1062226B (de) * 1956-02-10 1959-07-30 Sheer Korman Associates Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen der Elemente hochfeuerfester chemischer Verbindungen
US3830621A (en) * 1972-01-31 1974-08-20 Lectro Static Magnetic Corp Process and apparatus for effecting efficient combustion
DE2253249A1 (de) * 1972-10-30 1974-05-02 Ehrhardt Helmut Verfahren zur beeinflussung der verbrennung bei kraftmaschinen und feuerungsanlagen mittels elektrischer felder

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3940654A1 (de) * 1989-12-07 1991-06-13 Willy Stueer Verfahren und vorrichtung zur verbesserung des verbrennungsprozesses von brennstoffen mit sauerstoff enthaltenden gasen sowie verfahren zum herstellen einer solchen vorrichtung
US5507267A (en) * 1989-12-07 1996-04-16 Stuer; Willy Process and apparatus for improved combustion of fuels with air
US6453889B1 (en) 2000-11-22 2002-09-24 Haldor Topsoe A/S Method for the combustion of fuel rich hydrocarbons in a combustion chamber with reduced soot formation

Also Published As

Publication number Publication date
FR2292519B1 (de) 1979-04-06
DE2456163C2 (de) 1986-03-13
IT1048327B (it) 1980-11-20
US4091779A (en) 1978-05-30
JPS5177929A (de) 1976-07-06
FR2292519A1 (fr) 1976-06-25
GB1536675A (en) 1978-12-20

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