DE4123046C1 - Pollutant reducing and power improving for IC engines - guides exhaust gas in fine dispersion through liq. filled vessel for reapplication - Google Patents
Pollutant reducing and power improving for IC engines - guides exhaust gas in fine dispersion through liq. filled vessel for reapplicationInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schadstoffreduzierung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruchs 9.The invention relates to a method for reducing pollutants according to the preamble of claim 1 and a device for performing the method according to the preamble of claim 9.
Eine derartige Einrichtung bei Verbrennungsmaschinen ist aus dem DE-GM 90 05 249 bekannt.Such a device in internal combustion engines is from DE-GM 90 05 249 known.
Es besteht ein dringendes Bedürfnis, den Schadstoffgehalt des Abgasstromes von Verbrennungsmaschinen, insbesondere solchen, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, herabzusetzen. Im Stand der Technik wird dies durch bestimmte Maßnahmen zu erreichen versucht. So wird bei Verbrennungsmaschinen, wie zum Beispiel dem Otto-Motor, das Abgas mit Hilfe von Katalysatoren von schädlichen Bestandteilen des Abgases, wie Stickoxiden, gereinigt. Andererseits wird bei Großfeuerungsanlagen Rauchgas durch Entschwefelungsanlagen und sogenannten Denox-Anlagen aufbereitet, um die Emission von SO₂ und Stickoxiden zu vermindern.There is an urgent need for the pollutant content the exhaust gas flow from internal combustion engines, in particular those that run on fossil fuels, belittling. In the prior art, this is determined by certain Attempts to achieve measures. So with internal combustion engines, such as the Otto engine, the Exhaust gas with the help of catalysts of harmful components of the exhaust gas, such as nitrogen oxides, cleaned. On the other hand is flue gas in large combustion plants Desulphurization plants and so-called Denox plants prepared, to reduce the emission of SO₂ and nitrogen oxides.
In den meisten Fällen wird die Leistung der betreffenden Verbrennungsmaschinen, beispielsweise der Otto-Motoren, verringert. Außerdem können nicht durch die verwendeten Katalysatoren umwandelbare Verbindungen meist ungehindert in die Atmosphäre gelangen. Dies sind insbesondere so problematische Stoffe wie Benzol und andere Kohlenwasserstoffe.In most cases, the performance of those concerned Internal combustion engines, such as Otto engines, decreased. Also, can not be used by the Catalyst convertible compounds mostly unimpeded get into the atmosphere. This is especially so problematic substances such as benzene and others Hydrocarbons.
Zur Steigerung der Effizienz von Verbrennungsmaschinen ist die Abgasrückführung bekannt. Das bei dieser Art der Verbrennung letztlich anfallende Abgas weist jedoch die obengenannten Nachteile ebenfalls auf.To increase the efficiency of internal combustion engines exhaust gas recirculation is known. That with this kind the combustion exhaust gas ultimately produced however shows the above disadvantages also.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung bereitzustellen, so daß neben einer Schadstoffreduzierung auch eine Steigerung der energetischen Ausnutzung des Verbrennungsstoffes ermöglicht wird.The invention is based on the object to provide a method and a device suitable for carrying out the method, so that in addition to a reduction in pollutants also an increase enables the energetic utilization of the fuel becomes.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung verfahrensgemäß.This task becomes procedural in a generic device.
Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem durch die kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 und vorrichtungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 9 gelöst.The technical problem underlying the invention through the characteristic features of the Claim 1 and according to the device by the characterizing features of the patent claim 9 solved.
Die Unteransprüche 2 bis 8 betreffen jeweils bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, während die Unteransprüche 10 bis 15 bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung betreffen.The subclaims 2 to 8 relate to preferred ones Embodiments of the method according to the invention, while sub-claims 10 to 15 preferred embodiments relate to the device according to the invention.
Der Abgasstrom der Verbrennungsmaschine wird beim erfindungsgemäßen Verfahren durch eine Abgasführung in einen Behälter geleitet, der eine Flüssigkeit enthält. Entscheidend ist, daß das Gas in möglichst feinverteilter Form durch die Flüssigkeit hindurchströmt. Vorzugsweise wird als Flüssigkeit Wasser oder ein Wasser/Brennstoff- Gemisch, beispielsweise Benzin oder Diesel, verwendet. Die Feinverteilung kann durch geeignete Maßnahmen erreicht werden, wie beispielsweise Durchleiten durch feinporige Materialien, wie Glasfritten, Stahlwolle, Mineralwolle, Membranen und dergleichen. Falls der hydrostatische Druck der Flüssigkeitssäule, durch die das Gas hindurchtreten muß, größer als der Eigendruck des Abgasstromes ist, kann mittels einer Pumpe, die vor der entsprechenden Flüssigkeitssäule angeordnet ist, der Druck des Abgases erhöht werden, so daß es durch die Flüssigkeit tritt. Das Abgas sammelt sich am Kopf des Behälters und wird wiederum in den Verbrennungsraum zurückgeführt.The exhaust gas flow of the internal combustion engine is in the invention Exhaust gas routing in passed a container containing a liquid. It is crucial that the gas is as finely divided as possible Form flows through the liquid. Preferably is called liquid liquid or a water / fuel Mixture, for example gasoline or diesel, is used. The fine distribution can be achieved by suitable measures such as passing through fine pores Materials such as glass frits, steel wool, mineral wool, Membranes and the like. If the hydrostatic Pressure of the column of liquid through which the gas passes must be greater than the internal pressure of the exhaust gas flow is, by means of a pump that is in front of the corresponding Liquid column is arranged, the pressure of the exhaust gas be increased so that it passes through the liquid. The Exhaust gas collects at the head of the tank and is in turn returned to the combustion chamber.
Vorzugsweise wird der Abgasstrom, nachdem er in einzelne Gasblasen zerlegt worden ist, durch in der Flüssigkeit befindliche feinporöse Materialien geleitet. Diese feinporigen Materialien bestehen vorzugsweise aus Mineralwolle, Steinwolle, Glasfritten, porösen anorganischen oder organischen Materialien, wie Membranen oder Filter. Das Abgas kann aus fossilen Brennstoffen, wie Benzin, Öl, Gas, Steinkohle etc., aber auch aus Holz oder Torf stammen.Preferably, the exhaust gas stream, after being broken down into individual Gas bubbles have been broken down by in the liquid located fine porous materials. These fine-pored Materials are preferably made of mineral wool, Rock wool, glass frits, porous inorganic or organic materials such as membranes or filters. The exhaust gas can be made from fossil fuels such as petrol, oil, Gas, hard coal etc., but also from wood or peat come.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, Abgas zurückzuführen, das aus einem mit Sauerstoff angereicherten Luft-/ Brennstoffgemisch stammt.It has proven beneficial to recycle exhaust gas, that from an oxygen enriched air / Fuel mixture comes from.
Im Abgasstrom, vor Durchleitung durch die Flüssigkeit, werden die üblichen Verbrennungsprodukte wie CO/CO₂ nachgewiesen. Ist die zur Durchleitung des Abgases bestimmte Flüssigkeit Wasser, so kann im Abgasstrom zusätzlich Wasserstoff und Methan nachgewiesen werden. Als Wasser kann übliches Leitungswasser verwendet werden.In the exhaust gas flow, before passing through the liquid, the usual combustion products such as CO / CO₂ are detected. Is the one intended for the passage of the exhaust gas Liquid water, so can be added to the exhaust gas flow Hydrogen and methane can be detected. As water normal tap water can be used.
Der Wasserstoff bzw. das Methan im zurückgeführten Abgasstrom wird im Verbrennungsraum mit dem mit Luft oder mit Sauerstoff angereicherten Luftgemisch gezündet und verbrennt neben dem Brennstoff-/Luftgemisch. Dadurch ist die Effizienzsteigerung der Verbrennung erklärbar. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, daß die im zu verbrennenden Stoff steckende Energie effizienter genutzt wird. Die im Abgasstrom überraschenderweise auftretenden Gase Wasserstoff bzw. Methan werden im Verbrennungsraum wieder zu Wasser und CO/CO₂ verbrannt. Durch die Verbrennung des Kraftstoffes entsteht im Laufe der Betriebszeit Wasser, das zu einer Volumenzunahme der Flüssigkeit im Behälter führt. The hydrogen or methane in the recirculated exhaust gas stream is in the combustion chamber with that with air or with Oxygen-enriched air mixture ignited and burned in addition to the fuel / air mixture. This is the Increase in combustion efficiency can be explained. By the The inventive method is achieved in that to burning energy used energy more efficiently becomes. The surprisingly occurring in the exhaust gas stream Gases hydrogen or methane are generated in the combustion chamber burned again to water and CO / CO₂. By burning of the fuel arises in the course of the operating time Water causing an increase in volume of the liquid leads in the container.
Die üblicherweise bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen auftretenden Kohlenwasserstoffe, öligen und teerigen Produkten werden in vorteilhafter Weise in der Flüssigkeit abgeschieden, können dort gesammelt und entsorgt werden.The usual when burning fossil fuels occurring hydrocarbons, oily and tarry Products are advantageously in the liquid deposited, can be collected and disposed of there will.
Bei Verwendung von Brennstoffen, die einen großen Anteil Feststoffe liefern, kann es erforderlich sein, Staubfilter vor dem die Flüssigkeit enthaltenden Behälter anzuordnen.When using fuels that make up a large proportion To supply solids, dust filters may be required to be placed in front of the container containing the liquid.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Abgasstrom soweit gekühlt, daß die im Abgas enthaltende Flüssigkeit kondensiert. Dadurch kann eine Effizienzsteigerung der Motorleistung erreicht werden. Der Gasstrom kann dabei zur Trocknung über ein Trockenmittel wie Calciumchlorid etc. geleitet werden. Es ist jedoch ebenso möglich, die Kondensation durch Temperaturerniedrigungen, beispielsweise durch eine Kühlfalle, zu erreichen. Bei hinreichender Dimensionierung eines Wärmetauschers könnte auch dort die im Abgasstrom enthaltende Flüssigkeit kondensiert werden. In einer besonders einfachen Ausführungsform wird die das Abgas führende Leitung in einer solchen Länge ausgestaltet, daß der überwiegende Teil der Feuchtigkeit kondensieren kann.In a preferred embodiment of the method the exhaust gas stream is cooled so far that the contained in the exhaust gas Liquid condenses. This can increase efficiency the engine power can be achieved. The Gas flow can be used for drying over a desiccant such as calcium chloride, etc. However, it is also possible, the condensation by lowering the temperature, for example by a cold trap. With sufficient dimensioning of a heat exchanger could also contain the liquid contained in the exhaust gas stream be condensed. In a particularly simple one Embodiment is the line leading the exhaust gas in of such a length that the predominant Part of the moisture can condense.
Als weiterer Vorteil stellt sich somit neben der besseren Energieausnutzung des Brennstoffes eine Verringerung der Belastung der Atmosphäre mit flüchtigen und toxischen Verbindungen ein.Another advantage is the better one Energy use of the fuel a reduction in Pollution of the atmosphere with volatile and toxic Connections.
Die Figur zeigt in stark schematisierter Darstellung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Verbrennungsraum 4 wird ein Abgasstrom erzeugt, der durch die Leitung 1 wieder in den Verbrennungsraum 4 zurückgeführt wird. Der Verbrennungsraum 4 kann beispielsweise ein normaler Otto-Motor sein, wie er zum Antrieb von Kraftfahrzeugen Verwendung findet. Der Abgasstrom 1 wird, bevor er wieder in den Verbrennungsraum 4 rückgeführt wird, zunächst durch einen mit Flüssigkeit beladenen Behälter 2 geleitet. Dabei wird der Gasstrom zunächst in feine Gasblasen aufgeteilt, die dann die Flüssigkeit durchströmen und am Kopf des Behälters 2 als Gas in den Verbrennungsraum 4 zurückgeführt werden.The figure shows a highly schematic representation of an apparatus for performing the method according to the invention. In the combustion chamber 4, a gas stream is generated, which is recirculated through the line 1 again into the combustion space. 4 The combustion chamber 4 can, for example, be a normal Otto engine, as is used to drive motor vehicles. Before it is returned to the combustion chamber 4, the exhaust gas stream 1 is first passed through a container 2 loaded with liquid. The gas flow is first divided into fine gas bubbles, which then flow through the liquid and are returned as gas to the combustion chamber 4 at the top of the container 2 .
Reicht der Druck des Abgases nicht aus, den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit im Behälter 2 zu überwinden, kann durch eine Pumpe oder einen Kompressor 5 der Gasstrom auf den notwendigen Druck zur Überwindung des hydrostatischen Drucks verdichtet werden. Vorzugsweise wird der feinverteilte Gasstrom durch in der Flüssigkeit angeordnete feinporige Materialien hindurchgeleitet, um unter anderem eine extrem feine Verteilung des Abgases zu erzeugen. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das feinporige Material in mindestens einer Kartusche am Kopf des Behälters 2 angeordnet. Das feinporige Material besteht aus Mineralwolle, Steinwolle, Glasfritten oder anderen porösen anorganischen oder organischen Materialien, wie beispielsweise Membranen aus inertem Kunststoff.If the pressure of the exhaust gas is not sufficient to overcome the hydrostatic pressure of the liquid in the container 2 , the gas flow can be compressed to the pressure required to overcome the hydrostatic pressure by means of a pump or a compressor 5 . The finely divided gas stream is preferably passed through fine-pored materials arranged in the liquid in order, inter alia, to produce an extremely fine distribution of the exhaust gas. In a preferred embodiment of the device according to the invention, the fine-pored material is arranged in at least one cartridge at the head of the container 2 . The fine-pored material consists of mineral wool, rock wool, glass frits or other porous inorganic or organic materials, such as membranes made of inert plastic.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung passieren die Abgasströme zum mit Flüssigkeit gefüllten Behälter 2 und vom mit Flüssigkeit gefüllten Behälter 2 einen Wärmetauscher 15. Das vorgewärmte Abgas wird dann, vorzugsweise durch den Vergaser, in den Verbrennungsraum 4 zurückgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dem zurückgeführten Abgasstrom reiner Sauerstoff 21 und/oder komprimierte Luft im Vergaser 7 beigemischt und in den Verbrennungsraum 4 geleitet. In a preferred embodiment of the device according to the invention, the exhaust gas flows to the liquid-filled container 2 and from the liquid-filled container 2 pass through a heat exchanger 15 . The preheated exhaust gas is then returned to the combustion chamber 4 , preferably through the carburetor. In a preferred embodiment of the device according to the invention, pure oxygen 21 and / or compressed air in the carburetor 7 is mixed with the recirculated exhaust gas stream and conducted into the combustion chamber 4 .
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist, in der das rückzuführende Abgas führenden Leitung, einen Kondensator auf. Dieser kann vor oder hinter dem Wärmetauscher angeordnet sein, vorzugsweise jedoch vor dem Wärmetauscher in Richtung des Gasstromes. Der Kondensator kann zum Beispiel durch eine Kühlfalle gebildet werden. In einer besonders einfachen Variante wird die das Abgas führende Leitung hinreichend verlängert, um eine Kondensation der Feuchtigkeit zu erreichen. Der Kondensator kann in einer anderen Variante aus einem ein Trockenmittel beinhaltenden Rohrabschnitt bestehen. Als geeignete Trockenmittel kommen wasserfreies Calciumchlorid, Kieselgel etc. in Frage.A preferred embodiment of the invention Device has in which the exhaust gas to be returned leading Line to a capacitor. This can be in front of or be arranged behind the heat exchanger, preferably however, in front of the heat exchanger in the direction of the gas flow. The condenser can, for example, by a cold trap be formed. In a particularly simple variant the pipe carrying the exhaust gas is extended sufficiently, to achieve moisture condensation. The capacitor can be in another variant from a pipe section containing a desiccant consist. Anhydrous are suitable drying agents Calcium chloride, silica gel etc. in question.
In einer typischen Versuchsanordnung wurde ein Otto-Motor bei einer Drehzahl von 2000 U/min betrieben. Der Kraftstoff wurde mit Sauerstoff angereicherter, komprimierter Luft im Motor verbrannt. Der Behälter war mit 15 l Wasser vor Versuchsbeginn beschickt worden. Bei Versuchsende betrug die Wassermenge etwa 17 bis 18 l. Die Betriebszeit des Motors ist beliebig und kann zum Beispiel mehrere Stunden betragen.In a typical experimental setup, an Otto engine was used operated at a speed of 2000 rpm. The fuel became more oxygenated, compressed Air burned in the engine. The container was filled with 15 liters of water have been loaded before the start of the experiment. At the end of the experiment the amount of water was about 17 to 18 l. The operating time the engine is arbitrary and can, for example, several Hours.
Die Abgasweglänge betrug ca. 5 bis 6 m bei einem Volumen der Versuchsanordnung von 130 bis 150 dm³. Der komprimierten Luft (60 bis 80 l) waren 30 bis 40 l Sauerstoff (Raumtemperatur) beigefügt.The exhaust gas path length was approximately 5 to 6 m in one volume the experimental setup from 130 to 150 dm³. The compressed Air (60 to 80 l) was 30 to 40 l of oxygen (Room temperature) attached.
Bei dieser Versuchsanordnung halbierte sich der Kraftstoffverbrauch auf etwa die Hälfte des Wertes, der sich bei einer Verfahrensführung ohne Abgasrückführung einstellte.In this test arrangement, the fuel consumption was halved to about half the value that is in a process without exhaust gas recirculation.
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DE4123046A DE4123046C1 (en) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | Pollutant reducing and power improving for IC engines - guides exhaust gas in fine dispersion through liq. filled vessel for reapplication |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |