RO116427B1

RO116427B1 - Dispozitiv pentru tratarea catalitica a amestecului carburant

Info

Publication number: RO116427B1
Application number: RO92-200132A
Authority: RO
Inventors: Markou Miltiathis
Original assignee: Markou Miltiathis
Priority date: 1990-06-12
Filing date: 1991-05-17
Publication date: 2001-01-30
Also published as: GR3015680T3; FI104113B; WO1991019896A1; HK1004900A1; IL98449A; EP0485551A1; NO920541L; PT97951A; PL293739A1; CZ280878B6; EP0485551B1; SK280355B6; SI9111039A; CS177191A3; HU216372B; HRP940916A2; IE67359B1; SI9111039B; ATE116715T1; DE4018797C1

Abstract

Inventia se refera la un dispozitiv pentru tratarea catalitica a amestecului carburant, utilizat la motoarele cu ardere interna, si este format dintr-un container (4), care contine o incarcatura (5) dintr-un amestec de pamanturi rare, fiind fixat peun suport (16), care are o gaura infundata (26a), in suportul respectiv (16), fiind fixat un tub (19) in legatura cu o piesa (15), care contine un material filtrant si cu un racord (31) care face legatura dintre dispozitivul respectiv si galeria de aspiratie (2) a unui motor cu ardere interna (1).

Description

Invenția se referă la un dispozitiv pentru tratarea catalitică a amestecului carburant, utilizat la motoarele cu aprindere prin scânteie sau prin compresie.

Este cunoscut un dispozitiv pentru tratarea catalitică a amestecului carburant, brevet DE 2392603, alcătuiut dintr-un ansamblu de unde particulele de pământuri rare, fin dispersate într-o soluție apoasă, sunt preluate pentru a fi introduse în galeria de aspirație a motorului termic respectiv.

Acest dispozitiv prezintă dezavantajul unei eficiențe reduse.

Un alt dispozitiv catalizator cunoscut, brevet RO 86945, pentru reducerea consumului de combustibil, este format dintr-o spirală simplă sau dublă, montată într-un tub de material plastic cu inserție, în legătură cu galeria de aspirație, prin intermediul unei conducte metalice. Spirala, avâd rolul de catalizator, este formată din 94...96% lantanide, de exemplu, un amestec de lantan, neodin, praseodim și samariu. Conducta metalică este în legătură cu un vas evaporator din cupru, în care apa este transferată, prin inermediul unei tubulaturi, sub acțiunea unei pompe, dintr-un rezervor. Funcționarea pompei este comandată de un bloc electronic de comandă, care primește semnalele de la un traductor de temperatură, amplasat în interiorul evaporatorului din cupru. Evaporatorul este astfel amplasat, încât preia căldura de la galeria de evacuare. Funcționarea pompei este sesizată prin aprinderea unui semnal luminos de o anumită culoare, iar apariția unei avarii în sistemul de comandă este sesizată de de un alt semnal luminos. La montarea dispozituivului catalizator, pe motor, trebuie avut în vedere ca poziția vaporizatorului să fie verticală și în zona cu cea mai mare căldură a galeriei de evacuare. Pe de altă parte, tubul de plastic trebuie să aibă un traseu cât mai scurt posibil, pentru a fi ferit de o ventilație puternică, ce ar putea duce la condensarea vaporilor de apă.

Pentru a se evita înghețul, în perioadele cu temperatură scăzută, se recomandă ca în rezervor să se introducă o soluție de alcool și apă în proporție de 5...40%.

Vaporii de apă trec din evaporatorul respectiv prin tubul de plastic și sunt dirijați deasupra spiralei simple sau duble și de aici împreună cu oxizii pământurilor rare utilizate, spre colectorul de aspirație a motorului.Sub acțiunea oxizilor pământurilor rare, grupul OH se descompune în ioni de H, care constituie puncte de amorsare a nucleului de flacără, în camera de ardere.

Un alt dispozitiv cunoscut utilizează, de asemenea, o spirală din pământuri rare, dar această spirală este amplasată într-o tobă cu pereți dubli din oțel. Pereții respectivi sunt uniți prin inetrmediul unor flanșe care susțin o țeavă de intrare și una de ieșire a gazelor de evacuare. Peretele interior este prevăzut cu niște perforări ale căror număr și dimensiuni se determină în corelație cu puterea motorului, respectiv, cu mărimea volumului de gaze circulate în regim nominal. Gazele pătrunse în interiorul tobei respective sunt obligate să circule peste spirala catalizatoare. Spirala absoarbe din gazele de evacuare gazele poluante, diminuând emisiile nocive din gazele de evacuare.

Aceste dispozitive prezintă dezavantajul unei construcții compexe și a unui preț de cost ridicat.

Problema care apare în cazul utilizării catalizatorilor la motoarele cu ardere internă constă în epuizarea, într-o perioadă scurtă de timp, a catalizatorului și intr-o eficiență redusă în ceeace privește emisia de gaze puterinic poluante în gazele de evacuare.

RO 116427 Bl

Problema a fost rezolvată cu un dispozitiv alcătuit dintr-un container prevăzut cu o sursă de alimentare cu fibre și/sau pulberi de pământuri rare, în legătura cu o intrare a aerului atmosferic și cu o conductă de aspirație, fie direct cu camera de ardere a motorului. Este preferabil ca deschiderea în legătură cu atmosfera să constea din 50 capătul uni tub care să comunice cu alimentarea, prin intermediul a cel puțin unui orificiu în care poate fi dispus un filtru de aer în interiorul tubului respectiv, corespunzător deschiderii și în aval de filtru de aer mienționat, în interiorul tubului aflându-se și o clapeta de aer.

Principiul pe care se bazează dispozitivul prezentei invenții constă în realizarea unei 55 presiuni mai mici decât presiunea atmosferică în interiorul tubului, prin intermediul circuitului de vacuum. în acest fel, aerul atmosferic este absorbit din container printr-un orificiu, transferând o mică cantitate de particule de pământuri rare, prin tubul respectiv și prin circuitul de vacuum, în interiorul camarei de combustie.

Pe traseul de curgere, situat între orifuiciul de intrare și alimentarea respectivă, 60 poate fi amplasat un filtru de aer care să acționeze ca o barieră de curgere, în scopul separării fine a particulelor care vor fi absorbite în tub și al obținerii unei suprafețe mărite de absorție a particulelor în interiorul tubului. Acest lucru elimină localizarea necorespunzătoare a particulelor și totodată riscul blocajelor. Filtrul este constituit, de preferință, dintr-un ecran filtrant de formă cilindrică, poziționat transvesal față de tub și 65 comunicând cu singurul capăt al acestuia.

Containerul poate fi dimensionat pentru o alimentare care să fie suficientă pentru o anumita perioadă de funcționare, de exemplu, corespunzător unei distanțe de 80.000 km parcurși, în cazul unui vehicul de transportat pasageri.

Containerul, de asemenea, poate fi amplasat, demontabil, în compartimentul 70 motorului unui autovehicul, în scopul înlocuirii acestuia cu un alt container. în scopul reîncărcării containerului respectiv, acesta poate fi prevăzut cu un orificiu de realimentare.

Dispozitivul permite adăugarea unei cantități reduse de amestec de pământuri rare, în stare uscată, în priza de aer a motorului, evitându-se transportul și alimentarea 75 cu solvent, eliminându-se necesitatea reîncărcării periodice cu solvent, după o scurtă perioadă de timp, și/sau necesitatea prevederii unor spații suplimentare în consrtucția autovehiculul, în vederea amplasării unui container cu solvent.

Alimentarea se realizează, de preferință, cu material sub formă de pulbereși/sau sub formă fibroasă. Modul de alimentare utilizat în cazul prezentei invenții va fi stabilit în 8 o funcție de dimensiunea particulelor de material, care vor fi cuprinse între 0,25 mm și 0,5 μ, dimensiunea optimă fiind de 0,048 mm.

Compozițiile utilizate vor trebui să conțină un procentaj de ceriu (Ce0₂) cât mai mare posibil din punct de vedere economic și practic, aceasta în vederea întâmpinării dificultăților practice implicate de separarea diverșilor oxizi ai pământurilor rare. în 85 principiu, conținutul de ceriu, în procente de greutate, în amestec, variază între 30% și 100%.

Prin introducerea unei cantități reduse de amestec în priza de aer, se reduce cantitatea de agenți puternic poluanți ca, de exemplu, CO, C0₂, HC și NO_X, iar combustia este îmbunătățită, astfel încât se obține un efect comparabil cu acela al unui convertizor 90 catalitic controlat, dar la un preț de cost mult mai scăzut.

RO 116427 Bl

Dispozitivul conform invenției poate fi adaptat construcției autovehiculelor existente chiar dacă acestea sunt prevăzute cu motoare care utilizează diferite tipuri de combustibil. Desigur, dispozitivul poate fi utzilizat în cazul motoarelor care funcționează cu orice fel de combustibili convenționali, destinați motoarelor cu ardere internă. Traseul de vacuum poate fi constituit de însăși galeria de aspirație a motorului. Este, de asemenea, posibil să se conecteze în mod direct traseul de sucțiune cu camera de ardere. în acest caz, pentru asigurarea comunicației între container și camera de ardere numai pe perioada de aspirație a motorului, va trebui prevăzută o supapă de siguranță.

Dispozitivul poate, de asemenea, fi aplicat în cazul motoarelor cu ardere internă cu aprindere prin scântee sau aprindere prin conpresie sau în alte cazuri asemănătore.

în cazul particular al aplicațiilor, la motoarele de locomotive, de nave maritime sau motoare staționare, este de preferat ca particulele de pământuri rare să fie transportate prin intermediul unor transportoare acționate mecanic până în vecinătatea deschiderii de absorție.

Invenția va fi prezentată în continuare în legătură și cu fig. 1 ...4, care reprezintă:

- fig. 1, reprezentare schematică a dispozitivului în prima variantă de realizare, conectat la galeria de aspirație a unui motor cu ardere internă;

- fig. 2, secțiune verticală prin dispozitiv, în altă variantă de realizare;

- fig. 3, vedere în perspectivă a unei bride de fixare a dispozitivului din fig. 2, pe un perete suport, situat în compartimentul motor al unui vehicul sau al unui alt mijloc de locomoție;

- fig. 4, secțiune verticală prin dispoziv în altă variantă de realizare.

Dispozitivul conform invenției, prezentat în fig. 1, este aplicat la un motor cu ardere internă 1, prevăzut cu o galerie de aspirație 2 și cu o galerie de evecuare 3, și este alcătuit dintr-un container 4 care conține un amestec 5, permeabil, de pământuri rare sau oxizi ai acestora, sub formă de fibre sau de pulbere. într-un spațiu 6, situat deasupra încărcăturii 5, este prevăzut cel puțin un filtru-barieră 7 de curgere, acest spațiu 6 comunică, prin intermediul unui circuit de vacuum 8, cu galeria de aspirație 2 a motorului 1. Un tub 9, fixat pe containerul 4, are capătul inferior situat în interiorul containerului 4 și al încărcăturii 5 și este prevăzut cu un orificiu 10 amplasat la capătul inferior al tubului 9 respectiv. Acest orificiu 10 comunică cu încărcătura 5, în vecinătatea fundului containerului 4. Tubul 9, la partea superioară, este prevăzut cu o deschidere 11 în legătură cu atmosfera. în aval de deschiderea 11, este amplasat un filtru de aer 12 și o clapetă de aer 13, ambele amplasate în interiorul tubului 10.

Aerul atmosferic, absorbit prin circuitul de vacuum 8, pătrunde prin deschiderea 11 și curge prin prin gaura clapetei de aer 13, prin tubul 10 și prin orificiul 9 în încărcătura 5, trece prin aceasta și prin filtru-barieră 7, căpătând o curgere turbulentă, astfel încât particulele de oxizi ai pământurilor rare sunt antrenate către în sus de către aer și transportate, prin intermediul circuituluii de vacuum 8, în galeria de aspirație 2 și apoi în camerele de ardere ale cilindrilor motorului 1 cu ardere internă. Containerul 4 poate fi înlocuit după un anumit timp de funcționare a motorului corespunzător unui parcurs de aproximativ 80.000 km, în scopul montării unui alt container 4 care conține o încărcătură 5 proaspătă. Containerul 4 poate, de asemenea, să fie reîncărcat printr-o deschizătură de alimentare, nereprezentată.

RO 116427 Bl în locul galeriei de aspirație 2, poate fi utilizat, în scopul transportului aerului prin încărcătura 5, orice alt circuit vacuumatic care comunică cu camera de ardere, de exemplu, circuitul de vacuum al unui carburator, circuitul de vacuum al sistemului de injecție al combustibilului, circuitul unei prize de amestec aer-combustibil, etc.

în scopul unei funcționări economice, este de preferat să nu fie utilizată nici o altă formă de energie suplimentară pentru transprtul aerului prin interiorul containerului 4 și în interiorul camerei de ardere, exceptând energia de curgere, produsă și disponibilă în cazul funcționării unui motor cu ardere internă.

Dispozitivul conform invenției, în altă variantă de realizare, prezentat în fig. 2, este alcătuit, ca și dispozitivul din prima variantă de realizare, dintr-un container 4 care conține o încărcătură 5 dint-un amestec de pământuri rare. în aceasta variantă de realizare, un tub 14 este fixat, prin intermediul unei porțiuni filetate a unei piese 15, pe un suport 16. Piesa 15 este prevăzută cu o cavitate în care s-a prevăzut un material filtrant 17 (granule de carbon pentru filtre) și care împreună cu un ecran filtrant 18 constituie un ansamblu de filtrare a aerului. Piesa 15, prin porțiunea ei filetată, se înfiletează pe o altă porțiune filetată a unui tub 19, pentru fixarea acestui tub 19 pe suprtul 16. Etanșarea dintre tubul 19 și suportul 16 se realizează cu ajutorul unor garnituri inelare 20,21. Comunicarea dintre atmosfera înconjurătoare și un spațiu 22 din tubul 19 se realizează prin intermediul unui orificiu 23 și prin intermediul unei diafragme de aer 24, prevăzută cu un orificiu 25 cu un diametru de aproximativ 0,5 mm.

Variațiile încărcăturii de alimentare consumate sunt determinate de curentul de aer absorbit prin orificiul 23 și orificiul 25 din diafragma 24. Pe suportul 16, la partea superioară, pe o prțiune filetată 26 se fixează containerul 4 prin intermediul unei porțiuni filetate 27. în gaura 26a a porțiunii filetate 26 a suportului 16, este introdus un capăt inferior 28 al unui ecran-filtru 29, de formă cilindrică, ecran-filtru ce străbate întreaga înălțime a încărcăturii 5. Ecranul-filtru 29 controlează curgerea aerului și a particulelor de încărcătură prin gaura 26a din porțiunea filetată 26 a suportului 16 și apoi prin niște orificii 30 în interiorul tubului 19, tub 19 care, prin intermediul unui racord 31, este în legătură cu circuitul de aspirație 8 al dispozitivului, care în acest caz poate fi constituit dintr-un tub flexibil, nereprezentat. Astfel, în momentul aplicării unei presiuni mai scăzute decât presiunea atmosferică prin racordul 31, aerul conținând o cantitate redusă de paricule de oxizi de pământuri rare va fi aspirat dinspre încărcătura 5 din containerul 4 prin ecranul-filtru 29, gaura înfundată 26a, orificiile 30 și spațiul interior 22, către racordul de aspirație 31, iar de aici în galeria de aspirație 2, sau direct în camera de ardere a motorului 1, așa cum este prezentat în fig. 1, din prima variantă de realizare.

Un prim amestec, în procente de greutate, care poate constitui încărcătura 5, este alcătuit din 45,0% oxid de ceriu, din 22,5% oxid de lantan, din 17,9% oxid de neodim, din 5,7% oxid de praseodim, din 0,25% oxid de toriu, din 1,5% sulfați, ca de exemplu S0₃, din 0,8% fosfați, ca de exemplu P0₃, din 1,0% var și magnezită și din 2,9% alți oxizi, ca de exemplu Y_a3,ScO₃

Un alt amestec utilizat poate fi constituit din 90% oxid de ceriu, din 2,0% oxid de lantan, din 0,4% oxid de neodim, din 0,4% oxid de praseodim, din 0,25% oxid de toriu,

140

145

150

155

160

165

170

175

RO 116427 Bl din 0,25% oxid de fier și alumină, din 0,4% var și magnezită, din 0,05% silica, din 0,5% fosfați, din 0,5% sulfați și din 1,0% alți oxizi ai pământurilor rare.

altă compoziție a amestecului 5 poate cupride, tot în procente de greutate, 45,6% oxid de ceriu, 22,8% oxid de lantan, 16,2% oxid de neodim, 4,7% oxid de praseodim, 0,2% oxid de toriu, 1,0% oxid de fier și alumină, 0,2% var și magnezită, 0,1% silica, 0,5% fosfat, 1..2,0% sulfat, 5,7% alți oxizi ai pământuri rare, 0...1,0% pierdere la aprindere.

Pentru montarea, cu poziție reglabilă, a dispzitivului pe blocul motorului cu ardere internă, se poate utiliza o bridă 32 și niște șuruburi 34. Brida de prindere 32, conform fig. 3, are o porțiune profilată 33 cu rol de susținere a părții inferioare a suportului 16. Această porțiune 33 prezintă niște canale 35, sub formă de arc de cerc, pentru introducerea șuruburilor 34, care pot fi înșurubate în niște găuri filetate din partea inferioară a suportului 16. Canalele 35 permit reglarea poziției dispozitivului în diverse unghiuri de rotire ale suportului 16 și, implicit, ale tubului 19, astfel încât racordul de aspirație 31 să poată fi plasat în cele mai favorabile poziții în vederea conectării la galeria de aspirație 2.

Mărimea încărcăturii 5 este dependentă de mărimea și de consumul de combustibil ale motorului cu ardere internă. Experimentele efectuate au demonstrat că în cazul unui motor cu o capacitate de 1000 cm³, trebuie ca încărcătura să fie de circa 1,6 kg/km, pentru realizarea efectului dorit, în scopul reducerii suficiente a agenților poluanți din gazele de evacuare. După un parcurs de 800 km, beneficiile dispozitivului devin evidente.

Dispozitivul conform invenției poate fi aplicat, în mod particular, pentru înlocuirea unui convertizor catalitic controlat, utilizat în cazul motoarelor cu ardere internă care folosesc anumite tipuri de combustibil și în cazul motoarelor cu ardere ineternă la care utilizarea unui convertizor catalitic controlat ar costa prea mult.

Dispozitivul conform invenției, în altă variantă de realizare, prezentat în fig. 4, este alcătuit dintr-un container 36 prevăzut cu o zonă de depozitare 37 conținând o încărcătură 38, constituită din pulbere de pământuri rare, o parte 39 pentru filtrarea aerului care are la interior un material filtrant 40 (de exemplu granule de cărbune activ) sau o sită filtrantă. Această parte 39 a containerului 36 este prevăzută cu un orificiu 41 pentru legătură cu atmosfera. Containerul 36 mai cuprinde o parte de acționare 42. Părțile componente 39, 42 sunt separate de restul containerul 36 cu ajutorul unor perți despărțitori 43, 44. Pereții despărțitori 43, 44 sunt prevăzuți, cental, cu niște lagăre 45 pentru susținerea unui arbore central 46, acționat de un motor 47. Interiorul părților componente 39, 37, 42 se află, în mod normal, la presiunea atmosferică. Legătura dintre partea de filtrare 39 și partea de depozitare 37 se realizează prin intermediul unui oriuficiu 48 care poate fi obturat prin intermediul unei membrane 49, împinsă către orificiul 48 de către forța elastică a acesteia. Orificiul 48 și membrana 49 asociată acesteuia funcționează ca o clapetă de aer.

Pe arborele central 46, este fixată o roată 50, având o porțiune 51 perpendiculară pe axa arborelui 46 și o parte 52 înclinată față de axa arborelui 46. Pe periferia părții 52, s-au prevăzut niște mijlocae de transport 53 sub forma unor palete sau sub forma unor dinți. în locul paletelor sau al dinților pot fi prevăzute orice alte

RO 116427 Bl

225 mijloace ca, de exemplu, suprafețe rugoase, capabile să tansporte particulele amestecului de oxizi de pământuri rare din încărcătura 38, la rotirea roții 50, în interiorul zonei de depozitare 37, în scopul aducerii particulelor de pământuri rare în vecinătatea unui orificiu de aspirație 54 care traversează un perete 55 al containerului 36. Acest orificiu 54 comunică cu un racord 56 al unui circuit de aspirație 57, de exemplu un furtun, așa cum este prezentat în fig. 4.

La pornirea motorului cu ardere internă, motorul 47 va fi acționat, iar arborele 46 se va roti cu o viteză de rotație redusă. Simultan cu arborele 46 se va roti, cu aproximativ 6 rot/min, și roata 50, având drept efect antrenarea de către paletele sau dinții 53 a materialului dinspre părțile laterale ale roții 50, astfel încât particulele de pământuri rare sunt în permanență transportate de către mijloacele transportoare 53 de la periferia roții 50 către o poziție apropiată orificiului 54, zonă din care particulele sunt preluate, prin efectul de absorție, în interiorul circuitului de aspirație 57. Asfel este garantată depalasarea particulelor de pământuri rare în interiorul camerelor de ardere ale motoarelor cu combustie internă.

Exemplul de realizare în cunformitate cu varianta prezentată în fig. 4, este util, în mod particular, în cazul motoarelor cu ardere internăm de mari dimensiuni, cum ar fi, de exemplu, motoarele pentru locomotive, pentru nave maritime și motoarele staționare, utilizate la instalațiile de putere sau la alte instalații asemănătoare.

Revendicări

Claims

1. Dispozitiv pentru tratarea catalitică a amestecului carburant aplicat la motoarele cu combustie internă, caracterizat prin aceea că este alcătuit dintr-un container (4) ce conține o încărcătură uscată (5), permeabilă la aer și formată din fibre și/sau pulberi de oxizi ai pământurilor rare și dintr-un tub (9) ce comunică, la un capăt, cu atmosfera, print-o deschidere (11), permițând aspirația aerului printr-un filtru de aer (13) și o clapetă de aer (12), celălalt capăt al tubului (9) comumică cu încărcătura uscată (5) printr-un orificiu (10), iar într-un spațiu (6) al containerului (4) este amplasat un filtru-barieră (7), legătura dintre containerul (4) și o galerie de aspirație (2) a motorului (1) făcându-se printr-un circuit de aspirație (8).

2. Dispozitiv conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că într-un container (36) cu o zonă de depozitare (37), ce conține o încărcătură uscată (38), se află o roată (50) care are, la periferie, niște mijloace de transport (53) pentru transportul particulelor de pământuri rare în jurul periferiei sale, roată (50) care este fixată pe un arbore central (46) susținut în niște lagăre (54) montate în niște pereți despărțitori (43,44) dintre zona cenrală de depozitare (37) și niște părți laterale (39,42), una din aceste părți laterale (39) fiind pentru filtrarea aerului având și un orificiu (41) pentru legătura cu atmosfera și un alt orificiu (48) care face legătura cu zona centrală (37) de depozitare, orificiu (48) care poate fi obturat printr-o membrană (49), iar cealaltă parte (42) este o parte de acționare, în care se găsește un motor (47) de antrenare a arborelui central (46) pe care se află roata de acționare (50), în dreptul căreia se află un orificiu de aspirație (54) în peretele exterior (55) al containerului (36), orificiu (54) în legătură cu un circuit de aspirație (57).

230

235

240

245

250

255

260

265

270

RO 116427 Bl

3. Dispozitiv conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea ca încărcătura (5,38) de pământuri rare este un amestec format din 50% oxid de ceriu, din 26% oxid de lantan, restul fiind alte pământuri rare și/sau oxizi ale acestora.

4. Dispozitv conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea că încărcătura (5,38) este un amestec format din 90% oxid de ceriu, restul fiind alte pământuri rare și/sau oxizi ale acestora.