RU2044135C1 - Device for cleaning exhaust gas filters of internal combustion engines - Google Patents
Device for cleaning exhaust gas filters of internal combustion engines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2044135C1 RU2044135C1 RU93014024A RU93014024A RU2044135C1 RU 2044135 C1 RU2044135 C1 RU 2044135C1 RU 93014024 A RU93014024 A RU 93014024A RU 93014024 A RU93014024 A RU 93014024A RU 2044135 C1 RU2044135 C1 RU 2044135C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- splitter
- filters
- air
- thermocouples
- outputs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к конструкциям устройств для очистки от сажи фильтров с помощью СВЧ-энергии и может быть использовано для очистки фильтров выхлопных газов ДВС от сажи непосредственно при их эксплуатации на транспортных средствах путем воспламенения и сгорания сажи в потоке воздуха. The invention relates to the construction of devices for cleaning soot filters using microwave energy and can be used to clean the exhaust filters of internal combustion engines from soot directly during their operation on vehicles by igniting and burning soot in an air stream.
Известно устройство для очистки фильтров выхлопных газов ДВС от сажи с помощью СВЧ-энергии. Это устройство содержит сажевый фильтр, цилиндрический резонатор с осевыми отверстиями в его торцевых поверхностях, СВЧ-генератор и возбудитель резонатора. Фильтр расположен в резонаторе соосно ему. Входной и выходной патрубки выхлопной трубы ДВС герметично присоединены к краям осевых отверстий резонатора. Поле в резонаторе неоднородно, поэтому для полной очистки фильтра требуется повышенная мощность СВЧ-генератора, кроме того, очистка фильтра может происходить только при выключенном ДВС. A device is known for cleaning exhaust gas filters of internal combustion engines from soot using microwave energy. This device contains a particulate filter, a cylindrical resonator with axial holes in its end surfaces, a microwave generator and a resonator exciter. The filter is located in the resonator coaxially with it. The inlet and outlet pipes of the exhaust pipe of the internal combustion engine are hermetically connected to the edges of the axial holes of the resonator. The field in the resonator is non-uniform, therefore, to completely clean the filter, increased power of the microwave generator is required, in addition, the filter can be cleaned only when the internal combustion engine is off.
Также известно устройство для удаления сажи из фильтров с помощью СВЧ-энергии. Это устройство содержит два сажевых фильтра, СВЧ-генератор, возбудители резонаторов, разветвитель выхлопной трубы на два канала, дроссельные заслонки и блок управления. Дроссельные заслонки установлены в разветвителе выхлопной трубы. Это устройство обеспечивает очистку фильтров от сажи при работающем ДВС. Поле в резонаторах неоднородно, поэтому это устройство для полной очистки фильтров от сажи требует повышенной мощности СВЧ-генератора. Also known is a device for removing soot from filters using microwave energy. This device contains two particulate filters, a microwave generator, resonator exciters, an exhaust pipe splitter into two channels, throttles and a control unit. Throttles are installed in the exhaust splitter. This device provides cleaning filters from soot when the engine is running. The field in the resonators is not uniform, therefore, this device for the complete cleaning of filters from soot requires an increased power of the microwave generator.
Целью изобретения является увеличение КПД устройства и улучшение качества очистки путем нагрева фильтра и сажи СВЧ-энергией до температуры воспламенения сажи (650-700оС) и ее сгорания в струе воздуха за счет экзотермической реакции горения сажи при отключенном СВЧ генераторе.The aim of the invention is to increase the efficiency of the device and improve the quality of cleaning by heating the filter and soot with microwave energy to the ignition temperature of soot (650-700 о С) and its combustion in a stream of air due to the exothermic reaction of soot burning when the microwave generator is turned off.
Это достигается благодаря тому, что устройство содержит два сажевых фильтра, воздуховод, разветвитель выхлопной трубы на два канала, два СВЧ-устройства нагрева фильтров и сажи и блок управления. Сажевые фильтры выполнены из диэлектрического материала с электрическими потерями. This is achieved due to the fact that the device contains two particulate filters, an air duct, an exhaust pipe splitter into two channels, two microwave devices for filter and soot heating, and a control unit. Particulate filters are made of dielectric material with electrical losses.
Воздуховод содержит источник воздуха с избыточным давлением, вентиль, привод вентиля, разветвитель воздуховода на два канала, дроссельную заслонку, установленную в разветвителе с возможностью перекрытия последовательно любого из двух каналов, и два датчика давления, каждый из которых соединен с одним из каналов. The air duct contains an overpressure air source, a valve, a valve actuator, a two-channel duct splitter, a throttle valve installed in the splitter with the possibility of sequentially overlapping any of the two channels, and two pressure sensors, each of which is connected to one of the channels.
Разветвитель выхлопной трубы содержит дроссельную заслонку, установленную в разветвителе с возможностью перекрытия любого из каналов по очереди, привод дроссельных заслонок, закрепленных неподвижно на одной оси с перекрытием противоположных каналов разветвителей, кроме того, в каждом канале имеются отверстия, края которых соединены с выходами каналов воздуховода герметично. The exhaust pipe splitter contains a throttle valve installed in the splitter with the possibility of blocking any of the channels in turn, a throttle actuator fixed motionless on the same axis with overlapping opposite channels of the splitters, in addition, each channel has openings whose edges are connected to the outputs of the duct ducts hermetically sealed.
Каждое СВЧ-устройство содержит замедляющую структуру, устройство возбуждения структуры, СВЧ-генератор и термопару (либо один СВЧ-генератор на все устройство с переключателем). Each microwave device contains a slowdown structure, a structure excitation device, a microwave generator and a thermocouple (or one microwave generator for the entire device with a switch).
Блок управления содержит два субблока: субблок, управляемый током термопар, и субблок, управляемый датчиками давления выхлопных газов. The control unit contains two subunits: a subunit controlled by thermocouple current, and a subunit controlled by exhaust gas pressure sensors.
Субблок термопар для каждой термопары содержит усилитель тока термопары (УТП), два компаратора, вырабатывающих сигналы управления приводом вентиля, третий компаратор, вырабатывающий сигналы управления для отключения СВЧ-генераторов и реле, коммутирующее привод вентиля. Выход УТП соединен с входами всех компараторов. НО контакт компаратора включения привода вентиля (КВВ) соединен параллельно С НО блок-контактом реле, которые последовательно включены в сеть с катушкой реле и НЗ контактом компаратора отключения привода вентиля (КОВ). Силовой НО контакт реле включен в сеть последовательно с обмоткой сердечника привода вентиля. The thermocouple subunit for each thermocouple contains a thermocouple current amplifier (USP), two comparators that generate control signals for the valve actuator, and a third comparator that generates control signals for switching off microwave generators and relays that switch the valve's actuator. The output of the USP is connected to the inputs of all comparators. The NO contact of the valve actuator enable switch (HVV) is connected in parallel with the NO relay contact block, which are connected in series with the relay coil and the NC contact of the valve valve shutdown comparator (KOV). Power NO relay contact is connected in series with the core winding of the valve actuator.
Субблок датчиков давления содержит два реле коммутации СВЧ-генераторов (левого и правого каналов ГЛ и ГП) и два реле коммутации привода дроссельных заслонок (ПДЗ). Датчики давления имеют по одной паре НО и НЗ контактов. НО контакты включают реле привода дроссельных заслонок, а НЗ отключают их. Кроме того, НО контакты включают СВЧ-генераторы, а НЗ контакт третьего компаратора (КОГ) отключает их. The sub-block of pressure sensors contains two switching relays for microwave generators (left and right channels of the GL and GP) and two switching relays of the throttle actuator (PDZ). Pressure sensors have one pair of NO and NC contacts. BUT contacts turn on the throttle actuator relay, and NC disconnect them. In addition, the NO contacts include microwave generators, and the NC contact of the third comparator (COG) disables them.
Отличительными признаками изобретения являются воздуховод, термопара, датчики давления, выполнение фильтров из материала с диэлектрическими (электрическими) потерями и выполнение блок управления из двух субблоков: субблока термопары и субблока датчиков давления. Distinctive features of the invention are the duct, thermocouple, pressure sensors, the implementation of filters from a material with dielectric (electric) losses and the execution of the control unit from two subunits: a thermocouple subunit and a pressure sensor subunit.
На фиг.1 изображен разветвитель выхлопной трубы с присоединенными к его каналам СВЧ-устройствами нагрева фильтров и сажи, вид сверху; на фиг.2 воздуховод, вид сверху; на фиг.3 осевой разрез СВЧ-устройства с фильтром; на фиг.4 принципиальная электрическая схема субблока датчиков давления выхлопных газов; на фиг.5 принципиальная электрическая схема субблока термопары, для одного канала; на фиг.6 графики давления в выхлопной трубе и температуры фильтра при его очистке в зависимости от времени, указаны времена коммутирования приводов дроссельных заслонок, вентиля и СВЧ-генератора:
t1 момент времени, когда давление выхлопных газов в канале, включенном для их очистки, превышает допустимое; срабатывает датчик давления, который включает привод дроссельных заслонок и СВЧ-генератор; заслонка закрывает работавший канал и СВЧ-энергия генератора начинает разогревать фильтр этого канала;
t2 момент времени, когда фильтр с сажей прогрелся до температуры 650-700оС воспламенения сажи и когда по сигналу УТП срабатывает НО контакт КВВ, открывается вентиль и воздух начинает поступать на разогретый фильтр с сажей;
t3 момент времени, когда началась устойчивая экзотермическая реакция горения сажи и когда по сигналу КОГ отключается СВЧ-генератор;
t4 момент времени, когда по сигналу КОВ закрывается вентиль, конец одного цикла работы устройства; следующий цикл начнется после засорения соседнего фильтра, о чем даст знать датчик давления выхлопных газов; на фиг.7 переключатель СВЧ-энергии.Figure 1 shows the splitter of the exhaust pipe with attached to its channels microwave devices for heating the filters and soot, top view; figure 2 duct, top view; figure 3 axial section of a microwave device with a filter; figure 4 is a circuit diagram of a subunit of exhaust gas pressure sensors; figure 5 is a circuit diagram of a subunit of a thermocouple, for one channel; in Fig.6 graphs of the pressure in the exhaust pipe and the temperature of the filter when it is cleaned depending on the time, the switching times of the throttle actuators, valve and microwave generator are indicated:
t 1 point in time when the pressure of the exhaust gases in the channel included for cleaning them exceeds the permissible; a pressure sensor is triggered, which includes a throttle actuator and a microwave generator; the shutter closes the working channel and the microwave energy of the generator begins to warm up the filter of this channel;
t 2 at the time when the soot filter is warmed to a temperature of 650-700 ° C and the soot ignition when triggered by a signal TSS NO contact SSC, it opens the valve and air begins to act on the heated soot filter;
t 3 point in time when a stable exothermic reaction of soot burning started and when the microwave generator is turned off by the COG signal;
t 4 point in time, when the valve closes on the basis of the KOV signal, the end of one operation cycle of the device; the next cycle will begin after the clogging of the adjacent filter, as the exhaust gas pressure sensor will let you know; 7, a microwave energy switch.
На чертежах приняты следующие обозначения:
1 выхлопная труба;
2 разветвитель выхлопной трубы (РВТ);
3 воздуховод (ВВ);
4 разветвитель воздуховода (РВ);
5 дроссельная заслонка РВТ;
6 дроссельная заслонка РВ;
7 привод дроссельных заслонок (ПДЗ);
8 вентиль воздуховода (В);
9 привод открытия и закрытия В (ПВ);
10 датчики давления (ДД) выхлопных газов;
11 СВЧ-устройство нагрева фильтра;
12 термопара (ТП);
13 фильтр сажевый;
14 замедляющая структура устройства нагрева фильтра;
15 возбудитель замедляющей структуры;
16 СВЧ-генератор;
17 усилитель постоянного тока ТП (УТП);
18 компаратор включения привода вентиля (КВВ);
19 компаратор отключения привода вентиля (КОВ);
20 компаратор отключения СВЧ-генераторов (КОГ);
21 реле коммутации ПВ;
22 реле включения СВЧ-генераторов;
23 реле коммутации ПДЗ;
24 СВЧ-разрядник;
25 СВЧ-переключатель.In the drawings, the following notation:
1 exhaust pipe
2 exhaust pipe splitter (PBT);
3 duct (BB);
4 duct splitter (PB);
5 throttle PBT;
6 RV throttle;
7 throttle actuator (PDZ);
8 duct valve (B);
9 drive opening and closing In (PV);
10 pressure sensors (DD) of exhaust gases;
11 microwave filter heating device;
12 thermocouple (TP);
13 particulate filter;
14 retarding structure of the filter heating device;
15 pathogen retarding structure;
16 microwave generator;
17 DC amplifier TP (UTP);
18 comparator enable valve actuator (HVB);
19 comparator shut off valve actuator (KOV);
20 comparator shutdown microwave generators (KOG);
21 PV switching relays;
22 relay enable microwave generators;
23 relay PDZ;
24 microwave discharger;
25 microwave switch.
Выхлопная труба 1 это выхлопная труба ДВС.
Разветвитель 2 выхлопной трубы выполняется на два канала из металла. В каждом канале имеются отверстия, к краям которых подсоединяются концы каналов разветвителя воздуховода. The
Воздуховод 3 выполняется из металлических труб диаметром меньше диаметра выхлопной трубы. Air duct 3 is made of metal pipes with a diameter smaller than the diameter of the exhaust pipe.
Разветвитель 4 воздуховода выполняется на два канала из металлических труб диаметра воздуховода. В каждом канале имеется сквозное отверстие, к краям которого присоединяется датчик давления, концы каналов разветвителя воздуховода соединены с отверстиями в каналах разветвителя выхлопной трубы герметично. Давление воздуха в воздуховоде не может превышать давление, при котором срабатывают датчики давления. The splitter 4 of the duct is made into two channels of metal pipes of the diameter of the duct. Each channel has a through hole, to the edges of which a pressure sensor is attached, the ends of the channels of the air splitter are connected to the openings in the channels of the exhaust splitter. The air pressure in the duct cannot exceed the pressure at which the pressure sensors are triggered.
Дроссельные заслонки 5 и 6 выхлопной трубы и воздуховода выполняются из металла, крепятся на одной оси неподвижно с разных ее сторон и сдвинуты вдоль ее на расстояние, равное расстоянию между центрами разветвителей, и установлены в них так, что когда одна из них закрывает правый канал одного разветвителя, другая закрывает левый канал другого разветвителя.
Привод 7 ДЗ может быть выполнен в виде Ш-образного магнитного сердечника с закрепленным на среднем сердечнике якоре с возможностью углового перемещения на его оси от одного крайнего сердечника до другого. Ось сердечника является и осью ДЗ. На крайних сердечниках имеются обмотки, которые при их подключении к сети приводят в движение якорь, а с ним и ДЗ. Вентиль 8 воздуховода может быть выполнен самоварного типа. The
Привод 9 вентиля может быть выполнен в виде П-образного магнитного сердечника с подвижным якорем, ось которого является продолжением оси крана вентиля. На сердечнике имеется обмотка, при включении которой в сеть якорь приводится в движение и открывает кран. В закрытое положение кран возвращает пружина. Датчик давления 10 может быть выполнен мембранного типа с парой НО и парой НЗ контактов. The
СВЧ-устройство 11 нагрева фильтров содержит металлическую замедляющую структуру, устройство, возбуждающее структуру и СВЧ генератор (либо один СВЧ-генератор на все устройство и СВЧ-переключатель). The
Термопара 12 может быть выполнена хромель-никелевой.
Фильтр 13 выполняется из пористой керамики с электрическими потерями, тангенс угла потерь которой соизмерим с тангенсом угла потерь сажи в фильтре, что достигается введением в керамику частиц вольфрама. The
Замедляющая структура 14 выполняется из металла цилиндрической формы и содержит многопроводную линию, ряды индуктивных диафрагм и связок, соединяющие проводники многопроводной линии. Ряды диафрагм соединяют каждый проводник линии, а ряды связок соединяют проводники через один. Проводники линии имеют диаметр много меньше длины волны генератора, расстояние между проводниками также много меньше длины волны. Ряды диафрагм и связок чередуются между собой и расположены на равных расстояниях друг от друга, которое меньше 1/4 длины волны. The retarding
Возбудитель 15 замедляющей структуры выполнен из отрезка волновода, закороченного с одной стороны. На расстоянии 1/4 длины волны от закороченного конца волновода закреплен вибратор, который одним концом входит в волновод, а другим контачит с одной из крайних связок замедляющей структуры. The
СВЧ-генератор 16 может быть выполнен магнетронным. The
Усилитель 17 тока термопары представляет собой усилитель постоянного тока и может быть собран на транзисторах по известным схемам. The thermocouple
Компаратор 18 имеет исполнительный орган в виде НО контакта. Компаратор собирается по известным схемам, его опорное напряжение равном напряжению на выходе УТП в момент времени t2 (см.фиг.6).The
Компараторы 19 и 20 выполнены аналогично, но они имеют по паре НЗ контактов и срабатывают когда напряжения на выходе УТП соответственно равны в моменты времени t4 и t3.
Реле 21, 22 и 23 могут быть выполнены электромагнитными с двумя парами НО контактами. Одна пара используется как блок-контакты, а другая как силовые для коммутации приводов вентиля, заслонок и СВЧ-генератора. СВЧ-разрядник 24 выполнен в виде антенного переключателя, СВЧ-переключатель 25 выполнен на волноводном разветвителе. Relays 21, 22 and 23 can be made electromagnetic with two pairs of NO contacts. One pair is used as block contacts, and the other as power for switching valve actuators, dampers and a microwave generator. The
Устройство для очистки фильтров выхлопных газов ДВС от сажи содержит два сажевых фильтра 13, воздуховод 3, разветвитель выхлопной трубы 2, два СВЧ-устройства 11 нагрева фильтров 13 и блок управления (см.фиг.4 и 5). Сажевые фильтры размещены внутри устройств 11. A device for cleaning the exhaust filters of internal combustion engines from soot contains two
Воздуховод 3 содержит источник воздуха, вентиль 8, разветвитель 4 воздуховода, дроссельную заслонку 6 и два датчика давления 10, установленных на каналах разветвителя 4. Air duct 3 contains an air source, a
Разветвитель 2 выхлопной трубы содержит дроссельную заслонку 5, установленную в разветвителе, привод дроссельной заслонки 7, кроме того, в каждом канале имеются отверстия, края которых соединены с выходами каналов разветвителя 4 герметично. The
Каждое СВЧ-устройство 11 содержит замедляющую структуру 14, возбудитель 15, СВЧ-генератор 16 и термопару 12. К одному концу возбудителя присоединен выход генеpатора, а к другому замедляющая структура. Each
Блок управления содержит субблок термопары (см.фиг.5) и субблок датчиков давления (см.фиг.4). The control unit contains a thermocouple subunit (see Fig. 5) and a pressure sensor subunit (see Fig. 4).
При выполнении устройства для очистки сажи с одним СВЧ-генератором 16 устройство будет включать СВЧ-переключатель, вход которого соединен с выходом генератора, а выходы с входами возбудителей замедляющих структур. When performing the device for cleaning soot with one
Устройство работает следующим образом (см. фиг.6). The device operates as follows (see Fig.6).
По мере засорения фильтра 13 сажей в открытом канале разветвителя выхлопной трубы увеличивается давление и в момент времени t1 срабатывает датчик давления 10, контакты которого включают привод 7 дроссельных заслонок, который переключает выхлопные газы в соседний канал, и СВЧ-генератор канала, закрытого заслонкой. СВЧ-энергия генератора 16 начинает разогревать фильтр 13 с сажей. При достижении температуры фильтра 650-700оС (момент времени t2) срабатывает компаратор 18 от тока термопары 12, который открывает вентиль 8, после чего к фильтру подается воздух, сажа воспламеняется, температура фильтра увеличивается. Начинается экзотермический процесс горения сажи. Энергия СВЧ-генератор в этот момент уже не нужна, поэтому в момент времени t3 компаратор по сигналу термопары 12 отключает генератор 16. После полного выгорания сажи, о чем свидетельствует резкое уменьшение температуры фильтра, компаратор 19 с помощью ПВ 9 закрывает вентиль 8. Один цикл очистки фильтра закончен. Фильтр готов к очистке выхлопных газов в новом цикле после засорения соседнего фильтра, который будет очищен так же.As the
В случае выполнения устройства для очистки фильтров с одним СВЧ-генератором реле 22 коммутируют СВЧ-разрядники 24 и анодное напряжение СВЧ-генератора. In the case of a device for cleaning filters with one microwave generator,
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93014024A RU2044135C1 (en) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | Device for cleaning exhaust gas filters of internal combustion engines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93014024A RU2044135C1 (en) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | Device for cleaning exhaust gas filters of internal combustion engines |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2044135C1 true RU2044135C1 (en) | 1995-09-20 |
RU93014024A RU93014024A (en) | 1996-11-10 |
Family
ID=20138813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93014024A RU2044135C1 (en) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | Device for cleaning exhaust gas filters of internal combustion engines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2044135C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2757745C1 (en) * | 2021-04-16 | 2021-10-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Device for determining concentration of exhaust gases in gas duct of diesel vehicles and cleaning from gases |
-
1993
- 1993-03-18 RU RU93014024A patent/RU2044135C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Заявка ЕПВ N 0327439, кл. F 01N 3/02, опублик. 1989. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2757745C1 (en) * | 2021-04-16 | 2021-10-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Device for determining concentration of exhaust gases in gas duct of diesel vehicles and cleaning from gases |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4840028A (en) | Purifier of diesel particulates in exhaust gas | |
CN102562412B (en) | A kind of method exciting high-frequency circuit | |
RU2054123C1 (en) | Method and device for acceleration of operation of exhaust gas catalyst | |
CA2109517A1 (en) | Exhaust treatment system and method | |
RU1838639C (en) | Method of and device for reconditioning of soot-trapping filter | |
WO2004013469A1 (en) | Exhaust gas treating apparatus | |
RU2044135C1 (en) | Device for cleaning exhaust gas filters of internal combustion engines | |
CA2210528C (en) | Improved magnetohydrodynamic electric generator | |
US3165099A (en) | Engine afterburner | |
US4161936A (en) | Audio frequency ionization ignition system | |
JPH0227107A (en) | Exhaust-gas soot filter | |
SU1326769A1 (en) | Electric starting system for internal combustion engine | |
JP5945122B2 (en) | In-vehicle power generation system | |
JPS5593968A (en) | Ignitor for internal combustion engine | |
KR100210607B1 (en) | Device for purifying exhaust gas of microwave plasma | |
JPS61268872A (en) | Ignitor for creepage discharge plug | |
KR20040006402A (en) | Apparatus and method for cleaning of exahust gas with low temperature plasma | |
RU2123132C1 (en) | Ignition coil | |
JPH07139331A (en) | Filter regenerator for internal combustion engine | |
GB1396607A (en) | Exhaust gas thermal afterburning apparatus | |
FR2830275B1 (en) | EXHAUST GAS TREATMENT SYSTEM FOR A COMBUSTION ENGINE | |
JPS5615852A (en) | Cleaner for fine particle in exhaust gas of internal combustion engine | |
JPS5517660A (en) | Cooler for internal combustion engine | |
US3769799A (en) | Exhaust polarizing apparatus | |
RU2090764C1 (en) | Device for clearing smoke filters of soot (versions) |