RU2094625C1 - Device for purifying exhaust gases in internal combustion engine - Google Patents
Device for purifying exhaust gases in internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2094625C1 RU2094625C1 RU96120329/06A RU96120329A RU2094625C1 RU 2094625 C1 RU2094625 C1 RU 2094625C1 RU 96120329/06 A RU96120329/06 A RU 96120329/06A RU 96120329 A RU96120329 A RU 96120329A RU 2094625 C1 RU2094625 C1 RU 2094625C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- exhaust
- exhaust gases
- exhaust gas
- fuel
- Prior art date
Links
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для нейтрализации токсичных компонентов выбросов двигателей внутреннего сгорания. The invention relates to engine building and can be used to neutralize the toxic components of emissions of internal combustion engines.
В большинстве развитых стран в настоящее время нормируются следующие компоненты выбросов: окись углерода, окислы азота, твердые компоненты сажа и углеводороды. In most developed countries, the following emission components are currently standardized: carbon monoxide, nitrogen oxides, solid components of soot and hydrocarbons.
Наибольшее распространение получили следующие способы снижения концентрации токсичных веществ в выбросах двигателей: проектирование систем питания и зажигания двигателей, оптимизированных для работы на экономичных режимах с малыми выбросами; использование каталитических нейтрализаторов, использование фильтров для улавливания твердых компонентов выбросов, использование специальных присадок к топливам и к отработавшим газам, применение систем дожигания выбросов. The following methods of reducing the concentration of toxic substances in engine emissions are most widely used: design of power and ignition systems for engines optimized for operation in low-emission economical modes; the use of catalytic converters, the use of filters to capture solid emission components, the use of special additives to fuels and exhaust gases, the use of afterburning systems.
Проектирование систем питания и зажигания двигателей, обеспечивающих снижение концентрации токсичных веществ в выбросах двигателей раскрыто в работе [1]
В мировой практике в качестве устройств для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (ДВС) широко используются различные конструкции каталитических нейтрализаторов. Известен каталитический нейтрализатор, образующий несколько каталитических камер, из которых по меньшей мере две камеры связаны через одно или несколько отверстий в пластине, пропускающей газовый поток из первой камеры во вторую, и образуют выпускной канал на нижнем конце камер; вводят по меньшей мере один металлический катализатор, выбранный из группы, содержащей платину, родий и рений [2]
Известно также устройство для снижения концентрации вредных и загрязняющих элементов, находящихся в отработавших газах (ОГ), выходящих из дизельного двигателя, каталитическим путем, содержащее по крайней мере одну камеру, связанную с потоком ОГ двигателя и имеющую выполненные из каталитического материала пористые элементы, через которые протекают отработавшие газы. Камеры расположены вдоль продольной оси, проходящей под углом к горизонтальной плоскости, а пористые элементы установлены по меньшей мере в одной отводной трубе с каналами, направленными поперек продольной оси [3]
Для повышения эффективности работы каталитических реакторов, снижающих содержание загрязняющих веществ в ОГ двигателя сжигают горючую смесь воздуха и топлива с низкой температурой воспламенения в потоке ОГ перед каталитическим реактором для окисления окиси углерода и несгоревших углеводородов и/или быстрого подогрева каталитического реактора до его рабочей температуры, что является, в свою очередь, дополнительной проблемой для обеспечения надежной работы каталитических реакторов.The design of power and ignition systems for engines that reduce the concentration of toxic substances in engine emissions is disclosed in [1]
In world practice, various designs of catalytic converters are widely used as devices for cleaning the exhaust gases of an internal combustion engine (ICE). Known catalytic converter, forming several catalytic chambers, of which at least two chambers are connected through one or more holes in the plate, passing the gas stream from the first chamber to the second, and form an exhaust channel at the lower end of the chambers; at least one metal catalyst selected from the group consisting of platinum, rhodium and rhenium is introduced [2]
A device is also known for reducing the concentration of harmful and polluting elements contained in exhaust gases (exhaust) coming out of a diesel engine by a catalytic route, containing at least one chamber connected to the exhaust gas stream of the engine and having porous elements made of catalytic material through which exhaust gases flow. The chambers are located along the longitudinal axis, passing at an angle to the horizontal plane, and the porous elements are installed in at least one outlet pipe with channels directed across the longitudinal axis [3]
To increase the efficiency of catalytic reactors that reduce the content of pollutants in the engine exhaust gas, a combustible mixture of air and fuel with a low ignition temperature is burned in the exhaust gas stream in front of the catalytic reactor to oxidize carbon monoxide and unburned hydrocarbons and / or quickly heat the catalytic reactor to its operating temperature, which is, in turn, an additional problem for ensuring the reliable operation of catalytic reactors.
Известно устройство снижения выпуска загрязняющих веществ, выходящих из автомобильного двигателя, путем их сжигания для повышения эффективности работы каталитического реактора [4] Устройство содержит каталитический реактор, приспособление подачи топлива и топливную магистраль, управляемую клапаном для подачи топлива с низкой температурой воспламенения в выпускную магистраль отработавших газов, связанную с двигателем. Воздушный насос подает воздух для сгорания по воздушной магистрали в выпускную магистраль отработавших газов. Теплоэлемент, прикрепленный к каталитическому реактору, подает сигнал на регулятор для уменьшения потока воздуха или прекращение этого потока. В данном устройстве обеспечивается окисление окиси углерода и несгоревших углеводородов, а также быстрый подогрев каталитического реактора до его рабочей температуры. A device is known to reduce the emission of pollutants leaving an automobile engine by burning them to increase the efficiency of a catalytic reactor [4] The device comprises a catalytic reactor, a fuel supply device and a fuel line controlled by a valve for supplying fuel with a low ignition temperature to the exhaust gas exhaust line associated with the engine. The air pump supplies combustion air through the air line to the exhaust exhaust pipe. A heat element attached to the catalytic reactor gives a signal to the regulator to reduce air flow or to stop this flow. This device provides the oxidation of carbon monoxide and unburned hydrocarbons, as well as the rapid heating of the catalytic reactor to its operating temperature.
При использовании указанных выше известных технических решений с использованием каталитических нейтрализаторов как таковых и с дополнительным подогревом каталитических нейтрализаторов в процессе их эксплуатации на поверхности катализатора происходит отложение несгоревших углеводородных соединений топлива и масла, сульфитов, сульфатов, сажи и смол. При этом затрудняется контакт катализатора с ОГ, в результате чего снижается эффективность очистки. Кроме того, поступающее на катализатор топливо и продукты его разложения усложняет работу, чрезмерно повышая температуру катализатора. Повышенное содержание сажи, образование нагара и кокса приводит к дезактивации катализатора. При температуре выше 370oС подавать топливо нецелесообразно, так как сажа будет сгорать и без впрыска топлива, а значительное увеличение температуры катализатора снизит его долговечность.When using the above known technical solutions using catalytic converters as such and with additional heating of the catalytic converters during their operation on the catalyst surface, unburnt hydrocarbon compounds of fuel and oil, sulfites, sulfates, soot and resins are deposited. In this case, the contact of the catalyst with the exhaust gas becomes difficult, as a result of which the cleaning efficiency is reduced. In addition, the fuel supplied to the catalyst and its decomposition products complicates the work by excessively raising the temperature of the catalyst. The increased content of soot, the formation of soot and coke leads to deactivation of the catalyst. At temperatures above 370 o With it is impractical to supply fuel, since the soot will burn without fuel injection, and a significant increase in the temperature of the catalyst will reduce its durability.
Таким образом, все известные устройства каталитической очистки имеют постепенно убывающую практически до нуля эффективность очистки по мере роста отложений твердых частиц на его поверхности или частично убывающую эффективность очистки, что частично может быть устранено за счет регенерации катализатора. Thus, all known catalytic purification devices have a purification efficiency that gradually decreases to almost zero as the deposits of solid particles on its surface increase or partially purification efficiency, which can partially be eliminated by regeneration of the catalyst.
Так, известно устройство для улавливания частиц в дизеле, содержащее уловитель, установленный в выпускном канале для сброса частиц, например сажи, из камеры сгорания дизеля, регенератор, который сжигает собранные в уловителе частицы и восстанавливает уловитель для последующей работы; регулятор дозы впрыскиваемого топлива в дизель, регулятор для регенератора, регулятор расхода топлива, подаваемого в дизель, датчик температуры уловителя, датчик режима работы дизеля, регулятор сжигания, который, когда температура уловителя больше определенной величины и двигатель работает в режиме замедления, подает на регулятор сигнал регулирования для увеличения дозы впрыскиваемого топлива [5] Однако регенерация системы очистки существенно усложняет ее конструкцию. Thus, a device for collecting particles in a diesel engine is known, comprising a trap installed in an exhaust channel for discharging particles, for example, soot, from a diesel combustion chamber, a regenerator that burns particles collected in the trap and restores the trap for subsequent operation; a regulator of the dose of injected fuel into the diesel engine, a regulator for the regenerator, a regulator of fuel consumption supplied to the diesel engine, a temperature sensor for the trap, a diesel engine operation mode sensor, and a combustion regulator that, when the temperature of the trap is greater than a certain value and the engine runs in deceleration mode, sends a signal to the regulator regulation to increase the dose of injected fuel [5] However, the regeneration of the treatment system significantly complicates its design.
Учитывая значительную стоимость катализаторов на базе благородных металлов и отмеченные выше трудности эксплуатации систем очистки ОГ и регенерации катализаторов, применяют некаталитические способы очистки ОГ и ВВ. Given the significant cost of precious metal based catalysts and the difficulties noted above for the operation of exhaust gas purification and catalyst regeneration systems, non-catalytic methods for the purification of exhaust gas and explosives are used.
Известны устройства очистки ОГ от загрязняющих веществ, использующие фильтрующие элементы, через которые пропускают поток ОГ. Так, известен сажевый фильтр для снижения токсичности ОГ дизеля, перед которым в выхлопном трубопроводе установлена регенерационная горелка, которая нагревает фильтр до температуры, необходимой для дожигания частиц сажи. Для минимизации выброса вредных веществ и расхода топлива дизеля при работе с холодными отработавшими газами фильтр и камера предварительного нагрева поддерживаются с помощью горелки при температуре выше температуры конденсации самых высококипящих компонентов ОГ [6]
Известно также устройство для очистки ОГ дизеля от мельчайших твердых частиц (Япония, Заявка N 5-26004, 930414, N 5-651, F 01 N 3/02), содержащее фильтр для улавливания частиц из потока ОГ в выпускном тракте дизельного двигателя. У верхнего по потоку торца фильтра установлен полый и плоский электрический нагреватель с отверстиями. Нагреватель имеет слой керамической изоляции и обеспечивает дожигание сажи, задерживаемой фильтром. При таком способе очистки отработавших газов фильтрующий элемент быстро забивается твердыми частицами и смолой, что сопровождается резким ростом гидравлического сопротивления и требует его замены или регенерации.Known devices for cleaning exhaust gas from pollutants using filter elements through which the exhaust gas stream is passed. So, a particulate filter is known to reduce the toxicity of diesel exhaust, in front of which a regeneration burner is installed in the exhaust pipe, which heats the filter to the temperature necessary to burn off the soot particles. To minimize the emission of harmful substances and diesel fuel consumption when working with cold exhaust gases, the filter and the preheating chamber are supported by a burner at a temperature above the condensation temperature of the highest boiling exhaust components [6]
It is also known a device for cleaning diesel exhaust from the smallest particulate matter (Japan, Application N 5-26004, 930414, N 5-651, F 01 N 3/02), containing a filter for collecting particles from the exhaust gas flow in the exhaust tract of a diesel engine. A hollow and flat electric heater with holes is installed at the upstream end of the filter. The heater has a layer of ceramic insulation and provides afterburning of soot retained by the filter. With this method of purification of exhaust gases, the filter element is quickly clogged with solid particles and resin, which is accompanied by a sharp increase in hydraulic resistance and requires its replacement or regeneration.
Для очистки ОГ используется рекуперация. Так, известен нейтрализатор выхлопных газов для двигателей внутреннего сгорания, содержащий подключенный к выхлопному трубопроводу двигателя двухходовой противоточный рекуператор с камерой сгорания и горелкой, при этом на внутренних стенках рекуператора первого хода установлены перегородки, образующие каналы спиральной формы, а горелка выполнена инжекционной для обеспечения пламенного дожигания выхлопных газов. Данное устройство пригодно только для очистки ОГ в основном от СО и несгоревших углеводородов и мало эффективно для нейтрализации окислов азота [7]
Эффективность очистки ОГ от окислов азота можно существенно увеличить за счет ввода в поток ОГ химически активных веществ, например, в качестве химически активного вещества используют аммиак. Так, известно устройство нейтрализации ОГ в двигателе внутреннего сгорания (Япония, Заявка N 5-49806, 930727, N 5-1246, F 01 N 3/08). Дизельный двигатель содержит блок для обработки ОГ с блоком для денитрации, а также блок для подмешивания аммиачной воды, которую впрыскивают через сопло. Сопло закрепляют на загнутом участке трубопровода, тянущегося от ДВС к блоку для денитрации. Поток аммиачной воды впрыскивают в сопло в направлении, противоположном направлению потока ОГ. Для нейтрализации ОГ в ДВС используются также системы дожигания выбросов.Regeneration is used to clean the exhaust gas. Thus, an exhaust gas neutralizer for internal combustion engines is known, comprising a two-way countercurrent recuperator connected to the exhaust pipe of the engine with a combustion chamber and a burner, while baffles are installed on the inner walls of the first-flow recuperator, forming channels of a spiral shape, and the burner is injection to provide flame afterburning exhaust gases. This device is suitable only for purification of exhaust gas mainly from CO and unburned hydrocarbons and is not very effective for neutralizing nitrogen oxides [7]
The efficiency of purification of exhaust gases from nitrogen oxides can be significantly increased by introducing chemically active substances into the exhaust gas stream, for example, ammonia is used as a reactive substance. So, it is known a device for exhaust gas aftertreatment in an internal combustion engine (Japan, Application N 5-49806, 930727, N 5-1246, F 01 N 3/08). The diesel engine contains a block for treating exhaust gas with a block for denitration, as well as a block for mixing ammonia water, which is injected through a nozzle. The nozzle is fixed on a bent section of the pipeline, stretching from the engine to the block for denitration. A stream of ammonia water is injected into the nozzle in the opposite direction to the exhaust stream. In order to neutralize exhaust gas in combustion engines, afterburning systems are also used.
Известен нейтрализатор отработавших газов, состоящий из входного и выходного патрубков, корпуса, устройства для подачи дополнительного воздуха за счет эжекции (Патент Российской Федерации N 2010985, F 01 N 3/10, 1990). Нейтрализатор не снабжен устройством для поджига топливной смеси в расчете на самовозгорание высокоэнтальпийного газового потока. Known exhaust gas Converter, consisting of inlet and outlet pipes, housing, device for supplying additional air through ejection (Patent of the Russian Federation N 2010985, F 01 N 3/10, 1990). The converter is not equipped with a device for igniting the fuel mixture in the calculation of spontaneous combustion of a high enthalpy gas stream.
В этом нейтрализаторе используется факельное горение смеси воздуха и отработавших газов, что обуславливает неравномерность процессов нейтрализации по длине и сечению корпуса и снижает эффективность дожигания. Кроме того, компоненты отработавших газов в этой конструкции находятся в зоне высокой температуры, что приводит к дополнительному образованию ВВ. This converter uses flare combustion of a mixture of air and exhaust gases, which leads to uneven neutralization processes along the length and cross section of the housing and reduces the efficiency of afterburning. In addition, the components of the exhaust gases in this design are in the high temperature zone, which leads to the additional formation of explosives.
Известен нейтрализатор отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, содержащий входной и выходной патрубки, корпус, принудительную систему подачи топливно-воздушной смеси, камеру сгорания, расположенную в корпусе нейтрализатора, систему поджига и фильтр для улавливания твердых компонентов выброса двигателя [8]
В камере дожигания этого нейтрализатора происходит факельное сжигание смеси отработавших газов и воздуха и выжигание твердых компонентов выброса двигателя, задержанных фильтром. Недостатком нейтрализатора является низкая эффективность дожигания из-за малого времени нахождения смеси в зоне высоких температур. Кроме того, в смеси отработавших газов остаются окислы азота, так как в устройстве не предусмотрены возможности для их восстановления.A known exhaust gas converter containing internal and external nozzles, a housing, a forced fuel-air mixture supply system, a combustion chamber located in the converter housing, an ignition system and a filter for collecting solid engine exhaust components [8]
In the afterburner of this converter, the mixture of exhaust gases and air is flared and the solid components of the engine exhaust delayed by the filter are burned. The disadvantage of the catalyst is the low efficiency of afterburning due to the short residence time of the mixture in the high temperature zone. In addition, nitrogen oxides remain in the exhaust gas mixture, since the device does not provide for the possibility of their reduction.
Наиболее близким по технической сущности и получаемому положительному эффекту к предлагаемому изобретению является нейтрализатор-дожигатель, содержащий корпус, входной и выходной патрубки, системы подачи дополнительного топлива, окислителя и восстановителя окислов азота, систему поджига полученной смеси компонентов [9] Недостатком нейтрализатора является низкая степень очистки выбросов двигателя из-за малого времени нахождения смеси в зоне высоких температур, неравномерности параметров по сечению и длине камеры дожигания. Кроме того, нейтрализатор не может обеспечить дожигание достаточно крупных твердых фракций выброса двигателя. The closest in technical essence and the resulting positive effect to the proposed invention is a neutralizer-afterburner containing a housing, inlet and outlet pipes, a system for supplying additional fuel, an oxidizing agent and a reducing agent for nitrogen oxides, an ignition system for the obtained mixture of components [9] The disadvantage of a catalyst is a low degree of purification engine emissions due to the short residence time of the mixture in the high temperature zone, uneven parameters along the cross section and the length of the afterburner. In addition, the converter cannot provide the afterburning of sufficiently large solid fractions of the ejection of the engine.
Задачей изобретения является повышение эффективности и нейтрализации токсичных газов. The objective of the invention is to increase the efficiency and neutralization of toxic gases.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус с входным и выходным окнами, камеру дожигания, установленную в корпусе, системы подачи дополнительной топливно-воздушной смеси и компонентов реакций нейтрализации, систему поджига, камера дожигания выполнена в виде газопроницаемого керамического блока со сквозной пористостью 0,3-0,8, при этом толщина Н газопроницаемого керамического блока в направлении движения отработавших газов больше 12 мм. The problem is solved in that in a device for cleaning exhaust gases of an internal combustion engine, comprising a housing with inlet and outlet windows, an afterburner installed in the housing, an additional fuel-air mixture supply system and components of neutralization reactions, an ignition system, an afterburner in the form of a gas-permeable ceramic block with a through porosity of 0.3-0.8, while the thickness H of the gas-permeable ceramic block in the direction of movement of the exhaust gases is more than 12 mm
Кроме того, газопроницаемый керамический блок может быть выполнен из перфорированной керамики с равномерным распределением цилиндрических или конических каналов, при этом расстояния между центрами каналов одинаковые, толщина перемычек между сквозными каналами меньше 1 мм, а минимальный диаметр каналов меньше 2 мм. In addition, the gas-permeable ceramic block can be made of perforated ceramic with a uniform distribution of cylindrical or conical channels, the distances between the centers of the channels being the same, the thickness of the bridges between the through channels is less than 1 mm, and the minimum diameter of the channels is less than 2 mm.
Выполнение камеры дожигания в виде газопроницаемого керамического блока с указанной величиной сквозной пористости обеспечивает возможность организации в каналах керамического блока режима беспламенного горения. При этом зона горения устанавливается внутри керамического блока, обеспечивается равномерное по поперечному сечению поле температур и создаются оптимальные условия для дожигания несгоревших компонентов топлива двигателя, включая сажу и другие твердые фракции, и для нейтрализации вредных выбросов. The implementation of the afterburner in the form of a gas-permeable ceramic block with a specified value of through porosity provides the possibility of organizing flameless combustion in the channels of the ceramic block. In this case, the combustion zone is installed inside the ceramic block, the temperature field is uniform over the cross section, and optimal conditions are created for afterburning unburned components of the engine fuel, including soot and other solid fractions, and for neutralizing harmful emissions.
Толщина Н керамического блока в направлении движения отработавших газов определяется из условия недопустимости отрыва пламени от керамического блока в сторону выходного окна устройства для нейтрализации на максимальных режимах работы двигателя. The thickness N of the ceramic block in the direction of movement of the exhaust gases is determined from the condition that the flame cannot be separated from the ceramic block towards the output window of the device to neutralize at maximum engine operating conditions.
Беспламенное горение на поверхностях керамических структур характеризуется высокой полнотой сгорания, большей, чем в устройствах пламенного горения, большим тепловыделением и низкими значениями концентраций вредных веществ в отработавших газах. Кроме того, при сжигании топливно-воздушных смесей в керамическом блоке обеспечивается равномерное по сечению и толщине керамического блока температурное поле за счет разогрева керамического блока, что создает достаточные по времени и энергии условия для полного протекания химических реакций. Flameless combustion on the surfaces of ceramic structures is characterized by high completeness of combustion, greater than in flame combustion devices, high heat generation and low concentrations of harmful substances in the exhaust gases. In addition, when burning air-fuel mixtures in a ceramic block, a temperature field uniform in cross section and thickness of the ceramic block is provided due to the heating of the ceramic block, which creates conditions sufficient for time and energy for complete chemical reactions to occur.
Керамический блок может быть выполнен со сквозной пористостью, образованной равномерно распределенными по сечению сквозными цилиндрическими или коническими каналами. При этом для обеспечения оптимальной работы устройства для очистки необходимо соблюдение уже изложенных требований к свойствам керамического блока, а также дополнительных, а именно: расстояния между осями соседних каналов должны быть одинаковыми. Совокупность этих признаков позволяет организовать равномерный разогрев керамики до необходимой температуры при беспламенном горении ОГ и дополнительной топливно-воздушной смеси в каналах. The ceramic block can be made with through porosity formed by uniformly distributed across the section through cylindrical or conical channels. At the same time, in order to ensure optimal operation of the cleaning device, it is necessary to comply with the already stated requirements for the properties of the ceramic block, as well as additional, namely: the distances between the axes of adjacent channels should be the same. The combination of these features allows you to organize a uniform heating of ceramics to the required temperature during flameless combustion of exhaust gas and additional fuel-air mixture in the channels.
На чертеже представлено устройство для очистки ОГ двигателя внутреннего сгорания. The drawing shows a device for cleaning the exhaust gas of an internal combustion engine.
Устройство состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 окнами, камеры дожигания, выполненной в виде перекрывающей сечение тракта выбросов двигателя газопроницаемого керамического блока 4, устройства 5 подачи компонентов реакций нейтрализации, устройства 6 подачи дополнительной топливно-воздушной смеси и устройства 7 поджига. The device consists of a housing 1 with input 2 and output 3 windows, an afterburner, made in the form of an overlapping section of the exhaust path of the engine of a gas-permeable ceramic block 4, a device 5 for supplying neutralization reaction components, a device 6 for supplying an additional air-fuel mixture and an ignition device 7.
Устройство для очистки ОГ двигателя внутреннего сгорания в зависимости от типа двигателя, состава и объема ОГ может работать по разному по последовательности операций включения устройства в работу и по использованию входящих в устройство систем. The device for cleaning the exhaust gas of an internal combustion engine, depending on the type of engine, the composition and volume of the exhaust gas, can work differently in the sequence of operations for turning the device on and on the use of the systems included in the device.
Устройство для очистки может быть приведено в рабочее состояние до запуска двигателя. Для этого во входное окно устройства 2 подается топливно-воздушная смесь через устройство 6 подачи, которая поджигается устройством 7 для поджига. За счет движения топливно-воздушной смеси фронт горения перемещается внутрь керамического блока, происходит разогрев стенок каналов керамического блока 4, и горение приобретает характер беспламенного, что приводит к равномерному разогреву керамического блока. После этого запускается двигатель, и ОГ через входное окно 2 поступают в устройство для дожигания, а именно в каналы керамического блока. При этом за счет излучения в инфракрасной области спектра внутренних поверхностей стенок каналов, столкновений со стенками и взаимодействий с горячими газами происходит нагрев газообразных и твердых компонентов выбросов двигателя и термическая активация химических реакций окисления и восстановления. Для полного проведения реакций необходимые компоненты подаются дополнительно через устройства 5 и 6. ОГ перед входом в устройство для очистки имеют высокую температуру и обладают собственной теплотворной способностью, поэтому после запуска двигателя подача дополнительного топлива может быть уменьшена или прекращена. The cleaning device can be brought into operation before the engine starts. To do this, the fuel-air mixture is fed into the input window of the device 2 through the supply device 6, which is ignited by the ignition device 7. Due to the movement of the fuel-air mixture, the combustion front moves inside the ceramic block, the walls of the channels of the ceramic block 4 are heated, and the combustion becomes flameless, which leads to uniform heating of the ceramic block. After that, the engine starts, and the exhaust gas through the inlet 2 enters the afterburner, namely, into the channels of the ceramic block. In this case, due to radiation in the infrared region of the spectrum of the inner surfaces of the channel walls, collisions with the walls and interactions with hot gases, the gaseous and solid components of the engine emissions are heated and the chemical reactions of oxidation and reduction are thermally activated. For complete reactions, the necessary components are additionally supplied through devices 5 and 6. The exhaust gases have a high temperature and have their own calorific value before entering the purification device; therefore, after starting the engine, the supply of additional fuel can be reduced or stopped.
Устройство для очистки может также включаться одновременно с запуском двигателя. При этом в камеру дожигания подаются топливно-воздушная смесь с компонентами реакций окисления и восстановления и их смесь с ОГ воспламеняется устройством 7 поджига. The cleaning device may also turn on at the same time as starting the engine. In this case, a fuel-air mixture with components of the oxidation and reduction reactions is supplied to the afterburner, and their mixture with exhaust gas is ignited by the ignition device 7.
Время разогрева керамического блока до рабочих температур 900-1300 К составляет десятки секунд. The heating time of the ceramic block to operating temperatures of 900-1300 K is tens of seconds.
При возрастании нагрузки на двигатель и увеличении объема и скорости ОГ фронт максимального тепловыделения перемещается по керамическому блоку в сторону выходного окна устройства 3. When the load on the engine increases and the volume and speed of the exhaust gas increase, the front of maximum heat release moves along the ceramic block towards the output window of the device 3.
Керамический блок может иметь как регулярную структуру, например образованную перфорированной керамикой с цилиндрическими, коническими или щелевыми каналами или спеченными сферами, так и нерегулярную структуру, образованную керамическими набивками, керамической ватой и другими способами. Основными требованиями к материалу керамического блока является высокая термостойкость и низкая теплопроводность. A ceramic block can have both a regular structure, for example, formed by perforated ceramic with cylindrical, conical or slotted channels or sintered spheres, and an irregular structure formed by ceramic gaskets, ceramic wool, and other methods. The main requirements for the material of the ceramic block is high heat resistance and low thermal conductivity.
Форма керамического блока может быть различной, при этом площадь его поперечного сечения определяется из условия допустимого гидравлического сопротивления выпускной системы конкретного двигателя с учетом значения сквозной пористости керамического блока. The shape of the ceramic block can be different, while its cross-sectional area is determined from the condition of permissible hydraulic resistance of the exhaust system of a particular engine, taking into account the value of the through porosity of the ceramic block.
В качестве дополнительного топлива может быть использован природный газ, водород, бензин, керосин, дизельное топливо. В качестве компонентов реакций окисления может использоваться воздух или кислород, в качестве компонентов реакций нейтрализации окислов азота может использоваться водород или аммиак. As additional fuel, natural gas, hydrogen, gasoline, kerosene, diesel fuel can be used. Air or oxygen can be used as components of oxidation reactions, hydrogen or ammonia can be used as components of neutralization reactions of nitrogen oxides.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96120329/06A RU2094625C1 (en) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | Device for purifying exhaust gases in internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96120329/06A RU2094625C1 (en) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | Device for purifying exhaust gases in internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2094625C1 true RU2094625C1 (en) | 1997-10-27 |
| RU96120329A RU96120329A (en) | 1998-01-27 |
Family
ID=20186420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96120329/06A RU2094625C1 (en) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | Device for purifying exhaust gases in internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2094625C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2546115C2 (en) * | 2008-01-07 | 2015-04-10 | Христиан КОХ | Catalytic active coating of ceramic cellular bodies, metal surfaces and other catalyst-carriers for systems for purification of spent air and combustion systems |
| RU2625417C2 (en) * | 2012-03-01 | 2017-07-13 | ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи | Dynamic programming and monitoring after oxidation catalyst |
-
1996
- 1996-10-09 RU RU96120329/06A patent/RU2094625C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Уайд, Хантер и др. Снижение выбросов NO x и твердых частиц из дизельных двигателей. Jornal of Engineering for Gas Turbines and Power. - 1987, N 4, p.426. 2. US, патент, 5322671, кл.F 01N 3/02, 1994. 3. WO, заявка, 94/12777, кл.F 01N 3/02, 1994. 4. WO, заявка, 94/24424, кл.F 01N 3/20, 1994. 5. JP, заявка, 5-50566, кл.F 01N 3/02, 1994. 6. DE, заявка, 4242095, кл.F 01N 3/02, 1994. 7. SU, авторское свидетельство, 179125, кл.F 01N 3/08, 1966. 8. US, патент, 5143700, кл. 422-176, 1992. 9. DE, заявка, 4201018, кл.F 01N 3/18, 1993. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2546115C2 (en) * | 2008-01-07 | 2015-04-10 | Христиан КОХ | Catalytic active coating of ceramic cellular bodies, metal surfaces and other catalyst-carriers for systems for purification of spent air and combustion systems |
| RU2625417C2 (en) * | 2012-03-01 | 2017-07-13 | ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи | Dynamic programming and monitoring after oxidation catalyst |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102144080B (en) | Exhaust gas control apparatus for internal combustion engine | |
| EP0696337B1 (en) | Method and apparatus for reduction of pollutants emitted from automotive engines by flame incineration | |
| US4372111A (en) | Method for cyclic rejuvenation of an exhaust gas filter and apparatus | |
| US7896645B2 (en) | Three phased combustion system | |
| KR100679869B1 (en) | Pm reduction equipment of dpf system using plasma reactor | |
| US7490463B2 (en) | Process and system for removing soot from particulate filters of vehicle exhaust systems | |
| CN107300169B (en) | Catalytic flameless combustion device and combustion method with extremely low pollutant emission | |
| AU629834B2 (en) | Method for lowering the content of oxides of nitrogen in flue gases | |
| US20080053070A1 (en) | Apparatus and method for regenerating a particulate filter with a non-uniformly loaded oxidation catalyst | |
| JPH1150838A (en) | Auxiliary heater for automobile having internal combustion engine | |
| US7040088B2 (en) | Diesel engine exhaust purification system | |
| WO2003091551A1 (en) | Apparatus and method for regenerating a particulate filter of an exhaust system of an internal combustion engine | |
| GB2064983A (en) | Rejuvenation of an exhaust gas particulate filter | |
| US5707593A (en) | Energy self-sustainable reactor for gasifying engine particulates and unburned hydrocarbons | |
| KR100699495B1 (en) | PM Reduction Equipment of DPF System using Plasma Reactor | |
| RU2094625C1 (en) | Device for purifying exhaust gases in internal combustion engine | |
| US5437152A (en) | Catalytic method | |
| KR20120011368A (en) | VOC combustion device, exhaust gas purifing apparatus using the same, and ship with exhaust gas purifing apparatus | |
| DE2401204A1 (en) | Catalytic reactor for exhaust gases - for oxidation of carbon monoxide and unburnt hydrocarbons | |
| KR20100116898A (en) | Device for reducing exhaust gas in diesel engine | |
| JP2006242009A (en) | Exhaust emission control device and exhaust gas purifying method | |
| KR101292338B1 (en) | Combustion Method of Burner Apparatus For Purifying Exhaust Emissions of Diesel Engine using Liquefied Fuel and Burner Apparatus using the Method | |
| US4592899A (en) | Smoke filter with frangible supported filter bed | |
| JP2006242011A (en) | Exhaust emission control device and exhaust gas purifying method | |
| KR102639057B1 (en) | Harmful substance reduction system for exhaust gas capable of continuously removing harmful substances during regeneration of the catalytic converter and reducing method for harnful substance in exhaust gas using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20051208 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091010 |