RU2132471C1

RU2132471C1 - Method of and device for decreasing toxicity of exhaust gases of internal combustion engines

Info

Publication number: RU2132471C1
Application number: RU96121205A
Authority: RU
Inventors: В.Д. Дудышев; С.Ю. Завьялов
Original assignee: Дудышев Валерий Дмитриевич; Завьялов Станислав Юрьевич
Priority date: 1996-11-01
Filing date: 1996-11-01
Publication date: 1999-06-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: according to proposed method flame of hot exhaust gases of fuel-air mixture not completely combusted and getting out of engine combustion chamber in to exhaust manifold and fuel-air mixture in intake manifold are directly treated by electric field. Device has electric field source adjustable in amplitude and frequency, electrodes made in form of modified spark plugs, and functional unit for choosing optimum operating conditions of electric field source. The source builds electric field of strength not less than 1 kV/cm, field parameters being adjusted to provide the best degree of cleaning of internal combustion engine exhaust gases. EFFECT: improvement of internal combustion engine ecological characteristic. 6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, конкретнее к способам и устройствам, обеспечивающим снижение токсичности выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания (ДВС). The invention relates to engine building, and more particularly to methods and devices that reduce the toxicity of exhaust gases of an internal combustion engine (ICE).

Изобретение может быть реализовано в любых двигателях внутреннего сгорания (поршневых, с любым числом поршней и камер, роторных и газотурбинных) и поможет в создании экологически чистого и экономичного транспорта с ДВС. The invention can be implemented in any internal combustion engine (reciprocating, with any number of pistons and chambers, rotary and gas turbine) and will help in creating environmentally friendly and economical vehicles with internal combustion engines.

Известны химические способы и устройства по очистке выхлопных газов ДВС путем беспламенного каталитического дожига токсичных компонент выхлопных газов на поверхности химического катализатора (платины, палладия и др.) (патент России N 2023178, заявка Японии 62-167721, пат. России N 2023176). Known chemical methods and devices for cleaning the exhaust gases of internal combustion engines by flameless catalytic burning of toxic components of exhaust gases on the surface of a chemical catalyst (platinum, palladium, etc.) (Russian patent N 2023178, Japanese application 62-167721, Russian patent N 2023176).

Недостаток данных способов состоит в сложности и дороговизне реализации, относительно низком сроке эксплуатации из-за загрязнения поверхности катализатора, сажу в выхлопе они вообще не чистят. The disadvantage of these methods is the complexity and high cost of implementation, the relatively low life due to contamination of the catalyst surface, they do not clean soot in the exhaust.

Известны способы и устройства механического сепарирования твердых и жидких примесей выхлопных газов, характерных для дизельного транспорта, путем их механического сепарирования путем вращения потока выхлопных газов с последующим накоплением сажи и частиц масла в специальных бункерах с систематическим удалением (см. например, патент России N 2023175). Known methods and devices for the mechanical separation of solid and liquid impurities of the exhaust gases characteristic of diesel vehicles by mechanically separating them by rotating the exhaust stream, followed by the accumulation of soot and oil particles in special bins with systematic removal (see, for example, Russian patent N 2023175) .

Их недостаток состоит в сложности реализации, значительных энергозатратах и большой материалоемкости, поскольку объем сепарируемой сажи велик из-за ее низкой плотности. Терморазложение сажи неэкономично и приводит к увеличению объема окиси углерода. Their disadvantage lies in the difficulty of implementation, significant energy consumption and high material consumption, since the volume of separated soot is large due to its low density. Thermal decomposition of soot is uneconomical and leads to an increase in carbon monoxide.

Известны плазменные способы и устройства по дожигу выхлопных газов путем пропускания выхлопных газов через факел низкотемпературной плазмы (а.с. СССР N 1460368). Known plasma methods and devices for burning off exhaust gases by passing exhaust gases through a low-temperature plasma torch (AS USSR N 1460368).

Их недостаток состоит в значительных энергозатратах, в расходе дополнительного топлива, неблагоприятных температурных режимах выхлопной трубы при ее перегреве плазмой. Кроме того, возрастает объем окислителя, а значит и выхлопных газов ДВС. Their disadvantage consists in significant energy consumption, in the consumption of additional fuel, adverse temperature conditions of the exhaust pipe when it is overheated by plasma. In addition, the volume of the oxidizing agent, and hence the exhaust gases of the internal combustion engine, is increasing.

Известны способы и устройства электрофильтрования выхлопных газов ДВС (а. с. N 117574; N 1404664) путем воздействия электрическим полем на электрически заряженные частицы (твердые и жидкие) выхлопных газов с их электростатическим осаждением на специальные электроды с последующим систематическим удалением осадка. Known methods and devices for the electrostatic filtration of exhaust gases of internal combustion engines (a.s. N 117574; N 1404664) by exposure to an electric field on electrically charged particles (solid and liquid) of exhaust gases with their electrostatic deposition on special electrodes with subsequent systematic removal of sediment.

Недостаток их состоит в низкой надежности из-за трудностей обеспечения надежной электроизоляции разноименно заряженных пластин электрофильтра в условиях осаждения сажи, копоти на внутренней поверхности пластин и высоких температур. Their disadvantage is low reliability due to difficulties in providing reliable electrical insulation of oppositely charged electrostatic precipitator plates under the conditions of soot, soot deposition on the inner surface of the plates and high temperatures.

Известны комбинированные электрохимические способы и устройства очистки выхлопных газов ДВС, например а.с. N 1188343, им присущи все недостатки каталитического дожига выхлопных газов и электрофильтров для их очистки. Known combined electrochemical methods and devices for cleaning exhaust gases of internal combustion engines, for example A.S. N 1188343, they are inherent in all the disadvantages of catalytic afterburning of exhaust gases and electrostatic precipitators for their cleaning.

Известны способы очистки выхлопных газов от сажи путем ее электротермического разложения (а. с. N 181534). Однако данный способ весьма энергозатратен и неприемлем для автотранспорта с низкой мощностью электрогенератора. Known methods for cleaning exhaust gases from soot by its electrothermal decomposition (a.a. N 181534). However, this method is very energy consuming and unacceptable for vehicles with a low power generator.

Положительный эффект изобретения состоит в каталитическом дожиге посредством сильного электрического поля токсичных компонент (окиси углерода, азота, сажи и др.) непосредственно в пламени и в отходящих газах, что резко улучшает экологию горения топливовоздушной смеси. The positive effect of the invention consists in catalytic afterburning through a strong electric field of toxic components (carbon monoxide, nitrogen, soot, etc.) directly in the flame and in the exhaust gases, which dramatically improves the combustion ecology of the air-fuel mixture.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является изобретение по а.с. СССР N 1404664 "Способ очистки выхлопных газов ДВС", в котором раскрыты способ и устройство обработки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания регулируемым сильным электрическим полем. Положительный эффект данного изобретения состоит в электростатической очистке выхлопных газов от частиц сажи, масла. Главный недостаток прототипа - способа состоит в неполной очистке выхлопных газов, а именно в невозможности очистки остывших выхлопных газов от токсичных газообразных компонент (окиси углерода, азота, углеводородов и др.), что приводит к необходимости вводить еще ступень химической очистки выхлопных газов, например, платиновым дорогостоящим катализатором, который работает только в случае заправки двигателя неэтилированным бензином и в узком диапазоне температур выхлопных газов. The closest technical solution (prototype) is the invention as. USSR N 1404664 "Method for the purification of exhaust gases of internal combustion engines", which disclosed a method and apparatus for processing exhaust gases of an internal combustion engine with an adjustable strong electric field. The positive effect of this invention is the electrostatic cleaning of exhaust gases from soot particles, oil. The main disadvantage of the prototype method is the incomplete purification of exhaust gases, namely, the impossibility of cleaning cooled exhaust gases from toxic gaseous components (carbon monoxide, nitrogen, hydrocarbons, etc.), which leads to the need to introduce another stage of chemical cleaning of exhaust gases, for example, expensive platinum catalyst that works only in the case of refueling with unleaded gasoline and in a narrow range of exhaust gas temperatures.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности экологической очистки выхлопных газов по сравнению со способом- прототипом. The aim of the invention is to increase the efficiency of environmental cleaning of exhaust gases in comparison with the prototype method.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в развитии более раннего упомянутого выше изобретения (прототипа) и состоит в обработке сильными электрическими полями, полученными от бортовых маломощных высоковольтных преобразователей напряжения, топливовоздушной смеси на впускном коллекторе двигателя и горящих выхлопных газов недогоревшей в камерах двигателя топливовоздушной смеси, непосредственно на выходах камер сгорания, а именно в обработке первым сильным электрическим полем с напряженностью не менее 1 кВ/см, пламени недогоревших выхлопных газов непосредственно в выпускных коллекторах каждой из камер сгорания, а также в одновременной обработке поступающей в камеры сгорания двигателя топливовоздушной смеси, вторым электрическим полем с напряженностью не менее 1 кВ/см непосредственно во впускных коллекторах двигателя, причем регулирование параметров электрического поля (напряженности, частоты) осуществляют по критерию наилучшей степени очистки выхлопных газов двигателя, а также из условия поддержания в этих коллекторах режима "тлеющего разряда" с электродов, обеспечивающего наивысшую эффективность каталитического воздействия электрического поля на процесс экологической очистки выхлопных газов двигателя. The essence of the invention consists in the development of the earlier invention (prototype) mentioned above and consists in the processing by strong electric fields obtained from onboard low-power high-voltage voltage converters, the air-fuel mixture on the intake manifold of the engine and burning exhaust gases of the air-fuel mixture not burnt in the engine chambers, directly at the outputs combustion chambers, namely in the treatment with the first strong electric field with an intensity of at least 1 kV / cm, flame not burned exhaust gases directly in the exhaust manifolds of each of the combustion chambers, as well as in the simultaneous processing of the air-fuel mixture entering the combustion chambers, with a second electric field with a voltage of at least 1 kV / cm directly in the intake manifolds of the engine, moreover, the regulation of electric field parameters (intensity, frequency ) are carried out according to the criterion of the best degree of purification of the engine exhaust gases, as well as from the condition of maintaining a “glow discharge” mode from the electrodes in these collectors, about espechivayuschego highest efficiency of the catalytic effect of the electric field on the process of environmental purification of exhaust gases of the engine.

Устройство для осуществления предложенного способа состоит из специальных электроизолированных высоковольтных электродов в количестве, равном суммарному числу впускных и выпускных коллекторов двигателя, из двух идентичных управляемых по напряженности и частоте бортовых высоковольтных преобразователей напряжения малой мощности, присоединенных по силовому входу к бортовому источнику электроэнергии, например к бортовой аккумуляторной батарее, а по высоковольтному выходу - к данным электродам, ввернутым в выпускные(ой) и впускные (ой) коллекторы камер сгорания ДВС, в состав устройства очистки выхлопных газов входят также датчик(и) токсичности выхлопных газов, установленный(е) на выпускном коллекторе или в выхлопной трубе датчики первичного тока преобразователей, устройства управления высоковольтными преобразователями напряжения, диапазон регулирования V_вых. по амплитуде 5 - 40 кВ, по частоте 0 - 30 кГц, два идентичных логически-функциональных блока, обрабатывающих информацию о степени очистки выхлопных газов и поддержании режима работы источников электрических полей в режиме "тлеющего разряда" во впускных и выпускных коллекторах, и выдающих управляющие воздействия на регулирование выходных параметров (напряженности и частот) высоковольтных преобразователей напряжения, причем выход(ы) датчика(ов) токсичности и датчики первичных токов присоединен(ы) на входы устройств управления первым и вторым преобразователями напряжения через соответствующие логически-функциональные блоки, обеспечивающие регулирование напряженности и частоты соответствующих источников электрических полей (высоковольтных преобразователей напряжения) по условию наилучшей экологической очистки выхлопных газов ДВС и одновременно условию поддержания режима "тлеющего разряда" во впускном(ых) и выпускном(ых)коллекторах двигателя.A device for implementing the proposed method consists of special electrically insulated high-voltage electrodes in an amount equal to the total number of engine intake and exhaust manifolds, of two identical low-power on-board voltage converters controlled by voltage and frequency, connected at the power input to an on-board power source, for example, to an on-board the battery, and by high-voltage output - to these electrodes screwed into the exhaust (oh) and intake (oh) manifolds of combustion engines of the internal combustion engine, the exhaust gas purification device also includes an exhaust gas toxicity sensor (s) installed on the exhaust manifold or in the exhaust pipe of the primary current transducers of the converters, control devices for high-voltage voltage converters, and the control range of V _output. in amplitude 5–40 kV, in frequency 0–30 kHz, two identical logic-functional blocks that process information about the degree of purification of exhaust gases and maintain the operating mode of electric field sources in the “glow discharge” mode in the intake and exhaust manifolds, and issue control impact on the regulation of the output parameters (voltage and frequency) of high voltage voltage converters, and the output (s) of the toxicity sensor (s) and primary current sensors are connected (s) to the inputs of the control devices of the first and second voltage converters through the corresponding logical and functional blocks, providing regulation of the intensity and frequency of the corresponding sources of electric fields (high voltage voltage converters) under the condition of the best environmental cleaning of the exhaust gases of the internal combustion engine and at the same time the condition for maintaining the glow discharge mode in the intake (s) and outlet (s) engine manifolds.

Эффективность экологической очистки отходящих выхлопных газов ДВС достигается в нашем изобретении благодаря интенсификации сильными электрическими полями малой мощности: а) процесса сжигания обработанной электрическим полем топливовоздушной смеси в камерах сгорания посредством достижения эффекта глубокой электризации топливовоздушной смеси перед впрыском в камеры сгорания, а именно благодаря озонированию окислителя и электростатическому распылению смеси в впускном(ых) коллекторе(ах) двигателей, что не только улучшает степень сгорания смеси в камерах, но и экономит топливо и окислитель; б) процесса электроогневого дожига пламени недогоревшей в камерах сгорания топливовоздушной смеси непосредственно в выпускных коллекторах, обеспечивающего полный дожиг углеводорода, окислов углерода, азота др. токсичных газов из выхлопных газов, отходящих с выпускного коллектора в выхлопную трубу ДВС. The efficiency of the environmental cleaning of the internal combustion engine exhaust gases is achieved in our invention due to the intensification by low-power strong electric fields of: a) the process of burning the air-treated fuel-air mixture in the combustion chambers by achieving the effect of deep electrification of the air-fuel mixture before injection into the combustion chambers, namely, due to the ozonization of the oxidizer and electrostatic spraying of the mixture in the intake manifold (s) of the engines, which not only improves the degree of combustion Rania mixture in the chambers, but also saves fuel and an oxidant; b) the process of electric fire burning the flame of an unburned fuel-air mixture in the combustion chambers directly in the exhaust manifolds, which ensures the complete afterburning of hydrocarbon, carbon oxides, nitrogen, and other toxic gases from the exhaust gases leaving the exhaust manifold into the exhaust pipe of the ICE.

В качестве высоковольтных преобразователей напряжения схемно могут быть использованы высоковольтные выпрямители, широко применяемые в комнатных озонаторах, телевизионных приемниках, блоки электронного зажигания ДВС (выходное напряжение 25-35 кВ, выходная мощность порядка 20-30 Вт) с их некоторой доработкой, а именно выведением регуляторов скважности и частоты выходных импульсов напряжения по цепи регулирования внутреннего задающего генератора, введением дополнительно переключателя и выходов переменного высокого напряжения, а также промежуточного стандартного преобразователя электропитания (= 12/220 В) для подключения высоковольтного преобразователя по цепи питания к бортовой аккумуляторной батарее. В качестве специальных электроизолированных электродов можно использовать модернизированные и доработанные автомобильные электросвечи зажигания топливной смеси, а именно с обрезанными боковым "массовым" электродом, усиленным изолятором, и частью ввертной резьбы для высвобождения примерно трети длины центрального электроизолированного электрода (по условию достаточной длины центрального изолятора для недопущения электропробоя центрального электрода на корпус электросвечи при напряжении до 30 - 40 кВ и на корпуса впускного и выпускного коллекторов двигателя внутреннего сгорания). В качестве логически-функционального блока может использоваться серийный процессор применяемого на иностранных и некоторых отечественных автомобилях бортового компьютера с периферией, запрограммированный соответствующим образом и подключенный через периферийные устройства к датчикам токсичности, тока, а по выходу - к входам управления частотой и скважностью стандартных высоковольтных преобразователей напряжения. В качестве датчика токсичности ОВГ может быть использован стандартный датчик - лямбда-зонд, широко применяемый в существующих системах впрыска топлива и химической очистки выхлопных газов ДВС (см. кн. Ф.Р. Спинова "Системы впрыска бензиновых двигателей" М. 1995 г., с.100). As high-voltage voltage converters, high-voltage rectifiers widely used in room ozonizers, television receivers, ICE electronic ignition units (output voltage 25-35 kV, output power on the order of 20-30 W) can be used with some improvement, namely, the removal of regulators the duty cycle and frequency of the output voltage pulses along the control circuit of the internal master oscillator, the introduction of an additional switch and high-voltage AC outputs, as well as intermediate standard power supply converter (= 12/220 V) for connecting a high-voltage converter through the power circuit to the on-board battery. As special electrically insulated electrodes, it is possible to use modernized and modified automobile electric candles for ignition of the fuel mixture, namely with a cut off side “mass” electrode reinforced with an insulator and part of a screw thread to release about a third of the length of the central electrically insulated electrode (under the condition of a sufficient length of the central insulator to prevent electrical breakdown of the central electrode on the body of the electric candle at voltages up to 30 - 40 kV and on the inlet and outlet housings of the internal combustion engine collectors). As a logical-functional unit, a serial processor used on foreign and some domestic cars of an on-board computer with peripherals can be used, programmed accordingly and connected via peripheral devices to toxicity sensors, current sensors, and at the output to the frequency and duty cycle control inputs of standard high-voltage voltage converters . A standard sensor - a lambda probe, widely used in existing systems for fuel injection and chemical treatment of exhaust gases of internal combustion engines (see Prince F.R. Spinova "Gasoline Engine Injection Systems" M. 1995, can be used as an exhaust gas toxicity sensor). p. 100).

Выше пояснен простейший вариант подключения выходов высоковольтных преобразователей на электроизолированные электроды и корпус двигателя, для упрощения электропроводки и увеличения рабочей поверхности обработки ТВС и ОВГ в коллекторах двигателя, в этом случае электроды попарно на каждом из коллекторов соединены между собой. Другим вариантом подачи электрического поля в коллекторы является присоединение выходов соответствующего высоковольтного преобразователя раздельно к каждому из двух центральных электродов, противоположно размещенных на соответствующем коллекторе двигателя. В этой схеме подключения высоковольтных преобразователей к электродам устраняются электрические связи высоковольтного напряжения с массой автомобиля, что повышает электробезопасность и надежность способа, хотя несколько усложняет реализацию устройства для его осуществления (увеличивается длина высоковольтных проводов, снижается рабочая поверхность взаимодействия электрических полей с ТВС и ОВГ). Для сохранения преимуществ обоих способов подачи электрополей в коллекторы и обеспечения максимальной рабочей поверхности взаимодействия электрополей с ТВС и ОВГ в соответствующих коллекторах можно установить полые коаксиальные электроизолированные цилиндрические электроды по всей длине соответствующих коллекторов, а подводы потенциалов высокого напряжения соответствующего преобразователя осуществить через описанные выше электроды (принцип "матрешки"). Отметим, что для упрощения реализации способа и устройства целесообразно использовать вообще один высоковольтный преобразователь, выходы с которого присоединяют описанными выше способами в соответствующий коллектор. Однако данный упрощенный вариант не позволит осуществить тонкую настройку параметров электрополя на одновременную обработку топливовоздушной смеси и отходящих выхлопных газов одновременно, что несколько (на 10-15%) снизит качество очистки выхлопных газов ДВС. The simplest option for connecting the outputs of high-voltage converters to electrically insulated electrodes and the motor casing is explained above to simplify the wiring and increase the working surface of the fuel assembly and OVG processing in the engine manifolds, in this case, the electrodes are connected in pairs on each of the collectors. Another option for supplying an electric field to the collectors is to connect the outputs of the corresponding high-voltage converter separately to each of the two central electrodes, oppositely placed on the corresponding engine manifold. In this scheme of connecting high-voltage converters to the electrodes, the electrical connections of the high-voltage voltage to the vehicle mass are eliminated, which increases the electrical safety and reliability of the method, although it complicates the implementation of the device for its implementation (the length of the high-voltage wires increases, the working surface of the interaction of electric fields with fuel assemblies and OVG decreases). To preserve the advantages of both methods of supplying electric fields to the collectors and ensuring the maximum working surface for the interaction of electric fields with fuel assemblies and exhaust gas in the corresponding collectors, hollow coaxial electrically insulated cylindrical electrodes along the entire length of the respective collectors can be installed, and the high voltage potentials of the corresponding converter can be supplied through the electrodes described above (principle "nesting dolls"). Note that to simplify the implementation of the method and device, it is advisable to use generally one high-voltage converter, the outputs of which are connected as described above to the corresponding collector. However, this simplified version will not allow fine tuning of the electric field parameters for the simultaneous processing of the air-fuel mixture and exhaust exhaust gases at the same time, which will slightly (by 10-15%) reduce the quality of the ICE exhaust gas treatment.

Предложенный способ и устройство пояснены на примере обычного четырехтактного ДВС (см. чертеж). The proposed method and device is illustrated by the example of a conventional four-stroke internal combustion engine (see drawing).

Устройство, реализующее предлагаемый способ снижения токсичности выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, содержит следующие элементы: двигатель 1, выпускной коллектор 2, специальные электроизолированные электроды 3, первый высоковольтный преобразователь напряжения 4 с устройством управления 5, второй высоковольтный преобразователь напряжения 6 с устройством управления 7, датчики токсичности выхлопных газов 8, датчики первичного тока 9, два идентичных логически-функциональных блока 10, впускной коллектор 11, бортовой источник электроэнергии 12, причем силовые входы преобразователей напряжения 4, 6 присоединены в данном конкретном варианте к бортовой аккумуляторной батарее 12, с присоединенной к корпусу двигателя отрицательной шиной, один из выходов первого высоковольтного преобразователя 4 присоединен к электроизолированному(ым) электроду(ам) 3, ввернутому(ым) в выпускном коллекторе 2 двигателя 1, а другой его выход присоединен к корпусу двигателя 1, один из выходов второго высоковольтного преобразователя 6 присоединен ко второму(ым) электроизолированному(ым) электроду(ам) 3, выход присоединен также к корпусу двигателя 1, выход(ы) датчика(ов) токсичности выхлопных газов 8 и датчиков первичного тока 9 преобразователей 4, 6 присоединены на входы соответствующих устройств управления 5, 7 через соответствующие логически-функциональные блоки 10, оптимизирующие режим экологической очистки выхлопных газов ДВС. A device that implements the proposed method of reducing the toxicity of exhaust gases of an internal combustion engine contains the following elements: engine 1, exhaust manifold 2, special electrically insulated electrodes 3, a first high voltage voltage converter 4 with a control device 5, a second high voltage voltage converter 6 with a control device 7, sensors exhaust gas toxicity 8, primary current sensors 9, two identical logical-functional blocks 10, intake manifold 11, on-board electrical source energy 12, and the power inputs of the voltage converters 4, 6 are connected in this particular embodiment to the on-board battery 12, with a negative bus connected to the engine housing, one of the outputs of the first high-voltage converter 4 is connected to the insulated electrode (s) 3 screwed (s) in the exhaust manifold 2 of the engine 1, and its other output is connected to the housing of the engine 1, one of the outputs of the second high-voltage converter 6 is connected to the second (s) electrically insulated (s) electrical do (s) 3, the output is also connected to the engine casing 1, the output (s) of the exhaust toxicity sensor (s) 8 and primary current sensors 9 of the converters 4, 6 are connected to the inputs of the corresponding control devices 5, 7 through the corresponding logical-functional blocks 10, optimizing the regime of environmental cleaning of exhaust gases of internal combustion engines.

На чертеже приняты также следующие обозначения: ТВС - необработанная топливовоздушная смесь; ТВС2 = обработанная электрополем топливовоздушная смесь; П- пламя недогоревшей топливовоздушной смеси, выходящее из камер сгорания ДВС в выпускной коллектор 2; ОВГ - отходящие выхлопные газы; АБ - бортовая аккумуляторная батарея; а также представлены канал управления величиной выходного напряжения и канал управления частотой выходного высокого напряжения преобразователей напряжения 4, 6. The following notation is also adopted in the drawing: fuel assembly - untreated air-fuel mixture; TVS2 = electric-field-treated air-fuel mixture; P is the flame of an unburned air-fuel mixture exiting from the combustion chambers of the internal combustion engine to the exhaust manifold 2; OVG - exhaust exhaust gases; AB - on-board battery; and also presents a control channel for the magnitude of the output voltage and a channel for controlling the frequency of the output high voltage voltage converters 4, 6.

Устройство, реализующее преложенный способ очистки ОВГ ДВС работает следующим образом: вначале впрыскивают топливовоздушную смесь ТВС во впускной коллектор 11 двигателя 1, например, с выхода карбюратора или эжектора (на чертеже не показаны), далее обрабатывают данную смесь во впускном коллекторе 11 сильным регулируемым электрическим полем от высоковольтного преобразователя 6, образованным в зазоре между электродами 3 и корпусом впускного коллектора 11, причем поддерживают изменением напряженности и частоты преобразователя 6 режим "тлеющего разряда" с электродов 3 для предотвращения электрического пробоя высоковольтного преобразователя 6 во впускном коллекторе 11 и устранения опасности преждевременного воспламенения обработанной смеси ТВС2. Этот режим достигается путем непрерывного регулирования напряженности и частоты электрического поля внутри впускного коллектора 11 от преобразователя 6, управляемого от блока управления 7 через логически-функциональный блок 10 по информации с датчика первичного тока 9, включенного в цепь питания постоянным током от АБ 12. Благодаря наличию в блоке 10 запрограммированной информации о возможном максимально допустимом выходном напряжении в зависимости от тока нагрузки с датчика тока 9, параметры высоковольтного напряжения с выхода преобразователя 6 автоматически изменяются и поддерживается нужный режим его безопасной работы. Аналогично достигается режим "тлеющего разряда" высоковольтного преобразователя 4 при изменении температуры, интенсивности и состава горючих выхлопных газов в выпускном коллекторе 2 в зависимости от режима работы и состояния двигателя 1. Далее обработанная смесь ТВС2 поступает в камеры сгорания ДВС, интенсивно сгорает, после чего с частотой работы цилиндров остатки горящей смеси подают вместе с отходящими выхлопными газами ОВГ в выпускной коллектор 2, где это пламя П интенсивно дожигают вторым сильным электрополем, образованным от высоковольтного преобразователя 4 между внутренними стенками выпускного коллектора 2 и электроизолированными от корпуса специальными электродами 3, ввернутыми в этот корпус. В связи с тем, что степень токсичности отходящих выхлопных газов значительно меняется в зависимости от режима работы двигателя, его температуры, степени изношенности поршневой группы, вида и качества топлив и многих других факторов, то регулируют параметры соответствующего электрического поля в выпускном коллекторе 2 и впускном коллекторе 11 в пределах режима "тлеющего разряда" в функции токсичности ОВГ посредством датчика(ов) токсичности 9 по условию наилучшей степени экологической очистки ОВГ, а именно повышают напряженность и изменяют частоту соответствующего электрополя, при увеличении токсичности ОВГ по заранее запрограммированному оптимальному закону в соответствующем логически- функциональном блоке 10, причем независимо или взаимосвязано в зависимости от степени токсичности ОВГ. A device that implements the proposed method for cleaning the engine exhaust gas engine works as follows: first, the fuel-air mixture of the fuel assembly is injected into the intake manifold 11 of the engine 1, for example, from the outlet of the carburetor or ejector (not shown), then this mixture is processed in the intake manifold 11 with a strong adjustable electric field from the high-voltage converter 6, formed in the gap between the electrodes 3 and the housing of the intake manifold 11, and the mode "smoldering" is maintained by changing the voltage and frequency of the converter 6 of discharge "with 3 electrodes to prevent electrical breakdown of the high-voltage converter 6 in the intake manifold 11 and eliminate the risk of premature ignition TVS2 treated mixture. This mode is achieved by continuously adjusting the intensity and frequency of the electric field inside the intake manifold 11 from the converter 6, which is controlled from the control unit 7 through the logic-functional unit 10 according to information from the primary current sensor 9 included in the DC power circuit from AB 12. Thanks to the presence of in block 10 of the programmed information on the possible maximum permissible output voltage depending on the load current from the current sensor 9, the parameters of the high-voltage voltage from the output are converted Atelier 6 automatically modify and maintain the necessary mode of its safe operation. Similarly, the mode of "glow discharge" of the high-voltage converter 4 is achieved when the temperature, intensity and composition of combustible exhaust gases in the exhaust manifold 2 change depending on the operating mode and condition of the engine 1. Next, the treated mixture of TBS2 enters the combustion chamber of the internal combustion engine, burns rapidly, and then With the frequency of the cylinders, the residual burning mixture is fed together with the exhaust gas exhaust gas to the exhaust manifold 2, where this flame P is intensively burned out by a second strong electric field formed from a high volt converter 4 between the inner walls of the exhaust manifold 2 and electrically insulated from the body electrode 3 special screwed into the housing. Due to the fact that the degree of toxicity of exhaust gases varies significantly depending on the engine operating mode, its temperature, the degree of wear of the piston group, the type and quality of fuels, and many other factors, the parameters of the corresponding electric field in the exhaust manifold 2 and the intake manifold are regulated 11 within the “glow discharge” mode as a function of the OVG toxicity through the toxicity sensor (s) 9 under the condition of the best degree of ecological purification of the OVG, namely, increase the tension and electric field of appropriate frequency, an increase in toxicity GPB preprogrammed optimal logicheski- law in the corresponding functional unit 10, irrespective or interconnected, depending on the degree of toxicity GPB.

Эффективная экологическая очистка ОВГ достигается в нашем способе благодаря каталатическому воздействию сильного электрического поля на процесс дожига пламени несгоревшей ТВС в выпускном коллекторе и одновременно благодаря более полному сгоранию в камерах обработанной электрополем ТВС во впускном коллекторе двигателя. Effective environmental cleaning of exhaust gas is achieved in our method due to the catalytic effect of a strong electric field on the process of burning an unburned fuel assembly flame in the exhaust manifold and at the same time due to more complete combustion in the chambers treated with an electric field fuel assembly in the engine intake manifold.

Эксперименты показывают работоспособность способа и его эффективность. Так, например, посредством маломощного высоковольтного преобразователя с выходным напряжением 25 кВ, мощностью не более 20 Вт удалось снизить расход топлива на 15%, снизить токсичность ОВГ по отдельным компонентам на 30 - 90% (дымность - на 90%, окись углерода - на 60%, окись азота - на 40%, углеводороды на - 80%). Стоимость экспериментального устройства не превышает 400 т. р. , что на порядок ниже стоимости существующей системы химической экологической очистки ОВГ на базе платиновых сотовых катализаторов. Experiments show the efficiency of the method and its effectiveness. So, for example, by means of a low-power high-voltage converter with an output voltage of 25 kV and a power of not more than 20 W, it was possible to reduce fuel consumption by 15%, reduce the toxicity of exhaust gas by individual components by 30 - 90% (smoke - by 90%, carbon monoxide - by 60 %, nitric oxide - 40%, hydrocarbons - 80%). The cost of the experimental device does not exceed 400 tons , which is an order of magnitude lower than the cost of the existing system of chemical ecological purification of OVG based on platinum cellular catalysts.

Claims

1. A method of reducing the toxicity of exhaust gases of an internal combustion engine by treating them with an electric field, characterized in that the flame of the burning exhaust gases of the incompletely burned air-fuel mixture leaving the engine combustion chambers in the exhaust manifold is treated directly with an electric field and at the same time the air-fuel mixture is treated with this field in engine intake manifold.

2. The method according to claim 1, characterized in that the electric field parameters (intensity, frequency) are regulated according to the condition of the highest degree of exhaust gas purification and maintenance of a glow discharge mode of the electric field in the engine manifolds.

3. A device for reducing the toxicity of exhaust gases of an internal combustion engine, containing an electric field source, adjustable in amplitude and frequency, connected on the low side to an on-board electric source, for example to a storage battery, high voltage electrodes connected to the outputs of an electric field source, characterized in that is supplemented by an exhaust gas toxicity sensor, a primary current sensor included in the power supply circuit of an electric field source, high voltage electro They are made in the form of upgraded ignition electric candles with a cut off side “mass” electrode and with an elongated central electrode with a reinforced electrical insulator, sufficient to keep voltage from 30-40 kV from electric breakdown on the electrode body, a logic-functional unit for analyzing the degree of exhaust gas purification and selection the optimal mode of operation of the electric field source, connected at the output to the device for controlling the amplitude and frequency of the electric field source, and at the output to the toxicity sensor exhaust gases and a current sensor, and high-voltage electrodes are placed directly on the intake and exhaust manifolds of the engine.

4. The device according to claim 3, characterized in that it is equipped with two high voltage voltage converters, the outputs of one of them being connected to the corresponding electrodes on the intake manifold, the outputs of the second converter connected to the corresponding electrodes on the exhaust manifold of the engine, and the outputs of the logical-functional block connected to the corresponding devices for controlling the parameters of voltage converters.

5. The device according to claim 4, characterized in that the high-voltage converters have a range of regulation of the output voltage in amplitude of 5-40 kV and voltage frequency of 0-30 kHz.

6. The device according to claims 4 and 5, characterized in that one of the outputs of the high-voltage converter (s) is electrically connected to the motor housing.