RU2175074C2 - Method of and device for electric flame cleaning of exhaust gases in internal combustion engine - Google Patents

Method of and device for electric flame cleaning of exhaust gases in internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2175074C2
RU2175074C2 RU97104841A RU97104841A RU2175074C2 RU 2175074 C2 RU2175074 C2 RU 2175074C2 RU 97104841 A RU97104841 A RU 97104841A RU 97104841 A RU97104841 A RU 97104841A RU 2175074 C2 RU2175074 C2 RU 2175074C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
exhaust gases
exhaust
flame
electric
voltage
Prior art date
Application number
RU97104841A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97104841A (en
Inventor
В.Д. Дудышев
Original Assignee
Дудышев Валерий Дмитриевич
Завьялов Станислав Юрьевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дудышев Валерий Дмитриевич, Завьялов Станислав Юрьевич filed Critical Дудышев Валерий Дмитриевич
Priority to RU97104841A priority Critical patent/RU2175074C2/en
Publication of RU97104841A publication Critical patent/RU97104841A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2175074C2 publication Critical patent/RU2175074C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; exhaust systems of internal combustion engines. SUBSTANCE: according to proposed electric flame method of afterburning of toxic gases in external clean burning flame with application of strong longitudinal electric field, additional operations of electric flame afterburning of gases direct in combustion chambers of internal combustion engine, similar to electric flame afterburning in engine exhaust manifold and exhaust pipe converted into forced electric flame gas afterburning chamber are carried out. Method includes also electric filtering, scrubbing and chemical filtering by way of adsorption in granulated charcoal. Proposed multiple-operation method of gas cleaning guarantees high degree of cleaning at relatively low cost as compared with known cellular platinum and rhodium-based converters. Description of device for implementing this method is also provided. EFFECT: improved cleaning of exhaust gases. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, конкретнее к способам и устройствам, обеспечивающим очистку выхлопных газов автотранспорта, снижение токсичности выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания (ДВС). The invention relates to engine building, and more particularly to methods and devices for cleaning the exhaust gases of vehicles, reducing 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 (piston / 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 afterburning 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 энергозатратно и неэкономично и приводит к увеличению объема токсичной 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 energy-intensive and uneconomical and leads to an increase in the volume of toxic 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 electrofiltration of exhaust gases of internal combustion engines (AS N 117574; N 1404664) by exposing an electric field to 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 дожита выхлопных газов и электрофильтров для их очистки. Known combined electrochemical methods and devices for cleaning exhaust gases of internal combustion engines, for example, A. with. N 1188343, they are inherent in all the shortcomings of the catalytic survival 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.

Известен способ интенсификации горения пламени в электрическом поле (патент РФ N 2071219). A known method of intensification of combustion of a flame in an electric field (RF patent N 2071219).

Положительный эффект изобретения состоит в каталитическом дожиге посредством сильного электрического поля токсичных компонентов (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.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение высокой степени экологической очистки выхлопных газов любых ДВС независимо от степени их износа и режимов их работы. The task of the invention is to provide a high degree of environmental cleaning of the exhaust gases of any internal combustion engine, regardless of their degree of wear and modes of operation.

Поставленная задача решается путем того, что в способе электроогневой очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания путем их дожига в пламени с наложением на данное пламя продольного электрического поля обрабатывают горящую топливную смесь и выхлопные газы электрическим полем с напряженностью не менее 1 кВ/см непосредственно в камерах сгорания ДВС, затем обрабатывают пламя не догоревших выхлопных газов непосредственно в выпускных коллекторах каждой из камер сгорания вторым электрическим полем с напряженностью не менее 1 кВ/см, после чего пропускают выхлопные газы ДВС через вспомогательное пламя в камере дожига с одновременным наложением на факел пламени продольного электрического поля, дополнительно фильтруют недогоревшие твердые и жидкие фракции выхлопных газов на металлическом сепараторе и понижают температуру выхлопных газов до 80-90 градусов с одновременной очисткой от токсичных окислов путем аэрозольной обработки нейтрализующей жидкостью, после чего окончательно очищают выхлопные газы путем пропускания их через сетчатую капсулу с гранулированным активированным углем. При этом металлический сепаратор может быть выполнен в виде капсулы с наполнителем из металлической стружки, шариков. The problem is solved by the fact that in the method of electric heat treatment of exhaust gases of an internal combustion engine by burning them in a flame with a longitudinal electric field applied to this flame, the burning fuel mixture and exhaust gases are treated with an electric field with a voltage of at least 1 kV / cm directly in the combustion chambers ICE, then process the flame of unburned exhaust gases directly in the exhaust manifolds of each of the combustion chambers with a second electric field with a voltage of at least 1 kV / m, after which the exhaust gases of the internal combustion engine are passed through an auxiliary flame in the afterburner with a simultaneous imposition of a longitudinal electric field on the flame, additionally filter the unburned solid and liquid fractions of the exhaust gases on a metal separator and lower the temperature of the exhaust gases to 80-90 degrees while cleaning them from toxic oxides by aerosol treatment with a neutralizing liquid, after which the exhaust gases are finally cleaned by passing them through a granular mesh capsule activated carbon. In this case, the metal separator can be made in the form of a capsule with a filler of metal chips, balls.

Поставленная задача решается также путем того, что устройство для электроогневой очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, содержащее камеру дожига, электроды, присоединенные к выходам высоковольтного преобразователя напряжения, топливную горелку и воздуховод в зоне электродов и устройство электроискрового зажигания топливной смеси, дополнено устройством дожигания топливной смеси и выхлопных газов непосредственно в камерах сгорания двигателя и выпускных коллекторах двигателя, содержащим дополнительные электроизолированные от корпуса двигателя электроды, размещенные встречно друг другу выше прокладки в головке блока цилиндров и в выпускных коллекторах, и регулируемый высоковольтный преобразователь бортового напряжения, присоединенный по цепи электропитания к бортовой электросети, а своим выходами - к этим электродам, камера дожига газов размещена в расширительной части выхлопной трубы, в которой размещены воздуховод, топливная форсунка, устройство электроискрового зажигания смеси, выполненное в виде электросвечи зажигания, содержащей электроизолятор, центральный электрод и боковой электрод, термостойкий кольцевой электрод с иглами по внутреннему периметру, размещенный в электроизолирующем кольце внутри корпуса камеры дожига газов на расстоянии, превышающем длину пламени на 1-3 см, причем далее по длине выхлопной трубы размещена цилиндрическая капсула с металлическими стружками и шариками, съемный поддон для сбора отходов, в частности их жидких фракций, в месте установки данной капсулы установлен смеситель жидкостей с патрубками для подачи воды и щелочи в эту капсулу, а непосредственно за ней размещена цилиндрическая капсула с активированным гранулированным углем. На выходе и входе выхлопной трубы размещены датчики токсичности выхлопных газов и их температуры. При этом все высоковольтные преобразователи напряжения могут быть идентичны и выполняться в виде автогенераторов с выходными высоковольтными выпрямителями. The problem is also solved by the fact that the device for electric fire purification of exhaust gases of internal combustion engines, containing a afterburner, electrodes connected to the outputs of the high voltage voltage converter, a fuel burner and an air duct in the area of the electrodes and an electric spark ignition device for the fuel mixture, is supplemented with a fuel mixture afterburner and exhaust gases directly in the combustion chambers of the engine and exhaust manifolds of the engine containing additional electrical electrodes separated from the engine casing, placed opposite each other above the gasket in the cylinder head and in the exhaust manifolds, and an adjustable high-voltage on-board voltage converter connected via the power supply circuit to the on-board power supply network, and with its outputs to these electrodes, the gas afterburner is located in the expansion chamber part of the exhaust pipe in which the air duct, fuel nozzle, device for spark ignition of the mixture, made in the form of an electric spark plug containing electric an insulator, a central electrode and a side electrode, a heat-resistant ring electrode with needles along the inner perimeter, placed in an electrically insulating ring inside the body of the gas afterburner at a distance exceeding the flame length by 1-3 cm, and a cylindrical capsule with metal shavings is placed further along the length of the exhaust pipe and balls, a removable tray for collecting waste, in particular their liquid fractions, a liquid mixer with nozzles for supplying water and alkali to this capsule is installed in the place of installation of this capsule, but directly behind it is a cylindrical capsule with activated granular carbon. At the outlet and inlet of the exhaust pipe are placed sensors of toxicity of exhaust gases and their temperature. In this case, all high-voltage voltage converters can be identical and performed in the form of self-oscillators with output high-voltage rectifiers.

Благодаря многоступенчатой экологической очистке выхлопных газов достигается их высокая степень очистки в любых режимах работы ДВС. Thanks to the multi-stage environmental cleaning of exhaust gases, their high degree of purification is achieved in all modes of engine operation.

Изобретение иллюстрируется тремя фигурами, где на фиг. 1 показана блок-схема устройства очистки выхлопных газов ДВС, реализующего предложенный способ очистки, а на фиг. 2 приведена пространственная диаграмма температуры и токсичности газов в процессе многооперационной очистки выхлопных газов с привязкой секторов A-E фиг. 2 к определенным последовательным участкам выхлопной трубы (фиг. 1), начиная от ее начала (сектор A) до ее окончания (конец сектора E), причем секторы A-E соответствуют участкам выхлопной трубы по ее длине с привязкой к фиг. 1, а позиции 1-4 (фиг. 2) соответствуют операциям очистки газов и расшифрованы слева от осей координат. The invention is illustrated in three figures, where in FIG. 1 shows a block diagram of an internal combustion engine exhaust gas purification apparatus implementing the proposed cleaning method, and FIG. 2 is a spatial diagram of the temperature and toxicity of gases in the process of multi-stage purification of exhaust gases with reference sectors A-E of FIG. 2 to certain successive sections of the exhaust pipe (FIG. 1), starting from its beginning (sector A) to its end (end of sector E), and sectors A-E correspond to sections of the exhaust pipe along its length with reference to FIG. 1, and positions 1-4 (Fig. 2) correspond to gas cleaning operations and are decoded to the left of the coordinate axes.

Обозначения к фиг. 1. The notation of FIG. 1.

1. Камера сгорания ДВС (1-1 -прокладка в блоке; 1-2 -выпускной коллектор). 1. ICE combustion chamber (1-1 - gasket in the block; 1-2 - exhaust manifold).

2. Глушитель выхлопной трубы. 2. The exhaust silencer.

3. Воздуховод. 3. Air duct.

4. Топливопровод. 4. The fuel line.

5. Электроизоляторная втулка. 5. Electrical insulator sleeve.

6. Топливный фильтр. 6. Fuel filter.

7. Электроизолятор свечи зажигания. 7. Electrical insulator spark plugs.

8. Центральный электрод свечи зажигания. 8. The central electrode of the spark plug.

9. Боковой электрод свечи зажигания. 9. The side electrode of the spark plug.

10. Кольцевой термостойкий электрод. 10. Ring heat-resistant electrode.

11. Электроизоляторная кольцевая втулка. 11. Electrical insulating ring sleeve.

12. Цилиндрическая капсула с металлическими стружками и шариками. 12. A cylindrical capsule with metal shavings and balls.

13. Съемный поддон с жидкими отходами. 13. Removable drip tray.

14. Смеситель (из агрессивно-стойкой пластмассы). 14. Mixer (made of aggressively resistant plastic).

15. Форсунки. 15. Injectors.

16. Цилиндрическая капсула с активированным углем. 16. Cylindrical capsule with activated carbon.

17. Гранулы активированного угля. 17. Granules of activated carbon.

18. Запорные кольца с термостойкими сетками. 18. Locking rings with heat-resistant nets.

19. Датчики токсичности выхлопных газов (19-1-датчик температуры). 19. Exhaust toxicity sensors (19-1-temperature sensor).

20. Система управления высоковольтного преобразователя напряжения. 20. The control system of the high voltage voltage converter.

21. Система управления блоком электрозажигания. 21. The control system of the electric ignition unit.

22. Высоковольтный преобразователь напряжения (25-35 кВ). 22. High voltage voltage converter (25-35 kV).

23. Преобразователь напряжения для электрозажигания. 23. Voltage converter for electric ignition.

24. Датчик тока в первичной цепи блока 21. 24. The current sensor in the primary circuit of block 21.

25. Датчик положения акселератора топлива (педали газа). 25. The position sensor of the fuel accelerator (gas pedal).

26. Датчики расхода воздуха, топлива, нейтрализующей жидкости. 26. Air, fuel, neutralizing fluid flow sensors.

27. Регуляторы подачи воздуха, топлива и жидкости. 27. Regulators of air, fuel and liquid.

28. Дозаторы-насосы воздуха, топлива и вспомогательных жидкостей. 28. Dosing pumps for air, fuel and auxiliary liquids.

29. Высоковольтный преобразователь напряжения. 29. High voltage voltage converter.

30. Одноэлектродные электросвечи (электроизолированные электроды). 30. Single-electrode electric candles (electrically insulated electrodes).

31. Бортовой источник электроэнергии (АБ-аккумуляторная батарея). 31. On-board power source (AB battery).

Устройство для осуществления способа содержит двигатель внутреннего сгорания 1 (ДВС) с выпускным коллектором 1-1, глушитель выхлопной трубы 2, в котором последовательно размещены воздуховод 3, топливопровод 4 с топливной форсункой и электроизолятором 5, топливный фильтр 6 вспомогательная электросвеча зажигания, содержащая электроизолятор 7 с центральным электродом 8 и боковым электродом 9, кольцевой электрод 10,размещенный в электроизолирующем кольце 11 внутри глушителя 2 на расстоянии, превышающем длину пламени внутри выхлопной трубы на несколько см (1-3 см). A device for implementing the method comprises an internal combustion engine 1 (ICE) with an exhaust manifold 1-1, an exhaust pipe muffler 2, in which an air duct 3 is sequentially placed, a fuel pipe 4 with a fuel nozzle and an electric insulator 5, a fuel filter 6, an auxiliary electric spark plug, comprising an electric insulator 7 with a central electrode 8 and a side electrode 9, an annular electrode 10 placed in an insulating ring 11 inside the muffler 2 at a distance exceeding the length of the flame inside the exhaust pipe on nly cm (1-3 cm).

Далее по длине выхлопной трубы размещена цилиндрическая капсула 12 с металлическими, например алюминиевыми стружками и шариками, поддон 13 для сбора отходов, в частности их жидких фракций, в месте установки данной капсулы установлен смеситель 14 с вводными патрубками для подачи воды и щелочи через выходные форсунки 15, введенные в капсулу 12 и непосредственно за ней, далее размещена цилиндрическая капсула 16 с активированным гранулированным углем 17 и с запрессованными по ее краям запорными кольцами 18 с термостойкими сетками, на выходе и входе выхлопной трубы размещены датчики токсичности выхлопных газов 19, датчик температуры 19-1 размещен, например, в зоне пламени перед кольцевым электродом 10 и между двумя капсулами 12 и 16, причем выход датчика токсичности 19 наряду с выходами датчиков температуры 19-1 газов через системы управления 20 и 21 присоединен к соответствующим высоковольтным преобразователям напряжения с трансформаторной развязкой 22 и 23, причем датчик первичного тока 24 присоединен на вход системы управления 20, дополнительно на входы систем управления 20,21 присоединен релейный выход датчика положения 25 акселератора топлива, например топливной заслонки карбюратора, или положения педали газа. Further along the length of the exhaust pipe there is a cylindrical capsule 12 with metal, such as aluminum chips and balls, a tray 13 for collecting waste, in particular liquid fractions, at the installation site of this capsule a mixer 14 is installed with inlet pipes for supplying water and alkali through the outlet nozzles 15 inserted into the capsule 12 and immediately behind it, then placed a cylindrical capsule 16 with activated granular carbon 17 and with locking rings 18 with heat-resistant nets pressed along its edges, at the outlet and entrance exhaust pipes 19 are equipped with exhaust toxicity sensors, a temperature sensor 19-1 is placed, for example, in the flame zone in front of the ring electrode 10 and between two capsules 12 and 16, and the output of the toxicity sensor 19 along with the outputs of the gas temperature sensors 19-1 through the control system 20 and 21 are connected to the corresponding high-voltage voltage converters with transformer isolation 22 and 23, and the primary current sensor 24 is connected to the input of the control system 20, in addition to the inputs of the control systems 20.21 connected relays th output accelerator position sensor 25, fuel, such as fuel carburetor or the throttle pedal.

Устройство для очистки выхлопных газов ДВС содержит также датчики расхода 26 воздуха, топлива и вспомогательных жидкостей, выходы которых через регуляторы 27 присоединены к дозатору воздуха и жидкостей 28. The engine exhaust gas purification device also contains flow sensors 26 of air, fuel and auxiliary liquids, the outputs of which are connected to the air and liquid metering device 28 through the regulators 27.

Устройство содержит также электроогневой дожигатель топливной смеси и газов непосредственно внутри камеры сгорания, содержащий регулируемый высоковольтный преобразователь напряжения 29 с выходным напряжением порядка 20-30 кВ, и две на каждую камеру сгорания оригинальных одноэлектродных электросвечи зажигания 30, ввернутые напротив друг друга внутрь камеры сгорания в головке блока цилиндров выше прокладки 1-1, причем центральные электроды свечей 30 присоединены к выходам преобразователя 29, выходы преобразователя напряжения 23 присоединены к электродам 8,9 вспомогательной электросвечи зажигания, а выходы преобразователя напряжения 22 - к электроизолированному кольцевому электроду 10 и корпусу выхлопной трубы 2, причем выхлопная труба 2 надежно соединена с корпусом ДВС и корпусом транспортного средства, а по первичной цепи электропитания все бортовые преобразователи напряжения 22, 23, 29 подключены к бортовой электросети 31, например к бортовой аккумуляторной батарее (АБ). Отметим, что все преобразователи напряжения 22, 23, 29 в целом идентичны и могут быть выполнены в виде повышающих индуктивно-полупроводниковых автогенераторов, например в виде регулируемых блокинг-генераторов, причем блок 22 содержит дополнительный высоковольтный выпрямитель для осуществления режима электрофильтрования твердых и жидких компонент выхлопных газов на наполнителе капсулы 12. The device also contains an electric fired afterburner of the fuel mixture and gases directly inside the combustion chamber, containing an adjustable high-voltage voltage converter 29 with an output voltage of the order of 20-30 kV, and two for each combustion chamber of the original single-electrode ignition spark plugs 30, screwed opposite each other inside the combustion chamber in the head the cylinder block above the gasket 1-1, and the central electrodes of the candles 30 are connected to the outputs of the Converter 29, the outputs of the voltage Converter 23 is connected to the electrodes 8.9 of the auxiliary ignition electric candle, and the outputs of the voltage converter 22 to the electrically insulated ring electrode 10 and the exhaust pipe body 2, the exhaust pipe 2 being securely connected to the ICE body and the vehicle body, and all the on-board voltage converters 22 on the primary power supply circuit , 23, 29 are connected to the onboard power supply 31, for example, to the onboard battery (AB). Note that all voltage converters 22, 23, 29 are generally identical and can be made in the form of increasing inductive semiconductor self-excited oscillators, for example, in the form of adjustable blocking generators, and block 22 contains an additional high-voltage rectifier for implementing the electro-filtering of solid and liquid exhaust components gases on the capsule filler 12.

Для упрощения чертежа (фиг. 1) на нем не показана система управления амплитудой и частотой выходного напряжения преобразователя 29 с датчиками 19,25, идентичная системе управления 20, а также ступень электроогневой очистки пламени недогоревшего топлива на срезах выпускных коллекторов ДВС, поскольку сущность и устройство их идентично аналогичной ступени в самой выхлопной трубе (кольцевой электрод и одноэлектродная свеча зажигания). Устройство, реализующее предложенный способ, работает следующим образом:
Вначале топливную смесь и недогоревшие компоненты выхлопных газов на такте выпуска газов ДВС дожигают сильным электрическим полем непосредственно в камере сгорания 1 двигателя внутреннего сгорания путем подачи в камеру высокого напряжения от преобразователя 29 через одноэлектродные электроизолированные от корпуса свечи 30. Далее пламя недогоревшего топлива в выпускных коллекторах 1-2 обрабатывают и дополнительно дожигают электрическим полем, например, через дополнительные электроды, аналогичные 30, введенные в них, от блока преобразователя 29 (детально на фиг. 1 не показаны), потом отработанные выхлопные газы подают через выпускной коллектор 1-1 в расширительную камеру 2 внешнего устройства экологической очистки, где последовательно осуществляют операции их элекроогневого дожига (сектор Б фиг. 2) во внешнем чисто-горящем пламени, например, от сжигания газа дополнительной топливной смеси, образуемого вследствие подачи топлива через форсунку 4, воздуха через воздуховод 3 и воспламенения электроискрой между электродами 8,9 дополнительной электросвечи зажигания, от блока 23.
To simplify the drawing (Fig. 1), it does not show a control system for the amplitude and frequency of the output voltage of the transducer 29 with sensors 19.25, identical to the control system 20, as well as the stage of electric-fire cleaning of the flame of unburned fuel on the sections of the exhaust manifolds of the internal combustion engine, since the essence and device they are identical to a similar stage in the exhaust pipe itself (ring electrode and single-electrode spark plug). A device that implements the proposed method works as follows:
Initially, the fuel mixture and the unburned components of the exhaust gases at the ICE exhaust cycle are burned with a strong electric field directly in the combustion chamber 1 of the internal combustion engine by supplying high voltage from the converter 29 through the single-electrode electroinsulated candles 30 from the body. Next, the flame of unburned fuel in the exhaust manifolds 1 -2 process and additionally burned with an electric field, for example, through additional electrodes similar to 30 introduced into them from the conversion unit 29 (not shown in detail in Fig. 1), then the exhaust exhaust gases are fed through the exhaust manifold 1-1 into the expansion chamber 2 of the external environmental cleaning device, where they are subsequently electrically burned (sector B of Fig. 2) in an external clean a burning flame, for example, from burning gas of an additional fuel mixture formed due to the supply of fuel through an injector 4, air through an air duct 3 and ignition by an electric spark between electrodes 8.9 of an additional electric spark ignition, from a block 23.

Электроогневой дожиг выхлопных газов осуществляется в электрическом поле, образованном от преобразователя 22 между кольцевым электродом 10 и массовым электродом 8. Electric firing of the exhaust gases is carried out in an electric field formed from the transducer 22 between the ring electrode 10 and the mass electrode 8.

Далее выхлопные газы дополнительно очищают от сажи и капель масла путем пропускания их через металлический наполнитель (стружки, шарики) внутри капсулы 12, которые периодически очищают щелочной аэрозолью, распыляемой через форсунку 15 и собирают конденсат в поддон 13, после чего выхлопные газы вновь дополнительно охлаждают и очищают щелочной аэрозолью, подаваемой через форсунку 15 на выходе из капсулы 12. Next, the exhaust gases are additionally cleaned of soot and oil droplets by passing them through a metal filler (shavings, balls) inside the capsule 12, which are periodically cleaned with an alkaline aerosol sprayed through the nozzle 15 and collect the condensate in the sump 13, after which the exhaust gases are again additionally cooled and cleaned with an alkaline aerosol supplied through the nozzle 15 at the exit of the capsule 12.

Отметим, что наполнитель капсулы 12 и корпус камеры 2 являются одновременно сборным электрофильтром, поскольку находятся под сильным отрицательным электрическим потенциалом, что повышает эффективность мокрой очистки выхлопных газов от твердых частиц (сажи, дымности). Note that the capsule filler 12 and the chamber body 2 are both a prefabricated electrostatic precipitator, since they are under a strong negative electric potential, which increases the efficiency of wet cleaning of exhaust gases from solid particles (soot, smoke).

Окончательную тонкую очистку выхлопных газов от угарного газа (CO) и других токсичных газовых компонентов осуществляют путем пропускания выхлопных газов через активированный гранулированный уголь 17, размещенный в кассете 16, после чего очищенные выхлопные газы выпускают в атмосферу. Размеры камеры электроогневого дожига 2 и степень наполнения кассет 12, 16 выбирают исходя из конкретной интенсивности потока газов ДВС и равенства аэродинамических показателей применяемых в настоящее время выхлопных труб ДВС и предлагаемого устройства. The final fine purification of exhaust gases from carbon monoxide (CO) and other toxic gas components is carried out by passing the exhaust gases through activated granulated carbon 17 located in the cassette 16, after which the purified exhaust gases are released into the atmosphere. The dimensions of the electric fire afterburning chamber 2 and the degree of filling of the cartridges 12, 16 are selected based on the specific intensity of the ICE gas flow and the equality of the aerodynamic performance of the currently used ICE exhaust pipes and the proposed device.

Отметим, что раздельное применение описанных выше операций очистки газов не позволяет создать универсальные способ и устройство экологической очистки выхлопных газов, а именно благодаря предложенной совокупности последовательных операций многоступенчатой экологической очистки выхлопных газов достигается их высокая степень очистки в любых режимах работы ДВС. Note that the separate application of the above gas cleaning operations does not allow creating a universal method and device for environmental exhaust gas cleaning, namely, thanks to the proposed combination of sequential multi-stage environmental exhaust gas cleaning operations, their high degree of purification is achieved in any engine operation modes.

Изобретение проверено экспериментально. The invention has been tested experimentally.

Claims (4)

1. Способ электроогневой очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания путем их дожига в пламени с наложением на данное пламя продольного электрического поля, отличающийся тем, что обрабатывают горящую топливную смесь и выхлопные газы электрическим полем с напряженностью не менее 1 кВ/см непосредственно в камерах сгорания ДВС, затем обрабатывают пламя недогоревших выхлопных газов непосредственно в выпускных коллекторах каждой из камер сгорания вторым электрическим полем с напряженностью не менее 1 кВ/см, после чего пропускают выхлопные газы ДВС через вспомогательное пламя в камере дожига с одновременным наложением на факел пламени продольного электрического поля, дополнительно фильтруют недогоревшие твердые и жидкие фракции выхлопных газов на металлическом сепараторе и понижают температуру выхлопных газов до 80-90oC с одновременной очисткой от токсичных окислов путем аэрозольной обработки нейтрализующей жидкостью, после чего окончательно очищают выхлопные газы путем пропускания их через сетчатую капсулу с гранулированным активированным углем.1. The method of electric firing of exhaust gases of an internal combustion engine by burning them in a flame with a longitudinal electric field applied to this flame, characterized in that the burning fuel mixture and exhaust gases are treated with an electric field with a voltage of at least 1 kV / cm directly in the combustion chambers of the internal combustion engine , then process the flame of unburned exhaust gases directly in the exhaust manifolds of each of the combustion chambers with a second electric field with a voltage of at least 1 kV / cm, and then pass ICE exhaust gases through an auxiliary flame in the afterburner while simultaneously applying a longitudinal electric field to the flame, additionally filter the unburned solid and liquid fractions of the exhaust gases on a metal separator and lower the temperature of the exhaust gases to 80-90 o C with simultaneous cleaning of toxic oxides by aerosol treatment with a neutralizing liquid, after which the exhaust gases are finally cleaned by passing them through a mesh capsule with granular activated carbon. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлический сепаратор выполняют в виде капсулы с наполнителем из металлической стружки, шариков. 2. The method according to claim 1, characterized in that the metal separator is in the form of a capsule with a filler of metal chips, balls. 3. Устройство для электроогневой очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, содержащее камеру дожига, электроды, присоединенные к выходам высоковольтного преобразователя напряжения, топливную горелку и воздуховод в зоне электродов и устройство электроискрового зажигания топливной смеси, отличающееся тем, что оно дополнено устройством дожигания топливной смеси и выхлопных газов непосредственно в камерах сгорания двигателя и выпускных коллекторах двигателя, содержащем дополнительные электроизолированные от корпуса двигателя электроды, размещенные встречно друг другу выше прокладки в головке блока цилиндров и в выпускных коллекторах, и регулируемый высоковольтный преобразователь бортового напряжения, присоединенный по цепи электропитания к бортовой электросети, а своими выходами к этим электродам, камера дожига газов размещена в расширительной части выхлопной трубы, в которой размещены воздуховод, топливная форсунка, устройство электроискрового зажигания смеси, выполненное в виде электросвечи зажигания, содержащей электроизолятор, центральный электрод и боковой электрод, термостойкий кольцевой электрод с иглами по внутреннему периметру, размещенный в электрозолирующем кольце внутри корпуса камеры дожига газов на расстоянии, превышающем длину пламени на 1-3 см, причем далее по длине выхлопной трубы размещена цилиндрическая капсула с металлическими стружками и шариками, съемный поддон для сбора отходов, в частности, их жидких фракций, в месте установки данной капсулы установлен смеситель жидкостей с патрубками для подачи воды и щелочи в эту капсулу, а непосредственно за ней размещена цилиндрическая капсула с активированным гранулированным углем, на выходе и входе выхлопной трубы размещены датчики токсичности выхлопных газов и их температуры. 3. A device for electric firing of exhaust gases of an internal combustion engine, comprising a afterburner, electrodes connected to the outputs of the high voltage voltage converter, a fuel burner and an air duct in the area of the electrodes, and an electric spark ignition device for the fuel mixture, characterized in that it is supplemented with a fuel mixture afterburner and exhaust gases directly in the combustion chambers of the engine and exhaust manifolds of the engine, containing additional electrical insulated from the body of the engine electrodes placed opposite each other above the gasket in the cylinder head and in the exhaust manifolds, and an adjustable high-voltage on-board voltage converter connected via the power supply circuit to the on-board power supply, and with its outputs to these electrodes, the gas afterburner is located in the expansion part of the exhaust pipe, in which the air duct, fuel nozzle, device for spark ignition of the mixture, made in the form of an electric candle ignition containing an electrical insulator, a central e an electrode and a side electrode, a heat-resistant ring electrode with needles along the inner perimeter, placed in an electrosolating ring inside the body of the gas afterburner at a distance exceeding the flame length by 1-3 cm, and a cylindrical capsule with metal chips and balls is placed along the length of the exhaust pipe, removable drip tray for collecting waste, in particular their liquid fractions; a liquid mixer with nozzles for supplying water and alkali to this capsule is installed in the place of installation of this capsule, and immediately after A cylindrical capsule with activated granular carbon is used, at the outlet and inlet of the exhaust pipe there are sensors of toxicity of exhaust gases and their temperature. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что все высоковольтные преобразователи напряжения идентичны и выполнены в виде автогенераторов с выходными высоковольтными выпрямителями. 4. The device according to claim 3, characterized in that all the high-voltage voltage converters are identical and are made in the form of oscillators with output high-voltage rectifiers.
RU97104841A 1997-03-25 1997-03-25 Method of and device for electric flame cleaning of exhaust gases in internal combustion engine RU2175074C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97104841A RU2175074C2 (en) 1997-03-25 1997-03-25 Method of and device for electric flame cleaning of exhaust gases in internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97104841A RU2175074C2 (en) 1997-03-25 1997-03-25 Method of and device for electric flame cleaning of exhaust gases in internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97104841A RU97104841A (en) 1999-03-27
RU2175074C2 true RU2175074C2 (en) 2001-10-20

Family

ID=20191289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97104841A RU2175074C2 (en) 1997-03-25 1997-03-25 Method of and device for electric flame cleaning of exhaust gases in internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2175074C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024127071A1 (en) 2022-12-15 2024-06-20 Kuregyan Kamo Method for neutralizing exhaust gases of internal combustion engines and a device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US1605484A (en) Method of and apparatus for treating exhaust gases
US3979193A (en) Corona discharge apparatus
KR19990064229A (en) Exhaust gas purification device of internal combustion engine
GB2274412A (en) Exhaust gas purification
GB2084244A (en) Electrical discharge treatment of combustion engine intake air
RU123463U1 (en) EXHAUST GAS CLEANING DEVICE
US3042499A (en) Burner-muffler
US4065919A (en) Pollution minimizing device and method for internal combustion engines
RU2175074C2 (en) Method of and device for electric flame cleaning of exhaust gases in internal combustion engine
KR930009718B1 (en) Device for removal of particulates from exhaust and flue gas
RU2361095C1 (en) Device for cleaning of spent gases of internal combustion engine from nitrogen oxides
JPS572413A (en) Exhaust gas purifier for internal combustion engine
RU2683064C1 (en) Gas generator-power plant
KR101424129B1 (en) Boiler System for Petro Coke with Wet Scrubber and Dust Collector Equipment
RU2132471C1 (en) Method of and device for decreasing toxicity of exhaust gases of internal combustion engines
RU2683065C1 (en) Method of managing the operation mode of a gas-generator electrical installation and a gas-generator electric installation
RU97104841A (en) METHOD OF ELECTRIC FIRE CLEANING OF EXHAUST GASES OF ICE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
CN101220788A (en) Purification and boosting device of engine
RU2125168C1 (en) Waste gas cleaning method
KR20000031393A (en) Method and device for disposing exhaust gas of vehicle by using plasma
KR100220081B1 (en) Device for purifying exhaust gas in a diesel automobile for a order plasma discharge of electricity
CN219014304U (en) Microwave combustion-supporting diesel device
KR100220080B1 (en) Plasma purifying device in a diesel automobile
JPH0146173B2 (en)
RU2712321C1 (en) Operating method of gas generator plant and gas generator plant