SE418112B

SE418112B - Device for processing combustion products

Info

Publication number: SE418112B
Application number: SE7905646-1A
Authority: SE
Inventors: W R Brown
Original assignee: W R Brown
Priority date: 1979-06-27
Filing date: 1979-06-27
Publication date: 1981-05-04
Also published as: SE7905646L

Abstract

A continuous flow of combustion products which are led through a chamber 22, are mixed with air mixed with moisture and ignited by the spark from a spark plug 40 which is connected to the high-voltage terminal 42 at a secondary winding of an ignition coil 44 having a primary winding connected between a DC voltage source and a terminal 52 which is exposed to a gas mixture in the chamber 22. The high voltage applied to the spark plug is induced by intermittent interrupting of the current through the ionised gas mixture which is grounded in the chamber 22 as a consequence of limited in-flow of the air mixed with moisture into the chamber 22. <IMAGE>

Description

'79Û56l+6~1 primärlindningsströmmen ledes till jord för att därigenom reglera 'strömmen som av tändspolen tillföres tändstiftet i enlighet med för- bränningsprodukternas ledningsförmåga. '79 Û56l + 6 ~ 1 the primary winding current is conducted to earth in order to regulate the current supplied by the ignition coil to the spark plug in accordance with the conductivity of the combustion products.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritningar, där fig. 1 är en sidovy av ett dragfordon, som är försett med en avgasbehandlingsanordning enligt föreliggande uppfinning, fig. 2 visar en sidovy av en industriell installation av anordningen en- ligt uppfinningen med vissa delar visade borttagna och i sektion, fig. 3 är en sidovy av en del av en annan utföringsform av föreliggan- de uppfinning, fig. 4 är en sidovy av en del av en reningsanordning enligt föreliggande uppfinning, fig. 5 är en sidovy av en del av en modifierad utföringsform av en reningsanordning och fig. 6 är ett kopplingsschema, som visar den med reningsanordningen samhörande elekt- riska kretsen.The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a side view of a towing vehicle provided with an exhaust gas treatment device according to the present invention, Fig. 2 shows a side view of an industrial installation of the device according to the invention with certain parts shown shown in section, Fig. 3 is a side view of a part of another embodiment of the present invention, Fig. 4 is a side view of a part of a cleaning device according to the present invention, Fig. 5 is a side view of a part of a modified embodiment of a purification device and Fig. 6 is a circuit diagram showing the electrical circuit associated with the purification device.

I fig. 1 visas ett konventionellt dragfordon 10, vilket framdrives av en förbränningsmotor, från vilken förbränningsprodukter normalt utströmmar genom en ljuddämpare 12 till atmosfären. I enlighet med föreliggande uppfinning är en reningsanordning, generellt petecknad med 14, installerad mellan avgasröret 16 från motorn och ljuddämparen 12 för behandling av förbränningsprodukterna. En mindre oren avgas utströmmar härigenom från ljuddämparen.Fig. 1 shows a conventional towing vehicle 10, which is propelled by an internal combustion engine, from which combustion products normally flow out through a muffler 12 to the atmosphere. In accordance with the present invention, a purification device, generally indicated by 14, is installed between the exhaust pipe 16 from the engine and the muffler 12 for treating the combustion products. A less impure exhaust gas thereby flows out of the muffler.

Fig. 4 visar en reningsanordning 14 i större detalj. En värmetålig förslutning eller behållare 18 är försedd med ett inlopp 20, vilket är anordnat vid den axiella ände som är ansluten till avgasröret från motorn. Förbränningsprodukterna från motorn ledes därigenom in i en kammare 22 i behållaren 18. Ett utlopp 24 på den motsatta axiella än- den av behållaren är anslutet till ljuddämparen, så att en ström av avgasprodukter kontinuerligt ledes genom kammaren 22 under motorns drift.Fig. 4 shows a cleaning device 14 in greater detail. A heat-resistant closure or container 18 is provided with an inlet 20, which is arranged at the axial end which is connected to the exhaust pipe from the engine. The combustion products from the engine are thereby led into a chamber 22 in the container 18. An outlet 24 on the opposite axial end of the container is connected to the muffler, so that a stream of exhaust products is continuously passed through the chamber 22 during engine operation.

En främre luftningsöppning 26 är utformad i behållaren vid inloppsän- den och belägen på avstånd från inloppet 20 för att medge inströmning av en fukthemängd omgivninqs1u(L i kammaren j2. Jnströmningun av luft åstadkommas nedlijälp av strömningen av íörhränningsprodukterna genom kammaren 22 med en relativt hög hastighet, vilket alstrar en sugver- kan i kammaren. Storleken av öppningen 26 är sådan att den mängd om- givningsluft, som blandas med förbränningsprodukterna i kammaren 22, 79056464 inmatas i sådan mängd att en önskad elektrisk ledningsförmâga erhål- 'les för gasblandningen. Inströmningen av omgivningsluften medför även en kylning av behållaren 14, vilken kylning förbättras genom utströmningen och avledningen av överskottsvatten antingen i form av vätska eller ånga genom en nedströms anordnad luftningsöppning 28, upptagen i utloppsänden av behållaren och belägen på avstånd från utloppet 24. Överskottsvattnet erhålles genom den reaktion som orsa- kats av gnistan från en enhet 30, som är belägen vid inloppsänden av behållaren inuti kammaren 22.A front aeration opening 26 is formed in the container at the inlet end and is spaced from the inlet 20 to allow inflow of a moisture-laden environment (L into the chamber j2). The flow of air is provided by the flow of the high purity products 22 through the high purity products. The size of the opening 26 is such that the amount of ambient air mixed with the combustion products in the chamber 22 is fed in such an amount that a desired electrical conductivity is obtained for the gas mixture. the ambient air also causes a cooling of the container 14, which cooling is improved by the outflow and discharge of excess water either in the form of liquid or steam through a downstream venting 28, taken up at the outlet end of the container and located at a distance from the outlet 24. The excess water is obtained through caused by the spark from a device 30 , which is located at the inlet end of the container inside the chamber 22.

Enheten 30 innefattar ett koniskt hus 32 av ett elektriskt icke-le- dande material, vilket hus har en basfläns 34 belägen mellan ändväg- gen av behållaren 18 och bâgformiga hâllarelement 36, monterade på behållarens utsida. Huset 32 sträcker sig genom en öppning i ändväg- gen av behållaren och in i kammaren 22, där det slutar i en spets- del 38, från vilken elektroderna hos ett konventionellt tändstift 40 skjuter ut. Tändstiftet är elektriskt och mekaniskt förbundet med högspänningsklämman 42 hos en konventionell biltändspole 44, vilken är skyddande omslagen av en aluminiumfolie. Vid utföringsformen i fig. 4 är huset 32 dimensionerat att uppbära tändstiftet 40 och tänd- spolen 44 sammansatta med varandra med en av làgspänningsklämmorna 46 hos tändspolen förbunden med en ledare 48, som leder till en lik- spänningskälla via en yttre klämma 50. Dun andra lâgspänningsklämman 52 på tändspoleanordningen är försedd med ett gummi- eller plastlock inuti kammaren 22, vilken kommunicerar med det inre av huset 32 via en öppning 54. Ström från spänningskällan ledes till den yttre kläm- man 50 medelst en grafitkabel eller resistiv trådkabel 55 för att und- vika förslitning och begränsa laddningsströmmen.The unit 30 comprises a conical housing 32 of an electrically non-conductive material, which housing has a base flange 34 located between the end wall of the container 18 and arcuate holding elements 36, mounted on the outside of the container. The housing 32 extends through an opening in the end wall of the container and into the chamber 22, where it terminates in a tip portion 38, from which the electrodes of a conventional spark plug 40 protrude. The spark plug is electrically and mechanically connected to the high voltage terminal 42 of a conventional car ignition coil 44, which is protectively wrapped in an aluminum foil. In the embodiment of Fig. 4, the housing 32 is dimensioned to support the spark plug 40 and the ignition coil 44 assembled together with one of the low voltage terminals 46 of the ignition coil connected to a conductor 48 which leads to a DC voltage source via an external terminal 50. the low voltage terminal 52 of the ignition coil device is provided with a rubber or plastic cover inside the chamber 22, which communicates with the interior of the housing 32 via an opening 54. Current from the voltage source is routed to the outer terminal 50 by means of a graphite cable or resistive wire cable 55 to fold down wear and limit charging current.

Kabeln 55 kan ha en resistans av ca 1,35 ohm.The cable 55 can have a resistance of about 1.35 ohms.

Fig. 6 visar schematiskt tändstiftet 40 i kammaren 22 förbunden med högspänningsklämman 42 hos,sekundärlindningen 56 i tändspolen 44.Fig. 6 schematically shows the spark plug 40 in the chamber 22 connected to the high voltage terminal 42 of the secondary winding 56 in the ignition coil 44.

Lägspänningsklämman 52, som exponeras för gasblandningen i kammaren 22, visas ansluten till primärlindningen 58. Primär- och sekundärlind- ningarna är anslutna till likspänningskällan via lågspänningsklämman 46. Såsom framgår utgöres lågspänningskällan av ett jordat fordons- batteri 60, då uppfinningen är applicerad på ett motorfordon. En tänd- ningsströmställare 62 förbinder batteriet med lágspänningsklämman 46 för att göra reningsanordningen verksam enbart under drift av motorn. 79056lr6-'1 Det framgår av fig. 6 att den lågspänning, som pålägges tändspolen 44 -kommer att alstra ett elektriskt fält i kammaren 22 på grund av jord- ningen av dess fuktbemängda atmosfär via exempelvis ljuddämparens höl- je för att jonisera gasblandningen, då denna har ett elektriskt ledan- de tillstånd och därigenom sluta en elektrisk krets över primärlind- ningen 58. Genom inströmning av fuktbemängd omgivningsluft i kammaren 22 ändras den elektriska ledningsförmågan hos gasblandningen, vilket medför avjonisering för åstadkommande av en ändring av spänningsfallet över lindningarna i och för alstrande av en högspänning över sekundär- lindningen 56 och intermittent urladdning över gnistgapet mellan tänd- stiftets elektroder i kammaren 22. Den på detta sätt alstrade gnistan åstadkommer en antändning och en reaktion av förbränningsprodukterna i kammaren 22 med en sekvens och spänning som beror på inströmningen av omgivningsluften, dess fuktinnehåll samt sammansättningen av för- bränningsprodukterna. Ett strömningsförhållande av 4:1 mellan förbrän- ningsprodukterna och luften har befunnits vara lämpligt för tillämp- ning på motorfordon.The low voltage terminal 52, which is exposed to the gas mixture in the chamber 22, is shown connected to the primary winding 58. The primary and secondary windings are connected to the DC voltage source via the low voltage terminal 46. As can be seen, the low voltage source is a grounded vehicle battery 60. . An ignition switch 62 connects the battery to the low voltage terminal 46 to operate the cleaning device only during operation of the engine. It can be seen from Fig. 6 that the low voltage applied to the ignition coil 44 will generate an electric field in the chamber 22 due to the grounding of its moisture-laden atmosphere via, for example, the housing of the muffler to ionize the gas mixture, when this has an electrically conductive state and thereby close an electrical circuit across the primary winding 58. By inflowing moisture-laden ambient air into the chamber 22, the electrical conductivity of the gas mixture changes, causing deionization to cause a change in the voltage drop across the windings in generating a high voltage across the secondary winding 56 and intermittent discharge across the spark gap between the electrode of the spark plug in the chamber 22. The spark thus generated causes an ignition and a reaction of the combustion products in the chamber 22 with a sequence and voltage the ambient air, its moisture content and the composition of the combustion g products. A flow ratio of 4: 1 between the combustion products and the air has been found to be suitable for application to motor vehicles.

En modifikation av den i fig. 4 visade utföringsformen visas i fig. 5, där behållaren 18' är försedd med ett inlopp 20' och en främre luftningsöppning 26' på inloppsändväggen, på vilken är monterat ett koniskt hus 32' för inneslutande av enbart en tändspoleenhet 44, som är omlindad av aluminiumfolie. Huset 32' och lågspänningsklämman 52 är utformade såsom vid reningsanordningen 14 i fig.4. Lågspännings- klämman 46 är direkt ansluten till likspänningskällan via den resi- stiva kabeln 55. Högspänningsklämman 42 är medelst en kolledare 64 förbunden med tändstiftet 40, vilket är monterat på inloppsändväggen hos huset 18' och skilt från huset 32'. Funktionen hos reningsanord- ningen i fig. 5 är i övrigt densamma som vid anordningen 14, såsom beskrivits med hänvisning till fig. 6.A modification of the embodiment shown in Fig. 4 is shown in Fig. 5, where the container 18 'is provided with an inlet 20' and a front vent opening 26 'on the inlet end wall, on which a conical housing 32' is mounted for enclosing only one ignition coil unit 44, which is wrapped in aluminum foil. The housing 32 'and the low voltage clamp 52 are designed as in the cleaning device 14 in Fig. 4. The low voltage terminal 46 is directly connected to the direct voltage source via the resistive cable 55. The high voltage terminal 42 is connected by means of a ball conductor 64 to the spark plug 40, which is mounted on the inlet end wall of the housing 18 'and separated from the housing 32'. The function of the purification device in Fig. 5 is otherwise the same as in the device 14, as described with reference to Fig. 6.

I fig. 2 visas en reningsanordning 14' liknande anordningen 14 i fig. 4, vilken anordning 14' är installerad för industriell användning, där exempelvis svavelrikt kol förbrännes. Vid en sådan tillämpning är fuktinnehållet i den inströmmande omgivningsluften otillräcklig, *varför ett flertal sprutmunstycken 66 är monterade i behållaren 18", till vilken vatten matas från en lämplig källa via ett rör 68. En lörorvningsfri avgas kan härigunom mutaa Lil] un skorsten 70. vid denna utföringsform av uppfinningen dräneras en större kvantitet över- 79056lr6-1 sßottsvatten från behållaren 18' via ett dräneringsutlopp 72. En 'cirkhlatiönspump 64 âtermatar dräneringsvattnet via en ledning 76 till sprutmunstyckena 66, genom vilka vatten i dimform insprutas i avgasbehandlingskammaren.Fig. 2 shows a purification device 14 'similar to the device 14 in Fig. 4, which device 14' is installed for industrial use, where, for example, sulfur-rich coal is burned. In such an application, the moisture content of the inflowing ambient air is insufficient, so that a plurality of spray nozzles 66 are mounted in the container 18 ", to which water is fed from a suitable source via a pipe 68. An inert exhaust gas can thereby bribe the chimney 70. In this embodiment of the invention, a larger quantity of waste water is drained from the container 18 'via a drain outlet 72. A circulating pump 64 returns the drain water via a line 76 to the spray nozzles 66, through which water in mist form is injected into the exhaust gas treatment.

Den i fig. 3 visade reningsanordningen innefattar ett flertal enhe- ter 30' liknande enheten 30, som beskrivits i samband med fíg. 4.The purification device shown in Fig. 3 comprises a plurality of units 30 'similar to the unit 30, which is described in connection with fig. 4.

Enheterna 30' är monterade i en grov ledning 78, genom vilken för- bränningsprodukter ledes till en skorsten 80. Enheterna 30' antänder förbränningsprodukterna med en frekvens och spänning som självregle- ras på ett sätt som beskrivits ovan under hänvisning till fíg. 4 och 6. wThe units 30 'are mounted in a coarse line 78, through which combustion products are led to a chimney 80. The units 30' ignite the combustion products with a frequency and voltage which are self-regulated in a manner described above with reference to fig. 4 and 6. w

Claims

79Ü5646 ~ 1 Pa ﬁ ë ﬁ ékrav

1. A device for treating combustion products, said device comprising on the one hand a container (18) through which electrically grounded combustion products are intended to be led to the atmosphere; secondly, a spark plug (A0) mounted in the container connected to a DC voltage source (60) via an ignition coil (UH) for igniting the combustion products, which ignition coil (UU) has a primary winding (58) which connects the voltage source to a terminal (52) and a secondary winding (56) which connects the voltage source to the spark plug (RO), and on the other hand a choke channel (26) associated with the container through which influx of ambient air takes place in the container to change the electrical conductivity of the combustion products, characterized in that the clamp ( 52) is mounted inside the container (18) and exposed to the electrically grounded combustion products therein, through which the primary heating current is conducted to ground to thereby regulate the current supplied by the ignition coil (HH) to the spark plug (A0) in accordance with the conductivity of the combustion products.

Device according to claim 1, characterized in that a ball conductor (6N) electrically connects the secondary winding (56) of the ignition coil (NN) to the spark plug (H0).

Device according to claim 1 or 2, characterized by a ventilation duct (28) associated with the container through which excess water resulting from the reactions due to discharge of the spark plug can flow out to the environment. U. Device according to any one of claims 1-3, characterized by a spraying means (66) which is coordinated with the container for injecting water therein in order to maintain a predetermined relationship between the moisture and the ambient air. inside the container.