WO2008140349A1 - Method for neutralising harmful impurities in waste gases of an internal combustion engine and a device for carrying out said method (variants) - Google Patents

Method for neutralising harmful impurities in waste gases of an internal combustion engine and a device for carrying out said method (variants) Download PDF

Info

Publication number
WO2008140349A1
WO2008140349A1 PCT/RU2008/000161 RU2008000161W WO2008140349A1 WO 2008140349 A1 WO2008140349 A1 WO 2008140349A1 RU 2008000161 W RU2008000161 W RU 2008000161W WO 2008140349 A1 WO2008140349 A1 WO 2008140349A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
air
exhaust gases
internal combustion
combustion engine
alpha
Prior art date
Application number
PCT/RU2008/000161
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Andrey Andreevich Churkin
Vasilii Egorovich Choporov
Vladimir Nikolaevich Khoroshilov
Elina Leonidovna Ladychenko
Original Assignee
Andrey Andreevich Churkin
Vasilii Egorovich Choporov
Vladimir Nikolaevich Khoroshilov
Elina Leonidovna Ladychenko
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 Andrey Andreevich Churkin, Vasilii Egorovich Choporov, Vladimir Nikolaevich Khoroshilov, Elina Leonidovna Ladychenko filed Critical Andrey Andreevich Churkin
Publication of WO2008140349A1 publication Critical patent/WO2008140349A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M27/00—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • F02M27/04—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by electric means, ionisation, polarisation or magnetism
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/01—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust by means of electric or electrostatic separators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M27/00—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • F02M27/06—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by rays, e.g. infrared and ultraviolet

Definitions

  • the proposal relates to the field of engine building and automotive industry, and in particular to methods for reducing the content of harmful impurities in exhaust gases and lowering their toxicity.
  • the proposal can be used both in internal combustion engines, 5 running on gasoline, diesel fuel and gas, and in various types of burners and heating equipment operating on the principle of burning an air-fuel mixture.
  • Examples of the method are a system for separating air supplied to an internal combustion engine [1], [2], a method and apparatus for reducing exhaust emissions [3], a variable oxygen / nitrogen enrichment system for use in internal combustion engines [4] , method and device for reducing emissions during operation of unheated
  • the closest set of features to the claimed one is a method and apparatus for purifying exhaust gases using alpha radiation [19], including treating the air supplied through the engine air manifold with alpha radiation, which converts diatomic oxygen in the air into a strong oxidizing agent - oxygen through the splitting of oxygen molecules into monatomic oxygen, as well as hydrogen into monatomic hydrogen, which are supplied to the internal combustion engine in the form of air containing active oxygen, monatomic oxygen and hydrogen to reduce the toxic content of exhaust gases.
  • the method is implemented in a device comprising a natural radioactive element that emits alpha particles with a radiation level of 0.001-0.6 becquerel due to the decay of the radioisotope, while the radioactive element or device comprising this element is mounted on an air intake manifold, exhaust pipe or fuel hose equipment or engine to remove toxic substances from exhaust gases.
  • the disadvantage of this method is the low concentration of negative ions due to the rapid recombination of electrons and positive air ions generated during the processing of air by alpha radiation.
  • the radiation power does not allow for the dissociation of compounds harmful to human health and the environment contained in the exhaust gases, and to effectively neutralize them.
  • the disadvantages of this method should also include the impossibility of the practical use of natural radioactive elements, because all of them have uncontrolled decay with the emission of gamma radiation, beta radiation and alpha radiation, while gamma and beta radiation have large penetrating power (from several meters to several tens of meters), which is not permissible according to Russian and international standards radiation safety [20].
  • the effect of alpha, beta, and gamma radiation claimed in this method does not split molecules into atoms, but knocks out molecules, electrons, turning molecules into positive ions, which dramatically reduces the efficiency of combustion.
  • CO carbon monoxide
  • the problem solved by the invention is to increase the efficiency of neutralizing toxic impurities in the exhaust gases of internal combustion engines, simplifying the design of the device and installing it in the dimensions of the internal combustion engine and its systems, which reduces the one-time cost of installing the device in the engine and the cost of its operation.
  • the problem is solved by achieving the following technical results: creating a high controlled concentration of negative oxygen ions in the air supplied to the carburetor or fuel pump of internal combustion engines to increase the efficiency of fuel combustion in the internal combustion engine due to the greater oxidizing ability of air, which will reduce the content of harmful impurities in exhaust gases; dissociation of toxic compounds contained in the exhaust gases to an atomic state, increasing the concentration of negative oxygen ions in the exhaust gases to prevent the re-formation of toxic compounds and to provide physico-chemical reactions that prevent the re-formation of harmful compounds and the enrichment of exhaust gases with ionized oxygen.
  • the alpha particle energy for the treatment of exhaust gases is chosen so as to ensure the dissociation of nitrogen oxides (NO x ), carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (H n C m ) when the exhaust gases pass through the exhaust system of the internal combustion engine, and in order to prevent repeated the formation of harmful compounds at the same time enrich the exhaust gases with negative oxygen ions.
  • the energy of free electrons contained in the air supplied through the air pipe to the engine is regulated by exposure to an electric field parallel to the air flow velocity, so that the electron energy is in the range from 0.4 to 2.0 eV to provide energy capture, sticking and affinity energy of an oxygen atom to an electron.
  • the concentration of negative oxygen ions in the air supplied to the carburetor or fuel pump of the internal combustion engine is provided at least 2-10 8 cm-3 with a unipolarity coefficient tending to 0, and the unipolarity coefficient is calculated as the ratio of the quantity positive ions to the number of negative ions per unit volume of air.
  • Reducing toxic emissions is provided by increasing the efficiency of fuel combustion in an internal combustion engine, which in turn is ensured by the fact that air enriched with large the amount of negative oxygen ions is supplied to the carburetor or fuel pump of the internal combustion engine.
  • Negative oxygen ions are a stronger oxidizing agent compared to molecular, neutral oxygen O 2 , which leads to an increase in the oxidation efficiency of fuel hydrocarbons and, accordingly, an increase in its combustion efficiency.
  • increasing the efficiency of fuel combustion is determined by the fact that the fuel is burned more fully, which leads to a significant reduction in the content of harmful substances in the exhaust gases of the engine.
  • a significant increase in fuel combustion efficiency and, correspondingly, reduction in toxic emissions is achieved by providing a high concentration of negative oxygen ions of at least 2-10 cm-3 with a unipolarity coefficient tending to 0 in the air supplied to the carburetor or fuel pump of the internal combustion engine.
  • the specified concentration of negative ions of oxygen in the air is provided as follows. First, the air taken from the atmosphere and passed through the air filter in the section of the air pipe from the air filter or gas distribution unit, taking into account its adjustment to the carburetor or fuel pump, is treated with a stream of alpha particles, causing shock ionization of air molecules with the formation of positive ions and free electrons. Free electrons pass through a grid electrode to achieve energies of 0.4 - 2 eV (the energy range in which are the capture, adherence, and affinity energies of the oxygen atom to the electron). Negative air oxygen ions are formed when free electrons adhere to neutral molecules and oxygen atoms, provided that the energy of free electrons is in the range of 0.4..2.0 eV in accordance with formula (1):
  • O 2 " is the negative ion of the diatomic oxygen molecule; O is atomic oxygen;
  • O ' is a negative ion of atomic oxygen.
  • the resulting negative oxygen ions entering the engine provide a more complete combustion of the fuel, which reduces the content of harmful impurities in the exhaust gases, especially nitrogen oxides, carbon monoxide and hydrocarbons.
  • exhaust gases consisting mainly of compounds harmful to human health and the environment, such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (H n C n ,) and nitrogen oxides (NO x ), including nitrogen dioxide (NO 2 ) as well as small amounts of carbon dioxide, sulfur and lead compounds.
  • CO carbon monoxide
  • H n C n hydrocarbons
  • NO x nitrogen oxides
  • the neutralization of these harmful impurities in the exhaust gases of internal combustion engines is ensured by the dissociation of nitrogen dioxide, carbon monoxide and hydrocarbons in the exhaust system of the engine exhaust to compounds that are harmless to humans and the environment. Dissociation is carried out by electron impact of nitrogen dioxide molecules
  • E is the electron impact energy
  • O is atomic oxygen
  • the energy of the alpha particle source is selected so that, in interaction with the electric field created by the electrode in the form of a conducting grid, a cloud of free electrons with an energy in the range of 7 - 15 eV is generated, which causes an excited state molecules of harmful impurities and their dissociation in the exhaust gases of the engine.
  • the proposed method can be implemented using a device consisting of an air pipeline for supplying air to an internal combustion engine, in which an ionization chamber with at least one alpha particle source installed in it is placed in the area between the air filter or gas distribution device and the engine radiation efficiency of at least 10.2 becquerels 8 and piping for discharging engine exhaust gas, wherein the dissociation chamber is placed with the installed therein, at least one of IP regular enrollment alpha particle radiation efficiency of at least
  • the walls of the ionization and dissociation chambers and inserts are made of non-conductive material.
  • the inserts are provided with recesses in which sources of alpha particles are installed, and their depth is not less than 2 mm greater than the thickness of the source of alpha particles.
  • the depth of the recesses in the inserts is chosen in such a way as to obtain such alpha-particle energy as is necessary to give excitation energy to free electrons in order to dissociate molecules of harmful exhaust impurities.
  • the length of the source of alpha particles mounted on a plate mounted in an ionization chamber placed in the pipeline for supplying air to the engine is at least 60 mm.
  • the length of the source of alpha particles mounted on a plate mounted in an ionization chamber placed in the pipeline for exhaust gas from the engine is at least 60 mm.
  • a device is also proposed in which at least one electrode made in the form of a conductive grid located behind a source of alpha particles along the air flow in an air duct for supplying air to the engine and an exhaust gas duct for the engine is additionally placed air duct and exhaust gas in the exhaust system of the engine, across the air flow in the air duct and exhaust gas in the exhaust system, and connected to the negative terminal of the source of constant o voltage, the positive terminal of which is grounded.
  • the DC voltage source is a multiplier - a voltage rectifier with an input voltage of 12V supplied from a car generator and an output constant voltage in the range of 0.2..1.0 kV.
  • the distance between the electrode closest to each other for the recovery of positive ions and the conservation of free electrons and the source of alpha particles is at least 1 / bh, where h is the size of the mesh cell from which the electrode is made, but not more than 20 mm.
  • At least one electrode made in the form of a conductive grid located across the air flow in the air pipe and exhaust gases in the exhaust system connected to the negative terminal DC voltage source, the positive terminal of which is grounded ensures the neutralization of positive ions contained in the air supplied to the engine and exhaust gases, by restoring them to the specified electrode, as well as the regulation of the energy of free electrons contained in the air supplied to the engine, and in the exhaust gases to values determined by the value of the negative potential on the grid and the distance to the nearest source of alpha particles.
  • Electrode and the source of alpha particles closest to each other at a distance of not less than 1 / bh, where h is the mesh cell size but not more than 20 mm ensures the distribution of electrons over velocities with an average energy ranging from 0.4 to 2.0 eV in an ionization chamber placed in an air pipeline, which provides a high probability of capture and attachment of electrons to oxygen molecules with the affinity of the oxygen atom to the electron with the formation of negative oxygen ions, and the energy of free electrons in the range of 7 - 15 eV after passage Ia dissociation chamber, placed in the resonator or engine exhaust system muffler.
  • the device uses sources of alpha particles, which must be manufactured and certified according to GOST P51873-2002 (Closed radionuclide sources of ionizing radiation. General technical requirements).
  • the mean free path of alpha particles in air depends on their energy, determined by the radioactive isotope used in the source, and is several centimeters. This value is known and is determined from the tables. For example, for the isotope P 239, the maximum energy of the alpha particles emitted by it is 5.1 MeV, and the average mean free path of alpha particles in air is 50 mm. The distance between the plates and the walls of the chamber should not exceed the mean free path of alpha particles, since otherwise part of the air or exhaust gases will not be treated with alpha particles.
  • the distance between the electrode closest to each other for the recovery of positive ions and the conservation of free electrons and the source of alpha particles is chosen to be at least 1 / bh, where h is the size of the mesh cell from which the electrode is made, but not more than 20 mm. This is due to the time to bring the energy of electrons in the air pipeline after passing through the ionization chamber to the required range of 0.4 - 2 eV, to prevent their recombination with positive ions and to pass electrons through the electrode in the form of a network of conductive material.
  • FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3 Air is supplied to the internal combustion engine 1 (see Fig. L) through the pipe of the air manifold 2, the air purification system with an air filter 3, and, depending on the type of engine and car, a gas distribution device 4. Between the air purification system 3 and the carburetor or an ionization chamber 9 is placed by the fuel pump of engine 1 ionization 9 can be made in the form of a segment of the air manifold and installed directly after the air filter or gas distribution device (option 90 or directly in front of the carburetor or fuel pump (option 9 2 ). Fuel is supplied to the engine through the fuel supply system 5.
  • Exhaust gases are removed through the system exhaust, consisting of the resonator 6, the muffler 7, the exhaust pipe 8.
  • the chamber dissociation of harmful impurities in the exhaust gases of the engine 10 is placed in a silencer (1O embodiment 1) or Lakes ator (1O embodiment 2).
  • Air 11 is supplied to the ionization chamber 9 (see FIG. 2), which is subjected to a stream of alpha particles 17 emitted by a plate 13 coated with a radioactive isotope emitting alpha particles and manufactured in accordance with the requirements of GOST P51873-2002 (Sources of ionizing closed radionuclide emissions. General technical requirements).
  • the length of the plate 13 is at least 60 mm, which corresponds to the technical conditions of the above GOST.
  • the plate 13 is mounted in the grooves of the strap 12 to fix the position of the source of alpha particles in the oxygen ionization chamber of the air.
  • An electrode 14 is also placed in the ionization chamber 9, made in the form of a conductive grid connected to the negative terminal of a constant voltage source 15, the positive terminal of which is grounded, and the cell size is h.
  • the electrode 14 is fixed in the required position by a dielectric clamping ring 19.
  • the ionization chamber 9 is made in the form of an insert 18 into the air collector. Air 16 enriched with negative oxygen ions enters the internal combustion engine.
  • the dissociation chamber 10 for neutralizing harmful impurities in the exhaust gases of internal combustion engines is placed in the muffler 7 or resonator 6.
  • the exhaust gases 20 entering the muffler or resonator from the internal combustion engine are processed by alpha particles 23 emitted by the plates 22 installed in the insert 24 followed by exhaust gases 21, in which harmful impurities are neutralized, emitted into the atmosphere.
  • the electrode 25 in the form of a conductive grid with a cell size h is connected to a constant voltage source 26 and fixed at the required distance from the alpha particle source by two dielectric rings - holders 27.
  • the device operates as follows. Air 11 enters the air intake manifold and enters the ionization chamber 9, where it is processed by a stream of alpha particles 17 emitted by the source 13. As a result of the treatment, positive ions and free electrons are formed in the air. Further, air passes through the electrode 14, on which positive ions are restored, receiving the missing electrons from the mesh electrode. Also in the electric field of the grid, the energy of free electrons in the air is brought to energies lying in the range 0.4..2.0 eV. Free electrons adhere to oxygen molecules having an electron affinity and are captured by them to form negative oxygen ions. As a result, a high concentration of negative oxygen ions is created in the air, which have a high oxidizing effect with respect to fuel.
  • Fine tuning of the device to achieve the highest efficiency of fuel combustion and neutralization of harmful impurities in the exhaust gases is achieved by selecting the output voltages of the electrodes power sources and separately controlling the alpha-particle energy both in the ionization chamber placed in the engine air supply system and in the exhaust system .

Abstract

The invention relates to engine engineering and can be used in the automobile industry and heating facilities. The inventive method consists in treating the air supplied to the engine via an air manifold by alpha particles, in recovering air positive ions and in enriching the air with negative oxygen ions, wherein the alpha particle energy for treating the waste gases is selected in such a way that nitrogen oxides, carbon oxide and hydrocarbons are dissociated by electron impact when the waste gases pass through the engine exhaust system and the waste gases are simultaneously enriched with negative oxygen ions. The inventive device comprises an air duct with an ionisation chamber provided with an alpha-particle source and a pipeline which is used for exhausting the waste gases from the engine and comprises a dissociatiation chamber containing the alpha-particle source. In the second variant, the air intake and waste gas exhaust pipes are additionally provided with at least one electrode situated behind the alpha-particle source. The invention makes it possible to increase the efficiency of oxidising of fuel hydrocarbons and to reduce the content of harmful impurities in waste gases.

Description

Способ нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления (варианты) A method of neutralizing harmful impurities in the exhaust gases of an internal combustion engine and a device for its implementation (options)
Предложение относится к области двигателестроения и автомобилестроения, а именно к способам снижения содержания вредных примесей в отработавших газах и понижения их токсичности. Предложение может быть использовано как в двигателях внутреннего сгорания, 5 работающих на бензине, дизельном топливе и газе, так и в различных видах горелок и отопительного оборудования, работающих на принципе горения воздушно-топливной смеси.The proposal relates to the field of engine building and automotive industry, and in particular to methods for reducing the content of harmful impurities in exhaust gases and lowering their toxicity. The proposal can be used both in internal combustion engines, 5 running on gasoline, diesel fuel and gas, and in various types of burners and heating equipment operating on the principle of burning an air-fuel mixture.
Известен способ снижения токсичности отработавших газов путем применения селективных мембран, проницаемых для кислорода воздуха.A known method of reducing the toxicity of exhaust gases through the use of selective membranes permeable to oxygen.
10 Примерами способа являются система разделения воздуха, подаваемого в двигатель внутреннего сгорания [1], [2], способ и устройство для снижения выбросов в выхлопных газах [3], система переменного обогащения воздуха кислородом/азотом для применения в двигателях внутреннего сгорания [4], способ и устройство для снижения выбросов при работе непрогретого10 Examples of the method are a system for separating air supplied to an internal combustion engine [1], [2], a method and apparatus for reducing exhaust emissions [3], a variable oxygen / nitrogen enrichment system for use in internal combustion engines [4] , method and device for reducing emissions during operation of unheated
15 двигателя посредством использования обогащенного кислородом воздуха [5], способ уменьшения токсичности отработанных газов двигателей внутреннего сгорания [6]. Недостатками указанных способов являются снижение мощности двигателя из-за затрачивания дополнительной энергии на прокачивание воздуха "через селективные мембраны, необходимость15 of the engine through the use of oxygen-enriched air [5], a method of reducing the toxicity of exhaust gases of internal combustion engines [6]. The disadvantages of these methods are the reduction in engine power due to the additional energy zatrachivaniya air pumping "through selective membranes, the need
20 постоянной замены мембран при выработке их ресурса, а также значительное конструктивное усложнение двигателя и системы отвода отработавших газов для создания рециркуляции газов, включая применение устройств, выходящих за габариты двигателя и систем снабжения его воздухом, топливом и системы выброса отработавших газов.20 continuous replacement of the membranes during the development of their resource, as well as a significant structural complication of the engine and exhaust gas system to create gas recirculation, including the use of devices that go beyond the dimensions of the engine and its air, fuel and exhaust systems.
25 Известны способы и устройства ионизации воздуха для двигателей внутреннего сгорания, заключающиеся в том, что в подаваемом в двигатель внутреннего сгорания воздухе зажигают газовый разряд (коронный, тлеющий или дуговой). Примерами указанных способов и устройств являются система ионизации воздуха для двигателей внутреннего сгорания [7], система подачи воздуха в двигатель внутреннего сгорания [8], двигатель с эффектом ионизации для двигателей с впрыском топлива [9], устройство для очистки выхлопных газов [10], устройство коронного разряда [11], устройство очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания [12], способ нейтрализации отработавших газов и устройство для его осуществления [13], способ нейтрализации отработавших газов двигателя внутреннего сгорания путем их ионизации в нейтрализаторе [14], способ нейтрализации отработавших газов двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления [15]. Недостатком этих способов является сжигание кислорода газовым разрядом с образованием окислов азота до попадания воздуха в камеру сгорания двигателя, что резко снижает эффективность горения топлива, а также сравнительно большие затраты электроэнергии, идущие, в основном, на создание электрического разряда в воздухе, что делает эти способы настолько сложно технически осуществимыми, т.к. газовые разряды требуют напряжения в 100 кВ, что их невозможно практически применять в транспортных средствах.25 Known methods and devices for air ionization for internal combustion engines, which consists in the fact that in the air supplied to the internal combustion engine ignite a gas discharge (corona, smoldering or arc). Examples of these methods and devices are an air ionization system for internal combustion engines [7], an air supply system for an internal combustion engine [8], an ionization engine for fuel injection engines [9], an exhaust gas purification device [10], a corona discharge device [11], an exhaust gas purification device for an internal engine combustion [12], a method of neutralizing exhaust gases and a device for its implementation [13], a method of neutralizing exhaust gases of an internal combustion engine by ionizing them in a catalyst [14], a method of neutralizing exhaust gases of an internal combustion engine and a device for its implementation [15]. The disadvantage of these methods is the burning of oxygen by a gas discharge with the formation of nitrogen oxides before air enters the combustion chamber of the engine, which sharply reduces the efficiency of fuel combustion, as well as the relatively large energy costs that go mainly to create an electric discharge in the air, which makes these methods so difficult technically feasible because gas discharges require a voltage of 100 kV, which is practically impossible to use in vehicles.
Известны способы ионизации воздуха, подаваемого в двигатель внутреннего сгорания, с целью очистки отработавших газов, реализуемые в устройствах [16], [17], [18], заключающиеся в том, что воздух, подаваемый в двигатель внутреннего сгорания, пропускают через патрубок, содержащий радиоактивный материал, обеспечивающий радиационное альфа-излучение для обработки подаваемого по патрубку воздуха. Недостатком этих способов является низкая концентрация отрицательных ионов, связанная с тем, что получающиеся в результате облучения воздуха альфа - излучением свободные электроны рекомбинируют с возникающими здесь же положительными ионами и не образуют отрицательных ионов воздуха. Более того, радиационное воздействие непосредственно не раскалывает молекулы газов воздуха, поэтому атомарный кислород не образуется, не повышается окислительная способность воздуха и не повышается эффективность сгорания топлива. Кроме того, при применении указанных способов выбиванием электрона альфа-частицей из молекулы кислорода образуются положительные ионы кислорода, что снижает окислительную способность нейтральных молекул кислорода.Known methods of ionizing the air supplied to the internal combustion engine, for the purification of exhaust gases, implemented in devices [16], [17], [18], which consists in the fact that the air supplied to the internal combustion engine is passed through a pipe containing radioactive material that provides radiation alpha radiation to process the air supplied through the pipe. The disadvantage of these methods is the low concentration of negative ions, due to the fact that free electrons resulting from irradiation of air with alpha radiation recombine with the positive ions that arise here and do not form negative air ions. Moreover, radiation exposure does not directly crack air gas molecules, therefore atomic oxygen is not formed, the oxidizing ability of air does not increase, and fuel combustion efficiency does not increase. In addition, when using these methods, knocking out an electron with an alpha particle from an oxygen molecule produces positive oxygen ions, which reduces the oxidative ability of neutral oxygen molecules.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому является способ и устройство для очистки выхлопных газов с помощью альфа- излучения [19], включающий обработку воздуха, подаваемого через воздушный коллектор двигателя, альфа - излучением, которое превращает двухатомный кислород в воздухе в сильный окислитель - кислород посредством расщепления молекул кислорода в одноатомный кислород, а также водород в одноатомный водород, которые подаются в двигатель внутреннего сгорания в виде воздуха, содержащего активный кислород, одноатомный кислород и водород для снижения содержания токсических веществ в выхлопных газах. Способ реализуется в устройстве, включающем природный радиоактивный элемент, который излучает альфа-частицы с уровнем излучения 0,001 - 0,6 беккерель за счет распада радиоизотопа, при этом радиоактивный элемент или устройство, включающее этот элемент, установлено на воздухозаборном коллекторе, выхлопной трубе или топливном шланге оборудования или двигателя с целью удаления токсичных веществ из выхлопных газов.The closest set of features to the claimed one is a method and apparatus for purifying exhaust gases using alpha radiation [19], including treating the air supplied through the engine air manifold with alpha radiation, which converts diatomic oxygen in the air into a strong oxidizing agent - oxygen through the splitting of oxygen molecules into monatomic oxygen, as well as hydrogen into monatomic hydrogen, which are supplied to the internal combustion engine in the form of air containing active oxygen, monatomic oxygen and hydrogen to reduce the toxic content of exhaust gases. The method is implemented in a device comprising a natural radioactive element that emits alpha particles with a radiation level of 0.001-0.6 becquerel due to the decay of the radioisotope, while the radioactive element or device comprising this element is mounted on an air intake manifold, exhaust pipe or fuel hose equipment or engine to remove toxic substances from exhaust gases.
Недостатком этого способа является низкая концентрация отрицательных ионов вследствие быстрой рекомбинации электронов и положительных ионов воздуха, образующихся при обработке воздуха альфа - излучением. Кроме этого, мощность излучения не позволяет обеспечивать диссоциацию вредных для здоровья человека и экологии соединений, содержащихся в отработавших газах, и эффективно нейтрализовать их. К недостаткам указанного способа следует также отнести невозможность практического использования природных радиоактивных элементов, т.к. все они обладают неконтролируемым распадом с испусканием гамма- излучения, бета-излучения и альфа-излучения, при этом гамма- и бета- излучение обладают большой проникающей способностью (от нескольких метров до нескольких десятков метров), что не допустимо по требованиям российских и международных норм радиационной безопасности [20]. Более того, заявленное в указанном способе воздействие альфа-, бета- и гамма-излучения не раскалывает молекулы на атомы, а выбивает из молекул электроны, превращая молекулы в положительные ионы, что резко снижает эффективность сгорания. Чтобы добиться распада молекул на атомы, необходимо провести многоступенчатую обработку молекул электронами для выхода на энергию диссоциации того или иного газа. Так, например, для угарного газа (СО) необходимый уровень энергии диссоциации составляет от 7 до 14 эВ в зависимости от температуры и давления газа. В вышеуказанном способе с использованием природного радиоактивного материала учитывается только энергия альфа-частиц, хотя, в действительности, большая часть энергии излучается бета- и гамма- излучением. Задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности нейтрализации токсичных примесей в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания, упрощение конструкции устройства и установка его в габаритах двигателя внутреннего сгорания и его систем, что дает снижение единовременных затрат на установку устройства в двигатель и затрат на его эксплуатацию.The disadvantage of this method is the low concentration of negative ions due to the rapid recombination of electrons and positive air ions generated during the processing of air by alpha radiation. In addition, the radiation power does not allow for the dissociation of compounds harmful to human health and the environment contained in the exhaust gases, and to effectively neutralize them. The disadvantages of this method should also include the impossibility of the practical use of natural radioactive elements, because all of them have uncontrolled decay with the emission of gamma radiation, beta radiation and alpha radiation, while gamma and beta radiation have large penetrating power (from several meters to several tens of meters), which is not permissible according to Russian and international standards radiation safety [20]. Moreover, the effect of alpha, beta, and gamma radiation claimed in this method does not split molecules into atoms, but knocks out molecules, electrons, turning molecules into positive ions, which dramatically reduces the efficiency of combustion. In order to achieve the decay of molecules into atoms, it is necessary to carry out multi-stage processing of molecules by electrons in order to reach the dissociation energy of a particular gas. So, for example, for carbon monoxide (CO), the required level of dissociation energy is from 7 to 14 eV, depending on the temperature and pressure of the gas. In the above method using natural radioactive material, only the energy of alpha particles is taken into account, although, in reality, most of the energy is emitted by beta and gamma radiation. The problem solved by the invention is to increase the efficiency of neutralizing toxic impurities in the exhaust gases of internal combustion engines, simplifying the design of the device and installing it in the dimensions of the internal combustion engine and its systems, which reduces the one-time cost of installing the device in the engine and the cost of its operation.
Поставленная задача решается путем достижения следующих технических результатов: создание высокой управляемой концентрации отрицательных ионов кислорода в воздухе, подаваемом в карбюратор или топливный насос двигателей внутреннего сгорания для повышения эффективности сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания за счет большей окислительной способности воздуха, что позволит снизить содержание вредных примесей в отработавших газах; диссоциация токсичных соединений, содержащихся в отработавших газах, до атомарного состояния, повышение концентрации отрицательных ионов кислорода в отработавших газах для предотвращения повторного образования токсичных соединений и для обеспечения физико-химических реакций, не допускающих повторного образования вредных соединений и обогащения отработавших газов ионизированным кислородом.The problem is solved by achieving the following technical results: creating a high controlled concentration of negative oxygen ions in the air supplied to the carburetor or fuel pump of internal combustion engines to increase the efficiency of fuel combustion in the internal combustion engine due to the greater oxidizing ability of air, which will reduce the content of harmful impurities in exhaust gases; dissociation of toxic compounds contained in the exhaust gases to an atomic state, increasing the concentration of negative oxygen ions in the exhaust gases to prevent the re-formation of toxic compounds and to provide physico-chemical reactions that prevent the re-formation of harmful compounds and the enrichment of exhaust gases with ionized oxygen.
Указанные технические результаты достигаются за счет того, что воздух, подаваемый через воздушный трубопровод/коллектор двигателя на участке от воздушного фильтра или, в зависимости от устройства двигателя, газораспределительного устройства до карбюратора или топливного насоса, а отработавшие газы в трубопроводе выброса выхлопных газом обрабатывают потоком альфа-частиц, а после обработки нейтрализуют положительные ионы в воздухе, подаваемом в двигатель внутреннего сгорания через воздушный коллектор с одновременным обогащением воздуха отрицательными ионами кислорода. Энергию альфа - частиц для обработки отработавших газов выбирают так, чтобы обеспечить диссоциацию окислов азота (NOx), угарного газа (СО) и углеводородов (HnCm) при прохождении отработавших газов через систему выхлопа двигателя внутреннего сгорания, а с целью предотвращения повторного образования вредных соединений одновременно обогащают отработавшие газы отрицательными ионами кислорода.These technical results are achieved due to the fact that the air supplied through the air pipe / engine manifold in the area from the air filter or, depending on the engine structure, gas distribution device to the carburetor or fuel pump, and the exhaust gases in the exhaust gas exhaust pipeline are treated with a stream of alpha particles, and after processing they neutralize the positive ions in the air supplied to the internal combustion engine through the air manifold while enriching the air with negative oxygen ions. The alpha particle energy for the treatment of exhaust gases is chosen so as to ensure the dissociation of nitrogen oxides (NO x ), carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (H n C m ) when the exhaust gases pass through the exhaust system of the internal combustion engine, and in order to prevent repeated the formation of harmful compounds at the same time enrich the exhaust gases with negative oxygen ions.
Кроме того, нейтрализуют содержащиеся в подаваемом через воздушный трубопровод в двигатель воздухе положительные ионы, восстанавливая их на поверхности электрода с отрицательным электрическим потенциалом. При этом с целью образования отрицательных ионов кислорода регулируют энергию свободных электронов, содержащихся в воздухе, подаваемом через воздушный трубопровод в двигатель, воздействием электрическим полем, параллельным скорости воздушного потока, так, чтобы энергия электронов находилась в пределах от 0,4 до 2,0 эВ для обеспечения энергии захвата, прилипания и энергии сродства атома кислорода электрону.In addition, they neutralize the positive ions contained in the air supplied through the air duct to the engine, restoring them to the surface of the electrode with negative electric potential. In this case, in order to form negative oxygen ions, the energy of free electrons contained in the air supplied through the air pipe to the engine is regulated by exposure to an electric field parallel to the air flow velocity, so that the electron energy is in the range from 0.4 to 2.0 eV to provide energy capture, sticking and affinity energy of an oxygen atom to an electron.
Кроме того, путем управления энергией свободных электронов обеспечивают концентрацию отрицательных ионов кислорода в воздухе, подаваемом в карбюратор или топливный насос двигателя внутреннего сгорания, не менее 2-108 cм-3 с коэффициентом униполярности, стремящемся к 0, причем коэффициент униполярности рассчитывается как отношение количества положительных ионов к количеству отрицательных ионов в единице объема воздуха.In addition, by controlling the energy of free electrons, the concentration of negative oxygen ions in the air supplied to the carburetor or fuel pump of the internal combustion engine is provided at least 2-10 8 cm-3 with a unipolarity coefficient tending to 0, and the unipolarity coefficient is calculated as the ratio of the quantity positive ions to the number of negative ions per unit volume of air.
Снижение токсичных выбросов обеспечивается повышением эффективности сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания, что в свою очередь обеспечивается тем, что воздух, обогащенный большим количеством отрицательных ионов кислорода, подается в карбюратор или топливный насос двигателя внутреннего сгорания. Отрицательные ионы кислорода являются более сильным окислителем по сравнению с молекулярным, нейтральным кислородом O2, что приводит к повышению эффективности окисления углеводородов топлива и, соответственно, повышению эффективности его сгорания. При этом повышение эффективности сгорания топлива определяется тем, что топливо сжигается более полно, что приводит к существенному снижению содержания вредных веществ в отработавших газах двигателя. Существенное повышение эффективности сгорания топлива и, соответствие, снижение содержания токсичных выбросов достигается за счет обеспечения высокой концентрации отрицательных ионов кислорода не менее 2-10 cм-3 с коэффициентом униполярности, стремящемся к 0 в воздухе, подаваемом в карбюратор или топливный насос двигателя внутреннего сгорания.Reducing toxic emissions is provided by increasing the efficiency of fuel combustion in an internal combustion engine, which in turn is ensured by the fact that air enriched with large the amount of negative oxygen ions is supplied to the carburetor or fuel pump of the internal combustion engine. Negative oxygen ions are a stronger oxidizing agent compared to molecular, neutral oxygen O 2 , which leads to an increase in the oxidation efficiency of fuel hydrocarbons and, accordingly, an increase in its combustion efficiency. At the same time, increasing the efficiency of fuel combustion is determined by the fact that the fuel is burned more fully, which leads to a significant reduction in the content of harmful substances in the exhaust gases of the engine. A significant increase in fuel combustion efficiency and, correspondingly, reduction in toxic emissions is achieved by providing a high concentration of negative oxygen ions of at least 2-10 cm-3 with a unipolarity coefficient tending to 0 in the air supplied to the carburetor or fuel pump of the internal combustion engine.
Указанная концентрация отрицательных ионов кислорода воздуха обеспечивается следующим образом. Сначала воздух, забираемый из атмосферы и прошедший через воздушный фильтр, на участке воздушного трубопровода от воздушного фильтра или газораспределительного устройства с учетом его регулировки до карбюратора или топливного насоса обрабатывают потоком альфа-частиц, вызывающих ударную ионизацию молекул воздуха с образованием положительных ионов и свободных электронов. Свободные электроны проходят через сетчатый электрод для достижения энергий 0.4 - 2 эВ (диапазон энергий в которых находятся энергии захвата, прилипания и энергии сродства атома кислорода электрону). Отрицательные ионы кислорода воздуха образуются при прилипании свободных электронов к нейтральным молекулам и атомам кислорода, при условии, что энергия свободных электронов находится в пределах 0,4..2,0 эВ в соответствии с формулой (1):The specified concentration of negative ions of oxygen in the air is provided as follows. First, the air taken from the atmosphere and passed through the air filter in the section of the air pipe from the air filter or gas distribution unit, taking into account its adjustment to the carburetor or fuel pump, is treated with a stream of alpha particles, causing shock ionization of air molecules with the formation of positive ions and free electrons. Free electrons pass through a grid electrode to achieve energies of 0.4 - 2 eV (the energy range in which are the capture, adherence, and affinity energies of the oxygen atom to the electron). Negative air oxygen ions are formed when free electrons adhere to neutral molecules and oxygen atoms, provided that the energy of free electrons is in the range of 0.4..2.0 eV in accordance with formula (1):
O2 +e" → O2 " и О +e' → О' (1)O 2 + e " → O 2 " and O + e ' → O ' (1)
Где O2 - двухатомный кислород; е" - электрон;Where O 2 - diatomic oxygen; e " is an electron;
O2 " - отрицательный ион молекулы двухатомного кислорода; О - атомарный кислород;O 2 " is the negative ion of the diatomic oxygen molecule; O is atomic oxygen;
О' - отрицательный ион атомарного кислорода.O ' is a negative ion of atomic oxygen.
Для сохранения высокой концентрации свободных электронов необходимо предотвратить их рекомбинацию с положительными ионами и оседание на деталях воздушного трубопровода. Положительные ионы восстанавливают на электроде, выполненном в виде проводящей сетки, сквозь которую пропускают ионизированный воздух. Для этого на сетке поддерживают отрицательный электрический потенциал при помощи источника постоянного тока. Отрицательный потенциал заряженной сетки, регулирующий энергию электронов, позволяет им эффективно взаимодействовать с кислородом воздуха с образованием отрицательных ионов.To maintain a high concentration of free electrons, it is necessary to prevent their recombination with positive ions and sedimentation on the details of the air pipeline. Positive ions are reduced on an electrode made in the form of a conductive grid through which ionized air is passed. To do this, the negative electric potential is maintained on the grid using a constant current source. The negative potential of the charged grid, which regulates the energy of electrons, allows them to effectively interact with atmospheric oxygen with the formation of negative ions.
Образовавшиеся отрицательные ионы кислорода, попадая в двигатель, обеспечивают более полное сгорание топлива, что уменьшает содержание вредных примесей в отработавших газах, особенно, окислов азота, угарного газа и углеводородов .The resulting negative oxygen ions entering the engine provide a more complete combustion of the fuel, which reduces the content of harmful impurities in the exhaust gases, especially nitrogen oxides, carbon monoxide and hydrocarbons.
При сгорании топлива в цилиндре двигателя образуются отработавшиеWhen fuel is burned in the engine cylinder, spent
(выхлопные) газы, состоящие, главным образом, из таких вредных для здоровья человека и экологии соединений, как угарный газ (СО), углеводороды (HnCn,) и окислы азота (NOx), включая двуокись азота (NO2), а также небольших количеств двуокиси углерода, серы и соединений свинца. Нейтрализация указанных вредных примесей в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания обеспечивается диссоциацией двуокиси азота, угарного газа и углеводородов в системе выброса отработавших газов двигателя до соединений, безвредных для человека и экологии. Диссоциация осуществляется электронным ударом молекул двуокиси азота(exhaust) gases, consisting mainly of compounds harmful to human health and the environment, such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (H n C n ,) and nitrogen oxides (NO x ), including nitrogen dioxide (NO 2 ) as well as small amounts of carbon dioxide, sulfur and lead compounds. The neutralization of these harmful impurities in the exhaust gases of internal combustion engines is ensured by the dissociation of nitrogen dioxide, carbon monoxide and hydrocarbons in the exhaust system of the engine exhaust to compounds that are harmless to humans and the environment. Dissociation is carried out by electron impact of nitrogen dioxide molecules
(NO2), угарного газа (СО) и углеводородов (HnCm) с переводом их в возбужденное состояние на уровень нестабильного возбужденного состояния (7 - 15 эВ) в соответствии с нижеприведенными формулами (2),(NO 2 ), carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (H n C m ) with their conversion to an excited state at the level of an unstable excited state (7 - 15 eV) in accordance with the following formulas (2),
(3) и (4): NO2 + E → 2NO + О; NO + E → N + О (2) где NO2 - двуокись азота;(3) and (4): NO 2 + E → 2NO + O; NO + E → N + O (2) where NO 2 - nitrogen dioxide;
E - энергия электронного удара;E is the electron impact energy;
NO - окись азота;NO - nitric oxide;
О - атомарный кислород.O is atomic oxygen.
СО + E → С + О (3) 2HC + E + О" → H2O + С (4) где СО - угарный газ; E - энергия электронного удара; О — атомарный кислород; HC — углеводородное соединение. С - углерод.СО + E → С + О (3) 2HC + E + О " → H 2 O + С (4) where СО is carbon monoxide; E is the electron impact energy; O is atomic oxygen; HC is a hydrocarbon compound. C is carbon .
С целью диссоциации двуокиси азота, угарного газа и углеводородов, энергия источника альфа - частиц подбирается так, чтобы во взаимодействии с электрическим полем, созданным электродом в виде проводящей сетки, получить облако свободных электронов с энергией в диапазоне 7 - 15 эВ, которая вызывает возбужденное состояние молекул вредных примесей и их диссоциацию в отработавших газах двигателя.In order to dissociate nitrogen dioxide, carbon monoxide and hydrocarbons, the energy of the alpha particle source is selected so that, in interaction with the electric field created by the electrode in the form of a conducting grid, a cloud of free electrons with an energy in the range of 7 - 15 eV is generated, which causes an excited state molecules of harmful impurities and their dissociation in the exhaust gases of the engine.
Предлагаемый способ можно осуществить с помощью устройства, состоящего из воздушного трубопровода для подачи воздуха в двигатель внутреннего сгорания, в котором на участке между воздушным фильтром или газораспределительным устройством и двигателем помещена камера ионизации с установленным в ней, по меньшей мере, одним источником альфа-частиц с эффективностью излучения не менее 2-108 беккерелей, и трубопровода для выброса отработавших газов двигателя, в котором помещена камера диссоциации с установленным в ней, по меньшей мере, одним источником альфа-частиц с эффективностью излучения не менееThe proposed method can be implemented using a device consisting of an air pipeline for supplying air to an internal combustion engine, in which an ionization chamber with at least one alpha particle source installed in it is placed in the area between the air filter or gas distribution device and the engine radiation efficiency of at least 10.2 becquerels 8 and piping for discharging engine exhaust gas, wherein the dissociation chamber is placed with the installed therein, at least one of IP regular enrollment alpha particle radiation efficiency of at least
2-108 беккерелей. При этом, если используются несколько источников альфа-частиц, то они размещаются с обеих сторон, по меньшей мере, одной вставки, установленной внутрь камеры ионизации воздушного трубопровода для подачи воздуха в двигатель, и, по меньшей мере, одной вставки, установленной в камеру диссоциации, помещенной в резонатор или глушитель системы выброса отработавших газов двигателя. Кроме того, расстояние между источниками альфа-частиц и стенками камер ионизации и диссоциации в направлении поперечном потоку воздуха и отработавших газов не превышает длины пробега в воздухе альфа-частиц, испускаемых источниками альфа-частиц.2-10 8 becquerels. Moreover, if several sources of alpha particles are used, they are placed on both sides of at least one insert installed inside the ionization chamber of the air pipe for supplying air to the engine, and at least one insert installed in the dissociation chamber placed in the resonator or silencer of the engine exhaust system. In addition, the distance between the sources of alpha particles and the walls of the chambers of ionization and dissociation in the direction transverse to the flow of air and exhaust gases does not exceed the mean free path in air of alpha particles emitted by sources of alpha particles.
Кроме того, стенки камер ионизации и диссоциации и вставки выполнены из непроводящего материала.In addition, the walls of the ionization and dissociation chambers and inserts are made of non-conductive material.
Кроме того, вставки снабжены углублениями, в которых установлены источники альфа-частиц, причем их глубина не менее чем на 2 мм превышает толщину источника альфа-частиц. Более того, глубина углублений во вставках выбирается таким образом, чтобы получить такую энергию альфа-частиц, которая необходима для придания свободным электронам энергии возбуждения с целью диссоциации молекул вредных примесей отработавших газов.In addition, the inserts are provided with recesses in which sources of alpha particles are installed, and their depth is not less than 2 mm greater than the thickness of the source of alpha particles. Moreover, the depth of the recesses in the inserts is chosen in such a way as to obtain such alpha-particle energy as is necessary to give excitation energy to free electrons in order to dissociate molecules of harmful exhaust impurities.
Кроме того, длина источника альфа-частиц, установленного на пластине, установленной в камере ионизации, помещенной в трубопровод для подачи воздуха в двигатель, составляет не менее 60 мм.In addition, the length of the source of alpha particles mounted on a plate mounted in an ionization chamber placed in the pipeline for supplying air to the engine is at least 60 mm.
Кроме того, длина источника альфа-частиц, установленного на пластине, установленной в камере ионизации, помещенной в трубопровод для выброса отработавших газов из двигателя, составляет не менее 60 мм.In addition, the length of the source of alpha particles mounted on a plate mounted in an ionization chamber placed in the pipeline for exhaust gas from the engine is at least 60 mm.
Также предлагается устройство, в котором в воздушный трубопровод для подачи воздуха в двигатель и в трубопровод для выброса отработавших газов двигателя дополнительно помещают, по меньшей мере, по одному электроду, выполненному в виде проводящей сетки, расположенной за источником альфа-частиц по ходу потока воздуха в воздушном трубопроводе и отработавших газов в системе выхлопа двигателя, поперек потока воздуха в воздушном трубопроводе и отработавших газов в системе выхлопа, и подключенной к отрицательному выводу источника постоянного напряжения, положительный вывод которого заземлен.A device is also proposed in which at least one electrode made in the form of a conductive grid located behind a source of alpha particles along the air flow in an air duct for supplying air to the engine and an exhaust gas duct for the engine is additionally placed air duct and exhaust gas in the exhaust system of the engine, across the air flow in the air duct and exhaust gas in the exhaust system, and connected to the negative terminal of the source of constant o voltage, the positive terminal of which is grounded.
Кроме того, источник постоянного напряжения представляет из себя умножитель - выпрямитель напряжения с входным напряжением 12В, подаваемом от автомобильного генератора, и выходным постоянным напряжением в пределах 0,2..1,0 кВ. Кроме того, расстояние между ближайшими друг к другу электродом для восстановления положительных ионов и сохранения свободных электронов и источником альфа-частиц составляет не менее 1/бh, где h - размер ячейки сетки, из которой выполнен электрод, но не более 20 мм.In addition, the DC voltage source is a multiplier - a voltage rectifier with an input voltage of 12V supplied from a car generator and an output constant voltage in the range of 0.2..1.0 kV. In addition, the distance between the electrode closest to each other for the recovery of positive ions and the conservation of free electrons and the source of alpha particles is at least 1 / bh, where h is the size of the mesh cell from which the electrode is made, but not more than 20 mm.
Размещение после источника (источников) альфа-частиц по ходу движения потоков воздуха и выхлопных газов, по меньшей мере, по одному электроду, выполненному в виде проводящей сетки, расположенной поперек потока воздуха в воздушном трубопроводе и выхлопных газов в системе выхлопа, подключенной к отрицательному выводу источника постоянного напряжения, положительный вывод которого заземлен обеспечивает нейтрализацию положительных ионов, содержащихся в воздухе, подаваемом в двигатель, и выхлопных газах, посредством восстановления их на указанном электроде, а также регулирование энергии свободных электронов, содержащихся в воздухе, подаваемом в двигатель, и в выхлопных газах до значений, определяемых величиной отрицательного потенциала на сетке и расстоянием до ближайшего к ней источника альфа- частиц.The placement after the source (sources) of alpha particles along the flow of air and exhaust gases, at least one electrode made in the form of a conductive grid located across the air flow in the air pipe and exhaust gases in the exhaust system connected to the negative terminal DC voltage source, the positive terminal of which is grounded ensures the neutralization of positive ions contained in the air supplied to the engine and exhaust gases, by restoring them to the specified electrode, as well as the regulation of the energy of free electrons contained in the air supplied to the engine, and in the exhaust gases to values determined by the value of the negative potential on the grid and the distance to the nearest source of alpha particles.
Размещение ближайших друг к другу электрода и источника альфа- частиц на расстоянии не менее 1/бh, где h - размер ячейки сетки, но не более 20 мм, обеспечивает распределение электронов по скоростям со средней энергией в пределах от 0,4 до 2,0 эВ в камере ионизации, помещенной в воздушный трубопровод, что обеспечивает высокую вероятность захвата и прилипания электронов к молекулам кислорода при энергии сродства атома кислорода электрону с образованием отрицательных ионов кислорода, и энергию свободных электронов в пределах 7 - 15 эВ после прохождения камеры диссоциации, помещенной в резонатор или глушитель системы выхлопа двигателя.Placing the electrode and the source of alpha particles closest to each other at a distance of not less than 1 / bh, where h is the mesh cell size but not more than 20 mm, ensures the distribution of electrons over velocities with an average energy ranging from 0.4 to 2.0 eV in an ionization chamber placed in an air pipeline, which provides a high probability of capture and attachment of electrons to oxygen molecules with the affinity of the oxygen atom to the electron with the formation of negative oxygen ions, and the energy of free electrons in the range of 7 - 15 eV after passage Ia dissociation chamber, placed in the resonator or engine exhaust system muffler.
В устройстве используются источники альфа-частиц, которые должны быть изготовлены и аттестованы согласно ГОСТ P51873-2002 (Источники ионизирующего излучения радионуклидные закрытые. Общие технические требования).The device uses sources of alpha particles, which must be manufactured and certified according to GOST P51873-2002 (Closed radionuclide sources of ionizing radiation. General technical requirements).
Длина пробега альфа-частиц в воздухе зависит от их энергии, определяемой радиоактивным изотопом, используемого в источнике, и составляет несколько сантиметров. Это величина известна и определяется из таблиц. Например, для изотопа P239 максимальная энергия испускаемых им альфа-частиц составляет 5,1 МэВ, а средняя длина пробега альфа-частиц в воздухе составляет 50 мм. Расстояния между пластинами и стенками камеры не должно превышать длины пробега альфа-частиц, поскольку в ином случае часть воздуха или выхлопных газов не будет обработана альфа- частицами.The mean free path of alpha particles in air depends on their energy, determined by the radioactive isotope used in the source, and is several centimeters. This value is known and is determined from the tables. For example, for the isotope P 239, the maximum energy of the alpha particles emitted by it is 5.1 MeV, and the average mean free path of alpha particles in air is 50 mm. The distance between the plates and the walls of the chamber should not exceed the mean free path of alpha particles, since otherwise part of the air or exhaust gases will not be treated with alpha particles.
Расстояние между ближайшими друг к другу электродом для восстановления положительных ионов и сохранения свободных электронов и источником альфа-частиц выбирается таким, чтобы быть не менее 1/бh, где h — размер ячейки сетки, из которой выполнен электрод, но не более 20 мм. Это связано с тем, чтобы успеть довести энергию электронов в воздушном трубопроводе после прохождения камеры ионизации до требуемого диапазона 0.4 - 2 эВ, не допустить их рекомбинации с положительными ионами и пропустить электроны сквозь электрод в виде сетки из проводящего материала.The distance between the electrode closest to each other for the recovery of positive ions and the conservation of free electrons and the source of alpha particles is chosen to be at least 1 / bh, where h is the size of the mesh cell from which the electrode is made, but not more than 20 mm. This is due to the time to bring the energy of electrons in the air pipeline after passing through the ionization chamber to the required range of 0.4 - 2 eV, to prevent their recombination with positive ions and to pass electrons through the electrode in the form of a network of conductive material.
Указанные выше диапазоны значений выходного напряжения источников постоянного напряжения определены опытным путем и позволяет подобрать оптимальный режим работы устройства для данных геометрических размеров и скорости потока воздуха и выхлопных газов. Поскольку входное напряжение не превышает 12В, обеспечивается простота изготовления и эксплуатация устройства, за счет использования генератора автомобиля, что позволяет применять способ и устройство в автотранспорте без подключения к стационарному источнику напряжения.The above ranges of the output voltage of DC voltage sources are determined empirically and allows you to choose the optimal mode of operation of the device for these geometric dimensions and flow rates of air and exhaust gases. Since the input voltage does not exceed 12V, the simplicity of manufacture and operation of the device is ensured through the use of a car generator, which allows the method and device to be used in vehicles without connecting to a stationary voltage source.
Существо заявляемых способа и устройства и пример промышленного применения поясняется Фиг. 1, Фиг. 2 и Фиг. 3. В двигатель внутреннего сгорания 1 (см. Фиг.l) подается воздух через патрубок воздушного коллектора 2, систему очистки воздуха с воздушным фильтром 3 и, в зависимости от типа двигателя и автомобиля, газораспределительное устройство 4. Между системой очистки воздуха 3 и карбюратором или топливным насосом двигателя 1 помещена камера ионизации 9. Камера ионизации 9 может быть выполнена в виде отрезка воздушного коллектора и устанавливаться непосредственно после воздушного фильтра или газораспределительного устройства (вариант 90 или непосредственно перед карбюратором или топливным насосом (вариант 92). В двигатель подается топливо по системе подачи топлива 5. Отработавшие газы удаляются через систему выхлопа, состоящую из резонатора 6, глушителя 7, выхлопной трубы 8. Камера диссоциации вредных примесей в отработавших газах двигателя 10 помещается либо в глушитель (вариант 1O1), либо в резонатор (вариант 1O2).The essence of the claimed method and device and an example of industrial application is illustrated in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3. Air is supplied to the internal combustion engine 1 (see Fig. L) through the pipe of the air manifold 2, the air purification system with an air filter 3, and, depending on the type of engine and car, a gas distribution device 4. Between the air purification system 3 and the carburetor or an ionization chamber 9 is placed by the fuel pump of engine 1 ionization 9 can be made in the form of a segment of the air manifold and installed directly after the air filter or gas distribution device (option 90 or directly in front of the carburetor or fuel pump (option 9 2 ). Fuel is supplied to the engine through the fuel supply system 5. Exhaust gases are removed through the system exhaust, consisting of the resonator 6, the muffler 7, the exhaust pipe 8. The chamber dissociation of harmful impurities in the exhaust gases of the engine 10 is placed in a silencer (1O embodiment 1) or Lakes ator (1O embodiment 2).
В камеру ионизации 9 подается воздух 11 (см. Фиг.2), который подвергается обработке потоком альфа-частиц 17, испускаемыми пластиной 13, покрытой радиоактивным изотопом, излучающим альфа-частицы, и изготовленной в соответствии с требованиями ГОСТ P51873-2002 (Источники ионизирующего излучения радионуклидные закрытые. Общие технические требования). Длина пластины 13 составляет не менее 60 мм, что соответствует техническим условиям вышеуказанного ГОСТ. Пластина 13 крепится в пазах планки 12 фиксации положения источника альфа- частиц в камере ионизации кислорода воздуха. В камеру ионизации 9 также помещен электрод 14, выполненный в виде проводящей сетки, подключенной к отрицательному выводу источника постоянного электрического напряжения 15, положительный вывод которого заземлен, а размер ячейки составляет h. Электрод 14 зафиксирован в требуемом положении диэлектрическим прижимным кольцом 19. В целом камера ионизации 9 выполнена в виде вставки 18 в воздушный коллектор. Воздух 16, обогащенный отрицательными ионами кислорода поступает в двигатель внутреннего сгорания.Air 11 is supplied to the ionization chamber 9 (see FIG. 2), which is subjected to a stream of alpha particles 17 emitted by a plate 13 coated with a radioactive isotope emitting alpha particles and manufactured in accordance with the requirements of GOST P51873-2002 (Sources of ionizing closed radionuclide emissions. General technical requirements). The length of the plate 13 is at least 60 mm, which corresponds to the technical conditions of the above GOST. The plate 13 is mounted in the grooves of the strap 12 to fix the position of the source of alpha particles in the oxygen ionization chamber of the air. An electrode 14 is also placed in the ionization chamber 9, made in the form of a conductive grid connected to the negative terminal of a constant voltage source 15, the positive terminal of which is grounded, and the cell size is h. The electrode 14 is fixed in the required position by a dielectric clamping ring 19. In general, the ionization chamber 9 is made in the form of an insert 18 into the air collector. Air 16 enriched with negative oxygen ions enters the internal combustion engine.
Камера диссоциации 10 для нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания помещается в глушитель 7 или резонатор 6. Отработавшие газы 20, поступающие в глушитель или в резонатор из двигателя внутреннего сгорания, обрабатываются альфа-частицами 23, испускаемыми пластинами 22, установленными во вставку 24, после чего выхлопные газы 21, в которых нейтрализованы вредные примеси, выбрасывают в атмосферу. Электрод 25 в виде проводящей сетки с размером ячейки h подключен к источнику 26 постоянного напряжения и зафиксирован на требуемом расстоянии от источника альфа-частиц двумя диэлектрическими кольцами — держателями 27.The dissociation chamber 10 for neutralizing harmful impurities in the exhaust gases of internal combustion engines is placed in the muffler 7 or resonator 6. The exhaust gases 20 entering the muffler or resonator from the internal combustion engine are processed by alpha particles 23 emitted by the plates 22 installed in the insert 24 followed by exhaust gases 21, in which harmful impurities are neutralized, emitted into the atmosphere. The electrode 25 in the form of a conductive grid with a cell size h is connected to a constant voltage source 26 and fixed at the required distance from the alpha particle source by two dielectric rings - holders 27.
Работает устройство следующим образом. Воздух 11 поступает в воздухозаборный коллектор и попадает в камеру ионизации 9, где обрабатывается потоком альфа-частиц 17, испускаемыми источником 13. В результате обработки в воздухе образуются положительные ионы и свободные электроны. Далее воздух проходит через электрод 14, на котором положительные ионы восстанавливаются, получая от сетчатого электрода недостающие электроны. Также в электрическом поле сетки энергия свободных электронов, находящихся в воздухе, доводится до энергий, лежащих в диапазоне 0,4..2,0 эВ. Свободные электроны прилипают к молекулам кислорода, имеющим энергию сродства к электрону, и захватываются ими с образованием отрицательных ионов кислорода. В результате в воздухе создается высокая концентрация отрицательных ионов кислорода, обладающих высоким окислительным действием по отношению к топливу.The device operates as follows. Air 11 enters the air intake manifold and enters the ionization chamber 9, where it is processed by a stream of alpha particles 17 emitted by the source 13. As a result of the treatment, positive ions and free electrons are formed in the air. Further, air passes through the electrode 14, on which positive ions are restored, receiving the missing electrons from the mesh electrode. Also in the electric field of the grid, the energy of free electrons in the air is brought to energies lying in the range 0.4..2.0 eV. Free electrons adhere to oxygen molecules having an electron affinity and are captured by them to form negative oxygen ions. As a result, a high concentration of negative oxygen ions is created in the air, which have a high oxidizing effect with respect to fuel.
Точная настройка устройства для достижения наибольшей эффективности сгорания топлива и нейтрализации вредных примесей в отработавших газах достигается подбором выходных напряжений источников питания электродов и раздельным регулированием энергии альфа-частиц как в камере ионизации, помещенной в систему подачи воздуха в двигатель, так и в систему отвода отработавших газов.Fine tuning of the device to achieve the highest efficiency of fuel combustion and neutralization of harmful impurities in the exhaust gases is achieved by selecting the output voltages of the electrodes power sources and separately controlling the alpha-particle energy both in the ionization chamber placed in the engine air supply system and in the exhaust system .
Имеется опыт предварительных опытно-промышленных испытаний заявляемых способа и устройства на автомобиле ГАЗ 3110 2003 года выпуска с соответствующей документацией по анализу расхода топлива, состава выхлопных газов, потребления топлива двигателем, расхода воздуха, времени впрыска, температуры двигателя, содержания угарного газа CH, углекислого газа, кислорода, коэффициента λ в зависимости от нагрузки на двигатель (холостой ход и под нагрузкой), определенных с применением четырехпозиционного газоанализатора Воsсh. Для проведения испытаний было изготовлено устройство в виде двух камер, одна из которых - камера ионизации, устанавливалась в воздушном коллекторе двигателя внутреннего сгорания автомобиля ГАЗ 3110 (п.92, Фиг.l) , а другая — камера диссоциации вредных примесей (СО, CO2) в резонаторе выхлопной системы автомобиля (п.1O2, Фиг.l). В камеры были помещены пластины с источником альфа-частиц, изготовленным согласно ГОСТ P51873-2002 (Источники ионизирующего излучения радионуклидные закрытые. Общие технические требования), и электроды в виде проводящей сетки. Наружный диаметр диэлектрического кольца (п.18, Фиг.2) для установки пластин с источником альфа-частиц и сетчатого электрода был равен внутреннему диаметру воздушного коллектора для первой камеры, и внутреннему диаметру резонатора выхлопной системы - для второй камеры. Испытания проводились при оборотах двигателя 840 об/мин, 1500 об/мин и 3000 об/мин. Замеры показали существенное снижение выбросов CH и СО в диапазоне оборотов от 840 до 3000 об/мин.There is experience in preliminary pilot tests of the inventive method and device on a 2003 GAZ 3110 vehicle with relevant documentation for the analysis of fuel consumption, exhaust gas composition, engine fuel consumption, air consumption, injection time, engine temperature, carbon monoxide content CH, carbon dioxide , oxygen, coefficient λ depending on engine load (idle and under load), determined with using a four-position gas analyzer For testing, a device was made in the form of two chambers, one of which was an ionization chamber, installed in the air collector of the GAZ 3110 internal combustion engine (item 9 2 , Fig. 1), and the other a chamber for dissociation of harmful impurities (СО, CO 2 ) in the resonator of the exhaust system of the car (p.1O 2 , Fig.l). Plates with an alpha-particle source manufactured in accordance with GOST P51873-2002 (Closed-circuit ionizing radiation sources. General technical requirements) and electrodes in the form of a conductive grid were placed in the chambers. The outer diameter of the dielectric ring (p. 18, FIG. 2) for installing plates with a source of alpha particles and a mesh electrode was equal to the inner diameter of the air collector for the first chamber, and the inner diameter of the resonator of the exhaust system for the second chamber. The tests were carried out at engine speeds of 840 rpm, 1500 rpm and 3000 rpm. Measurements showed a significant reduction in CH and CO emissions in the rev range from 840 to 3000 rpm.
ЛитератураLiterature
1. Авторское свидетельство СССР NsI 665060, опубликовано 12.05.1988.1. USSR copyright certificate NsI 665060, published 05/12/1988.
2. Патент США US6453893, опубликован 24.09.2002.2. US patent US6453893, published 24.09.2002.
3. Всемирный Патент JYs WO0031386, опубликован 02.06.2000.3. JYs World Patent WO0031386, published 02.06.2000.
4. Патент США Ш 5649517, опубликован 22.07.1997.4. U.S. Patent No. 5649517, published July 22, 1997.
5. Патент США Ш 5636619, опубликован 22.07.1997.5. US Patent No. 5636619, published July 22, 1997.
6. Патент РФ .422033249, опубликован 20.04.1995.6. RF patent .422033249, published on 04/20/1995.
7. Патент США Ns 5010869, опубликован 30.04.91.7. US patent Ns 5010869, published 04/30/91.
8. Патент США Ns 5487874, опубликован 30.01.1996.8. US patent Ns 5487874, published 01/30/1996.
9. Патент Японии N° JP62195449, 28.08.1987.9. Japan Patent N ° JP62195449, 08/28/1987.
10. Патент Японии Ш JP2001087621, опубликован 03.04.2001.10. Japanese Patent No. JP2001087621, published April 3, 2001.
11. Патент США Mb 3979193, опубликован 7.09.1976.11. US Patent Mb 3979193, published September 7, 1976.
12. Патент США M>6058698, опубликован 9.05.2000.12. US Patent M> 6058698, published May 9, 2000.
13. Авторское свидетельство СССР N°977843, опубликовано 30.11.1982.13. Copyright certificate of the USSR N ° 977843, published 11/30/1982.
14. Авторское свидетельство СССР N° 1221392, опубликовано 26.04.1986.14. USSR copyright certificate N ° 1221392, published on 04/26/1986.
15. Авторское свидетельство СССР N°977842, опубликовано 30.11.1982.15. USSR author's certificate N ° 977842, published on November 30, 1982.
16. Патент США N° 3678908, опубликован 25.07.1972.16. US Patent No. 3678908, published July 25, 1972.
17. Патент США N<>6536418, опубликован 25.03.2003.17. US Patent N <> 6536418, published March 25, 2003.
18. Патент Китая Ks CN1464188, опубликован 31.12.2003.18. China Patent Ks CN1464188, published December 31, 2003.
19. Патент США Ks 5941219, опубликован 13.07.1997.19. US Patent Ks 5941219, published July 13, 1997.
20. Китайгородцев А.И. Фотоны и ядра. M.: Наука, 1982, - 208 с. 20. Kitaygorodtsev A.I. Photons and nuclei. M .: Nauka, 1982, - 208 p.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Способ нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что обрабатывают потоком альфа-частиц воздух, подаваемый через воздухозаборный трубопровод двигателя на участке от воздушного фильтра или газораспределительного устройства до карбюратора или топливного насоса, и одновременно другим потоком альфа-частиц обрабатывают отработавшие газы в трубопроводе выброса выхлопных газом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что после обработки подаваемого в двигатель внутреннего сгорания через воздушный коллектор воздуха альфа-частицами восстанавливают положительные ионы воздуха, обогащают воздух отрицательными ионами кислорода, а энергию альфа - частиц для обработки отработавших газов выбирают так, чтобы обеспечить диссоциацию окислов азота, угарного газа и углеводородов электронным ударом при прохождении отработавших газов через систему выхлопа двигателя внутреннего сгорания, с одновременным обогащением отработавших газов отрицательными ионами кислорода.1. The method of neutralizing harmful impurities in the exhaust gases of an internal combustion engine, which consists in treating the air supplied through the engine’s air stream through the engine’s intake pipe from the air filter or gas distribution device to the carburetor or fuel pump, and at the same time using another alpha stream Particles are treated with exhaust gases in the exhaust gas exhaust pipe, which is due to the fact that after processing the feed to the internal combustion engine through the airborne air collector with alpha particles restores positive air ions, enriches the air with negative oxygen ions, and the alpha particle energy for treating the exhaust gases is chosen so as to ensure the dissociation of nitrogen oxides, carbon monoxide and hydrocarbons by electron impact when the exhaust gases pass through the exhaust system of the internal engine combustion, while enriching the exhaust gases with negative oxygen ions.
2. Способ нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что нейтрализуют содержащиеся в воздухе, подаваемом через воздухозаборный трубопровод в двигатель, положительные ионы, восстанавливая их на поверхности электрода с отрицательным электрическим потенциалом. 2. The method of neutralizing harmful impurities in the exhaust gases of an internal combustion engine according to claim 1, with the exception that neutralize positive ions contained in the air supplied through the intake pipe to the engine, restoring them to electrode surface with negative electric potential.
3. Способ нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что образуют отрицательные ионы кислорода в воздухе, подаваемом в двигатель, путем регулирования энергии свободных электронов, содержащихся в воздухе, подаваемом через воздушный коллектор в двигатель, воздействием электрическим полем, параллельным скорости воздушного потока, так, чтобы энергия электронов находилась в пределах от 0,4 до 2,0 эВ.3. The method of neutralizing harmful impurities in the exhaust gases of an internal combustion engine according to claim 1, with the exception that they form negative oxygen ions in the air supplied to the engine by controlling the energy of free electrons contained in the air supplied through the air manifold to the engine, exposure to electric field parallel to the speed of the air flow, so that the electron energy is in the range from 0.4 to 2.0 eV.
4. Способ нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что путем управления энергией свободных электронов обеспечивают концентрацию отрицательных ионов кислорода в воздухе, подаваемом в двигатель внутреннего сгорания, не менее 2*108 см"3 с коэффициентом униполярности, стремящемся к 0.4. The method of neutralizing harmful impurities in the exhaust gases of an internal combustion engine according to claim 1, with the fact that by controlling the energy of free electrons, the concentration of negative oxygen ions in the air supplied to the internal combustion engine is provided , not less than 2 * 10 8 cm "3 with a unipolarity coefficient tending to 0.
5. Способ нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, энергию электронов, полученных в результате обработки альфа - частицами отработавших газов при их прохождении через камеру ионизации в системе выхлопа двигателя внутреннего сгорания, обеспечивают в диапазоне от 7 до 15 эВ воздействием электрического поля, параллельного скорости потока отработавших газов.5. The method of neutralizing harmful impurities in the exhaust gases of an internal combustion engine according to claim 1, the effect of which is the energy of electrons obtained as a result of processing alpha-particles of exhaust gases as they pass through the ionization chamber in The exhaust system of an internal combustion engine is provided in the range from 7 to 15 eV by the action of an electric field parallel to the exhaust gas flow rate.
6. Устройство для нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания, состоящее из воздушного трубопровода для подачи воздуха в двигатель внутреннего сгорания, в котором на участке между воздушным фильтром или газораспределительным устройством и карбюратором или топливным насосом помещена камера ионизации с установленным в ней, по меньшей мере, одним источником альфа-частиц, и трубопровода для выброса отработавших газов двигателя, в котором помещена камера диссоциации с установленным в ней, по меньшей мере, одним источником альфа-частиц, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что источники альфа-частиц размещены так, чтобы через зону обработки альфа-частицами в камере ионизации, помещенной в воздуховод, проходил весь воздух, подаваемый в двигатель, а через зону обработки альфа-частицами в камере диссоциации, помещенной в трубопровод системы выброса отработавших газов, проходили все отработавшие газы.6. A device for neutralizing harmful impurities in the exhaust gases of an internal combustion engine, consisting of an air pipe for supplying air to an internal combustion engine, in which an ionization chamber is placed in the area between the air filter or gas distribution device and the carburetor or fuel pump with at least one source of alpha particles, and a pipeline for exhausting engine exhaust gases, in which a dissociation chamber with at least Here, with a single source of alpha particles, it is important that the sources of alpha particles are arranged so that all the air supplied through the alpha particle treatment zone in the ionization chamber placed in the duct into the engine, and through the treatment zone with alpha particles in a dissociation chamber placed in the pipeline of the exhaust system gases, all exhaust gases passed.
7. Устройство для нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания по п.6, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что расстояние между источниками альфа- частиц и стенками камер ионизации и диссоциации не превышают длины пробега в воздухе альфа-частиц, испускаемых источниками альфа-частиц.7. A device for the neutralization of harmful impurities in the exhaust gases of an internal combustion engine according to claim 6, with the proviso that the distance between the sources of alpha particles and the walls of the ionization and dissociation chambers does not exceed the mean free path in airborne alpha particles emitted by alpha particle sources.
8. Устройство для нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания по п.6, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что стенки камер ионизации и диссоциации и пластины выполнены из непроводящего материала.8. A device for neutralizing harmful impurities in the exhaust gases of an internal combustion engine according to claim 6, the clause being that the walls of the ionization and dissociation chambers and plates are made of non-conductive material.
9. Устройство для нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания по п. 6, отличающееся тем, что пластины снабжены углублениями, в которых установлены источники альфа-частиц, причем их глубина не менее чем на 2 мм превышает толщину источника альфа-частиц.9. A device for neutralizing harmful impurities in the exhaust gases of an internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the plates are provided with recesses in which sources of alpha particles are installed, and their depth is not less than 2 mm greater than the thickness of the source of alpha particles.
10. Устройство для нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания по п.6, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что углубление во вставке для установки иcтoчникa(oв) альфа-частиц в камере ионизации, помещенной в воздушный коллектор, составляет величину, необходимую для получения альфа-частиц с такой энергией, которая необходима для обеспечения энергии выбитых из молекул электронов на уровне энергии электронов, обеспечивающих ионизацию кислорода в диапазоне 0.4 - 2 эВ.10. A device for neutralizing harmful impurities in the exhaust gases of an internal combustion engine according to claim 6, the clause being that the recess in the insert for installing the source (s) of alpha particles in an ionization chamber placed into the air collector, is the amount necessary to obtain alpha particles with such energy that is necessary to provide the energy of electrons knocked out of the molecules at the level of electron energy, providing oxygen ionization in the range of 0.4 - 2 eV.
11. Устройство для нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания по п.6, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что углубление во вставке для установки источникаов альфа-частиц в камере диссоциации, помещенной в систему выхлопа отработавших газов, составляет величину, необходимую для получения альфа-частиц с такой энергией, которая необходима для обеспечения энергии выбитых из молекул электронов на уровне энергии диссоциации молекул вредных примесей, а именно окислов азота (NOx), угарного газа (СО) и углеводородов (HnCn,) в отработавших газах в диапазоне 7 - 15 эВ.11. A device for neutralizing harmful impurities in the exhaust gases of an internal combustion engine according to claim 6, the clause is that the recess in the insert for installing sources of alpha particles in the dissociation chamber placed in the exhaust system exhaust gas is the amount required to produce alpha particles with such energy, which is necessary to provide the energy of the molecules of harmful impurities knocked out from the electron molecules at the level of dissociation energy, namely, nitrogen oxides (NO x ), carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (H n C n ,) in the exhaust gases in the range of 7 - 15 eV.
12. Устройство для нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания, состоящее из воздухозаборного трубопровода для подачи воздуха в двигатель внутреннего сгорания, в котором на участке между воздушным фильтром и двигателем помещена камера ионизации с установленным в ней, по меньшей мере, одним источников альфа-частиц, и трубопровода для выброса отработавших газов двигателя, в котором помещена камера диссоциации с установленным в ней, по меньшей мере, одним источником альфа-частиц, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в воздухозаборный трубопровод для подачи воздуха в двигатель и в трубопровод для выброс отработавших газов двигателя дополнительно помещают, по меньшей мере, по одному электроду, выполненному в виде проводящей сетки, расположенной за источником альфа-частиц по ходу потока соответственно воздуха или отработавших газов, поперек потока соответственно воздуха или отработавших газов, при этом каждый из электродов подключен к отрицательному выводу своего источника постоянного напряжения, положительный вывод которого заземлен.12. Device for neutralizing harmful impurities in the exhaust gases of an internal combustion engine, consisting of an air intake pipe for supplying air to an internal combustion engine, in which an ionization chamber with at least one alpha source installed in it is located in the area between the air filter and the engine -particles, and a pipeline for exhausting the exhaust gases of the engine, in which a dissociation chamber with at least one source of alpha particles installed in it, is installed, m, that at least one electrode made in the form of a conductive grid located behind the alpha particle source along the flow of air or exhaust gas, respectively, is additionally placed in the intake pipe for supplying air to the engine and in the pipe for discharging engine exhaust , across the flow of air or exhaust gases, respectively, with each of the electrodes connected to the negative terminal of its constant voltage source, the positive terminal of which is grounded.
13. Устройство для нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания по п.12, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что источник постоянного напряжения представляет из себя выпрямитель - умножитель напряжения с входным напряжением 12В, подаваемом от автомобильного генератора, и выходным постоянным напряжением в пределах 0,2..I5O KB.13. A device for neutralizing harmful impurities in the exhaust gases of an internal combustion engine according to claim 12, with the proviso that the DC voltage source is a rectifier - a voltage multiplier with an input voltage of 12V supplied from automobile generator, and output DC voltage within 0.2..I 5 O KB.
14. Устройство для нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания по п.12, от личающе еся тем, что расстояние между ближайшими друг к другу электродом и источником альфа-частиц составляет не менее 1/бh, где h - размер ячейки сетки, из которой выполнен электрод, но не более 20 мм. 14. Device for neutralizing harmful impurities in exhaust gas of an internal combustion engine according to claim 12, characterized in that the distance between the electrode closest to each other and the source of alpha particles is at least 1 / bh, where h is the mesh cell size of which the electrode is made, but not more than 20 mm.
PCT/RU2008/000161 2007-05-15 2008-03-19 Method for neutralising harmful impurities in waste gases of an internal combustion engine and a device for carrying out said method (variants) WO2008140349A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007117830/06A RU2323355C1 (en) 2007-05-15 2007-05-15 Method of and device for neutralization of harmful admixtures in exhaust gases of internal combustion engine (versions)
RU2007117830 2007-05-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008140349A1 true WO2008140349A1 (en) 2008-11-20

Family

ID=39453151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2008/000161 WO2008140349A1 (en) 2007-05-15 2008-03-19 Method for neutralising harmful impurities in waste gases of an internal combustion engine and a device for carrying out said method (variants)

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2323355C1 (en)
WO (1) WO2008140349A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2373409A2 (en) * 2008-12-16 2011-10-12 HAM Engineering Pte Ltd Fluid processing device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011115228A1 (en) * 2011-09-28 2013-03-28 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Holder with at least one electrode

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5941219A (en) * 1996-08-15 1999-08-24 Takebe; Masayuki Method and apparatus for cleaning exhaust gas by alpha-decay
RU2164166C2 (en) * 1995-04-11 2001-03-20 Роберт Бош Гмбх Method and device for reducing content of pollutants such as nitric oxides in gaseous combustion products
RU2178098C2 (en) * 1999-03-10 2002-01-10 Журавлев Василий Кузьмич Method of and device for reducing toxicity of engine exhaust gases
US20050019230A1 (en) * 1996-01-19 2005-01-27 Leslie Bromberg Plasmatron-catalyst system
JP2006052662A (en) * 2004-08-10 2006-02-23 Toyota Motor Corp Internal combustion engine and its operation method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2164166C2 (en) * 1995-04-11 2001-03-20 Роберт Бош Гмбх Method and device for reducing content of pollutants such as nitric oxides in gaseous combustion products
US20050019230A1 (en) * 1996-01-19 2005-01-27 Leslie Bromberg Plasmatron-catalyst system
US5941219A (en) * 1996-08-15 1999-08-24 Takebe; Masayuki Method and apparatus for cleaning exhaust gas by alpha-decay
RU2178098C2 (en) * 1999-03-10 2002-01-10 Журавлев Василий Кузьмич Method of and device for reducing toxicity of engine exhaust gases
JP2006052662A (en) * 2004-08-10 2006-02-23 Toyota Motor Corp Internal combustion engine and its operation method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2373409A2 (en) * 2008-12-16 2011-10-12 HAM Engineering Pte Ltd Fluid processing device
EP2373409A4 (en) * 2008-12-16 2012-11-07 Ham Engineering Pte Ltd Fluid processing device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2323355C1 (en) 2008-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204082267U (en) A kind of device of the vehicle maintenance service based on low temperature plasma
US6058698A (en) Device for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine
Vinh et al. Fundamental study of NO x removal from diesel exhaust gas by dielectric barrier discharge reactor
US6395238B1 (en) Method and apparatus utilizing ethanol in non-thermal plasma treatment of effluent gas
CN104179552A (en) Automobile tail gas treatment device and method based on low-temperature plasma
JP3068040B2 (en) Corona discharge pollutant destruction equipment for treating nitrogen oxides
US20060193759A1 (en) Nonthermal plasma processor utilizing additive-gas injection and/or gas extraction
CN105673139A (en) Automobile exhaust treatment device and method based on dielectric barrier discharge plasma
Ighigeanu et al. SO2 and NOx removal by electron beam and electrical discharge induced non-thermal plasmas
Chang et al. Reduction of NOx from combustion flue gases by corona discharge activated methane radical injections
JP3086433B2 (en) Nitrogen oxide reduction method in corona discharge pollution factor destruction equipment
RU2323355C1 (en) Method of and device for neutralization of harmful admixtures in exhaust gases of internal combustion engine (versions)
CN103127810B (en) Non-homogeneous field intensity plasma emission-control equipment and treatment system
Mohapatro et al. Studies on $\hbox {NO} _ {\rm X} $ Removal From Diesel Engine Exhaust Using Duct-Type DBD Reactor
Kanazawa et al. Reduction of NOx from flue gas by corona discharge activated ammonia radical showers
JP2002527666A (en) Method and apparatus for plasma chemical reduction of gaseous and / or solid pollutants in the exhaust gas of an internal combustion engine
CN203108410U (en) Processing device and processing system for nonuniform field intensity plasma waste gas
Nur et al. Removal of emission gas COx, NOx and SOx from automobile using non-thermal plasma
JP3156185B2 (en) Exhaust gas treatment method and apparatus
CN205445734U (en) Automobile tail gas treatment device based on dielectric barrier discharge plasma
Mohapatro et al. Online NOx removal from stationary diesel engine exhaust by barrier discharge plasma
CN109499286A (en) One kind administering vulcanization exhaust gas technique and device based on lower temperature plasma technology
Kuroki et al. Removal of High Concentrations of the Anesthetic Gas Nitrous Oxide Using Nonthermal Plasma Combined With an Adsorbent
JPH02207812A (en) Apparatus for continuously reducing concentration of carbon monoxide and other harmful waste
RU42075U1 (en) AIR PREPARATION UNIT AS A MAIN FUEL COMPONENT

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08741825

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08741825

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1