[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2323355C1 - Method of and device for neutralization of harmful admixtures in exhaust gases of internal combustion engine (versions) - Google Patents

Method of and device for neutralization of harmful admixtures in exhaust gases of internal combustion engine (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2323355C1
RU2323355C1 RU2007117830/06A RU2007117830A RU2323355C1 RU 2323355 C1 RU2323355 C1 RU 2323355C1 RU 2007117830/06 A RU2007117830/06 A RU 2007117830/06A RU 2007117830 A RU2007117830 A RU 2007117830A RU 2323355 C1 RU2323355 C1 RU 2323355C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
exhaust gases
internal combustion
combustion engine
alpha
Prior art date
Application number
RU2007117830/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Элина Леонидовна Ладыченко (RU)
Элина Леонидовна Ладыченко
Владимир Николаевич Хорошилов (RU)
Владимир Николаевич Хорошилов
Василий Егорович Чопоров (RU)
Василий Егорович Чопоров
Андрей Андреевич Чуркин (RU)
Андрей Андреевич Чуркин
Original Assignee
Элина Леонидовна Ладыченко
Владимир Николаевич Хорошилов
Василий Егорович Чопоров
Андрей Андреевич Чуркин
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 Элина Леонидовна Ладыченко, Владимир Николаевич Хорошилов, Василий Егорович Чопоров, Андрей Андреевич Чуркин filed Critical Элина Леонидовна Ладыченко
Priority to RU2007117830/06A priority Critical patent/RU2323355C1/en
Priority to PCT/RU2008/000161 priority patent/WO2008140349A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2323355C1 publication Critical patent/RU2323355C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M27/00Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • F02M27/04Apparatus 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/01Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust by means of electric or electrostatic separators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M27/00Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • F02M27/06Apparatus 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

FIELD: transport engineering; heating equipment.
SUBSTANCE: according to proposed method of neutralization of harmful admixtures in exhaust gases of internal combustion engine, air delivered through air intake pipeline on section from air cleaner or gas distributing device to carburetor of fuel pump is treated by flow of alpha-particles and simultaneously exhaust gases in discharge pipeline are treated by other flow of alpha-particles. After treatment of air delivered into internal combustion engine through air manifold by alpha-particles, positive ions of air are restored, air is enriched by negative ions of oxygen, and energy of alpha-particles for treatment of exhaust gases is chosen to provide dissociation of nitrogen oxides, carbon monoxide and hydrocarbons by electron impact when exhaust gases pass through exhaust system of internal combustion engine with simultaneous enrichment of exhaust gases by negative ions of oxygen. Proposed device for neutralization of harmful admixtures in exhaust gases of internal combustion engine consists of air pipeline to deliver air into internal combustion engine in which ionization chamber with at least one source of alpha-particles fitted-in is placed in section between air cleaner or gas distributing device and carburetor or fuel pump, and pipeline to discharge exhaust gases of engine in which dissociation chamber is installed with at least one source of alpha-particles. Sources of alpha-particles are arranged so that entire amount of air delivered into engine passes through zone of treatment by alpha particles in ionization chamber placed in air pipeline, and all exhaust gases pass through zone of treatment by alpha-particles in dissociation chamber in exhaust pipeline. According to second design version, at least one electrode is placed additionally into air intake pipeline and into exhaust gas discharge pipeline of engine made in form of conducting grid placed after source of alpha-particles in direction of air or exhaust gas flow, according, across air or exhaust gas flow. Each electrode is connected to negative terminal of its dc voltage source, whose positive terminal is grounded.
EFFECT: reduced content of harmful admixtures and toxicity of exhaust gases, simplified design of device and facilitated mounting of device in engine, improved efficiency of neutralization of toxic admixtures.
14 cl, 1 tbl, 3 dwg

Description

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, 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 operating 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. 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 непрогретого 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, необходимость 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.A known method of reducing the toxicity of exhaust gases through the use of selective membranes permeable to oxygen. Examples of the method are a system for separating air supplied to an internal combustion engine [1], [2], a method and apparatus for reducing emissions in exhaust gases [3], a variable oxygen / nitrogen enrichment system for use in internal combustion engines [4], a method and apparatus for reducing emissions during operation of an unheated engine by using oxygen-enriched air [5], a method of reducing exhaust gas toxicity of internal combustion engines [6]. The disadvantages of these methods are the reduction of engine power due to the expenditure of additional energy for pumping air through selective membranes, the need for continuous replacement of the membranes during the development of their resource, as well as a significant structural complication of the engine and exhaust system to create gas recirculation, including the use of exhaust devices for the dimensions of the engine, and its air, fuel and exhaust systems.

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.Known methods and devices for air ionization for internal combustion engines, which consist 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 to an internal combustion engine [8], an engine with an ionization effect for fuel injection engines [9], an exhaust gas purification device [10], a corona discharge device [11], an exhaust gas purification device of an internal combustion engine [12], a method for neutralizing exhaust gases and a device for its implementation [13], a method for neutralizing exhaust gases of an internal combustion engine by ionizing them in a converter [14], a method for 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 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 oxidizing 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, установлены 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], which includes treating the air supplied through the engine air manifold with alpha radiation, which converts diatomic oxygen in air into a strong oxidizing agent - oxygen by 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 to 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 an emission level of 0.001-0.6 becquerel due to the decay of the radioisotope, while the radioactive element or device including 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 того, 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 недопустимо по требованиям российских и международных норм радиационной безопасности (см. Таблицу 1) [20].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 air treatment with alpha radiation. In addition, the radiation power does not allow 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 unacceptable according to the requirements of Russian and international radiation standards safety (see Table 1) [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.Moreover, the effect of alpha, beta, and gamma radiation claimed in this method does not split the molecules into atoms, but knocks electrons out of the molecules, turning the molecules into positive ions, which sharply reduces the combustion efficiency. 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.

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 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 газов 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 device, gas distribution device to the carburetor or fuel pump, and the exhaust gases in the exhaust pipe are treated with an alpha stream -particles, and after processing they neutralize positive ions in the air supplied to the internal combustion engine through an air collector while enriching Ear negative oxygen ions. The alpha particle energy for exhaust gas treatment 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 см-3 с коэффициентом униполярности в пределах 0,7 - 1,0.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 in the range of 0.7 - 1.0.

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, соответственно, снижение содержания токсичных выбросов достигается за счет обеспечения высокой концентрации отрицательных ионов кислорода не менее 2·108 см-3 с коэффициентом униполярности, стремящимся 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 a large number of negative oxygen ions is supplied to a carburetor or fuel pump of an 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 the efficiency of fuel combustion and, consequently, a decrease in the content of toxic emissions is achieved by providing a high concentration of negative oxygen ions of at least 2 · 10 8 cm -3 with a unipolarity coefficient tending to 0 in the air supplied to the carburetor or fuel pump of the internal engine combustion.

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 range of energies 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):

Figure 00000002
Figure 00000002

где O2 - двухатомный кислород;where O 2 is diatomic oxygen;

е- - электрон;e - is an electron;

O2- - отрицательный ион молекулы двухатомного кислорода;O 2 - is the negative ion of the diatomic oxygen molecule;

О - атомарный кислород;O is atomic oxygen;

О- - отрицательный ион атомарного кислорода.O - - 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 отработавшие (выхлопные) газы, состоящие, главным образом, из таких вредных для здоровья человека и экологии соединений, как угарный газ (СО), углеводороды (HnCm) 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 (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), (3) и (4):When fuel is burned in the engine cylinder, exhaust (exhaust) gases are formed, consisting mainly of compounds harmful to human health and the environment, such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (H n C m ) 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 molecules of nitrogen dioxide (NO 2 ), carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (H n C m ) with their transition to an excited state at the level of an unstable excited state (7-15 eV) in accordance with the formulas below (2) , (3) and (4):

Figure 00000003
Figure 00000003

где NO2 - двуокись азота;where NO 2 is nitrogen dioxide;

Е - энергия электронного удара;E is the electron impact energy;

NO - окись азота;NO - nitric oxide;

О - атомарный кислород.O is atomic oxygen.

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

где СО - угарный газ;where CO is carbon monoxide;

Е - энергия электронного удара;E is the electron impact energy;

О - атомарный кислород;O is atomic oxygen;

НС - углеводородное соединение;NS - hydrocarbon compound;

С - углерод.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 менее 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.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 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.

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.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 12 В, подаваемым от автомобильного генератора, и выходным постоянным напряжением в пределах 0,2...1,0 кВ.In addition, the DC voltage source is a voltage multiplier-rectifier with an input voltage of 12 V supplied from the automobile generator and an output constant voltage in the range of 0.2 ... 1.0 kV.

Кроме того, расстояние между ближайшими друг к другу электродом для восстановления положительных ионов и сохранения свободных электронов и источником альфа-частиц составляет не менее 1/6h, где h - размер ячейки сетки, из которой выполнен электрод, но не более 20 мм.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 / 6h, 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 a constant 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 azannom electrode, as well as regulation of energy of free electrons contained in the air supplied to the engine, and the exhaust gases to values determined by the magnitude of the negative potential on the grid and the distance to the nearest thereto a source of alpha particles.

Размещение ближайших друг к другу электрода и источника альфа-частиц на расстоянии не менее 1/6h, 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 / 6h, where h is the grid 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 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 Р51873-2002 (Источники ионизирующего излучения радионуклидные закрытые. Общие технические требования).The device uses sources of alpha particles, which must be manufactured and certified according to GOST R51873-2002 (Closed radionuclide sources of ionizing radiation. General technical requirements).

Длина пробега альфа-частиц в воздухе зависит от их энергии, определяемой радиоактивным изотопом, используемым в источнике, и составляет несколько сантиметров. Это величина известна и определяется из таблиц. Например, для изотопа Р239 максимальная энергия испускаемых им альфа-частиц составляет 5,1 МэВ, а средняя длина пробега альфа-частиц в воздухе составляет 50 мм. Расстояние 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 1/6h, 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 alpha particle source is chosen to be at least 1 / 6h, 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 the 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 the 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 12 В, 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 12 V, simplicity of manufacture and operation of the device due to the use of a car generator is ensured, 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.1) 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 91) 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 101), либо в резонатор (вариант 102).The essence of the proposed 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. 1) through the pipe of the air manifold 2, an 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 fuel the motor pump 1 is placed ionization ionization chamber 9. The chamber 9 can be formed as a length of the air manifold and installed directly after the air filter, or the timing device (variant 9: 1) By direct or tween before the carburetor or fuel pump (Embodiment 9 2). Fuel is supplied to the engine through the fuel supply system 5. The exhaust gases are removed through an exhaust system consisting of a resonator 6, a muffler 7, an exhaust pipe 8. A chamber for dissociation of harmful impurities in the exhaust gases of the engine 10 is either placed in a muffler (option 10 1 ), or resonator (option 10 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 Р51873-2002 (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 R51873-2002 (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 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 after which the exhaust gases 21, in which harmful impurities are neutralized, are 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 holder rings 27.

Работает устройство следующим образом. Воздух 11 поступает в воздухозаборный коллектор и попадает в камеру ионизации 9, где обрабатывается потоком альфа-частиц 17, испускаемых 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 системе отвода отработавших газов.Fine tuning of the device to achieve the highest efficiency of fuel combustion and neutralizing harmful impurities in the exhaust gas is achieved by selecting the output voltages of the electrode 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 gas 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 СН, углекислого газа, кислорода, коэффициента λ в зависимости от нагрузки на двигатель (холостой ход и под нагрузкой), определенных с применением четырехпозиционного газоанализатора Bosch. 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.1), а другая - камера диссоциации вредных примесей (СО, CO2) в резонаторе выхлопной системы автомобиля (п.102, Фиг.1). В камеры были помещены пластины с источником альфа-частиц, изготовленным согласно ГОСТ Р51873-2002 (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, 1500 и 3000 об/мин. Замеры показали существенное снижение выбросов СН 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 on 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 using a Bosch 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 manifold of the internal combustion engine of the GAZ 3110 car (item 9 2 , Fig. 1), and the other was a chamber for dissociation of harmful impurities (СО, CO 2 ) in the resonator of the exhaust system of the car (item 10 2 , Figure 1). Plates with a source of alpha particles manufactured in accordance with GOST R51873-2002 (Closed radionuclide sources of ionizing radiation. 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, 1500 and 3000 rpm. Measurements showed a significant reduction in emissions of CH and CO in the rev range from 840 to 3000 rpm.

ЛитератураLiterature

1. Авторское свидетельство СССР №1665060, опубликовано 12.05.1988.1. USSR author's certificate No. 1665060, published 05/12/1988.

2. Патент США 6453893, опубликован 24.09.2002.2. US patent 6453893, published 24.09.2002.

3. Всемирный Патент №WO 0031386, опубликован 02.06.2000.3. World Patent No. WO 0031386, published 02.06.2000.

4. Патент США №5649517, опубликован 22.07.1997.4. US Patent No. 5649517, published July 22, 1997.

5. Патент США №5636619, опубликован 22.07.1997.5. US patent No. 5636619, published July 22, 1997.

6. Патент РФ №2033249, опубликован 20.04.1995.6. RF patent No. 2033249, published on 04/20/1995.

7. Патент США №5010869, опубликован 30.04.91.7. US Patent No. 5010869, published 04/30/91.

8. Патент США №5487874, опубликован 30.01.1996.8. US patent No. 5487874, published 01/30/1996.

9. Патент Японии № 62195449, 28.08.1987.9. Japanese Patent No. 62195449, 08/28/1987.

10. Патент Японии № 2001087621, опубликован 03.04.2001.10. Japan patent No. 2001087621, published 03.04.2001.

11. Патент США №3979193, опубликовано 7.09.1976.11. US patent No. 3979193, published September 7, 1976.

12. Патент США №6058698, опубликовано 9.05.2000.12. US Patent No. 6058698, published May 9, 2000.

13. Авторское свидетельство СССР №977843, опубликовано 30.11.1982.13. USSR copyright certificate No. 977843, published November 30, 1982.

14. Авторское свидетельство СССР №1221392, опубликовано 26.04.1986.14. USSR copyright certificate No. 1221392, published on 04/26/1986.

15. Авторское свидетельство СССР №977842, опубликовано 30.11.1982.15. USSR Copyright Certificate No. 977842, published November 30, 1982.

16. Патент США №3678908, опубликован 25.07.1972.16. US patent No. 3678908, published July 25, 1972.

17. Патент США №6536418, опубликован 25.03.2003.17. US patent No. 6536418, published March 25, 2003.

18. Патент Китая № 1464188, опубликован 31.12.2003.18. Chinese Patent No. 1464188, published December 31, 2003.

19. Патент США №5941219, опубликован 13.07.1997.19. US patent No. 5941219, published July 13, 1997.

10. Китайгородцев А.И. Фотоны и ядра. М.: Наука, 1982, 208 с.10. Kitaygorodtsev A.I. Photons and nuclei. M .: Nauka, 1982, 208 p.

Claims (14)

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 газов, отличающийся 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. A 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 intake pipe in a section from the air filter or gas distribution device to the carburetor or fuel pump, and simultaneously with another alpha stream -particles treat the exhaust gases in the exhaust pipe, characterized in that after processing the feed to the internal combustion engine through air The second air collector with alpha particles reduces positive air ions, enriches the air with negative oxygen ions, and the alpha particle energy for exhaust gas treatment 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, отличающийся 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, characterized in that the positive ions contained in the air supplied through the intake pipe to the engine are neutralized, restoring them on the surface of the electrode with negative electric potential. 3. Способ нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся 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 электрического поля, 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, characterized in 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 collector to the engine by exposure 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, отличающийся тем, что путем управления энергией свободных электронов обеспечивают концентрацию отрицательных ионов кислорода в воздухе, подаваемом в двигатель внутреннего сгорания, не менее 2·108 см-3.4. The method of neutralizing harmful impurities in the exhaust gases of an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that by controlling the energy of free electrons, the concentration of negative oxygen ions in the air supplied to the internal combustion engine is at least 2 · 10 8 cm -3 . 5. Способ нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что 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, characterized in that the energy of the electrons obtained by processing the alpha particles of the exhaust gases as they pass through the ionization chamber in the exhaust system of the 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, отличающееся 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 Herein, one source of alpha particles, characterized in that the sources of alpha particles are arranged so that all air supplied to the engine passes through the zone of treatment with alpha particles in the ionization chamber placed in the duct, and through the zone of treatment with alpha particles all the exhaust gases passed through the dissociation chamber placed in the pipeline of the exhaust system. 7. Устройство нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания по п.6, отличающееся 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. The device for neutralizing harmful impurities in the exhaust gases of an internal combustion engine according to claim 6, characterized in 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 air of alpha particles emitted by sources of alpha particles. 8. Устройство нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания по п.6, отличающееся тем, что стенки камер ионизации и диссоциации и пластины выполнены из непроводящего материала.8. The device for neutralizing harmful impurities in the exhaust gases of an internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the walls of the ionization and dissociation chambers and plates are made of non-conductive material. 9. Устройство 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. The 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 at least 2 mm greater than the thickness of the source of alpha particles. 10. Устройство нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания по п.6, отличающееся тем, что углубление во вставке для установки источника(ов) 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. The device for neutralizing harmful impurities in the exhaust gases of an internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the recess in the insert for installing the source (s) of alpha particles in the ionization chamber placed in 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 нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания по п.6, отличающееся тем, что углубление во вставке для установки источников 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 (HnCm) в отработавших газах в диапазоне 7-15 эВ.11. The device for neutralizing harmful impurities in the exhaust gases of an internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the recess in the insert for installing sources of alpha particles in the dissociation chamber placed in the exhaust system of exhaust gases is the amount necessary to obtain alpha particles with such energy that is needed to provide the energy of electrons ejected from the molecular level to molecular dissociation energy of harmful impurities, namely nitrogen oxides (NO x), carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (H n C m), flue in tavshih gases in the range of 7-15 eV. 12. Устройство 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, отличающееся тем, что в воздухозаборный 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 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. A 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 placed between the air filter and the engine particles, and a pipeline for exhausting engine exhaust gases, in which a dissociation chamber is installed with at least one source of alpha particles installed in it, characterized in that in at least one electrode made in the form of a conductive grid located behind the source of alpha particles along the flow of air or exhaust gases, respectively, across the flow, respectively, for supplying air to the engine and to the exhaust gas exhaust pipe air or exhaust gases, while each of the electrodes is connected to the negative terminal of its constant voltage source, the positive terminal of which is grounded. 13. Устройство нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания по п.12, отличающееся тем, что источник постоянного напряжения представляет из себя выпрямитель-умножитель напряжения с входным напряжением 12 В, подаваемом от автомобильного генератора, и выходным постоянным напряжением в пределах 0,2...1,0 кВ.13. The neutralization device for harmful impurities in the exhaust gases of an internal combustion engine according to claim 12, characterized in that the constant voltage source is a voltage rectifier-multiplier with an input voltage of 12 V supplied from a car generator and an output constant voltage of 0, 2 ... 1.0 kV. 14. Устройство нейтрализации вредных примесей в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания по п.12, отличающееся тем, что расстояние между ближайшими друг к другу электродом и источником альфа-частиц составляет не менее 1/6h, где h - размер ячейки сетки, из которой выполнен электрод, но не более 20 мм.14. The device for neutralizing harmful impurities in the exhaust gases 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 / 6h, where h is the size of the mesh cell from which it is made electrode, but not more than 20 mm.
RU2007117830/06A 2007-05-15 2007-05-15 Method of and device for neutralization of harmful admixtures in exhaust gases of internal combustion engine (versions) RU2323355C1 (en)

Priority Applications (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)
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)

Applications Claiming Priority (1)

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)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2323355C1 true RU2323355C1 (en) 2008-04-27

Family

ID=39453151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
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)

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
RU2573060C2 (en) * 2011-09-28 2016-01-20 Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх Holder with electrode

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5532286B2 (en) * 2008-12-16 2014-06-25 徹 古谷 Fluid processing equipment

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11503360A (en) * 1995-04-11 1999-03-26 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Method and apparatus for reducing harmful substances, especially nitrogen oxides, in flue gas
US6793899B2 (en) * 1998-10-29 2004-09-21 Massachusetts Institute Of Technology 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 (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573060C2 (en) * 2011-09-28 2016-01-20 Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх Holder with electrode

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008140349A1 (en) 2008-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0854971B1 (en) Device for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine
US20040221822A1 (en) Device for increasing the power of internal combustion engines
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
US20060193759A1 (en) Nonthermal plasma processor utilizing additive-gas injection and/or gas extraction
Ighigeanu et al. SO2 and NOx removal by electron beam and electrical discharge induced non-thermal plasmas
CN1386563A (en) Apparatus and process for cleaning gas
CN104179552A (en) Automobile tail gas treatment device and method based on low-temperature plasma
Chang et al. Reduction of NOx from combustion flue gases by corona discharge activated methane radical injections
RU2323355C1 (en) Method of and device for neutralization of harmful admixtures in exhaust gases of internal combustion engine (versions)
JP3086433B2 (en) Nitrogen oxide reduction method in corona discharge pollution factor destruction equipment
Mohapatro et al. Studies on $\hbox {NO} _ {\rm X} $ Removal From Diesel Engine Exhaust Using Duct-Type DBD Reactor
CN103127810B (en) Non-homogeneous field intensity plasma emission-control equipment and treatment system
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
JP3156185B2 (en) Exhaust gas treatment method and apparatus
US6502562B1 (en) Method and apparatus for reforming gas vapors of an internal combustion engine
CN205445734U (en) Automobile tail gas treatment device based on dielectric barrier discharge plasma
RU42075U1 (en) AIR PREPARATION UNIT AS A MAIN FUEL COMPONENT
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
RU2455501C2 (en) Method for purification of exhaust gas and device for implementation of method
SU977842A1 (en) Method and apparatus for neutralizing i.c. engine waste gases
KR102249085B1 (en) Rf plasma exhaust gas treatment device
JP2003293868A (en) Method for lowering fuel consumption and reducing exhaust gas of automobile

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090516