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 PDFInfo
- 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
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 106
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 69
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 41
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 claims abstract description 27
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 10
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 27
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 claims description 20
- 239000003574 free electron Substances 0.000 claims description 19
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims description 19
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- OFHCOWSQAMBJIW-AVJTYSNKSA-N alfacalcidol Chemical compound C1(/[C@@H]2CC[C@@H]([C@]2(CCC1)C)[C@H](C)CCCC(C)C)=C\C=C1\C[C@@H](O)C[C@H](O)C1=C OFHCOWSQAMBJIW-AVJTYSNKSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 claims description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 abstract description 5
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 abstract description 4
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 abstract description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 16
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 4
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 4
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 2
- LBDSXVIYZYSRII-IGMARMGPSA-N alpha-particle Chemical compound [4He+2] LBDSXVIYZYSRII-IGMARMGPSA-N 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 150000002611 lead compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000003584 silencer Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
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
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
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):
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):
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.
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
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.
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
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.
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 (
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)
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)
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)
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)
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 |
-
2007
- 2007-05-15 RU RU2007117830/06A patent/RU2323355C1/en not_active IP Right Cessation
-
2008
- 2008-03-19 WO PCT/RU2008/000161 patent/WO2008140349A1/en active Application Filing
Cited By (1)
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 |