PL85218B1

PL85218B1 -

Info

Publication number: PL85218B1
Application number: PL1973161556A
Authority: PL
Priority date: 1972-03-30
Filing date: 1973-03-28
Publication date: 1976-04-30
Also published as: GB1429664A; AT323474B; NL7304375A; CH557951A; BR7302172D0; BE797541A; ES413136A1; US3832848A; TR18184A; FR2178606A5; AR205878A1; SU826971A3; DE2215533A1; JPS554208B2; DE2215533C3; DE2215533B2; CS160623B2; JPS4913515A; IT981752B; CA1004029A

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób odkazania spalin lub zobojetniania substancji toksycznych w spalinach silników spalinowych oraz urzadzenie do odkazania spalin lub zobojetniania substancji toksycznych w spalinach a w szczególnosci sposób zmniejszenia udzialu szkodliwych skladników spa¬ linach silników spalinowych, w którym to urza¬ dzeniu uklad wydechowy posiada co najmniej je¬ den termiczny i/lub katalityczny reaktor do obrób¬ ki koncowej spalin silnika spalinowego.Znane sa tego rodzaju sposoby, w których sto¬ sunek mas mieszanki paliwo-powietrze, doprowa¬ dzanej do silnika spalinowego, jest regulowany, przy czym mieszanka ta jest tu wyregulowana na wspólczynnik nadmiaru powietrza X, równy mniej wiecej jednosci, a wspólczynnik ten jest wówczas równy jednosci, kiedy istnieje stechiometryczna mieszanka paliwo-powietrze. Regulacja wspól¬ czynnika nadmiaru powietrza X odbywa sie przy tym w zaleznosci od skladu spalin silnika spali¬ nowego, przy czym sklad spalin ustala sie za po¬ moca sondy pomiarowej.Jakkolwiek tego rodzaju sposobami sa osiagane dotychczas dobre wyniki, to jednak do dokladnej regulacji wspólczynnika nadmiaru powietrza l potrzebny jest stosunkowo duzy naklad pracy i srodków ,aby wspólczynnik ten wystarczajaco dokladnie wyregulowac, a tym samym zreduko¬ wac wypromieniowanie spalin do minimum.Wychodzac ze znanego sposobu zadaniem wyna- lazku jest przeto stworzenie takiego sposobu i skonstruowanie takiego urzadzenia do przepro¬ wadzania tego sposobu, które pozwoliloby glównie na znaczne zredukowanie kosztownego nakladu, zwiazanego z regulacja wspólczynnika X oraz umozliwilyby otrzymanie spalin, odpowiadajacych przepisom i zawierajacych znaczne zmniejszone udzialy substancji szkodliwych.Zadanie to rozwiazuje sie wedlug wynalazku dzieki temu, ze do silnika spalinowego doprowa¬ dza sie tlusta mieszanke paliwo-powietrze o wspólczynniku X <1 i wynikajacy stad sklad spalin ustala sie za pomoca znanej sondy pomia¬ rowej, zwlaszcza sondy tlenowej, po czym w za¬ leznosci od sygnalu wyjsciowego sondy pomiaro¬ wej do spalin dodaje sie powietrze az do osiag¬ niecia okreslonej wartosci zadanej, wyznaczonej przez wspólczynnik 1.Wedlug korzystnej postaci wykonania wyna¬ lazku sonda pomiarowa, umieszczona w ukladzie wydechowym silnika spalinowego, steruje zwlasz¬ cza poprzez wzmacniacz, zaworem, osadzonym w przewodzie, doprowadzajacym powietrze do ukla¬ du wydechowego silnika spalinowego. Wedlug dal¬ szego uksztaltowania do doprowadzania powietrza do ukladu wydechowego sluzy pompa, napedzana przez silnik spalinowy. Z pomoca w sterowaniu powietrzem przychodza tu oprócz wplywu pred¬ kosci obrotowej silnika równiez inne parametry jak obciazenie i cisnienie rury ssacej. Przedmiot 852183 85218 4 wynalazku jest uwidoczniony w przykladzie wy¬ konania, na rysunku, który przedstawia urzadze¬ nie do doprowadzania powietrza do ukladu wy¬ dechowego silnika spalinowego.Dla ekonomicznego ruchu silników spalinowych, a zwlaszcza silników pojazdów mechanicznych, ce¬ lowe jest stosowanie w ukladzie wydechowym ka¬ talitycznych lub kombinowanych termiczno-che- micznych i katalitycznych reaktorów spalinowych do przygotowywania i odkazania spalin silnika spalinowego.Szczególnie dobry wynik przy odkazaniu spalin osiaga sie wówczas, kiedy do reaktorów doprowa¬ dza sie spaliny o dokladnie ustalonym skladzie, szczególnie z punktu widzenia bilansu tlenu. Osia¬ ga sie to wtedy, kiedy wspólczynnik nadmiaru powietrza X mieszanki paliwo-powietrze, doprowa¬ dzanej do silnika spalinowego, posiada nieznaczny podstechiometryczny sklad. Wspólczynnik ten mo¬ ze wynosic na przyklad 0,995. Przy tej wartosci jest z jednej strony mozliwy rozklad weglowo¬ dorów i tlenku wegla, a z drugiej strony sa jed¬ nak jeszcze do dyspozycji pozostalosci tlenku we¬ gla, na przyklad 0,l°/o, przeznaczone do redukcji tlenku azotu.Z uwagi na to, ze regulacja proporcji powie- trze-paliwo przed silnikiem spalinowym wymaga duzego nakladu, aby otrzymac dokladnosc rzedu ±1%, przeto postepuje sie wedlug wynalazku w ten sposób, ze mieszanka paliwo-powietrze, do¬ prowadzana do silnika spalinowego, jest regulo¬ wana za pomoca gazników, mechanizmów wtry¬ skowych lub innych konwencjonalnych urzadzen w znany sposób tylko zgrubnie do wartosci okolo X = 0,95 do 0,99, odpowiednio do warunków eks¬ ploatacji silnika spalinowego. Regulacja ta odby¬ wa sie w zaleznosci od predkosci obrotowej, cis¬ nienia powietrza, temperatury obciazenia i od in¬ nych parametrów.Aby uzyskac dokladnie ustalony sklad spalin, optymalny dla obróbki koncowej, spalin, do stru¬ mienia spalin doprowadza sie, w zaleznosci od sy¬ gnalu wyjsciowego sondy pomiarowej 13, zwlasz¬ cza sondy tlenowej, umieszczonej w strumieniu spalin silnika spalinowego, powietrze wtórne z ty¬ lu komór spalania silnika spalinowego. Przy do¬ zowaniu tego powietrza wtórnego, które wynosi okolo 0,5 do 5'°/o powietrza, doprowadzonego od strony wlotu silnika, wymagania w zakresie do¬ kladnosci sa mniejsze, poniewaz blad wzgledny rzedu okolo 10°/o moze miec tu wplyw na wspól¬ czynnik nadmiaru' powietrza X maksymalnie ±0,005.Jest przeto-wystarczajace, aby przewidziec tylko regulacje mieszanki paliwo-powietrze, dopasowana do eksploatacji silnika, na stronie zasysania sil¬ nika spalinowego oraz aby zatroszczyc sie o po¬ wietrze wtórne, doprowadzane do ukladu wyde¬ chowego silnika spalinowego, w celu dokladnego okreslenia skladu spalin.Tolerancje ustawienia i zmiany tej regulacji wyrównuja sie w czasie ruchu silnika spalinowe¬ go i przynaleznych do niego agregatów automa¬ tycznie przez regulowane dodawanie powietrza wtórnego.Na rysunku jest przedstawione, jak juz wspom¬ niano, odpowiednie urzadzenie do regulacji doda¬ wania powietrza wtórnego do ukladu wydechowe¬ go silnika spalinowego. Do silnika spalinowego 10 doprowadza sie mieszanke paliwo-powiterze, przy czym powietrze jest zasysane swobodnie i jest mieszane z paliwem ze zbiornika paliwa 11 za pomoca znanego urzadzenia dozujacego 18. Spali¬ ny silnika spalinowego 10 sa natomiast przepro¬ wadzane przez reaktor katalityczny 12, za któ¬ rym jest umieszczona w ukladzie wydechowym silnika spalinowego 10 sonda pomiarowa 13, która ustala sklad spalin. Odpowiednio do skladu spalin w ukladzie wydechowym silnika spalinowego 10 sonda pomiarowa 13 daje poprzez wzmacniacz 14 sygnal do zaworu regulujacego 15, który w wie¬ kszym lub w mniejszym stopniu zwalnia przewód doprowadzajacy powietrze do ukladu wydechowe¬ go silnika spalinowego 10.Za pomoca tego zaworu 15 moze byc regulo¬ wane doprowadzanie powietrza do ukladu wyde¬ chowego silnika spalinowego 10 oraz moze byc ustawiany na zadana wartosc bardzo dokladnie wspólczynnik nadmiaru powietrza X.Powietrze, które musi byc prowadzone do ukla¬ du wydechowego silnika spalinowego 10 poprzez przewód doprowadzajacy 16, jest tloczone za po¬ moca pompy 17. Pompa 17 moze byc w celowy sposób napedzana przez silnik spalinowy 10, po¬ niewaz przy danym wspólczynniku X wymagana ilosc powietrza wtórnego jest w przyblizeniu pro¬ porcjonalna do predkosci obrotowej i obciazenia silnika.W przykladzie, wykonania przedstawionym na rysunku, sonda tlenowa 13 jest umieszczona za urzadzeniem do oczyszczania koncowego i za ka¬ talizatorem 12. Sonda pomiarowa w postaci sondy tlenowej 13 moze byc jednak umieszczona rów¬ niez przed urzadzeniem do oczyszczania koncowe¬ go, jezeli stosuje sie sonde z katalitycznie czynna powierzchnia. Sonda moze byc takze umieszczona wówczas przed urzadzeniem do oczyszczania kon¬ cowego, kiedy przed sonda jest umieszczony ka¬ talizator, dostosowany specjalnie do tej sondy. PL PLThe subject of the invention is a method for decontaminating exhaust gases or neutralizing toxic substances in exhaust gases of internal combustion engines and a device for decontaminating or neutralizing toxic substances in exhaust gases, and in particular a method of reducing the proportion of harmful components in exhaust gases from internal combustion engines, in which the exhaust system has at least them. A thermal and / or catalytic reactor for the post-treatment of the exhaust gas of an internal combustion engine. adjusted for the excess air ratio X, approximately equal to one, and this ratio is then equal to one when there is a stoichiometric fuel-air mixture. The regulation of the excess air factor X takes place in accordance with the exhaust gas composition of the combustion engine, the exhaust gas composition being determined by means of a measuring probe. of excess air, and a relatively large amount of work and resources is needed to adjust this factor precisely enough, and thus reduce the exhaust gas radiation to a minimum. of the implementation of this method, which would mainly allow for a significant reduction of the costly expenditure related to the regulation of the X-factor and would allow to obtain exhaust gases that meet the regulations and contain a significantly reduced content of harmful substances. greasy the fuel-air mixture with the coefficient X <1 and the resulting exhaust gas composition is determined using a known measuring probe, especially an oxygen probe, and then, depending on the output signal of the measuring probe, air is added to the exhaust gas until the desired result is achieved. According to a preferred embodiment of the invention, a measuring probe in the exhaust system of an internal combustion engine controls, in particular, through an amplifier, a valve mounted in a conduit that supplies air to the exhaust system of an internal combustion engine. According to a further embodiment, a pump, driven by an internal combustion engine, serves to supply air to the exhaust system. In addition to the influence of the engine speed, other parameters, such as the load and pressure of the suction pipe, come to the aid of air control. The subject matter of the invention 852183 85218 4 is shown in an exemplary embodiment in the drawing which shows a device for supplying air to an exhaust system of an internal combustion engine. exhaust system of catalytic or combined thermo-chemical and catalytic combustion reactors for the preparation and decontamination of combustion engine exhaust gases. Particularly good results in exhaust gas decontamination are achieved when exhaust gases of a precisely defined composition are fed into the reactors, especially from the point of view of oxygen balance view. This is achieved when the excess air ratio X of the fuel-air mixture fed to the internal combustion engine has a slight sub-stoichiometric composition. This coefficient may be, for example, 0.995. With this value, on the one hand, the decomposition of hydrocarbons and carbon monoxide is possible, and on the other hand, carbon monoxide residues, for example 0.1%, are still available for the reduction of nitric oxide. Since the adjustment of the air-fuel ratio upstream of the internal combustion engine requires a great expense to obtain an accuracy of the order of ± 1%, the invention is thus followed that the fuel-air mixture fed to the internal combustion engine is regulated It can be measured by means of gas nozzles, injection mechanisms or other conventional devices in a known manner only roughly to a value of about X = 0.95 to 0.99, according to the operating conditions of the internal combustion engine. This adjustment takes place depending on the rotational speed, air pressure, load temperature and other parameters. from the output of the measuring probe 13, in particular an oxygen probe, located in the exhaust stream of the internal combustion engine, secondary air from the rear of the combustion chambers of the internal combustion engine. When adding this secondary air, which is about 0.5 to 5% of air supplied from the engine intake side, the accuracy requirements are lower as the relative order error of about 10% can be influenced by on the excess air ratio X a maximum of ± 0.005. It is therefore sufficient to only provide for an adjustment of the fuel-air mixture to suit the operation of the engine, on the intake side of the internal combustion engine, and to take care of the secondary air supplied to the engine. of the exhaust system of the internal combustion engine, in order to accurately determine the composition of the exhaust gases. The setting and variation tolerances of this control are automatically compensated for during the movement of the internal combustion engine and the associated units by the regulated addition of secondary air. mention is made of a suitable device for regulating the addition of secondary air to the exhaust system of the internal combustion engine. A fuel-air mixture is fed to the combustion engine 10, the air being sucked freely and mixed with the fuel from the fuel tank 11 by means of a known metering device 18. In contrast, the exhausts of the combustion engine 10 are passed through the catalytic reactor 12, which a measuring probe 13 is located in the exhaust system of the internal combustion engine 10 and determines the composition of the exhaust gases. According to the composition of the exhaust gases in the exhaust system of the internal combustion engine 10, the measuring probe 13 gives a signal via the amplifier 14 to the control valve 15, which releases the air supply line to the exhaust system of the internal combustion engine 10 to a greater or lesser extent. the air supply to the exhaust system of the internal combustion engine 10 can be regulated and the excess air factor X can be set to a predetermined value very precisely. by means of a pump 17. The pump 17 can be purposefully driven by the combustion engine 10, since for a given factor X the required amount of secondary air is approximately proportional to the engine speed and load. of the figure, the oxygen probe 13 is positioned downstream of the post-purification device o and after the catalyst 12. The measuring probe in the form of an oxygen probe 13 can, however, also be placed upstream of the final cleaning device if a probe with a catalytically active surface is used. The probe may also be placed upstream of the post-purification device when a catalyst specially adapted to the probe is placed upstream of the probe. PL PL

Claims

1. Claims 1. Method for decontaminating the exhaust gases or neutralizing toxic substances in the exhaust gas of internal combustion engines, and in particular for reducing the proportion of harmful components in the exhaust gases of those engines, the exhaust system of which has at least one thermal and / or catalytic post-treatment reactor exhaust gas of an internal combustion engine, characterized in that a greasy fuel-air mixture with an excess air ratio (X <1) is fed to the internal combustion engine (10) and the resulting exhaust composition is determined by means of a known measuring probe (13). ), especially the oxygen probe, then, depending on the output signal of the measuring probe (13), secondary air is added to the flue gas until the optimum value of this factor is obtained, 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6085218

2. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the composition of the fuel-air mixture fed to the internal combustion engine is adjusted depending on the output signal of the measuring probe (13).

3. Device for decontamination of exhaust gases or neutralization of toxic substances, characterized in that the measuring probe (13) located in the exhaust system of the internal combustion engine (10) is connected to a valve (15) controlled by it through the amplifier (14). embedded in a conduit (16) supplying air to the exhaust system of the internal combustion engine (10).

4. Device according to claim A pump as claimed in claim 3, characterized in that a pump (17), driven by an internal combustion engine (10), serves to supply air to the exhaust system.

5. Device according to claim The method of claim 3 or 4, characterized in that the measuring probe (13) is assigned to the catalytic converter (12).

6. Device according to claim 3. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the measuring probe (13) is placed upstream or in the catalytic reactor (12) and has a particularly catalytically active surface.

7. Device according to claim The method according to claim 3 or 4, characterized in that the measuring probe (13) is situated upstream of the catalytic reactor (12) and the catalyst is assigned to this probe. c ¦ £ 18 r 17 TTl -10 -12 n ± r 13 U PL PL