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JPS63603B2 - - Google Patents
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JPS63603B2 - - Google Patents

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JPS63603B2
JPS63603B2 JP7683381A JP7683381A JPS63603B2 JP S63603 B2 JPS63603 B2 JP S63603B2 JP 7683381 A JP7683381 A JP 7683381A JP 7683381 A JP7683381 A JP 7683381A JP S63603 B2 JPS63603 B2 JP S63603B2
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JP
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internal combustion
exhaust gas
combustion engine
solid components
electrode
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JP7683381A
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Rindaa Erunsuto
Babitsutsuka Ruudorufu
Buretsutoshunaidaa Yohanesu
Horatsuha Uiruherumu
Uetsuseru Uorufu
Shutsumupu Geruharuto
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of JPS5718414A publication Critical patent/JPS5718414A/ja
Publication of JPS63603B2 publication Critical patent/JPS63603B2/ja
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/32—Transportable units, e.g. for cleaning room air
    • 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
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • 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
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の排気ガスから固体成分を
除去する方法および装置に関する。
本発明は、特許請求の範囲第１項記載の概念を
根底とする。静電フイルタを使用し、カーボンを
ガス気流から別することは公知である。この場
合、良好な別度が最小の不純物粒子でも得られ
る。このようなフイルタによる大きい浄化度の前
提は、浄化すべき媒体の流動速度がわずかなこと
である。このことが、なかんずく自点火形の内燃
機関で重要なカーボン分離では極めて大きい流動
断面積となり、その結果として静電フイルタが大
となるので、内燃機関で駆動される車輛への取付
けが極めて不利である。とくにそれには、燃焼室
からの排気ガス流出位置から相対的に遠く離れ、
流入する排気ガスがすでに著るしく冷却されてい
る位置を甘受し、その結果凝水が分離する。これ
が、分離せるカーボンと一緒に、静電フイルタの
効果を低減させる分路を生じる。公知の装置にお
けるもう１つの難点は、分離せるカーボンを除去
することにある。前記せる公知の装置の場合、捕
集フイルタとしてガス透過性のカートリツジフイ
ルタが設けられるが、これはわずかな時間で交換
される必要がある。またその場合そのほかに設け
られた前接のサイクロン分離装置は、規則的な間
隔で掃気されなければならない。この場合申し分
のない作動は、費用のかかる装置の監視装置を前
提とする。
これに対し、特許請求の範囲第１項の特徴を有
する本発明による方法が有する利点は、なかんず
く内燃機関の排気ガス中に生じるカーボン成分
が、静電場および遠心力の作用により主流の排気
ガスから偏向されかつ再び内燃機関の燃焼室に供
給されることである。この方法で、常用の公知フ
イルタの費用のかかる監視装置およびその費用の
かかるサービスがなくされる。
従属請求項中に記載せる方法および装置によ
り、特許請求の範囲第１項に記載せる解決の有利
な発展が可能である。とくに、特許請求の範囲第
１項記載の方法を実施するのに有利な装置が得ら
れる。
以下に、本発明を２つの図面実施例につき詳説
する。
第１図は第１の実施例を示し、この場合排気ガ
ス中に生じるカーボンが、管状に形成された電極
を使用し排気ガス分流中で濃化される、第２図は
第１図による実施例の断面図であり、かつ第３図
は第２の実施例を示し、この場合生じるカーボン
が差当り静電的に分離されかつその後に、内燃機
関に流入する新たな空気気流中で再び解除され
る。
図示せざる内燃機関から排気ガス集合装置へ放
出された排気ガスは、接続管１を経、カーボンセ
パレータとも呼称すべき本発明による装置中へ供
給される。この接続管が螺旋ケーシング３へ接続
し、このケーシングへ、螺旋ケーシング３により
形成された螺旋の軸と同軸に両側面方向に管状の
ケーシング４が引続く。管状ケーシングの終端部
に、第２および第３の螺旋ケーシング５および６
が第１の螺旋ケーシング３と同じ方法で取付けら
れ、その場合第２および第３の螺旋ケーシング５
および６が螺旋流出部として対向方向に開口す
る。螺旋ケーシング５ないしは６から、第１の排
流管７ないしは第２の排流管８が図示せざる排気
装置の出口に至る。
管状ケーシング４の内部に、第１の電極１０を
形成する穿孔管が同軸に配置され、これが、第３
の螺旋ケーシング６の範囲内にあるその１方の終
端部が密閉されかつそこで棒状電極１２を経て、
第３の螺旋ケーシング６の軸方向外側の側壁１４
中へ挿入され、供給電圧が供給される点火プラグ
１５の電極に接続されている。他端部で、第１の
電極１０がセラミツク管１７へ移行し、この管
が、第２の螺旋ケーシング５の軸方向外側の側壁
１８を通り外方へ導かれかつそこで、内燃機関の
吸気管に至る図示せざる排気ガス返流管に接続さ
れている。
さらに管状ケーシング４の内部に第２の（接地
―）電極２０が配置され、この電極が同じく、管
状ケーシング４ないしは第１の電極１０に対し同
軸に配置された、第１の電極１０を包囲する穿孔
管として形成されている。この場合、第２の電極
２０が２つの部材２０′および２０″より成る。第
１の部材２０′は、第３の螺旋ケーシング６内部
の軸方向の側壁２１および対向する、螺旋ケーシ
ング３の軸方向の側壁２２間にある。同様に、接
地電極の第２の部材２０″が、第２の螺旋ケーシ
ング５内部の軸方向の側壁２３およびこれに対向
する、第１の螺旋ケーシング３の軸方向の側壁２
４間にある。第２の電極２０の管状部材２０′お
よび２０″が前記のこれら側壁に結合され、その
場合第２の電極の内径が、第１の螺旋ケーシング
３と第２ないしは第３の螺旋ケーシング５および
６との間の自由な通風断面を表わす。第２の電極
２０および管状ケーシング間に第１の環状室が配
置され、この環状室が第２の電極２０の部材に相
応に、軸方向に密閉された第１の部室２６と軸方
向に密閉された第２の部室２７とに分割される。
第２図は、第１図のＡ―Ａ線による管状ケーシ
ングの断面図である。この場合、第２の電極２
０″および管状ケーシング４間の前記第２の部室
２７が明示されている。この場合この管状ケーシ
ングからは、第２ないしは第３の螺旋ケーシング
５および６に隣接する、部室２６および２７の軸
方向最外側の終端部から第２の排気ガス返流管２
９および第３の排気ガス返流管３０が分岐し、こ
れらが、セラミツク管１７へ接続された排気ガス
返流管と同様に、図示せざる内燃機関の吸気側に
至る。
本発明による装置は以下のように作動する： 運転の際に、点火プラグ１５の電極へ対アース
の電圧が加えられる。これにより、第１の電極１
０の長手方向に第２の電極２０に向け高圧電場が
形成される。排気ガス集合装置から流出する排気
ガスが、接続管１により供給されかつ螺旋ケーシ
ング３を経て旋回運動せしめられる。次いで流入
せる排気ガスが、第１の電極１０および第２の電
極２０間に形成され、電場に曝された第２の環状
室３１中で旋回下に左右に分配される。螺旋ケー
シング５および６を経て、排気ガスが再び排気装
置の出口側に導出されることができ、その場合螺
旋構造のケーシング５および６が第２の環状室中
のガスの旋回および搬出を有利にする。電場中
で、粉塵およびカーボンがイオン化されかつ正の
第１の電極１０ないしは負の第２の電極２０への
方向に向けられる。これら電極の穿孔が、カーボ
ンないしは粉塵粒子が負荷された排気ガスの通過
を許容し、排気ガスがこれら電極を通過した後、
部室２６および２７中ないしは第１の電極の内部
に集められる。排気ガスをケーシング４の長手軸
周りで旋回運動させることにより、排気ガスが旋
転を維持し、この旋転が、第２の環状室３１中で
の帯溜期間中に、カーボンの分離をまた遠心力の
作用下に支援しかつ静電場により可能にする。他
方、これら電極での分離がこの旋転により阻止さ
れる。さらに、遠心力の作用下に分離されかつ第
２の電極２０で実際に再び放電するカーボンが、
第２の環状室の内部のガス気流中へ逆流入するこ
とが阻止される。ケーシング２０の内部でできる
だけ大きい排気ガス帯溜時間を得るため、容積
が、所属の内燃機関の最低１回のシリンダ掃気の
排気量を包含する程度に備えられる。この場合、
周期的なガス交換工程が生じ、その場合その間の
時間で排気ガス気流の軸方向の運動成分をなくす
ことができる。この流動特性が、排気ガスからの
カーボンの分離を静電場の作用下に維持する。
部室２６および２７中へ入りかつ著るしくカー
ボン成分が負荷された排気ガスが、排気ガス返流
管２９および３０を経て再び内燃機関の吸気装置
に供給される。同様にこのことは、第１の電極１
０の内部を経て流動し、同じく固体成分で著るし
く濃化された排気ガスでも行なわれる。これに対
し、第２の環状室３１から螺旋ケーシング５およ
び６中へ流出する排気ガスは、汚染度がわずかで
あり排気装置の出口に供給される。
高電圧下にある第１の電極１０を絶縁する装置
は、有利に、電極の２つの終端部の絶縁体が、静
電場の作用下に浄化された排気ガスに曝されるに
すぎないように形成される。それにより、カーボ
ンと接触する危険およびこれに関連する分路感度
が低減される。カーボン分離フイルタと比べ、本
発明による構造ないしは本発明による方法を使用
し、比較的わずかな流動断面積で十分である装置
が得られ、その結果カーボンセパレータがエンジ
ン排気口の直後に配置されることができる。排気
ガスが相対的に高い温度でカーボンセパレータ中
へ入り、このことがカーボン堆積ないしは凝水形
成による分路感度を同じく低減させる。カーボン
セパレータ中の流動抵抗が常用のフイルタと比べ
極めてわずかであり、構造が簡単でかつ殆んど故
障せず、かつ、分離せるカーボン成分を整備期間
中に除去する必要がない。
有利かつ補足的な構造の場合、排気ガスを前イ
オン化するため螺旋ケーシングおよび接続管の範
囲内に電極が配置されてよく、その場合コロナ放
電によるカーボン成分のイオン化が行なわれる。
図面中に、このようなイオン化電極３３が略示さ
れている。これら電極は、第１の電極１０と同じ
く高圧電源により給電される。
第３図による実施例では排気ガス導管４０が表
わされ、これが内燃機関の図示せざる排気ガス集
合装置から導かれかつ排気装置の排気ガス出口ま
で連続する。この排気ガス導管の壁中に開口４１
が設けられ、この開口の側を、第１のローラ４２
および第２のローラ４３周りを、適当な方法で駆
動されて巡回する搬送ベルト４４が通過する。１
方のローラで方向変換せる後、搬送ベルトが第２
の導管４６の開口４５の側を通過し、その場合こ
の導管が新たな空気を吹込みかつ引続き内燃機関
の吸気側に導く。搬送ベルトのこの側面で、開口
４５の範囲内にストリツパ４７が配置され、これ
を使用し、搬送ベルト４４に堆積せる固体成分を
掻き取りかつ導管４６中の空気気流に供給するこ
とが可能である。この搬送ベルトは絶縁して取付
けられ、かつスライダ４８を経て高電圧が加えら
れ、その結果、場合により前イオン化装置を使用
しイオン化された排気ガス不純物が開口４１の範
囲内の搬送ベルトに堆積する。開口４５の範囲内
で、この巡回するベルトがその後に再び除掃さ
れ、新たなカーボン成分を収容することができ
る。
また搬送ベルトの代りに、排気ガス気流に曝さ
れかつカーボン成分を取する鋼毛を有するベル
トが使用されることができる。その後に空気導入
側で、カーボンが植毛フイルタから振い落され
る、このことは例えば超音波発生装置を使用し行
なわれることができる。さらにこの使用は、開口
４１および４５が植毛ベルトにより密閉されるこ
とができるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図は、本発明による装置の１
実施例を示す断面図およびそのＡ―Ａ線による断
面図、および第３図は他の実施例を示す断面図で
ある。 １……接続管、３……第１の螺旋ケーシング、
４……管状ケーシング、５……第２の螺旋ケーシ
ング、６……第３の螺旋ケーシング、７……第１
の排流管、８……第２の排流管、１０……第１の
電極、１２……棒状電極、１５……点火プラグ、
１７……セラミツク管、２０……第２の（接地）
電極、２６，２７……第１の環状室、２９，３０
……排気ガス返流管、３１……第２の環状室、３
３……イオン化電極、４０……第１の排気ガス導
管、４２……第１のローラ、４３……第２のロー
ラ、４４……搬送ベルト、４６……第２の排気ガ
ス導管、４７……ストリツパ、４８……スライ
ダ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 自点火形内燃機関の排気ガス中の固体成分、
    なかんずくカーボン成分を、固体成分の運動を静
    電場を使用し制御することにより除去するに当
    り、固体成分を静電場の作用下に、内燃機関の吸
    気側に流入する新たな空気気流に供給しかつ内燃
    機関の燃焼室中で後燃焼させることを特徴とする
    内燃機関の排気ガスから固体成分を除去する方
    法。 ２ 内燃機関から生じる排気ガス気流が、内燃機
    関の吸気側に導かれる第１の分流と、環境に流出
    する第２の分流とに分割され、かつ静電場を使用
    し固体成分が第１の分流の範囲内へ向けられかつ
    この分流により吸収されることを特徴とする、特
    許請求の範囲第１項記載の内燃機関の排気ガスか
    ら固体成分を除去する方法。 ３ 固体成分が静電場の１方の電極に結合され、
    この電極が、交代に排気ガスおよび、内燃機関に
    供給すべき新たな空気に曝され、かつ後者の場合
    固体成分が再び電極から解除されかつ新たな空気
    気流により吸収されることを特徴とする、特許請
    求の範囲第１項記載の内燃機関の排気ガスから固
    体成分を除去する方法。 ４ 自点火形内燃機関の排気ガス中の固体成分、
    なかんずくカーボン成分を、固体成分の運動を静
    電場を使用し制御することにより除去するため、
    固体成分を静電場の作用下に、内燃機関の吸気側
    に流入する新たな空気気流に供給しかつ内燃機関
    の燃焼室中で後燃焼させる方法を実施する装置に
    おいて、静電場を形成するため、内燃機関の排気
    装置に接続された管状のケーシング４中に、この
    ケーシングに対し電気的に絶縁されケーシングの
    長手軸に延びる第１の電極１０が配置され、この
    電極が、穿孔された管状の第２の電極２０；２
    ０′，２０″により包囲され、この第２の電極およ
    びケーシング壁間に第１の環状室２６，２７が形
    成され、この室から最低１つの排気ガス返流管２
    ９，３０が内燃機関の吸気側へ分岐するととも
    に、第１の電極１０および第２の電極２０間に形
    成された第２の環状室３１が排気装置の出口に接
    続されていることを特徴とする内燃機関の排気ガ
    スから固体成分を除去する装置。 ５ 排気装置からの接続管１が、管状ケーシング
    ４に対し接線方向に第２の環状室３１中へ接続さ
    れていることを特徴とする、特許請求の範囲第４
    項記載の内燃機関の排気ガスから固体成分を除去
    する装置。 ６ 第２の環状室３１および、排気装置の出口間
    の排流管７，８が、第２の環状室３１から接線方
    向に分岐する導管として形成されていることを特
    徴とする、特許請求の範囲第５項記載の内燃機関
    の排気ガスから固体成分を除去する装置。 ７ 第１の電極１０が穿孔された管として形成さ
    れ、その１方の終端部が、絶縁材料から形成され
    た管１７へ移行し、この管が第１の排気ガス返流
    管を経て内燃機関の吸気側に接続されていること
    を特徴とする、特許請求の範囲第５または第６項
    のいずれかに記載の内燃機関の排気ガスから固体
    成分を除去する装置。 ８ 接続管１がケーシング４の長手中央部でこの
    ケーシング中へ入り、さらにそれぞれ、管状ケー
    シング４の外端部から、環状室からの第１ないし
    は第２の排流管７，８が分岐し、かつ、第１の環
    状室２６，２７が接続管７の導入位置により第１
    の部室２６と第２の部室２７とに分割され、その
    場合それぞれ、これら部室の外端部から第２の排
    気ガス返流管２９ないしは第３の排気ガス返流管
    ３０が分岐することを特徴とする、特許請求の範
    囲第４〜第７項のいずれかに記載の内燃機関の排
    気ガスから固体成分を除去する装置。 ９ 排気ガスが流入する範囲内にイオン化電極３
    ３が設けられていることを特徴とする、特許請求
    の範囲第４〜第８項のいずれかに記載の内燃機関
    の排気ガスから固体成分を除去する装置。 １０ 電源により荷電され、最低２つのローラ４
    ２，４３周りで導かれる搬送ベルト４４が設けら
    れ、その１部分の長さが内燃機関の排気ガスに曝
    され、かつその他の部分の長さが、内燃機関に供
    給すべき量の新たな空気に曝され、かつその場
    合、このベルトに静電気力下に堆積せる固体成分
    を解除する装置４７を有することを特徴とする、
    特許請求の範囲第４〜第９項のいずれかに記載の
    内燃機関の排気ガスから固体成分を除去する装
    置。 １１ 固体成分を解除する装置として機械的なス
    トリツパ４７が設けられていることを特徴とす
    る、特許請求の範囲第１０項記載の内燃機関の排
    気ガスから固体成分を除去する装置。 １２ 固体成分を解除する装置として超音波発生
    装置が設けられていることを特徴とする、特許請
    求の範囲第１０項記載の内燃機関の排気ガスから
    固体成分を除去する装置。 １３ 搬送ベルトとして鋼毛が設けられたベルト
    が設けられていることを特徴とする、特許請求の
    範囲第１０および第１２項のいずれかに記載の内
    燃機関の排気ガスから固体成分を除去する装置。
JP7683381A 1980-05-24 1981-05-22 Method of and apparatus for removing solid component from exhaust gas of internal combustion engine Granted JPS5718414A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3019991A DE3019991A1 (de) 1980-05-24 1980-05-24 Verfahren und vorrichtung zur entfernung von festen bestandteilen aus dem abgas von brennkraftmaschinen insbesondere von russbestandteilen

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JPS5718414A JPS5718414A (en) 1982-01-30
JPS63603B2 true JPS63603B2 (ja) 1988-01-07

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JP (1) JPS5718414A (ja)
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