本发明专利技术描述一种燃烧过程，在该燃烧过程中，燃烧空气(A*)在进入燃烧室(C)之前通过穿过由管形电离器(12)产生的高电压电场而被电离。本发明专利技术描述了优选应用，在该优选应用中，内燃机吸入的空气在进入燃烧室之前被电离。在本发明专利技术的其中一个方面，控制空气的电离以限制正离子的产生，获得正离子与负离子之间的平衡。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及燃烧领域。特别地，本专利技术涉及用于减少燃烧过程中的排放、因此减少燃烧过程的环境影响的方法。更详细地，本专利技术涉及。
技术介绍
众所周知，矿物燃料的燃烧产生一系列污染物，包括氮氧化物NOx、硫氧化物SOx、一氧化碳、挥发性有机化合物(VOC)、剩余碳氢化合物(HC)以及微粒。这些污染物对环境以及直接对人都有一系列负面影响。燃烧还产生二氧化碳(CO2)，由于二氧化碳源于碳的完全氧化，因而不属于上面那样的污染物，但是已经证明二氧化碳对具有重大环境影响的著名“温室效应”负有责任。前述污染物的形成既来源于燃料中的杂质(例如，对于硫氧化物，由气体或煤中 所包含的硫形成)，又来源于燃烧过程中涉及的非常复杂的反应。例如，剩余的碳氢化合物和微粒来自于碳的不完全燃烧，而氮氧化物通过涉及氮的复杂化学反应而形成，这在燃烧空气中是不可避免要出现的。存在一系列的补救及预防方式以试图减小燃烧过程的环境影响，这些方式一般基于烟雾处理原理从而去除某个污染物，或者修改燃烧参数(例如，减小回收废气的温度)从而防止污染物的形成。然而，这些预防方式中的一些方式(例如，烟雾的脱硫或脱氮)昂贵且复杂，并且仅能够应用在大的装置中。然而，已知许多污染物甚至来源于中型或小型的锅炉(例如，用于加热的锅炉)，而且也来源于车辆发动机。对燃料的预处理(例如，去除硫、杂质等)可专用于大型系统，并且仍然不能完全解决上面概括的问题。在现有技术中，对燃烧空气的处理包括对空气的预热(实施预热是为了提高产率)和/或利用一部分废气进行稀释，这可减小温度峰值，并减少一些污染物特别是NOx的形成。更详细而言，对于车辆(轻型及重型)的内燃机，近些年已试图通过采用烟雾的催化处理(由于日益严格的标准而成为必须)解决它们对环境的影响。而且，柴油机对于大量的微粒排放负有责任，其试图在所谓的微粒过滤器中以随后的烟燃烧而减少该微粒排放。然而，这些过滤器价格昂贵且不是总能应用到现有的车辆中。对于确定的线性路径，发动机废气中包含的微粒与暗度系数k相关，该暗度系数k与入射光的亮度和穿过烟雾的亮度的比值相关。例如，在国际标准ISO 11614 1999中描述了用于测量暗度系数的方法。一般而言，采用日益强硬的排放标准带来一系列的经济问题，包括新汽车的成本增加、二手汽车的价值损失，以及不符合最新标准的车辆无法到达历史中心。发热领域遭遇类似的问题。例如，已知锅炉和加热系统对大气污染有同等大的贡献。
技术实现思路
本专利技术所基于的问题是提供一种简单、有效且低成本的系统，用于减少燃烧过程的环境影响。本专利技术特别要提供一种既能应用在固定装置(例如，锅炉)中又能应用在汽车发动机中的系统。本专利技术所基于的构思包括对燃烧空气或者燃烧控制的至少一部分进行预先电离处理。因而，本专利技术的第一方面包括一种，其特征在于，燃烧气流的至少一部分被电离，得到被电离气流，并且所述被电离气流被馈送给所述燃烧过程。出于本专利技术的目的，术语“燃烧空气”旨在指代大气空气或者富含氧气和/或可能与其它气体混合的空气，例如与回收的废气混合的空气。术语“将所述燃烧气流进行电离”旨在表示燃烧气流或其至少一部分在与燃料混合和/或与燃料接触之前、并且优选地在进入燃烧室之前经受电离过程。 通过使燃烧气流的至少一部分经过合适强度的电场，实现所述电离过程。例如，气流拂过产生电场并导致空气电离的至少一个电离器。电离过程、特别是空气的电离是是已知的，因此本文没有详细描述。电中性的空气分子(主要是02、n2)分裂为带正电荷或负电荷的两个或三个部分(离子)。该分裂是通过增加能量实现的。优选地，根据本专利技术，通过产生合适的电场而引起电离。在本专利技术的一些实施例中，燃烧气流或者燃烧气流的至少一部分穿过具有直流或交流高电压的交流电场，该电场的标称值是几千伏特，优选地是2kv与5kV之间且更优选地是2kv与3kV之间。然而，在其它实施例中，可能采用更高的值，例如9kV。如果电离电压是交变的，则振荡频率优选是约50kHz，例如在40kHz与60kHz之间，并且更优选地在45kHz与50kHz之间。特别地，在应用于狄塞尔循环内燃机时，为了在汽车中使用，利用以约2500V标称电压及约50kHz频率操作的电离器能够获得最佳结果。电离器被布置为截取由内燃机吸入的气流，优选布置在气流计(气流速率传感器)的上游。本专利技术一方面包括对空气的电离过程进行控制，作用是限制正离子的产生，从而得到适合于特定应用(示例锅炉或发动机)的成比例的正离子和负离子。本专利技术的特定方面包括控制空气的电离，以得到包含成预定比例的正离子与负离子的被电离燃烧气流。申请人已经发现，在已知的电离过程中，产生的正离子实质多于产生的负离子，这也归因于正离子的平均寿命相比负离子的几秒钟的平均寿命更长并能够达到几分钟。因此，被馈送以例如对称交流电压的电离器往往产生所生成的正离子超过最佳值的被电离气流。正离子的过度产生对人会有害，并且在燃烧应用中还发现由于臭氧是惰性气体而不会促进燃烧。本专利技术的一方面包括限制正离子的产生，得到正离子与负离子之间的预定比例。对电离过程的控制基本上以电离电压的正分量的衰减或减少来实现，其中电离电压例如由通过高电压栅极变压器向电离设备提供的电源电压来代表。优选地，比例约为I : 4，SP，2/10的正离子和8/10的负离子。下面是优选实施例。在第一实施例中，电离设备由高电压栅极变压器馈送，并且所述变压器包括连接至脉冲型馈送电路的初级线圈以及连接至所述电离设备的至少一个电极的次级线圈。优选地，通过至少一个电子开关(例如，M0S-FET)，变压器的初级线圈接地。通过这种方式，闭合所述开关会引起变压器初级线圈中的电流，并且断开所述开关会导致次级线圈中的电流脉冲以及能量向电离设备转移。该开关能够利用振荡器提供的矩形波信号来控制。更详细地，开关的断开相当于将一个电流脉冲(因而将能量)转移至变压器的次级线圈，然后转移至电离设备。电离过程基本发生在所述脉冲的上升前沿期间。根据本专利技术的一个方面，开关的断开及闭合频率使得两个脉冲之间的时间段与将开关闭合时间期间从初级线圈中电流流过得到的能量转移至次级线圈所需的时间基本相当。本申请人已经发现，通过这种方式，产生的离子主要是负离子，并获得期望的受控制的双极电离效应。在可能的构造形式中，电离设备实质上包括由电介质材料的主体隔离的两个电极；所述两个电极中的一个接地，且另一个电极由所述脉冲电路进行馈送。根据另一个实施例，电离设备，例如管形电离器的一个电极被馈送以电压V(t)，该电压v(t)具有相对于参考零电压随时间(t)交变的趋势。所述电压v(t)代表引起空气电离的信号。根据本专利技术一些方面，与所述电压v(t)的负半波关联的RMS(Root Mean Square,均方根)值大于与正半波关联的RMS值。因此，从电压V(t)的正的部分转移的能量小于由 同一函数的负的部分转移的能量。所述电压V(t)相对于零可以是对称的或不对称的，并且具有不同的波形；优选地，所述电压V(t)大致为正弦曲线。例如，可通过以下方法之一实现对正半波的RMS值的所述衰减。在第一方法中，函数V(t)相对于零是不对称的，即，正半波的峰值比负半波的峰值低(绝对值)。例如，函数V(t)基本上是相对于零线并朝向负值偏移的正弦曲本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于处理燃烧过程中的燃烧气流(A)的方法，其特征在于，所述燃烧气流(A)的至少一部分被电离，得到被电离气流(A*)，并且所述被电离气流被馈送给所述燃烧过程。2.根据权利要求I所述的方法，其中，所述燃烧气流(A)的至少一部分在燃烧室(C)的入ロ的上游被电离，得到所述被电离气流(X)。3.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述燃烧气流的至少一部分穿过高电压交流电场而被电离。4.根据权利要求I至3中任一项所述的方法，其中，控制所述燃烧气流的电离以限制正离子的产生，得到正离子与负离子之间的预定比例。5.根据权利要求4所述的方法，其中，电离设备(12)由高电压栅极变压器(T)进行馈送，并且所述变压器包括连接至脉冲型供电电路(106)的初级线圈(104)以及连接至所述电离设备的至少ー个电极(101)的次级线圈(103)。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述变压器的初级线圈(104)通过至少一个电子开关(109)而接地，使得闭合所述开关在所述变压器的初级线圈中引起电流，并且断开所述开关弓I起所述次级线圈中的电流脉冲以及向电离设备转移能量。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述开关的断开及闭合频率使得两个脉冲之间的时间段与在所述开关的闭合时间期间从初级线圈中电流通过而得到的能量转移到次级线圈所需的时间段基本相等。8.根据权利要求4所述的方法，包括衰减或减小电离电压的正分量，以实现对生成正离子的所述限制。9.根据权利要求8所述的方法，其中，通过至少一个电离设备对所述燃烧气流进行电离，所述电离设备包括由电介质材料制成的主体(100)隔离的两个电极(101、102);所述两个电极中的ー个(102)接地并且另一个电极(101)被馈送以电压V(t)，该电压V(t)具有相对于零电压随时间而交变的值，其中，与所述电压V(t)的负半波关联的RMS值(Veff,_)大于与正半波关联的RMS值(Veff,+)。10.根据权利要求9所述的方法，其中受电压作用的所述电极(101)连接至高电压栅极变压器的次级线...
【专利技术属性】
技术研发人员：多梅尼科·托内亚托，卡塔尔多·沃洛，詹马尔科·马尔科蒂，
申请(专利权)人：皮尔里索公司，
类型：发明
国别省市：
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