ИОНИЗАТОР ВОЗДУХА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2012 года по МПК F02M27/04 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к элементам двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническое решение может быть использовано для увеличения эффективности сгорания топливно-воздушной смеси (ТВС).

Известно устройство обработки воздуха - многорядный ионизатор воздуха для автомобильного двигателя, которое содержит металлические решетки, расположенные по отношению одна к другой параллельно и соосно, причем рядом стоящие решетки заряжены разноименными зарядами. Решетки выполнены гибкими, с возможностью искривления поверхности решеток под воздействием потока всасываемого работающим двигателем воздуха (заявка на изобретение RU №93027451, дата публикации 27.12.1995). Предположительно недостатком данного аналога является нестабильность зоны и типа разряда, вызванная вибрацией гибких ионизационных решеток. Следствием этого является низкая эффективность производства кислородосодержащих радикалов, притом, что образуется относительно большое количество озона, по причине возникновения дуговых разрядов в местах наименьшего расстояние между решетками. Озон оказывает значительный окислительный эффект на детали ДВС, эффективность сгорания при этом возрастает не значительно.

В качестве прототипа принят ионизатор воздушной среды, применимый в том числе для обработки воздуха в карбюраторном двигателе внутреннего сгорания (заявка на изобретение RU 92002010, дата публикации 15.11.1994). Прототип содержит диэлектрическое кольцо, в проходном канале которого расположены пластинчатый изолированный положительный электрод и отрицательный электрод, выполненный из металлических нитей. Электроды подключены, соответственно, к положительному и отрицательному полюсам высоковольтного источника напряжения. Для повышения эффективности ионизатора с двух сторон пластины положительного электрода установлены изолированные пластины отрицательного электрода, при этом кромка пластины первого выступает от кромок пластин второго на расстояние, равное или большее расстояния между пластинами положительного электрода и металлическими нитями отрицательного электрода. На металлических нитях расположены элементы типа колючей проволоки, шипы которой направлены в сторону пластин электродов.

Недостатком прототипа является применение пластинчатых электродов, которые препятствуют перемешиванию воздушного потока, притом, что активное продуцирование кислородосодержащих радикалов сконцентрировано в области шипов отрицательного электрода. Таким образом, существенно сокращается объем обработки воздуха, проходящего через ионизатор, а процентное содержание продуцируемых кислородосодержащих радикалов оказывается менее возможного. При этом, согласно теории цепного горения, насыщенность ТВС указанными радикалами является важнейшим параметром, определяющим эффективность сгорания ТВС и важнейшие показатели работы ДВС, напрямую связанные с процессом горения топлива (см. с.391-417 в книге: Кондратьев В.Н. Кинетика и механизм газофазных реакций. М.: "Наука", 1974).

Задача изобретения - улучшение эксплуатационных свойств двигателей внутреннего сгорания. При использовании изобретения достигаются следующие важные функциональные технические результаты.

1. Снижается концентрация вредных примесей в отработавших газах.

2. Уменьшается удельный расход топлива.

Для достижения заявленной совокупности технических результатов в ионизаторе воздуха для двигателя внутреннего сгорания (далее ионизатор), включающем цилиндрический корпус в форме трубы и расположенные в нем, изолированные друг от друга металлические электроды положительной и отрицательной полярности, подсоединенные к высоковольтному источнику питания, введены конструктивные изменения, а именно по меньшей мере один электрод положительной полярности выполнен в виде ленты, которой придана форма прямого геликоида, внутренняя кромка ленты заострена, а внешняя кромка прилегает к внутренней поверхности корпуса, при этом электрод отрицательной полярности выполнен в виде струны, расположенной по оси корпуса.

На Фиг.1 изображена схема ионизатора воздуха для двигателя внутреннего сгорания.

В состав ионизатора входят цилиндрический диэлектрический корпус (1), выполненный в форме трубы, и электроды. По меньшей мере один электрод (2) положительной полярности выполнен металлическим в виде ленты, которой придана форма прямого геликоида, причем внутренняя кромка (3) ленты заострена, а внешняя кромка (4) прилегает к внутренней поверхности корпуса (1). Посредством вывода (5) электрод (2) соединен с положительным выводом высоковольтного источника питания (не показан). Электродов (2) положительной полярности может быть несколько и в этом случае предпочтительно их симметричное расположение относительно оси корпуса (1). Для обеспечения коррозионной стойкости и хорошей электропроводности электроды (2) положительной полярности могут быть выполнены из алюминия. Ионизатор также содержит электрод (6) отрицательной полярности, который выполнен в виде струны и расположен по оси геликоида, т. е по оси диэлектрического цилиндрического корпуса (1). Электрод отрицательной полярности (6) может быть выполнен из позолоченной проволоки диаметром 0,1 мм. Электрод (6) укреплен в корпусе с помощью тонких растяжек-изоляторов (7), выполненных, например, из органического стекла, растяжкам-изоляторам (7) придана обтекаемая форма в направлении движения воздушного потока. Электрод (6) снабжен выводом (8), с помощью которого он подсоединен к отрицательному выводу высоковольтного источника питания.

Ионизатор установлен на всасывающем патрубке ДВС до смесеобразующего устройства (карбюратор, впускной коллектор) и функционирует следующим образом. Поток воздуха, необходимый для сжигания топлива, проходит внутри диэлектрического корпуса (1), в пространстве между положительным (2) и отрицательным (6) электродами. Напряжение от высоковольтного источника питания, подведенное к положительному (2) и отрицательному (6) электродам, вызывает тлеющий разряд на всем протяжении электродов. При этом производятся радикалы кислорода, а также озон из кислорода воздуха (см. с.339, 354 в книге: В.Н.Кондратьев, Е.Е.Никитин. Кинетика и механизм газофазных реакций. М.: "Наука", 1974).

Заостренная внутренняя кромка (3) электрода положительной полярности способствует интенсивному стеканию заряда, а геликоидная форма поверхности - интенсивному перемешиванию воздушного потока. Обогащенный радикалами кислорода и озоном воздух далее поступают в смесеобразующее устройство ДВС, смешиваются с топливом и далее обычным порядком используются для осуществления рабочего процесса ДВС. При этом заявленная совокупность технических результатов обеспечивается сущностью изобретения следующим образом соответственно.

1. Присутствие молекул озона в ТВС снижает выход СО в процессе сгорания и, следовательно, снижает концентрацию вредных примесей в отработавших газах (см. с.339 в книге: В.Н.Кондратьев, Е.Е.Никитин. Кинетика и механизм газофазных реакций. М.: "Наука", 1974).

2. Присутствие радикалов кислорода в ТВС снижает температуру ее воспламенения и способствует ее более полному сгоранию, т.е. повышается калорийность ТВС, что и обеспечивает уменьшение удельного расхода топлива (см. с.436 в книге: В.Н.Кондратьев, Е.Е.Никитин. Кинетика и механизм газофазных реакций. М.: "Наука", 1974).

Предложенный ионизатор может быть изготовлен промышленным способом на базе любого современного машиностроительного предприятия без применения каких-либо специальных технологий.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам двигателя внутреннего сгорания. Изобретение позволяет улучшить эксплуатационные свойства двигателей внутреннего сгорания, а именно снизить концентрацию вредных примесей в отработавших газах и уменьшить удельный расход топлива. Ионизатор воздуха для двигателя внутреннего сгорания включает цилиндрический корпус в форме трубы и расположенные в нем, изолированные друг от друга металлические электроды положительной и отрицательной полярности, подсоединенные к высоковольтному источнику питания, причем, по меньшей мере, один электрод положительной полярности выполнен в виде ленты, которой придана форма прямого геликоида, внутренняя кромка ленты заострена, а внешняя кромка прилегает к внутренней поверхности корпуса, при этом электрод отрицательной полярности выполнен в виде струны, расположенной по оси корпуса. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Ионизатор воздуха для двигателя внутреннего сгорания, включающий цилиндрический корпус в форме трубы и расположенные в нем изолированные друг от друга металлические электроды положительной и отрицательной полярности, подсоединенные к высоковольтному источнику питания, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один электрод положительной полярности выполнен в виде ленты, которой придана форма прямого геликоида, внутренняя кромка ленты заострена, а внешняя кромка прилегает к внутренней поверхности корпуса, при этом электрод отрицательной полярности выполнен в виде струны, расположенной по оси корпуса при помощи растяжек - изоляторов.

2. Ионизатор воздуха для двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что в его состав входит несколько электродов положительной полярности, при этом они расположены симметрично относительно оси корпуса.

3. Ионизатор воздуха для двигателя внутреннего сгорания по п.1 или 2, отличающийся тем, что каждый электрод положительной полярности выполнен из алюминия, электрод отрицательной полярности выполнен из позолоченной проволоки диаметром 0,1 мм, а растяжки - изоляторы выполнены из органического стекла, и им придана обтекаемая форма.