CN201588711U - 一种用于提高内燃机燃烧效率的等离子体发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于提高内燃机燃烧效率的等离子体发生器，该等离子体发生器基于非平衡等离子体技术，在常规燃烧设备体系中设置于油路或气路上，该等离子体发生器由一个或多个微型等离子体发生器单元构成，其主体结构为管管式，包括管状内电极、外电极、管状放电介质，管状内电极设置于管状放电介质的内腔且轴向中心重合，所述外电极包覆在放电介质的外表面；管状内电极为不锈钢、铜、铝箔或铂金制成的金属管，且其外表面为多圈凸台状或螺纹状，外电极为不锈钢网或不锈钢细丝，所述管状放电介质由刚玉、陶瓷或云母制成。应用此装置，从根本上改善燃油的燃烧状况，使燃料充分、高效燃烧，同时达到节能减排的效果。

Description

一种用于提高内燃机燃烧效率的等离子体发生器

技术领域

本实用新型涉及一种用以用于燃烧系统的等离子体发生器，具体涉及一种用于提高内燃机燃烧效率并以此降低尾气排放的设备。

背景技术

目前市场上用来提高汽车发动机燃烧效率和降低尾气排放的大致有以下几种产品：磁性材料节油器、远红外线材料节油器、石英斑岩陶瓷技术节油装置、稀土类矿石技术节油装置、固定式叶片涡轮节油装置、可旋转式涡轮节油装置、以及燃油添加剂等。

这些产品在使用当中，由于技术本身的原因，或多或少都存在着一些问题或不足。比如磁性材料节油器，由于产品具有很强的磁场，所以在使用一段时间后，燃料中的铁杂质会吸附在燃料管的内管壁上，从而导致油路堵塞；远红外线材料节油器是对燃料进预热，产品一般包裹在燃料管外侧，要有一定长度才行，这样就给产品的安装带来了很多不便，另外，易受外界温度的影响，节油效果不稳定；石英斑岩陶瓷技术节油装置需要在外力作用下才能工作；稀土类矿石节油装置使用在工作环境较为恶劣的汽车发动机附近或燃油机械上时，会影响产品功效的良好发挥；上述两种涡轮装置主要是改变发动机的进气量，对于电喷车来讲，电脑若检测出进气量的加大，就会同时给出多喷油的信号，车的动力是提高了，但油耗也会跟着上升；添加剂的品种繁多，作用原理各不相同，单从提高燃烧效率或节油的角度来讲，效果一般不会很好，能够节油3％已属不易，另一方面，有些助燃剂虽然有效，但对发动机本身有损害。

在已经公布的专利200810041928《低温等离子体预氧辅助NH*-SCR净化柴油机NO_X的系统》中针对尾气直接处理提出的发明装置，其尺寸体积太大，倘若用于提高内燃机燃烧效率，将会占据机动车辆过多的额外空间，对原有发动机系统需作较大的改动而造成不便。其次，专利200810041928所述装置需要较大功率(1KVA)的电源来维持工作，因而当用于提高内燃机燃烧效率时，不仅要提供额外的电源设备，而且会消耗过多的燃料。因此，专利200810041928所述装置无法现有电喷发动机系统中直接改善燃料活性以提高燃烧效率。

上述产品，因各种条件的限制，在实际使用中节省燃油和减少尾气排放的效果并不明显，没有从根本上起到节能减排的作用。除此以外，著名的麻省理工学院(MIT)和洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Labora-tory)曾多次尝试采用等离子体技术提高引擎燃烧效率，但其研制的设备装置体积大，功率高，耗能多，也存在着各种局限性，尚不能在汽车工业领域节能减排方面发挥实际效益。

发明内容

本实用新型提供一种新的可提高燃料燃烧效率的装置抓基于非平衡等离子体技术的一种低功率非平衡等离子体发生器，真正实现了燃油设备的燃烧效率的提高和降低尾气排放。本实用新型也首次将多个微型等离子体源集成化应用，设计出了可进一步实现高效低耗的放电装置。

其技术方案具体如下：

本实用新型提供的等离子体发生器至少由一个微型等离子体发生器单元构成，该微型等离子体发生器单元包括外电极、管状内电极、管状放电介质；所述管状内电极设置于管状放电介质的内腔且轴向中心重合，外电极包覆于管状放电介质外层。管状内电极和外电极均由金属材料制成，其中管状内电极主要选择不锈钢、铜、铝箔或铂金制成的金属管，且其外表面为多圈凸台状或螺纹状；外电极为包覆于管状放电介质外层的不锈钢网或缠绕在管状放电介质外层的不锈钢细丝；管状放电介质由绝缘材料制成，一般选择由刚玉、陶瓷或云母制成。微型等离子体发生器单元一端为入口端，另一端为出口端。

上述等离子体发生器可以是由单一的微型等离子体发生器单元构成，其管状放电介质厚度为0.1～50mm，外半径为1～500mm，放电间隙为0.1～50mm，放电区间有效长度为1～1000mm；一般采用较佳的范围是管状放电介质厚度为1～8mm，外半径为10～50mm，放电间隙为1～8mm，放电区间有效长度为80～200mm。针对机动车辆的汽油或柴油发动机，最佳的范围是：管状放电介质厚度为2～3mm，外半径为15～25mm，放电间隙为2～5mm，放电区间有效长度为100～150mm。

上述等离子体发生器更值得实践应用的结构是由多个微型等离子体发生器单元集合而成的等离子体阵列，每个微型等离子体发生器单元的管状放电介质厚度为0.1～50mm，管状放电介质外半径为1～500mm，放电间隙为0.1～50mm，放电区间有效长度为1～1000mm。一般采用较佳的范围是每个微型等离子体发生器单元的管状放电介质厚度为0.5～3mm，管状放电介质外半径为5～25mm，放电间隙为0.5～3mm，放电区间有效长度为10～80mm。针对机动车辆的汽油或柴油发动机，最佳的范围是：每个微型等离子体发生器单元的管状放电介质厚度为1～2mm，管状放电介质外半径为8～20mm，放电间隙为0.8～2mm，放电区间有效长度为10～50mm。此种结构的等离子体发生器，其等离子体阵列从等离子体阵列的横截面看，是相同微型等离子体发生器单元按正多边形或者圆形排列，或者是中心位置微型等离子体发生器单元直径大于外围微型等离子体发生器单元直径的多个微型等离子体发生器单元按圆形排列。

上述的两种构成方式的等离子体发生器，微型等离子体发生器单元入口端的管状放电介质与管状内电极之间设置有浮动定心多孔板，所述浮动定心多孔板上设置有多个斜孔，多个斜孔的孔轴线方向均与多孔板法线方向呈10°～60°的夹角，多个斜孔的孔轴线在管状放电介质径向平面上的投影是中心对称的。这样，当雾化的燃料经过斜孔之后，在斜孔的引导之下，就会改变原来的直流方向，并在介质层内壁和内电极外壁的作用下，整体呈旋转气体状，有助于提高活化效果。

上述微型等离子体发生器单元的管状内电极与管状放电介质之间的环形放电区域是封闭的，具体可以有三种腔体结构：管状内电极具有内部空心的通道；或者管状内电极是密封的；或者上述出口端由墙板密封固定，在靠近墙板一端的管状放电介质上设置有出口管道，该出口管道一端与管状放电介质连接，一端与混合室连接，在该混合室上还设置有用于进料的支管，所述混合室的容积为上述环形放电区域的0.5～5倍，该混合室与燃烧引擎相连接。

上述的等离子体发生器，管状内电极接地电连接，外电极与高压直流、交流或脉冲电源电连接。

上述技术方案的确定，主要在于选择气体放电法中的介质阻挡放电方式产生非平衡等离子体；并据此设计出反应器的多种结构、外加电压的形式(包括交流电压，直流电压或脉冲电压等等)及大小、外加交流或脉冲电压的频率、极性、注入反应器的能量、脉冲电压的脉冲宽度及上升速度、气体流量、燃料气体和助燃剂的混合比等。

气体放电法是最常用的非平衡等离子体产生方法，在等离子体化学和物理领域得到了广泛的应用，也最适合用于提高引擎燃烧效率和处理尾气中NO_x。气体放电等离子体包括辉光放电、电晕放电、射频放电、微波放电和介质阻挡放电。

其中，介质阻挡放电是一个有绝缘介质插入放电空间进行非平衡放电的过程。介质阻挡放电装置至少在一个电极上覆盖有绝缘介质，绝缘介质可以避免产生火花放电或电弧放电。

比较几种放电方式的特点，可以得出如下结论：辉光放电获得的等离子体体积较小，在节能减排方面不理想；射频放电和微波放电，其放电过程需要较大体积的电源来维持，若将其应用于改善汽车引擎燃烧中，会占用过大的额外体积；电晕放电通常在常压下采用不均匀电场获得，放电容易产生，但放电区域小，难以获得大体积的等离子体，且功率密度低。

而介质阻挡放电相比于其它放电方式有如下优点：

1.适于化学反应。从局部高能电场中获得能量而被加速的电子具有较高的能量，其能量范围正好适合于打开化学键，使基态物质激发或使分子成为原子、离子，从而引发各种等离子体化学反应。

2.其放电过程易于控制。从微观上看，介质阻挡放电由许多个放电细丝组成，但它可以通过改变气压、放电电压、电极形状、温度、放电频率等宏观上易于控制的参数而得到调节，使它能满足我们的研究和实际应用的需要。

3.介质阻挡放电的能量利用率高。当电极两端施加电压时，等离子体区中会形成许多

微放电通道。由于通道密度大，输入的能量分布在许多条微放电通道中，而非集中在某一处，于是提高了能量利用率。

4.其操作条件并不苛刻。介质阻挡放电可以在很宽的气压、电压及频率范围内使用，

另外由于它可以在较大的区域内形成等离子体区，所以可以允许有较大的气体流量。

鉴于上述优势，在本实用新型发明中，我们选择介质阻挡放电来获得非平衡等离子体。

另外，非平衡等离子的反应是非常复杂的，将其应用到发动机燃烧效率的提高和尾气排放控制上，能耗、燃烧效率和净化效率是我们所必须关心的。影响能耗、燃烧效率和净化效率的因素很多，归纳起来主要有以下几点：

1.反应器的结构(涉及到针板式、线管式、管管式等结构形式以及放电间隙的大小)；

2.外加电压的形式(包括交流电压，直流电压或脉冲电压等等)及大小；

3.外加交流或脉冲电压的频率、极性；

4.注入反应器的能量；

5.脉冲电压的脉冲宽度及上升速度；

6.气体流量；

7.燃料气体和助燃剂的混合比。

结合以上众多因素，对比了目前国内外研究人员所采用的各种等离子体反应器形式，在此基础上最终确定了上述具体技术方案。

实际上，本实用新型虽然是针对汽车燃油设备设计的非平衡等离子体汽车节油减排装置，但经过简单改装也可应用于其它燃油设备，比如飞机、轮船发动机和火箭发射系统等方面。

本实用新型应用增进引擎燃烧效率的非平衡等离子体技术，不仅可以避免上述节油装置所存在的问题，更重要的是能够从根本上改善燃油的燃烧状况，达到节能减排的效果。此技术主要是通过在油路、气路上安装至少一个电极设备(等离子体发生器)，在雾化的燃料或助燃气体进入气缸燃烧之前，对其进行高压放电，在其中形成非平衡等离子体。若将该设备安装在油路上，非平衡等离子体对雾化燃料实施活化，该作用使得燃料中的有机大分子裂解成小分子，小分子燃料可燃性更好，因而可以燃烧得更完全、更充分；该过程也可以产生具有高度活性的自由基和化学物质，这些物质能够通过强的氧化本领或维持链反应的能力来促进燃烧。经等离子体发生器预处理后的活性燃料与空气混合后再送入引擎得到更有效的燃烧。若将该设备安装在气路上，非平衡等离子体对助燃气实施活化，此过程同样会产生像氧原子、氮原子、臭氧以及激发态氧和氮分子等，具有高度活性的物质，经等离子体发生器预处理后的助燃气体与雾化燃料混合后送入引擎燃烧室使燃料得到更有效的燃烧。上述两种采用非平衡等离子体技术的活化方式有望将燃油燃烧效率提高10％～15％，并在一定程度上减少污染废气排放量。

本实用新型具有以下优点：

1.与传统节油方法不同的是，等离子体发生器产生的不仅是正、负离子，还有具备更高能量的电子，高能电子更容易把长链有机物化学健打断，发生一系列的裂解反应而生成小分子燃料、自由基和离子等活性物质。小分子燃料更易于燃烧，而自由基和离子能够有效地促进燃烧。因而，相比传统的节油装置来讲，本实用新型发明会使得燃料燃烧得更加充分和彻底。

2.非平衡等离子体中存在着大量的、种类繁多的活性粒子，比通常的化学反应所产生的活性粒子种类要多、活性要强。当与被清洗物表面接触时，会产生物理刻蚀、化学分解等物理和化学过程，能够清除掉污染物。可见，非平衡等离子体本身具备清洁去污能力，因而不会像磁性材料制造的节油装置那样，因燃油中的铁微粒被强磁场吸住而慢慢堵塞油管；与燃料添加剂相比，除具备更有效的节能减排外，也不需要周期性地购买额外原料而增加经济负担，更不会对发动机本身造成损害。

3.等离子体发生器将多个微型等离子体源(微型等离子体发生器单元)集成化使用，不仅可以缩小装置体积，而且能够将工作物质(雾化燃料或助燃气)合理分配到每个微型等离子体发生器单元，使得放电能量得到充分利用，避免了麻省理工学院(MIT)和洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)现有研制设备装置体积大，功率高，耗能多的缺点。(与现有采用相同非平衡等离子体技术研制的节油设备，在结构上进行对比，其优越性所在)

4.等离子体发生器作为一个辅助装置安装在燃料喷嘴后(燃料喷嘴与燃烧引擎之间)，对原有的发动机系统不需要做任何更改，安装方便。并且体积尺寸不大，安装在汽车上不会占据过多的额外空间。

5.另外，维持放电的能量不高，仅在几瓦特到几十瓦特，此能量的供应并不需要消耗额外的燃料，而是来自于汽车制动刹车时回收的废能量。

6.由于非平衡等离子体的温度可控制在300～600K，不会因热损失而造成明显的能量浪费和严重的电极腐蚀。

附图说明

图1a、图1b为微型等离子体发生器单元主体结构及活化作用示意图；

图2为等离子体发生器第一种类型腔体结构及工作示意图；

图3a、图3b为等离子体发生器第二种类型腔体结构及工作示意图；

图4为等离子体发生器第三种类型腔体结构及工作示意图；

图5为等离子体发生器第四种类型腔体结构及工作示意图；

图6为等离子体发生器第五种类型腔体结构及工作示意图；

图7为图6的等离子体阵列的截面示意图；

图8为采用浮动定心多孔板封闭入口端的横截面示意图；

图9为应用本实用新型第二种类型腔体的等离子体发生器的操作流程图；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型详述。

如图1a、图1b所示，本实用新型提出的等离子体发生器(微型等离子体发生器单元)的主体结构为管管式，管管式结构能够确保气流畅通和获得较均匀的等离子体；其次，采用成本较低，对效率影响不大的金属材料(不锈钢，铜等)作为放电的内外电极；再次，选用耐压高，抗腐蚀性强的绝缘材料(刚玉、陶瓷和云母等)作为放电介质。管状内电极3处于管状介质的正中央，其外表面为多圈凸台式或螺纹式结构。外电极1(金属网或金属细丝)包覆在放电介质2的外表面。在活化燃料时，如图1a所示，让雾化燃料从内电极3与放电介质2之间的环形区域流过。当内外电极3施加一定的电压时，在介质2与内电极3之间的气隙空间发生介质阻挡放电，产生非平衡等离子体。高分子碳氢有机燃料在高能电子的作用下发生裂解反应生成简单小分子活性燃料，并经过一系列的反应生成自由基和离子。经等离子体发生器活化后的高分子有机雾化燃料成为了具有高度活性的易燃物质，其与空气混合后，再一起送入发动机燃烧室点燃后充分燃烧。在活化助燃气(空气)时，如图1b所示，让空气从内电极3与放电介质2之间的环形区域流过。高压放电产生的非平衡等离子体形成了大量的高度活性物种，该物质与雾化燃料混合后，送入引擎燃烧室燃烧。

按照上述实验原理和非平衡等离子体发生器单元结构，设计出以下5种类型的腔体。

第一种类型腔体充分利用了等离子体发生器的管管结构，其构造小巧紧凑，油路和气路均接入该装置。如图2所示，油路上的雾化燃料和气路上的助燃气皆流经等离子体发生器。若采用活化燃料的方式，则使雾化燃料流经内电极3与介质层2之间的环形放电区域，助燃气从内电极3中心孔流过，两者混合后再一起送入引擎燃烧；若采用活化空气的方式，则让空气流经内电极3与介质层2之间的环形放电区域，雾化燃料从内电极3中心孔流过，在两者混合后一起送入引擎燃烧。内电极3为不锈钢管，外表面为多圈凸台式或螺纹式，外电极1为包覆在管状放电介质外层的不锈钢网或缠绕在介质外层的不锈钢丝，管状放电介质为刚玉管。管状放电介质厚度1～8mm，外半径10～50mm，放电间隙1～8mm，放电区间有效长度80～200mm。

第二种类型腔体结构如图3a、图3b所示，该种类型腔体的等离子体发生器安装灵活方便，既可安装在油路上，也可安装在气路上，还可以将油路和气路同时接入。如图3a所示，若安装在油路上，则对燃料进行活化，让雾化燃料流经内电极3与介质层2之间的环形放电区域，经活化的燃料与气路上的助燃气混合后送入引擎燃烧；若安装在气路上，让空气流经内电极3与介质层2之间的环形放电区域，经活化的空气与油路上的雾化燃料混合后送入引擎燃烧。若将油路和气路同时接入装置，如图3b所示，雾化燃料和助燃气皆流过内电极3与介质层2之间的环形放电区域，两者将同时被活化，经预处理后的混合气体再送入引擎得到更充分的燃烧。其内外电极与介质阻挡层的材料和结构尺寸类同于第一种类型腔体的电极和介质。

第三种类型腔体结构如图4所示，该类型腔体的等离子体发生器适用于活化助燃气的工作模式。油路和气路均接入该装置，助燃气流经管状内电极3与管状放电介质2之间的环形放电区域，经活化后通过支管(出口通道)7流入混合区域5，雾化燃料由端口4进入混合区域5与活化后的空气混合，再经支管6一同送入引擎燃烧。其中，墙板8除起着密封气体、固定管状内电极和管状放电介质的作用以外，还可以使雾化燃料再次气溶胶化，溅射形成更小微粒组分，便于活化。内外电极与管状放电介质的材料和尺寸类同于第一种类型腔体的电极和介质。

第四种类型腔体结构如图5所示，该类型腔体的等离子体发生器采用了汽车发动机的进气方式(较大流量的空气将雾化燃油送入汽缸，空燃比一般为10～18)，适用于活化雾化燃料的工作模式。油路和气路均接入该装置，雾化燃料流经管状内电极3与管状放电介质2之间的环形放电区域，经活化后通过支管7流入混合区域5，空气由端口4进入混合区域5与活化后的雾化燃料混合，再经支管6一同送入引擎燃烧。墙板8同样起着密封气体与固定电极和管状放电介质的作用，并使雾化燃料再次气溶胶化。内外电极与介质阻挡层的材料和尺寸类同于第一种类型腔体的电极和介质。

第五种类型腔体结构如图6所示，该类型腔体的等离子体发生器是众多微型等离子体发生器单元9集合而成的等离子体阵列。等离子体阵列的使用将工作气体分配到每个等离子体发生器单元，能够更有效地对其进行活化。另外，微型等离子体发生器单元的放电间隙可以小到1mm左右，能够降低对放电电压的要求。此发明装置安装灵活方便，既可安装在油路上，也可安装在气路上。若安装在油路上，则对燃料进行活化，让雾化燃料流经每个单元的内电极3与介质层2之间的环形放电区域，经活化的燃料与气路上的助燃气混合后送入引擎燃烧；若安装在气路上，让空气流经每个单元的内电极3与介质层2之间的环形放电区域，经活化的空气与油路上的雾化燃料混合后送入引擎燃烧。每个单元内外电极与介质阻挡层的材料和结构类同于第二种类型腔体的电极和介质，但尺寸有所改变：管状放电介质厚度0.5～3mm，管状放电介质层外半径5～25mm，放电间隙0.5～3mm，放电区间有效长度10～80mm。

图7为等离子体阵列的截面图，展示了具有代表性的几种等离子体阵列微型等离子体单元的组合方式，微型等离子体发生器单元都按照对称的原则进行组装，这样有助于工作物质(雾化燃料或助燃气)在每个微型等离子体源中均匀分配。图7中前两种等离子体阵列的组合单元均为相同结构尺寸的微型等离子体源，而第三种阵列的组合单元采用了相同结构不同尺寸的微型等离子体源，这样有助于充分利用集成空间。

上述五种腔体结构的入口端与出口端的封闭可以采取常规的罐体封闭方式，但为了进一步增加雾化燃料或助燃气在腔体内(环形放电区域)的活化效果，本实用新型采用旋转射流进气的方式将需活化的气体导入环形放电区域，具体分为侧向旋转射流进气、多孔板斜孔引导旋转射流进气等。本实用新型优选多孔板斜孔引导旋转射流进气方式，如图8所示，浮动定心多孔板10置于管状放电介质2进气端口内，并套在管状内电极3的一端，浮动定心多孔板上有多个斜孔11，也称为导流孔(也可以参考专利200810041928中的图3)，而专利200810041928中的8个小孔均是直通孔(孔轴线与截面法线方向一致)，但本实用新型设计的孔轴线与截面法线方向并不一致，孔轴线方向与截面法线方向有一定的夹角α(10°＜α＜60°)。这些斜孔11的孔轴线在管状放电介质径向平面上的投影是中心对称的，其导流方向从整体上看是呈逆时针或顺时针向内腔旋转的。雾化的燃料或助燃气经过斜孔之后，在斜孔11的引导之下，就会改变原来的直流方向，并在介质层内壁和内电极外壁的作用下，整体呈旋转气体状，可进一步提高活化效果。在进行电子技术控制的过程中，管状内电极接地电连接，外电极与高压直流、交流或脉冲电源电连接，放电电压幅值控制在0.2～50KV，交流和脉冲频率控制在10²～10⁵KHz。

考虑到该燃油装置的通用性，在经过相应改装应用于其它领域时，也将会有其它的腔体类型适配。

在应用本实用新型做的一系列试验中(例如，观察丙烷在等离子体辅助情况下的燃烧状况)，证实了有机燃料(丙烷)在非平衡等离子体的辅助下较无等离子体时，燃烧得更加充分和彻底。

针对机动车辆的汽油或柴油发动机，等离子体发生器在工作时，内电极3接地，外电极1加高压直流、交流或脉冲电源，其放电电压幅值0.2～50KV，交流和脉冲频率10²～10⁵KHz，功率维持在几瓦特至十几瓦特之间，无需消耗额外的燃料，而是来自于汽车制动刹车时回收的废能量或者少许燃油燃烧释放的能量，也可采用蓄电池供给的能量等。

以第二种类型腔体的等离子体发生器为例，并针对多点喷射式电喷发动机，采取活化燃油的方式，如图9所示，等离子体发生器安装在燃料喷嘴与燃烧引擎之间。燃油(汽油或柴油)在电动燃油泵的泵浦下流经燃油滤清器和供油总管，再通过歧管，经燃油喷嘴雾化后进入等离子体发生器。雾化的燃料在进入等离子体发生器之前为长链碳氢有机化合物，不利于其充分燃烧。采用电子控制技术，依据燃油喷嘴处工作物质(雾化燃料)流量的多少适当调节输入电压的大小，并根据喷油器喷油的时刻，控制施加电压的时间。当给等离子体发生器施加一定的电压后，在其放电区间燃料在高能电子的作用下裂解成简单的小分子活性燃料，和具有高度活泼性的自由基或离子。这些活性物种与空气混合后，进入引擎点燃后燃烧。小分子燃料燃烧得更加充分和稳定，自由基和离子对燃烧也起到了很大的辅助作用。因此，把燃料经本实用新型提供的等离子体发生器作用后送入引擎燃烧，较未经作用的情况下，可以在较大程度上提高燃烧效率，降低废弃排放量。

本实用新型的使用，其关键在于如下几方面。其一，要正确合理布局众多微型等离子体发生器单元，保持雾化燃料的畅通和在每个等离子体发生器中的较均匀分配；其二，选用适当的电压形式，电压大小和电压频率，并根据雾化燃料的流量大小调节电压幅值或频率，经济性地注入等离子体能量，使其刚好完全被利用而不浪费；最后，燃料经等离子体发生器活化后，合理地掌控燃料和助燃气的混合比，维持燃料充分稳定的燃烧，将废气排放量降至到最低。

Claims (12)

1.一种用于提高内燃机燃烧效率的等离子体发生器，其特征在于：所述等离子体发生器至少由一个微型等离子体发生器单元构成，所述微型等离子体发生器单元包括外电极、管状内电极、管状放电介质；所述管状内电极设置于管状放电介质的内腔且轴向中心重合，所述外电极包覆在放电介质的外表面；所述管状内电极和外电极均由金属材料制成，外电极为包覆在管状放电介质外层的金属网或紧密缠绕在放电介质外层的金属细丝，管状放电介质由绝缘材料制成；所述微型等离子体发生器单元一端为入口端，另一端为出口端。

2.根据权利要求1所述的等离子体发生器，其特征在于：所述管状内电极为不锈钢、铜、铝箔或铂金制成的金属管，且其外表面为多圈凸台状或螺纹状，所述外电极为不锈钢网或不锈钢细丝，所述管状放电介质由刚玉、陶瓷或云母制成。

3.根据权利要求2所述的等离子体发生器，其特征在于：所述等离子体发生器由单一的微型等离子体发生器单元构成，所述管状放电介质厚度为0.1～50mm，外半径为1～500mm，放电间隙为0.1～50mm，放电区间有效长度为1～1000mm。

4.根据权利要求3所述的等离子体发生器，其特征在于：所述管状放电介质厚度为1～8mm，外半径为10～50mm，放电间隙为1～8mm，放电区间有效长度为80～200mm。

5.根据权利要求2所述的等离子体发生器，其特征在于：所述等离子体发生器是由多个微型等离子体发生器单元集合而成的等离子体阵列，每个微型等离子体发生器单元的管状放电介质厚度为0.1～50mm，管状放电介质外半径为1～500mm，放电间隙为0.1～50mm，放电区间有效长度为1～1000mm。

6.根据权利要求5所述的等离子体发生器，其特征在于：每个微型等离子体发生器单元的管状放电介质厚度为0.5～3mm，管状放电介质外半径为5～25mm，放电间隙为0.5～3mm，放电区间有效长度为10～80mm。

7.根据权利要求6所述的等离子体发生器，其特征在于：所述的等离子体阵列从等离子体阵列的横截面看，是相同微型等离子体发生器单元按正多边形或者圆形排列，或者是中心位置微型等离子体发生器单元直径大于外围微型等离子体发生器单元直径的多个微型等离子体发生器单元按圆形排列。

8.根据权利要求3至7任一所述的等离子体发生器，其特征在于：所述入口端的管状放电介质与管状内电极之间设置有浮动定心多孔板，所述浮动定心多孔板上设置有多个斜孔，多个斜孔的孔轴线方向均与多孔板法线方向呈10°～60°的夹角，多个斜孔的孔轴线在管状放电介质径向平面上的投影是中心对称的。

9.根据权利要求8所述的等离子体发生器，其特征在于：所述管状内电极与管状放电介质之间的环形放电区域是封闭的，所述管状内电极具有内部空心的通道。

10.根据权利要求8所述的等离子体发生器，其特征在于：所述管状内电极与管状放电介质之间的环形放电区域是封闭的，所述管状内电极是密封的。

11.根据权利要求8所述的等离子体发生器，其特征在于：所述出口端由墙板密封固定，在靠近墙板一端的管状放电介质上设置有出口管道；该出口管道一端与管状放电介质连接，一端与混合室连接，在该混合室上还设置有用于进料的支管，所述混合室的容积为上述环形放电区域的0.5～5倍，该混合室与燃烧引擎相连接。

12.根据权利要求9、10或11所述的等离子体发生器，其特征在于：所述管状内电极接地电连接，外电极与高压直流、交流或脉冲电源电连接。

Images