KR20190128235A - Programmable Plasma Spark Plugs - Google Patents
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Abstract
내연 기관용 점화 플러그 와이어는 신장된 컨덕터와 일렬로 배치된 프로그램가능한 커패시터 모듈을 갖는 신장된 전도체를 갖는다. 프로그램가능한 커패시터 모듈은 점화 코일에 의해 정상적으로 공급되는 점화 전압을 플라즈마 전압으로 스텝 업 또는 변환하도록 구성된다. 본 발명에 따른 점화 플러그는 절연체 내에 둘러싸인 애노드가 점화 전압을 플라즈마 전압으로 변환하도록 설계된 전압 변환 모듈로 대체되거나 대체되도록 구성된다. 상기 전압 변환 모듈은 반도체 회로, 복합 반도체 재료 또는 캐패시터로 이루어진다. The spark plug wire for an internal combustion engine has an elongated conductor having a programmable capacitor module arranged in line with the elongated conductor. The programmable capacitor module is configured to step up or convert the ignition voltage normally supplied by the ignition coil to a plasma voltage. The spark plug according to the invention is configured such that an anode enclosed in an insulator is replaced or replaced with a voltage conversion module designed to convert the ignition voltage into a plasma voltage. The voltage conversion module is composed of a semiconductor circuit, a composite semiconductor material, or a capacitor.
Description
본 발명은 내연 기관용 점화 소스에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 스파크 플러그를 대체하기 위한 플라즈마 점화 플러그에 관한 것이다. 본 발명에 따른 점화 플러그에 의해 발생된 플라즈마는 연료의 분자 해리를 증가시켜 거의 100%의 연소를 달성시키는 동시에, 열 발생을 감소시키고, 마력을 증가시키며, 배기가스 프로파일을 거의 완전히 개선시킬 수 있다.The present invention relates to an ignition source for an internal combustion engine. More specifically, the present invention relates to a plasma spark plug for replacing a spark plug. The plasma generated by the spark plug according to the invention can increase the molecular dissociation of the fuel to achieve almost 100% combustion, while at the same time reducing heat generation, increasing horsepower and almost completely improving the exhaust profile. .
본 발명의 목적은 플라즈마 전파에 의해 석유-기반 연료의 연소를 유발하는 내연 기관용 장치를 창출하기 위한 것이다. 스파크 플러그와 같은 종래의 스파크 점화 장치는 현재 플라즈마 점화 특성을 제공하지 않는다. 스파크-타입 장치 분야는 1,000개 이상의 특허 받은 스파크 이미터와 플라즈마 전파장치로 조밀하게 형성되어있다. 플라즈마-아크 점화장치 시스템 분야도 또한 조밀하게 형성되어 있으나, 내연 기관 엔진과 연계하지 않고 사용하기에는 크게 격하되어 있다. 이러한 장치들은 일반적으로 (a) 다양한 종류의 유리질 또는 글라신 세라믹을 포함하는 절연 포슬레인 물질, (b) 상기 절연 포슬레인 물질의 중앙을 세로로 통과하여 삽입된 애노드 바, (c) 다양한 전략과 기술을 이용하여 세라믹 절연 물질에 부착된, 다양한 물질을 포함하는 부착형 금속 캐소드 물질을 포함하고, (d) 상기 모두는 애노드 바의 끝에서 분리되는 심플 스파크 바에서부터 케이지, 플레이트, 적층 물질, 및 점화 사이클 동안 엔진의 실린더 안으로 분사되는 스파크의 효율성을 증폭시키거나 강화하기 위한 그 밖의 전략까지를 포함하는 다양한 스파크-간극 형상들을 통합한다.It is an object of the present invention to create a device for an internal combustion engine that causes combustion of petroleum-based fuel by plasma propagation. Conventional spark ignition devices, such as spark plugs, currently do not provide plasma ignition characteristics. The field of spark-type devices is densely formed with more than 1,000 patented spark emitters and plasma propagation devices. The field of plasma-arc igniter systems is also densely formed but is greatly degraded for use without linkage with internal combustion engine engines. Such devices generally include (a) an insulating porcelain material comprising various kinds of glassy or glassine ceramics, (b) an anode bar inserted longitudinally through the center of the insulating porcelain material, and (c) various strategies and Attachable metal cathode materials comprising a variety of materials, attached to the ceramic insulating material using techniques; (d) all of which include cages, plates, laminated materials, and from simple spark bars separated at the ends of the anode bars; It incorporates a variety of spark-gap shapes, including other strategies to amplify or enhance the efficiency of sparks injected into the cylinders of the engine during the ignition cycle.
본 발명은 (a) 장치의 디자인에 포함되는 물질들, (b) 점화 팁의 형상, 및 (c) 전자전기적 특징 면에서 같은 부류의 모든 선행 장치와 구별된다. 두드러지고 흔한 스파크 플러그의 일반적인 결함으로는 그들의 제품에 결합된 금속성 물질들이 폭파 단계 동안 실린더 내에 압축된 공기와 연료 액적을 유한 한계를 넘어 효율적으로 점화하는 점화 간극을 가로질러 스파크를 분사할 수 없다는 것이다. 현재 '스파크 이미터' 장치의 한계는 (a) 금속성 원소의 미미한 전도성, (b) 금속성 원소에 의해 입증된 전기적 지속성, 및 (c) 포슬레인 세라믹 절연 물질에 의해 제공되는 전기적 포화의 유한 한계의 산물이라는 점에 있다.The invention is distinguished from all prior devices of the same class in terms of (a) the materials involved in the design of the device, (b) the shape of the ignition tip, and (c) the electro-electrical features. A common and common drawback of spark plugs is that metallic materials incorporated into their products are unable to inject sparks across the ignition gap, which effectively ignites the compressed air and fuel droplets within the cylinder efficiently beyond a finite limit during the blasting phase. . The limitations of current 'spark emitter' devices include the (a) insignificant conductivity of metallic elements, (b) the electrical persistence demonstrated by metallic elements, and (c) the finite limits of electrical saturation provided by porcelain ceramic insulating materials. It is a product.
종래의 장치에 의해서 뒷받침되는 일반적인 공기-대-연료의 비율은 일반적으로 14.7:1로 알려져 있다. 최근 새로운 엔진들은 22:1의 상승된 비율에서 작동하도록 제조되고 있다. 종래의 스파크 플러그에 의해 용인되는 전류의 양(다수의 변화 가능한 입력 특성을 포함)은 이러한 성능 수준을 넘어설 수 없기 때문에, 공기-대-연료 혼합물의 상승된 레벨은 종래의 내연 기관 장치에서의 작동가능성의 상한을 나타낸다. 높은 비율에서 연료-공기 혼합물의 효율적인 폭발을 위하여 점화 소스는 현재 이용할 수 있는 장치에 의해 뒷받침될 수 있는 것보다 훨씬 더 높은 전류 레벨, 더 빠른 스위칭 타임, 및 더 높은 최대 진폭을 견딜 수 있도록 제작되어야 한다. 본 발명은 이러한 요구를 충족시키고 다른 관련 장점들을 제공한다. The general air-to-fuel ratio supported by conventional devices is generally known as 14.7: 1. Recently, new engines are being manufactured to operate at elevated ratios of 22: 1. Since the amount of current (including many variable input characteristics) tolerated by conventional spark plugs cannot exceed this level of performance, elevated levels of air-to-fuel mixtures can be Indicates the upper limit of operability. For efficient explosion of fuel-air mixtures at high rates, the ignition source must be built to withstand much higher current levels, faster switching times, and higher maximum amplitudes than can be supported by currently available devices. do. The present invention fulfills this need and provides other related advantages.
내연 기관용 플라즈마 점화 시스템은 전형적으로 점화용 전기 에너지 펄스를 분배하기 위한 내연 기관 내 배전기를 포함한다. 점화 플러그가 또한 포함되고, 스파크 점화 플러그 또는 플라즈마 점화 플러그의 형태로 존재할 수도 있다. 스파크 점화 플러그는 당해 기술분야에서 공지되어 있다. 플라즈마 점화 플러그는 환형 스파크 갭을 형성하는 일반적으로 토로이달 캐소드 내에 배치된 일반적으로 반구형 애노드를 갖는다. 플라즈마 점화 플러그의 반구형 애노드 및 토로이달 캐소드는 절연체에 의해 분리된다. 환형 스파크 갭은 절연 본체의 원위 단부에 근접하며, 통상의 막대 스파크 플러그들과 비교할 때 증가된 스파크 표면을 제공한다. 플러그 와이어 점화 코일 또는 배전기에 점화 플러그를 연결하여, 코일로부터 점화 플러그로의 점화 전압에서 전기 에너지 펄스가 전송되도록 한다. Plasma ignition systems for internal combustion engines typically include a distributor in an internal combustion engine for distributing electrical energy pulses for ignition. Spark plugs are also included and may be in the form of spark spark plugs or plasma spark plugs. Spark spark plugs are known in the art. The plasma spark plug has a generally hemispherical anode disposed in a generally toroidal cathode forming an annular spark gap. The hemispherical anode and toroidal cathode of the plasma spark plug are separated by an insulator. The annular spark gap is close to the distal end of the insulated body and provides an increased spark surface as compared to conventional rod spark plugs. The spark plug is connected to a plug wire ignition coil or distributor so that an electrical energy pulse is transmitted at the ignition voltage from the coil to the spark plug.
본 발명은 내연 기관 또는 플라즈마 점화 플러그에서 표준 스파크 점화 플러그와 함께 사용하기 위한 점화 플러그 와이어에 관한 것이다. 상기 점화 플러그 와이어는 점화 코일에 연결되도록 구성된 제 1 단부 및 점화 플러그에 연결되도록 구성된 제 2 단부를 갖는 연신된 전도체를 포함한다. 상기 연신된 전도체는 점화 코일에서부터 점화 플러그까지 점화 전압을 전달하도록 구성된다. 본 발명의 점화 플러그 와이어는 연신된 전도체와 일직선을 이루는 프로그램가능한 커패시터 모듈을 포함한다. 상기 프로그램가능한 커패시터 모듈은 전도체의 제 1 단부와 제 2 단부 사이에 배치되고, 상기 점화 전압을 플라즈마 전압으로 변환하도록 구성된다. 전형적인 점화 전압은 15,000 볼트 내지 20,000 볼트의 범위에 있다. 본 발명의 점화 플러그 와이어에 의해 발생되는 플라즈마 전압은 500,000 볼트 초과, 바람직하게는 500,000 볼트 내지 600,000 볼트이다.The present invention relates to spark plug wires for use with standard spark spark plugs in internal combustion engines or plasma spark plugs. The spark plug wire includes an elongated conductor having a first end configured to be connected to the ignition coil and a second end configured to be connected to the spark plug. The elongated conductor is configured to deliver an ignition voltage from the ignition coil to the spark plug. The spark plug wire of the present invention includes a programmable capacitor module in line with the drawn conductor. The programmable capacitor module is disposed between the first end and the second end of the conductor and is configured to convert the ignition voltage into a plasma voltage. Typical ignition voltages range from 15,000 volts to 20,000 volts. The plasma voltage generated by the spark plug wire of the present invention is greater than 500,000 volts, preferably 500,000 volts to 600,000 volts.
상기 프로그램가능한 커패시터 모듈은 바람직하게는 연신된 전도체와 일직선을 이루는 커패시터에 연결된 메모리 칩을 포함한다. 상기 메모리 칩은 바람직하게는 커패시터를 제어하기 위한 프로그램 뿐만 아니라, 상기 커패시터는 상기 점화 전압을 상기 플라즈마 전압으로 변환하는 방법을 저장하도록 구성된다. 상기 프로그램가능한 커패시터 모듈은 또한 점화 전압이 교류 전류로부터 직류 전류로 변환되도록 구성되어, 플라즈마 전압이 직류 전류로 변환되도록 한다. 상기 직류 전류는 시계 방향 회전, 또는 마이너스 방향 값을 갖는 플라즈마 필드를 생성하여 반시계 방향 회전을 갖는 플라즈마 필드가 생성되도록 플러스 방향 값을 가질 수 있다.The programmable capacitor module preferably includes a memory chip coupled to the capacitor in line with the drawn conductor. The memory chip is preferably configured to store a program for controlling a capacitor as well as a method for converting the ignition voltage to the plasma voltage. The programmable capacitor module is also configured to convert the ignition voltage from alternating current to direct current so that the plasma voltage is converted into direct current. The DC current may have a positive direction value to generate a plasma field having a clockwise rotation or a negative direction value to generate a plasma field having a counterclockwise rotation.
본 발명의 플라즈마 점화 플러그는 일반적인 원통형 캐소드 내에 동심적으로 배치된 애노드, 및 상기 애노드와 종래 점화 플러그와 유사한 - 캐소드 사이에 배치된 절연체를 포함한다. 본 발명의 플라즈마 점화 플러그는 또한 절연체 내부에 배치되고 애노드와 전기적으로 일직선이 되도록 구성된 전압 변환 모듈을 포함한다 상기 전압 변환 모듈은 점화 전압을 플라즈마 전압으로 변환하도록 구성된다.The plasma spark plug of the present invention includes an anode disposed concentrically within a general cylindrical cathode, and an insulator disposed between the anode and the cathode, similar to a conventional spark plug. The plasma spark plug of the present invention also includes a voltage conversion module disposed inside the insulator and configured to be electrically in line with the anode. The voltage conversion module is configured to convert the ignition voltage into a plasma voltage.
본 발명의 플라즈마 점화 플러그의 제 1 구현예에서, 상기 전압 변환 모듈은 금속-산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터와 같은 반도체 회로이다. 상기 금속-산화 물질은 절연 게이트 물질에 의해 브릿지되고, p-n 접합에 의해 모두 연결된다. 상기 반도체 회로는 반도체 회로를 제어하기 위한 프로그램 및 상기 반도체 회로가 점화 전압을 플라즈마 전압으로 변환하는 방법을 저장하도록 구성된 메모리 칩을 추가로 포함한다. 전술한 바와 같이, 점화 전압은 전형적으로 15,000 볼트 내지 20,000 볼트의 범위에 있고, 플라즈마 전압은 바람직하게는 500,000 볼트보다 크다. In a first embodiment of the plasma spark plug of the invention, the voltage conversion module is a semiconductor circuit, such as a metal-oxide semiconductor field effect transistor. The metal-oxide material is bridged by an insulated gate material and all connected by a p-n junction. The semiconductor circuit further includes a memory chip configured to store a program for controlling the semiconductor circuit and a method in which the semiconductor circuit converts an ignition voltage into a plasma voltage. As mentioned above, the ignition voltage is typically in the range of 15,000 volts to 20,000 volts, and the plasma voltage is preferably greater than 500,000 volts.
제 2 구현예에서, 상기 전압 변환 모듈은 커패시터만을 포함한다. 상기 커패시터는 전술한 바와 같이 점화 전압을 플라즈마 전압으로 변환하도록 설계되고 구성된다.In a second embodiment, the voltage conversion module includes only a capacitor. The capacitor is designed and configured to convert the ignition voltage into a plasma voltage as described above.
제 3 구현예에서, 상기 전압 변환 모듈은 애노드 대신에 복합 반도체 물질을 포함한다. 상기 복합 반도체 물질은 금속 산화물을 포함한다. 복합 반도체 물질은 바람직하게는 복합 반도체 재료의 커패시턴스 효과에만 의존하도록 텅스텐 애노드를 완전히 대체한다. 대안적으로, 상기 복합 반도체 물질은 텅스텐 재료가 복합 반도체 재료와 캡슐화 및/또는 블렌딩을 위해 더 큰 직경 또는 표면 영역으로 팽창되도록, 텅스텐 애노드의 중간 부분을 대체할 수도 있다. In a third embodiment, the voltage conversion module includes a composite semiconductor material instead of an anode. The composite semiconductor material includes a metal oxide. The composite semiconductor material preferably completely replaces the tungsten anode to rely only on the capacitance effect of the composite semiconductor material. Alternatively, the composite semiconductor material may replace the middle portion of the tungsten anode such that the tungsten material is expanded to a larger diameter or surface area for encapsulation and / or blending with the composite semiconductor material.
본 발명의 다른 특징과 장점들은 첨부된 도면과 함께, 실시 예를 통해, 발명의 원리를 예시하는, 후술되는 발명의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention which, in conjunction with the accompanying drawings, illustrate the principles of the invention.
첨부된 도면들은 본 발명을 예시한다. 상기 도면에서:
도 1은 본 발명의 플라즈마 점화 플러그의 사시도를 나타내고,
도 2는 본 발명의 플라즈마 점화 플러그의 정면도를 나타내고,
도 3은 본 발명의 플라즈마 점화 플러그의 분해도를 나타내고,
도 4는 본 발명의 플라즈마 점화 플러그의 환형 갭의 확대도를 나타내고,
도 5는 본 발명의 플라즈마 점화 플러그를 포함하는 OEM 시스템의 개략도를 나타내고,
도 6은 본 발명의 플라즈마 점화 플러그의를 사용한 집접 프러그 및 와이어 개조에 관한 개념도를 나타내고,
도 7은 본 발명의 플라즈마 점화 플러그와 함께 사용하기 위한 개조 시스템의 개략도를 나타내고,
도 8은 본 발명의 대안적인 플라즈마 점화 플러그의 일 구현예에 대한 개략도를 나타내고,
도 9는 내장형 반도체 회로를 포함하는 본 발명의 점화 플러그의 일 구현예에 대한 개략도를 나타내고,
도 10은 도 9의 내장된 반도체 회로에 대한 개략도를 나타내고,
도 11은 내장된 커패시터 모듈을 포함하는 본 발명의 점화 플러그의 일 구현예에 대한 개략도를 나타내고,
도 12는 복합 반도체 재료를 포함하는 본 발명의 점화 플러그의 일 구현예에 대한 개략도를 나타낸다. The accompanying drawings illustrate the invention. In the drawing:
1 shows a perspective view of a plasma spark plug of the present invention,
2 shows a front view of the plasma spark plug of the present invention,
3 shows an exploded view of the plasma spark plug of the present invention,
4 shows an enlarged view of the annular gap of the plasma spark plug of the invention,
5 shows a schematic diagram of an OEM system incorporating the plasma spark plug of the present invention,
Fig. 6 shows a conceptual diagram of retrofitting a gluing plug and wire using the plasma spark plug of the present invention,
7 shows a schematic diagram of a retrofit system for use with the plasma spark plug of the present invention,
8 shows a schematic diagram of one embodiment of an alternative plasma spark plug of the invention,
9 shows a schematic diagram of one embodiment of a spark plug of the present invention including an embedded semiconductor circuit,
FIG. 10 shows a schematic diagram of the embedded semiconductor circuit of FIG. 9,
11 shows a schematic diagram of one embodiment of a spark plug of the present invention including an embedded capacitor module,
12 shows a schematic diagram of one embodiment of a spark plug of the present invention comprising a composite semiconductor material.
본 발명에 따른 플라즈마 점화 플러그(10)는 적절히 설계된 전원 공급 및 스위칭 시스템에 적용시 높게 가압된 아크-발생 플라즈마 필드를 분사하기 위하여 별도의 시험에 나타낸 바와 같이 특별히 제작된 플라즈마 이미터를 수용하도록 설계되었다. 도 1-4에 나타낸 장치는 (a) 토륨-합금 텅스텐 막대 스톡(stock)으로 제조된 애노드(12), (b) 질화붕소와 같은 유리질 가공 가능한 세라믹 재료로 제조된 절연체(14), (c) 티타늄으로 제조된 반구형 필드 이미터(16), 및 (d) 베릴륨-합금 구리 또는 바나듐-합금 구리 중 어느 하나로 제조된 캐소드 슬리브(18)로 구성되어 있다. 상기 캐소드(18)는 이미터(16) 주변에서 토러스(torus)-형 고리(20)를 가진다. 상기 캐소드(18)의 몸체는 전형적인 내연 기관 내에서 스파크 플러그를 수용할 수 있도록 구성된 엔진포트에 장착되도록 모양이 새겨지고 나사형(22)인 것이 바람직하다. 상기 캐소드(18)는 에미터(16) 주위에 토러스형 고리(20)를 가진다. 상기 캐소드(18)의 본체는 바람직하게는, 전형적인 내연 기관에서 스파크 플러그를 수용하도록 구성된 엔진 포트에 피팅되도록 공구 및 나사(22)를 포함한다. 단자 또는 점화 입력 캡(24)은 캐소드(18)에 대향하는 애노드(12)의 단부에 프레스-피팅된다.The
본 발명의 플라즈마 점화 플러그는 나노 세컨드의 버스트 내에 점화 사이클에 훨씬 더 높은 전류를 전달한다. 단손히 점화 아크를 생성하는 대신에, 본 발명의 플라즈마 플러그는 개방된 공기에서 물 분자를 해리시키고 그것들을 우수한 아크로 연소시킬 수 있는 강력한 플라즈마를 생성한다. 본 발명이 플라즈마 점화 플러그의 플라즈마 필드에 노출시, 가솔린 분자들은 하나의 이온 라디칼로 분해되고, 그 다음 동일한 강력한 아크에 의해 점화된다. 그 결과, 연료 분자는 약 2.5 ppm 미만의 양으로 거의 제거된 탄화수소 입자로 완전히 연소된다. 또한, 일산화탄소가 완전히 제거되어, 전체 배기 프로파일이 개선된다. 2개의-스톡 오일 첨가제 차량에서 사용시, 상기 엔진에 의해 전형적으로 발생되는 6개의 발암성 배출 오염물질든이 완전히 제거되는 것으로 확인되었다. 본 발명에 따른 플라즈마 점화 플러그에 의해 시험된 차량들은 마력과 연비에서 상당한 증가를 나타내는 것으로 확인되었다. 이러한 차량에 수행되는 방출 시험은 가장 위험한 배기 오염물의 상당한 감소 또는 전체 제거를 나타내는 것으로 확인되었다. 전기 방전 수준을 증가시키고, 스위칭 비율을 조절하고, 점화 타이밍을 재측정하고, 그리고 연료-공기 비율의 재측정하기 위하여 본 발명에 따른 플라즈마 점화 플러그와 함께 추가 구성요소가 사용될 수 있다.The plasma ignition plug of the present invention delivers much higher current in the ignition cycle within a burst of nanoseconds. Instead of generating the ignition arc by hand, the plasma plug of the present invention produces a powerful plasma capable of dissociating water molecules in open air and burning them with a good arc. When the present invention is exposed to the plasma field of the plasma spark plug, gasoline molecules are broken down into one ionic radical and then ignited by the same powerful arc. As a result, the fuel molecules are burned completely with hydrocarbon particles almost removed in an amount of less than about 2.5 ppm. In addition, the carbon monoxide is completely removed, thereby improving the overall exhaust profile. When used in a two-stock oil additive vehicle, it has been found that all six carcinogenic emissions contaminants typically generated by the engine are completely removed. Vehicles tested by the plasma spark plug according to the invention were found to exhibit a significant increase in horsepower and fuel economy. Emission tests carried out on these vehicles have been found to show a significant reduction or total removal of the most dangerous exhaust pollutants. Additional components can be used with the plasma spark plug according to the present invention to increase the level of electrical discharge, adjust the switching ratio, remeasure the ignition timing, and remeasure the fuel-air ratio.
본 발명은 종래의 아크 스파크 플러그의 근본적인 문제를 하기의 설계의 차이를 적용함으로써 해결하였다:The present invention solves the fundamental problem of conventional arc spark plugs by applying the following design differences:
토륨-합금 텅스텐 애노드: 토륨-232 동위원소는 핵붕괴와 관련된 어떠한 배출물질의 방출 없이 지속적으로 자유전자(6.02 x 1017 per square cm/sec)를 방출하기 때문에, 토륨-232는 미세하게 조절된 전기 시스템을 전파하는 장치에서 합금으로 유용하다. 본 발명에 따른 프라즈마 점화플러그(10)에 있어서, 상기 토륨-232에 의해 공급된 자유전자는 이미터에 의해 실제 전자 방출 양을 73.91%까지 증가시킨다. 이러한 증폭 특징은 본 발명이 이미 알려진 어떠한 유사제품 또는 적용장치보다 기능적으로 우수할 수 있도록 만든다. 상기 애노드(12)는 토륨-합금 텅스텐(3%)으로 제조되는 것이 바람직하다. 상기 토륨-합금 텅스텐 애노드 막대는 특별히 낮은 저항으로 초고속 스위칭을 가능하게 한다. 상기 물질은 사실상 제로 잔여 전하 지속상태로 자유 전자 필드 포화를 가능하게 한다. Thorium-alloy Tungsten Anode : Thorium-232 is a finely regulated electricity source because thorium-232 isotopes continuously emit free electrons (6.02 x 10 17 per square cm / sec) without releasing any emissions associated with nuclear decay. It is useful as an alloy in devices to propagate the system. In the
베릴률-합금 구리 캐소드: 종래의 철-기반 금속은 130년 이상 스파크 플러그의 캐소드 시스템에 사용되어 왔다. 철 캐소드는 단단하고, 비교적 값이 저렴하고, 어디에나 사용 가능하게 때문에 이러한 관습은 적용되어 왔다. 스파크 플러그 적용시 철을 함유한 물질들의 결함은 원하는 입력 값이 이러한 종류의 물질에서 견딜 수 있는 내구성 임계치를 파괴할 때 중요해졌다. 본 발명은 종래의 철을 함유한 캐소드 물질을 베릴륨-합금 구리로 대체함으로써 이러한 문제를 해결하였다. 베릴륨과 구리의 합금은 (a) 구리의 인장강도를 증가시키고, (b) 구리의 연화점을 증가시키고, 그리고 (c) 상승된 온도환경에서 구리의 전도성을 증가시키는 효과를 가진다. 상기 캐소드(18)는 베릴륨-합금 구리 또는 바나듐-합금 구리로 제조되는 것이 바람직하다. 상기 베릴륨-합금 구리 캐소드는 구리에 비해 증가된 유전체 포텐셜과 높은 인장강도와 함께 매우 높은 전도도를 제공한다. Beryl-alloy copper cathodes : Conventional iron-based metals have been used in cathode systems for spark plugs for over 130 years. This practice has been applied because iron cathodes are hard, relatively inexpensive, and available everywhere. The deficiencies of iron-containing materials in spark plug applications have become important when the desired input values break the durability thresholds that can be tolerated in this type of material. The present invention solves this problem by replacing the conventional iron containing cathode material with beryllium-alloy copper. The alloy of beryllium and copper has the effect of (a) increasing the tensile strength of copper, (b) increasing the softening point of copper, and (c) increasing the conductivity of copper in elevated temperature environments. The
티타늄 플라즈마 이미터: 모든 스파크-이미터 타입 장치에서 결점에 최고의 노출 지점은 스파크-조사 애노드의 말단이다. 최근 재료 기술의 발전과 함께, 백금, 이리듐과 같은 물질들로 얇게 코팅된 애노드 말단이 생산되었다. 상기 코팅 물질의 실험 결과를 검토해 보면, 사용 가능한 에너지 형태인 일 함수의 실제 출력이 상기 코팅물질의 첨가에 의해 증가한 것이 아님은 명백하다. 게다가, 통상의 입력 방전 임펄스에 노출된 애노드 말단의 기대수명은 이러한 변형에 의해서 연장될 수도 있는 반면, 플라즈마 버스트의 반복된 시리즈를 형성하고 전달하기 위해 필요한 입력 수준에 노출되었을 때 백금 또는 이리듐으로 코팅된 종래의 애노드 말단은 15초 또는 그 이내에 처참하게 실패하였다. Titanium Plasma Emitter : The highest point of exposure to defects in all spark-emitter type devices is the end of the spark-irradiating anode. With recent advances in material technology, thinly coated anode ends with materials such as platinum and iridium have been produced. Examining the experimental results of the coating material, it is evident that the actual power of the work function, the usable energy form, was not increased by the addition of the coating material. In addition, the life expectancy of the anode ends exposed to a typical input discharge impulse may be extended by this modification, while coated with platinum or iridium when exposed to the input levels required to form and deliver a repeated series of plasma bursts. Conventional anode ends that have failed miserably in 15 seconds or less.
본 발명은 높은 순도의 티타늄으로 구성된 구형의 전파장치 또는 이미터(16)로 대체함으로써 이러한 문제를 해결하였다. 상기 이미터(16)는 지름이 대략 1/4 인치인 것이 바람직하며, 구 또는 반구의 모양으로 존재한다. 상기 토륨-합금 텅스텐 애노드 막대(12)는 플라즈마 발생이 예상되는 레벨에서 계속되는 작동 중 손상에 대한 완전한 저항성을 가지는 강하고 높은 전도성 구성요소를 구성하기 위해서 티타늄 이미터(16)에 압입된다. 캐소드(18)을 조립할 때, 이미터(16)의 아크는 구형이든 반구형이든 토러스(20)의 말단을 지나서 돌출된다. 티타늄은 잔류전하의 지속 형식으로 매우 낮은 정전용량을 가진다는 사실은 이러한 특이적인 적용에 이상적이다. 티타늄은 또한 높은 전압 애노드로 사용되었을 때 변질에 대해 완전한 저항성을 가진다. 티타늄 플라즈마 이미터는 매우 낮은 잔여 전하의 지속성, 매우 낮은 저항, 높은 표면적 형상, 그리고 매우 높은 온도/압력 저항성과 함께 높은 전압 / 높은 암페어 저하에 대하여 매우 높은 저항성을 가진다.The present invention solves this problem by replacing a spherical propagator or
필드 전파 매핑: 내연기관 엔진타입 장치에서 점화 소스로서 전기 아크의 충분한 양은 (a) 전하 진폭 소스 (b) 전하 지속 소스 (c) 이미터 말단의 형상 (d) 애노드과 캐소드 구성요소 사이에서 가동되는 표면적과 관계가 있다. 종래의 스파크 플러그 장치에서, 대략 지름이 0.125" 단일막대는 캐소드 구성요소로부터 일반적으로 0.030" +/-의 범위의 공간으로 분리되어 있다. 가장 높은 효율화 장치(예를 들어 NASCAR 와 포뮬러1 레이싱 협회에서 승인된 것)는 3 또는 그 이상의 캐소드 말단으로 둘러싸인 단일 백금-코팅 스파크 막대 팁으로 이루어져 있다. 이러한 배치는 스파크 아크가 작동할 수 있는 표면적을 효과적으로 증가시키기 때문에 적용된다. Field Propagation Mapping : In internal combustion engine type devices, a sufficient amount of electric arc as an ignition source is (a) charge amplitude source (b) charge sustained source (c) shape of the emitter end (d) surface area running between anode and cathode components Has a relationship with In conventional spark plug arrangements, approximately 0.125 "diameter rods are separated from the cathode components into spaces generally in the range of 0.030" +/-. The highest efficiency devices (such as those approved by NASCAR and
본 발명은 대략 0.030인치의 갭에 의하여 베릴륨-합금 구리 또는 바나듐-합금 구리 캐소드(18)의 토러스(20)로부터 분리된 구형 애노드 이미터(16)를 사용함으로써 형상과 표면적 구성요소 사이의 관계를 적합하게 한다. 상기 이미터 반구의 말단은 토러스(20)의 끝을 지나서 대략 0.020인치 정도 돌출되어 있다. 유리질 가공 가능한 세라믹 절연체(14)는 캐소드 토러스(20)의 노출된 표면에서 0.030인치 이내로 위치한다. 곡선의 형상부와 가깝게-고정된 절연체 상단과 함께 원료의 조합은 고성능 NASCAR 레이싱-형 스파크 플러그보다 적어도 25배 이상의 전도성 표면적을 제공한다. 게다가, 플라즈마 점화플러그(10)의 형상은 전파장치의 말단에서 피스톤 머리를 향하여 플라즈마 필드를 강화한다. 증가한 표면적의 조합은 일반적인 4-사이클 가솔린 연소 내연기관 시스템에서 동일한 시험 조건으로 NASCAR-형 스파크 플러그와 비교할 때 68%이상 점화 효과성과 효율성을 향상시키는 것으로 보여진다.The present invention utilizes the
높은 진폭펄스가 애노드(12)로 전달될 때, 그 결과 아크는 고리모양 간극(26)을 지나 동시에 24지점을 넘어서까지 도달한다. 표준 교류기와 점화시스템(2500rpm이 13.5 볼트 DC 및 30 amps에서, 50,000 볼트 DC 및 0.0036 amps로 전환)으로부터 통상의 입력 하에서, 본 발명 플라즈마 점화플러그(10)은 종래의 스파크 플러그보다 25배 이상의 점화 불꽃 면을 형성한다. 점화수준을 1800배로 증가시켰을 때(75,000 볼트 DC 및 6.5 amps), 스파크 면은 플라즈마에 의해 대체되었다. 종래의 스파크 플러그는 이러한 전류입력을 견디지 못한다. 이러한 조건에서, 본 발명 플라즈마 점화 플러그(10)는 열의 감소, 마력의 증가, 배기가스 프로파일의 거의 완벽한 개선과 함께 분자해리를 거의 100% 연소로 증가시킨다.When a high amplitude pulse is delivered to the
점화 효율성: 가솔린-기반 연료-공기 혼합물은 플라즈마 필드와 비교하여 종래의 스파크 플러그에 의해 점화될 때, 근본적으로 다른 배기가스 프로파일을 형성한다. 연소 다이나믹 내에서 플라즈마 필드에 의해 향상된 효과는 플라즈마에 의해 연료에 포함된 긴 사슬 탄화수소에서 유도되는 분자 해리가 주원인이다. 통상의 연소는 (a) 열 (b) 압력 (c) 연료와 공기분자의 효과적인 동종 혼합 (d) 연소에 의해 탄화수소 분자를 산화시키기 위한 점화 소스에 의존한다. 가압된 환경에서 석유기반 연료의 연소는 종래의 내연기관 엔진 작동 중 일반적으로 450-550 psi 범위에서 실린더-헤드 압력을 형성한다. 이와 대조적으로, Russian Academy of Science에 의해서 보여진 플라즈마-유도 연료의 연소는 동일한 조건에서 1120psi 범위의 실린더-헤드 압력을 형성하는 것으로 나타났다. Ignition efficiency : Gasoline-based fuel-air mixtures form fundamentally different exhaust gas profiles when ignited by conventional spark plugs compared to the plasma field. The effect enhanced by the plasma field in combustion dynamics is mainly due to the molecular dissociation induced by the plasma from the long chain hydrocarbons contained in the fuel. Conventional combustion relies on an ignition source for oxidizing hydrocarbon molecules by (a) heat (b) pressure (c) efficient homogeneous mixing of fuel and air molecules (d) combustion. Combustion of petroleum-based fuels in a pressurized environment creates cylinder-head pressures generally in the 450-550 psi range during conventional internal combustion engine operation. In contrast, the combustion of the plasma-induced fuel shown by the Russian Academy of Science has been shown to produce cylinder-head pressures in the range of 1120 psi under the same conditions.
플라즈마-유도 연소 사이클 사용의 장점은 모든 다른 변수를 변화시키지 않고 동일한 일-함수 출력 값을 발생시키기 위하여 산화될 수 있는 연료질량이 전형적인 내연기관 엔진 시스템에서 정상적으로 연소되는 연료질량의 반에 해당한다는 것이다.The advantage of using a plasma-induced combustion cycle is that the fuel mass that can be oxidized to produce the same work-function output value without changing all other variables is half the fuel mass normally burned in a typical internal combustion engine engine system. .
또한, 본 발명 플라즈마 점화 플러그는 이미터 안에 단일 원자 금 초전도체 또는 전위궤도단원자원소(ORME)를 포함할 수 있다. 상기 ORME는 단원자 전위그룹의 11개 금속분말 즉, 구리, 은, 금을 포함할 수 있다. 이러한 분말은 EM필드에서 높은 전압의 존재하에 타입2 초전도성를 나타내고, 인접구리와 구리합금에서 타입1 초전도성를 유발한다.In addition, the plasma spark plug of the present invention may include a single atomic gold superconductor or a potential orbital element resource (ORME) in the emitter. The ORME may include 11 metal powders of the monoatomic potential group, that is, copper, silver, and gold. These powders exhibit type 2 superconductivity in the presence of high voltages in the EM field and cause
스위칭 비율의 조절은 펄스당 600 나노 세컨드에서 분당 100,000 사이클까지의 최대 스위칭 스피드에 의존한다. 달성 가능한 스위칭 비율은 50 나노 세컨드의 플라즈마 필드 전파 상승기간, 200 나노세컨드의 플라즈마 필드 지속성, 50 나노세컨드의 디스크리미네이터 차단, 50 나노세컨드의 연소아크 상승기간, 100배의 표면적에서 200 나노세컨드의 연소아크 지속기간, 50 나노세컨드의 디스크리미네이터 차단을 포함하는 것이 바람직하다. 증가된 전기 방전 레벨은 100amp에서 13.5 볼트 DC부터 7.5 amp에서 75000 볼트 DC의 작동범위를 가지는 것이 바람직하다. 플라즈마 필드는 200 나노세컨드에서 펄스된 41660 amp에서 13.5 볼트 DC와 동일하거나 또는 미만인 것이 바람직하다. 연소 아크는 200 나노 세컨드에서 펄스된 7.5amp에서 75000 볼트 DC이거나 또는 미만인 것이 바람직하다. 공기 대 연료 비율은 14:7-1에서 14:40-1까지 조절되는 것이 바람직하다. 점화시간의 조정은 디지털 방식으로 상사점 전 40도로 조절되는 것이 바람직하다.The adjustment of the switching ratio depends on the maximum switching speed from 600 nanoseconds per pulse to 100,000 cycles per minute. Achievable switching rates include 50 nanoseconds of plasma field propagation rise, 200 nanoseconds of plasma field persistence, 50 nanoseconds of delimiter blocking, 50 nanoseconds of combustion arc rise, and 200 nanoseconds of 100 times surface area. Combustion arc duration, preferably 50 nanoseconds of delimiter blocking. The increased electrical discharge level preferably has an operating range of 13.5 volts DC at 100 amps to 75000 volts DC at 7.5 amps. The plasma field is equal to 13.5 volts DC at 41660 amps pulsed at 200 nanoseconds, or Or less than. The combustion arc is preferably at or below 75000 volts DC at 7.5 amps pulsed at 200 nanoseconds. The air to fuel ratio is preferably adjusted from 14: 7-1 to 14: 40-1. The adjustment of the ignition time is preferably digitally controlled at 40 degrees before top dead center.
본 발명에 따른 플라즈마 점화 플러그와 함께, 전기 방전 사이클 또한 점화 스위칭, 변압기 코일, 스파크 플러그 와이어링 하니스의 발전에 의해 향상된다. 싱기 변압기 코일은 나노결정 전자기 심재료로 만들어진 새로운 전자기 코어를 포함한다. 상기 나노-결정 물질은 전류레벨과 상관없는 부하(load)에서 0%의 이력현상을 보인다. 독일 하나우의 Vacuum Schmelze GmbH & Co.에 의해 제조된 Vitroperm™ 은 사용되는 나노-결정 물질의 한 예로 선호된다..With the plasma spark plug according to the invention, the electrical discharge cycle is also enhanced by the development of ignition switching, transformer coils, spark plug wiring harnesses. The singer transformer coil includes a new electromagnetic core made of nanocrystalline electromagnetic core material. The nano-crystalline material exhibits a hysteresis of 0% at a load irrespective of the current level. Vitroperm ™ manufactured by Vacuum Schmelze GmbH & Co. of Hanau, Germany is preferred as an example of the nano-crystalline material used.
나노-결정 전자기 심재료와 결합하여, 본 발명에 따른 플라즈마 점화 플러그와 결합한 전기방전 사이클을 위하여 제작된 시스템은 교류 및 직류 전류를 모두 전달하도록 만들어진 특별한 종류의 케이블 또는 와이어를 사용한다. 상기 와이어는 1메가헤르츠정도의 주파수에서 사용되는 전도체의 "표피효과" 또는 "근접효과" 손실을 줄이기 위하여 제작된다. 이러한 교직류 와이어는 각각 절연처리가 되어있고 몇몇 막 또는 층을 주로 수반하는 여러 가지 특별한 규칙적인 무늬로 함께 구부러지거나 또는 엮여있는 수많은 가느다란 와이어다발로 구성된다. 몇몇 와이어 다발의 막 또는 층은 그것들끼리 함께 구부러져서 구부러진 와이어 그룹을 형성한다. 상기 특별하게 구불어진 패턴은 전도체의 바깥표면을 지나서 깔린 각각의 다발의 전체길이의 비율을 동등하게 한다. 상기 교직류 와이어는 초전도성이 없는 반면, 그들은 이 문서에서 언급된 범위 내에서 VDC 전류의 빠른 펄스에 대하여 매우 낮은 저항과 함께 작동한다. 변압기 코일에서 1차 권선으로 사용할 때, 교직류 와이어는 저항손실, 와전류, 그리고 VDC회로로 변환과 관련된 다른 손실을 거의 완전하게 제거한다. 이러한 교직류 와이어는 흔히 리츠선이라고 불리며, 교류전류의 전달을 위한 전자기학에서 주로 사용된다.In combination with nano-crystalline electromagnetic core materials, a system built for an electrical discharge cycle in combination with a plasma spark plug according to the present invention uses a special kind of cable or wire designed to carry both alternating and direct current. The wire is fabricated to reduce the "skin effect" or "proximity" loss of conductors used at frequencies around 1 megahertz. These alternating current wires consist of a number of thin wire bundles, each insulated and bent or woven together in a number of special regular patterns that often involve several films or layers. The films or layers of some wire bundles bend together to form a bent wire group. The specially curved pattern equalizes the ratio of the total length of each bundle over the outer surface of the conductor. While the alternating current wires are not superconducting, they operate with very low resistance to fast pulses of VDC current within the ranges mentioned in this document. When used as the primary winding in a transformer coil, the alternating current wire almost completely eliminates resistive losses, eddy currents, and other losses associated with the conversion to the VDC circuit. These alternating current wires are often called Litz wires and are mainly used in electromagnetics for the transfer of alternating current.
전기방전 사이클에 영향을 주는 본 발명 시스템에 사용되는 또 다른 새로운 물질은 순도가 높은 구리권선과 함께 삽입된 텔루륨 128을 포함하는 덴스코어와이어(합금고용 코어 텔루륨-구리 와이어)이다. 상기 물질의 특정 버전은 영국의 Tellurium-Q Ltd.에 의해 생산된 Tellurium-Q® 브랜드이다. 상기 덴스코어 와이어는 본래 고성능 오디오 파일시스템에서 증폭기와 스피커 구성요소 사이에서 위상왜곡을 제거에 사용하기 위하여 개발된 것이다. 스파크 플러그 와이어로 대체하여 사용할 때 상기 덴스코어와이어는 변압기와 스위칭 시스템으로부터 본 발명 플라즈마 점화플러그까지 거의 0의 저항과 위상왜곡이 거의 없이 전류 전달을 제공한다. 이것은 소스에서 생산된 신호가 플라즈마 점화 플러그까지 손실 없이 지속적인 단위로 전달될 수 있음을 의미한다.Another new material used in the system of the present invention that affects the electric discharge cycle is denscore wire (core alloy tellurium-copper wire for alloys) including tellurium 128 inserted with high purity copper windings. A particular version of this material is the Tellurium-Q® brand produced by Tellurium-Q Ltd. of the United Kingdom. The denscore wire was originally developed for use in eliminating phase distortion between amplifier and speaker components in high performance audio file systems. When used in place of spark plug wires, the denscore wire provides current transfer with almost zero resistance and little phase distortion from the transformer and switching system to the inventive plasma spark plug. This means that the signal produced at the source can be delivered in continuous units without loss to the plasma spark plug.
Vitroperm™ 와 리츠 와이어 같은 나노-결정 전자기의 핵심 물질이 변압기에 의해 전달된 전류를 변환하기 위해 결합되는 경우, 그들은 각각의 와이어안에 점화 변압기 코일을 직접적으로 포함하도록 설계된 통합 와이어하니스를 생성할 수 있다. 각각의 와이어는 그것이 각각 플라즈마 점화 플러그에 연결되기 바로 전에 독립된 점화코일과, 그것의 끝에 직접 부착된 스위칭모듈을 가진다. 저항에 의한 열손실과 이력효과는 구성요소 자체에 의해 거의 제거되기 때문에 이러한 통합 와이어하니스 구성요소만이 가능하다. 이와 유사한 이전 시도 즉, 드레그레이싱과 Formula 1®에서 사용하는 고성능 엔진에서, 가끔 출력 한도가 스파크 플러그에 과부하를 주지 않도록 하기 위하여 각각의 스파크 플러그 와이어를 디지털 출력 컨트롤러를 사용하는 독립한 점화코일에 연결한다. 또한 그들은 피드백 회로와 무선 모니터링 시스템과 연계된 센서를 포함한다. 본 발명에 따른 시스템에서는, 각 플라즈마 점화 플러그는 그것 자체의 변압기와 와이어 자체 내에 바로 내장된 스위칭 모듈과 연계되어 있다.When core materials of nano-crystalline electromagnetics such as Vitroperm ™ and Litz wire are combined to convert the current delivered by the transformer, they can create an integrated wire harness designed to include an ignition transformer coil directly within each wire. . Each wire has a separate ignition coil and a switching module attached directly to its end just before it is connected to the respective plasma ignition plug. Heat loss and hysteresis effect due to resistance Only these integrated wire harness components are possible because they are almost eliminated. Similar previous attempts, in high performance engines for drag racing and
게다가, 와이어 하니스, 인라인 변성기 및 인라인 스위칭 시스템을 덮기 위해 본 발명에 따른 시스템에서는 새로운 와이어하니스 덮개가 이용된다. 횡단지름이 0.5미크론인 녹은 용암(현무암)에서 추출된 섬유는 스풀(spool)로 수집되고, 서로 엮이고, 다양한 첨단기술에서 사용된다. 현무암 섬유질의 장점은 화산암의 녹는점에 해당하는 섭씨 1200도의 연화 온도를 가진다는 것이다. 이와 같은 물질은 동일한 지름의 붕소-도프된 흑연 섬유보다 3배 강하고, 열에 의해 분해되지 않고 전기 포화에 대해 매우 높은 저항성을 나타내는 유연한 절연물질을 만들기 위해 서로 결합한다. 이러한 물질은 또한 자기장에 노출되었을 때, 전도성을 전혀 가지지 않고 0의 정전기를 나타낸다. 이와 같은 현무암 섬유 인케이스먼트는 덴스코어 와이어를 포함하는 와이어하니스 구성요소, 인-라인 변압기, 지속적인 사용에 있어 거의 부서지지 않고 매우 내구성이 있는 디지털 스위칭 모듈을 만든다.In addition, a new wire harness cover is used in the system according to the invention to cover the wire harness, in-line transformer and in-line switching system. Fibers from molten lava (basalt) with a cross-section of 0.5 microns are collected in spools, weave together, and used in a variety of high-tech technologies. The advantage of basalt fiber is that it has a softening temperature of 1200 degrees Celsius, which corresponds to the melting point of volcanic rock. Such materials combine with each other to create a flexible insulating material that is three times stronger than boron-doped graphite fibers of the same diameter and does not decompose by heat and exhibits very high resistance to electrical saturation. These materials also have zero conductivity and exhibit zero static electricity when exposed to magnetic fields. These basalt fiber enclosures make wire harness components including denscore wires, in-line transformers and digital switching modules that are virtually unbreakable and very durable for continuous use.
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 점화 플러그를 사용하는 OEM 엔진의 시스템을 개략적으로 보여준다. 상기 OEM 시스템(30)은 차례차례 점화 스위치(36)에 전기적으로 연결되어 있는 퓨즈(34)와 전기적으로 연결된 자동차 배터리(32)를 포함한다. 상기 점화 스위치(36)는 배전기 모듈(40)에 전기를 공급하는 교류발전기(38)와 연결되어 있다. 여기까지, OEM 시스템(30)은 선행기술디자인과 매우 유사하다. 배전기 모듈(40)로부터의 출력은 스파크 컨트롤러(42)와 연결된다. 상기 스파크 컨트롤러(42)는 플러그 와이어(46)을 통해서 플라즈마 점화 플러그(10)까지 전송하는 타이밍 컨트롤러(44)와 차례로 연결된다. 상기 스파크 컨트롤러(42), 타이밍 컨트롤러(44), 플러그 와이어(46)는 본원에 기술되어 있다. 나타낸 바와 같이 OEM 시스템(30)의 모든 구성요소는 적절한 접지 접속(48)을 가지고 있다.5 schematically shows a system of an OEM engine using a plasma spark plug according to the invention. The
도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 점화 플러그(10)를 사용하기 위한 통합된 플러그와 와이어 개조 시스템(50)을 개략적으로 나타낸다. 개조 시스템(50)에서, 플러그 와이어(46)는 배전기 모듈(40)로부터 연장된다. 플러그 와이어(46)와 함께 필수구성품은 집적회로기판(ICB) 스위칭 구성요소(52) 및 변압기(54)이다. 상기 ICB 스위칭 구성요소(52)는 변압기(54)에 연결된 매우 빠른 디지털 컨트롤 스위치이다. 상기 변압기(54)는 나노-결정 물질 EM 토러스(56)와 교직류 전류전선, 즉 리츠와이어의 1차 권선과 2차 권선(58)으로 구성되어 있다. 스위칭 구성요소(52) 및 변압기(54)는 높은 암페어에서 높은 전압으로 변형된 출력펄스에 결합한다. 변압기(54)로부터 출력은 플라즈마 점화 플러그(10)에 직접 연결되도록 구성된 플러그 캡(60)에 연결된다. 다시 각각의 구성요소들은 표시되어 있는 것과 같이 적절한 접지접속(48)을 가지고 있다. ICB 스위칭 시스템 구성요소(52)는 프로그램이 가능한 마이크로프로세서에 의해서 통제할 수 있는 것이 바람직하다. 프로그램가능한 마이크로프로세서는 ICB스위칭 구성요소(52) 또는 ICB스위칭 구성요소(52)에 연결되고 그와 마찬가지로 통제할 수 있는 별도의 구성요소와 통합될 수 있다.6 schematically shows an integrated plug and
전형적으로, 상기 언급된 펄스 스위칭은 200 나노세컨드의 총 펄스 기간 동안, 배전기 모듈(40)로부터의 출력을 먼저 높은 암페어 펄스, 즉 30암페어에서 13.5볼트 DC로 전환하고, 다음 높은 전압펄스, 즉 0.0036 암페어에서 50,000-75,000볼트 DC로 전환한다. 변형된 펄스의 목적은 플라즈마 점화 플러그(10)를 충분히 이용하기 위한 것이다. 플라즈마 점화 플러그(10)가 높은 암페어(200나노세컨드 기간에서 구형파)의 매우 빠르고(50 나노세컨드) 높은 버스트와 함께 펄스될 때, 공기 연료 혼합물은 플라즈마 필드 안에서 각각의 라디칼과 이온으로 분자적으로 분리된다. 플라즈마 필드는 전하 소스가 소멸한 때에도 지속한다. 전하 소스가 모두 소멸되는 속도는 해리 작용의 효과성에 매우 중요하다. 그래서 스위치는 플라즈마 필드를 점화 필드로 매우 빠르게 (50-100 나노 세컨드) 전환해야 한다. 구성성분 라디칼과 각각의 이온들이 여전히 분리된 플라즈마 상태로 있는 동안, 높은 전압의 점화 소스 도입은 매우 높은 효율성과 함께 산화반응을 활성화시킨다. 이것은 모든 필드가 플라즈마 안에서 단일 점화 포인트로 바로 작용하기 때문에 불꽃면 없이 작동한다.Typically, the above mentioned pulse switching converts the output from the
모든 구성성분들은 독특한 환경을 형성하는 플라즈마 필드 안에서 일시적으로 떠 있게 된다. 잘게 분리된 연료액적과 압축단계에서 두자릿수 미크론 범위 내의 거리로 의미상 분리되어 있는 온전한 공기 분자와의 단순한 혼합 대신에, 구성성분 이온과 라디칼은 원자의 근접상태로 유지된다. 그 다음 이것은 선행기술 연료/공기 혼합물보다 100,000에서 1,000,000배 사이로 가까운 공간적 관계로 이동함과 동시에 비슷한 지수의 증가로 표면적의 접촉을 증가시킨다. 이것은 완전 연소 조건에 기여하는 하나의 요소이고, 예로 모든 구성성분의 모든 이온 및 라디칼이 있다. 이것은 플라즈마 필드가 계속 유지되는 동안에 높은 전압의 유입 안에서 모든 구성성분의 동시반응의 결과를 나타낸다. 구성성분이 연료를 산화시키기 위하여 반응할 때, 점화 조건이 근본적으로 달라지기 때문에 방출되는 에너지의 양은 선행기술의 스파크 플러그와 점화 시스템보다 높다. 이러한 개선은 실험적으로 하중의 운전을 위한 68%-73%의 연료 감소, 80℉ 정도까지 엔진 작동 온도의 감소, 배기가스 프로파일의 근본적인 변화, 플라즈마 점화 플러그(10)의 높은 내구성를 증명한다.All components are temporarily suspended in the plasma field creating a unique environment. Instead of mere mixing of finely divided fuel droplets and intact air molecules semantically separated by distances within the two-digit micron range in the compression step, the component ions and radicals remain in close proximity of the atoms. This then increases the contact of the surface area with a similar index increase while moving to a closer spatial relationship between 100,000 and 1,000,000 times than the prior art fuel / air mixture. This is one factor contributing to complete combustion conditions, for example all ions and radicals of all components. This results in the simultaneous reaction of all components within the high voltage input while the plasma field is maintained. When components react to oxidize fuel, the amount of energy released is higher than the spark plugs and ignition systems of the prior art because the ignition conditions are fundamentally different. These improvements experimentally demonstrate a 68% -73% fuel reduction for the operation of the load, a reduction in engine operating temperature to around 80 ° F, a fundamental change in the exhaust profile, and high durability of the
대체 개조 시스템(62)은 도 7에 나타나 있다. 이 대체 개조 시스템(62)은 배터리(32), 퓨즈(34), 점화스위치(36), 교류발전기(38) 그리고 배전기 모듈(40)을 포함하는 앞의 시스템에서 보여진 것과 유사한 구성을 가진다. 또한 이 시스템은 교류발전기(38)와 전기적으로 결합한 점화모듈(64)을 포함한다. 상기 점화 모듈(64)은 파워트랜지스터의 역할을 한다. 대체 개조 시스템(62)에서 플러그 와이어(46)는 배전기 모듈(40)에서 직접 연장되고, 인라인 스파크 변압기(66)와 본 발명에 따른 플라즈마 점화 플러그(10)와 연결된 인라인 디지털 스위치(68)를 포함한다. 다시 적절한 구성요소는 표시되어 있는 것과 같이 적절한 접지접속(48)을 가지고 있다. 개조 시스템은 본래의 스파크 플러그 와이어를 플라즈마 점화 플러그(10)와 함께 인라인 변압기(66)와 디지털 스위치(68)를 포함하는 새로운 플러그 와이어(46)로 대체한다.
특히 바람직한 구현예에서, 4-사이클 엔진에 사용되는 본 발명의 플라즈마 점화 플러그는 다음의 역학을 제공한다. 연료는 지름 0.056 센티미터의 카뷰레터 제트 / 연료분사기 안에서 공기와 혼합되는 지름 0.4 마이크로미터 액적들로 세분화된다. 공기와 연료는 14:7-1의 비율로 실린더로 주입된다. 플라즈마 전파는 50 나노세컨드 상승시간에서 전파된 플라즈마 필드, 200 나노세컨드 지속기간, 41660 암페어에서 13.5 볼트DC 에서 50 나노세컨드 정지 기간과 함께 상자점 전 22도의 점화포인트에서 발생한다. 이러한 값에서, 상기 플라즈마 필드는 긴 사슬 탄화수소 분자들을 각각의 이온으로 분해시키고, 압력하에서 원자크기로 근접하여 고르게 분배한다. 하기의 점화 아크는 50 나노세컨드 정지 기간에 이어지는 200 나노세컨드를 위한 7.5암페어에서 75000볼트 DC의 점화 펄스의 주입과 함께 플라즈마 필드의 붕괴 후 50나노세컨드에서 발생한다. 폭발행정은 탄소연료와 산소이온의 재조합과 산화에 의해서 종래의 연소보다 60%까지 높게 진행된다. 배기가스 스트로크 배출은 42%까지 낮은 탄소(2.5 PPMs), 규준화된 NO2, 규준화된 SO2, 그리고 일산화탄소와 이산화탄소의 사실상 제거를 나타낸다. 플라즈마 점화 플러그는 화씨 80도에서 120도 정도의 실린더 헤드 온도와 화씨 60도에서 80도의 정도의 배기가스 온도를 감소시키기 위하여 나노 세컨드 시간간격을 두고 더 완전한 연소를 일으킨다. 점화 타이밍이 상자점 전 35도와 38도 사이로 조정될 때, 마력은 엔진타입과 연료의 조합에 따라 15 ~ 22% 정도 증가한다. 공기 대 연료 혼합비는 40:1로 조정될 때, 전체 62.1%까지 연료 소비의 감소와 함께 제동마력의 출력은 증가한다.In a particularly preferred embodiment, the plasma spark plug of the invention for use in a four-cycle engine provides the following mechanics. The fuel is broken down into 0.4 micrometer diameter droplets mixed with air in a carburettor jet / fuel injector of 0.056 centimeters in diameter. Air and fuel are at 14: 7-1 Is injected into the cylinder. Plasma propagation occurs at a
본 발명에 따른 플라즈마 점화 플러그는 2-스트로크 엔진에서도 유사한 장점을 발생한다. 2-스트로크는 보통 벤젠, 1,3-부타디엔, 벤조(a)피렌, 포름알데히드, 아크롤레인 및 그 밖에 알데히드를 포함한다. 발암성 물질은 이와 같은 배출물과 함께 염증과 건강 위험을 악화시킨다. 2-스트로크 기관은 전용 윤활 시스템이 존재하지 않아 윤활유가 연료와 함께 혼합되기 때문에, 짧은 듀티 사이클 및 기대수명이 초래된다. 본 발명에 따른 플라즈마 점화 플러그를 사용하는 경우, 2-스트로크 기관은 토륨-합금 텅스텐 애노드의 장점으로 인하여 일반 마그네토 출력(1 암페어에서 15000 볼트 DC)이 14 암페어에서 60000 볼트까지 약 4배 정도 증가하는 점화 증폭을 경험한다. 스파크 방전 표면적은 단일 스파크 바(0.0181 평방 인치)에서 후광 이미터(0.0745 평방 인치)로 4.169배 증가한다. 총 스파크 방전 밀도는 23.251배 증가한다. 2-스트로크 기관의 배기가스 배출 프로파일은 탄화수소 미립자의 약 87% 감소, 일산화탄소의 제거, NOX의 NO2 전환, SOX의 SO2 전환, 벤젠의 제거, 1,3-부타디엔의 84% 감소, 포르말린의 제거, 및 알데히드의 제거를 나타낸다. 6000 RPM에서 마력은 12.4% 증가하고 엔진 온도는 화씨 260도에서 약 화씨 187도까지 감소한다.The plasma spark plug according to the invention has similar advantages in a two-stroke engine. 2-strokes usually include benzene, 1,3-butadiene, benzo (a) pyrene, formaldehyde, acrolein and other aldehydes. Carcinogenic substances, along with these emissions, exacerbate inflammation and health risks. Two-stroke engines do not have a dedicated lubrication system, so that the lubricant is mixed with the fuel, resulting in short duty cycles and life expectancy. When using the plasma spark plug according to the present invention, the two-stroke engine has a typical magneto output (about 15000 volts DC at 1 amp), which is about 4 times increased from 14 amps to 60000 volts due to the advantage of thorium-alloy tungsten anode. Experience ignition amplification. Spark discharge surface area increases 4.169 times from a single spark bar (0.0181 square inches) to a halo emitter (0.0745 square inches). The total spark discharge density is increased by 23.251 times. The emission profile of the 2-stroke engine is approximately 87% less hydrocarbon particulates, removal of carbon monoxide, NO2 conversion of NOX, SO2 conversion of SOX, removal of benzene, 84% reduction of 1,3-butadiene, removal of formalin, And removal of aldehydes. At 6000 RPM, horsepower increases by 12.4% and engine temperature decreases from 260 degrees Fahrenheit to about 187 degrees Fahrenheit.
본 발명에 따른 플라즈마 점화 플러그의 일련의 시험은 (a) 의도적으로 유도된 속성을 가지는 통제된 진공을 생성하고, (b) 시험의 결과를 시각적으로 관찰하고 경험적으로 측정하고, (c) 증발한 물의 증가하여 통제된 양에 따라 일련의 시험을 수행하고, 그리고 (d) 각 부분에서의 시험 결과를 디지털 방식으로 기록하도록 설계되었다. 플라즈마 점화 플러그(10)의 설계와 일치하는 시험 장비가 구성되었다. 원형의 플라즈마 점화 플러그의 시험에서, 3.0 암페어에서 75,000 볼트 AC를 산출하는 플라이-백 변압기는 명확하게 가시적인 플라즈마 필드를 형성하였다. 종래의 분무기에서 발생하는 차갑고 이온화된 수증기는 플라즈마 필드 안으로 야외에서 분사되었다. 수증기는 야외에서 분해되고 이온화되어 폭발되었다.A series of tests of the plasma spark plug according to the invention comprises (a) creating a controlled vacuum with intentionally induced properties, (b) visually observing and empirically measuring the results of the test, and (c) evaporating It is designed to perform a series of tests according to an increased and controlled amount of water, and (d) to digitally record the test results for each part. Test equipment was constructed that matches the design of the
점화 플러그 및 점화 플러그 시스템에 대한 추가적인 개선으로서,본 출원인은 하기의 추가적인 진보된 개선을 개시한다.As a further improvement on the spark plug and the spark plug system, the applicant discloses the following further advanced improvements.
도 8은 점화 코일(74) 및, 점화 플러그(78)의 상부(78a)와 맞물리도록 구성된 커넥터 플러그(76) 사이에서 일직선을 이루는 프로그램가능한 커패시터 모듈(72)을 갖는 신장된 전도체(71)를 포함하는 본 발명에 따른 점화 플러그 와이어(70)를 도시한다. 사용시, 상기 신장된 전도체(71)는 직접 또는 배전기(도시하지 않음)과 같은 다른 엔진 구성요소을 통해 상기 점화 코일(74)의 한쪽 말단에 연결된다. 상기 신장된 전도체(71)는 제 2 단부에서 커넥터 플러그(76)에 연결되어, 점화 플러그(78)의 상부(78a)와 연결된다. 8 shows an
프로그램가능한 커패시터 모듈(72)은 일반적으로 배럴-형상 또는 유사한 3-차원 실린더로 존재하는 하우징(80)을 포함한다. 상기 하우징(80)은 바람직하게는 점화 플러그 와이어(70)를 통과하는 둥근 말단 또는 곡선 말단(80a)를 갖는다. 상기 바람직한 형태에도 불구하고, 하우징(80)은 엔진 구획에 피팅되는 임의의 형상으로 형성되거나 하기의 구성요소들을 수용할 수도 있다.
상기 프로그램가능한 커패시터 모듈(72)의 하우징(80)은 하우징(804)을 통과하는 점화 플러그 와이어(70)와 전기적으로 일직선으로 연결되는 인쇄 회로 기판(82)을 둘러싼다. 상기 인쇄 회로 기판(82)은 적어도 커패시터(84), 메모리 칩(86), 및 입력 포트(88)을 포함한다. 대체로, 상기 프로그램가능한 커패시터 모듈(72)은 프로그래밍 목적을 위한 메모리 칩(86)에 엑세스 하기 위하여, 입력 포트(88)와 인터페이싱하는 컴퓨팅 디바이스(미도시), 바람직하게는 마이크로-USB 포트 또는 유사한 공통 인터페이스를 사용하여 프로그래밍될 수 있다. The
상기 프로그램가능한 커패시터 모듈(72)은 바람직하게는 전술한 바와 같이 플라즈마 점화 필드를 생성하기 위해 점화 코일(74)에 의해 전달된 임의의 전압을 충분히 높은 전압으로 변환하도록 프로그래밍된다. 내연 기관을 위한 전형적인 점화 전압은 일반적으로 약 15,000 볼트 내지 20,000 볼트이지만, 다른 엔진 설계는 상기 범위를 벗어난 전압 값을 사용할 수도 있다. 이러한 전압은 일반적으로 종래의 점화 스파크 플러그의 공극을 가로질러 "스파크"를 발생시키는데 충분하며, 여기서 상기 공극은 절연체로서 작용한다. 연소 챔버 내의 연료/공기 혼합물이 공극에 들어가기 때문에, 상기 점화 전압은 공극을 가로질러 스파크를 발생시키기에 충분하게 된다.The
상기 프로그램가능한 커패시터 모듈(72)은 점화 전압을 500,000 볼트 보다 큰 접압에서, 플라즈마 전압으로 업 또는 변환하도록 구성된다. 일반적으로, 상기 플라즈마 전압은 500,000 볼트 내지 600,000 볼트 내에 존재한다. 상술한 바와 같이, 이러한 플라즈마 전압은 연소 챔버 및/도는 피스톤 실린더의 벽에 내장된 잔류 탄화수소 잔류물을 포함하는, 연소 챔버내 탄화수소를 보다 완전히 연소시키는 플라즈마 에너지 필드를 생성시키기에 충분하다. The
게다가, 상기 프로그램가능한 커패시터 모듈(72)은 전류를 교류(AC)에서 직류(DC)로 변환시킬 수도 있다. DC로 변환시 이점은 플러스 방향 또는 마이너스 방향으로 전류를 갖는 능력에 있다. 플러스 방향의 DC의 경우, 단일 플라즈마 점화 플러그(10)에 의해 발생된 플라즈마 필드가 시계방향으로 회전한다. 반대로, 마이너스 방향의 DC의 경우, 단일 플라즈마 점화 플러그(10)에 의해 발생된 플라즈마 필드는 반시계 방향으로 회전한다. In addition, the
피스톤 실린더에서, 시계방향 또는 반-시계 방향으로 회전하는 플라즈마 필드는 실린더에서 와류를 생성한다. 본 발명자들은 상기 실린더 내의 플라즈마 와류가 시간에 걸쳐 실린더에 축적될 수 있는 비연소된 탄화수소들의 실질적으로 전부를 세척할 수 있는 추가적인 능력을 가질 수 있을 것으로 생각한다. 이러한 세척은 비연소된 탄화수소의 연소 및 실린더로 도입되는 임의의 새로운 연료의 완전한 연소를 초래할 것이다. 더욱 완전한 연소는 촉매 컨버터 또는 그밖에 방출 시스템 구성요소가 불필요하게 되는 지점까지 배출물을 낮추는 추가적인 효과를 가질 것이다.In the piston cylinder, the plasma field rotating clockwise or counter-clockwise creates vortices in the cylinder. The inventors believe that the plasma vortex in the cylinder may have the additional ability to wash substantially all of the unburned hydrocarbons that may accumulate in the cylinder over time. This washing will result in combustion of unburned hydrocarbons and complete combustion of any new fuel introduced into the cylinder. More complete combustion will have the additional effect of lowering emissions to the point where a catalytic converter or other emission system component becomes unnecessary.
이러한 플라즈마 와류 및 증가된 연소 효율은 내연 기관을 위한 통상의 공기/연료 혼합물의 조정을 가능하게 한다. 내연 기관을 위한 통상적인 공기/연료 혼합물은 약 14.7 내지 1 이다. 플라즈마 와류는 공기/연료 혼합물이 단일 실린더 엔진에서 40 내지 l 만큼 높은 것을 허용한다. 특히 바람직한 구현예에서, 공기/연료 혼합물은 약 30 내지 1 이다. 이러한 공기/연료 혼합물의 변화는 본 발명에 따른 프로그램가능한 커패시터 모듈(72)을 이용하는 것에 의해 2배의 연료 경제성 및 절단 방출보다 훨씬 클 수 있다.This plasma vortex and increased combustion efficiency allow for the adjustment of conventional air / fuel mixtures for internal combustion engines. Typical air / fuel mixtures for internal combustion engines are about 14.7-1. Plasma vortex allows the air / fuel mixture to be as high as 40 to 1 in a single cylinder engine. In a particularly preferred embodiment, the air / fuel mixture is about 30 to 1. This change in air / fuel mixture can be much greater than twice the fuel economy and cut emissions by using the
도 9 및 10은 본 발명에 따른 플라즈마 점화 플러그(10)의 대안적인 구현예를 개략적으로 도시한다. 상기 구현예에서, 애노드(12)는 커패시턴스 회로(90)를 포함하고, 바람직하게는 반구형 필드 이미터(16)와 점화 입력 캡(24) 사이에서 캐패시턴스 회로(90)를 단독으로 포함한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 텅스텐 애노드 로드(12)는 상기 캐패시턴스 회로(90)의 양단에서 상기 에미터(16) 및 상기 입력 캡(24)에 대한 커넥터로서 2-피스 형태로 포함될 수 있다. 대안적으로, 텅스텐 애노드 로드(12)는 캐패시턴스 회로(90)가 상기 이미터(16) 및 입력 캡(24)에 직접 연결되도록 생략될 수 있다. 도 10의 절단도에 도시된 바와 같이 세라믹 절연체(14) 내에 존재하거나 세라믹 절연체에 의해 둘러싸여진 캐패시턴스 회로(90)는 또한 표준 스파크 플러그 또는 점화 플러그(78)에 포함될 수 있다.9 and 10 schematically show an alternative embodiment of the
상기 커패시턴스 회로(90)는 바람직하게는 공급된 전압에 의존하는 도전성을 갖도록 설계된 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)로서 구성된다. MOSFET는 실리콘 웨이퍼(92) 또는 인쇄 회로 기판과 같은 유사 구조로로 구축되어, p-n 접합(98a,98b)에 대응하는 한 쌍의 금속-산화물 단자들(96a, 96b)을 연결하는 절연 게이트(94)로 구성된다. 상기 절연 게이트(94)의 전압은 회로(90)의 전도도를 결정한다. 소스 단자(100)는 하나의 p-n 접합(98a)에 연결되고, 드레인 단자(102)는 다른 p-n 접합(98b)에 접속된다. 대안적인 구현예에서, 상기 캐패시턴스 회로(90)는 실리콘 웨이퍼(92)에 장착되어 전기적으로 연결된 하나 이상의 캐패시터로 구성될 수 있으며, 이는 다시 세라믹 절연체(14)에 내장된다. The
상술한 바와 같이, MOSFET 또는 표면-장착 캐패시터 이외에, 상기 커패시턴스 회로(90)는 바람직하기는 메모리 칩(86))을 포함할 수도 있다. 상기 메모리 칩(86)은 상기 회로(90)의 전도율이 상기 게이트(94)에 공급되는 전압에 의존하는 정도를 변경하도록 설계된 프로그램의 플래시 메모리 업로드를 수신할 수 있다. 상기 메모리 칩(86)은 상기 절연체(14)에 매립된 회로(90) 이전에 미리 프로그래밍될 수 있다. As noted above, in addition to the MOSFET or surface-mount capacitor, the
또한, 플라즈마 점화 플러그(10)는 전술한 바와 같은 입력 포트(88)를 포함할 수 있다. 입력 포트(88)는 점화 입력 캡(24)의 단부에 포함될 수 있다. 이러한 방법으로, 상기 메모리 칩(86)은 기존의 점화 와이어를 통해 또는 별도의 와이어, 예를 들면 마이크로-USB, 구체적으로 노트북, 태블릿, 스마트폰 등과 같은 컴퓨팅 단말기(미도시)를 입력 포트(88)에 연결하기 위한 USB 등을 통해 프로그래밍될 수 있다. The
도 11은 본 발명에 따른 플라즈마 점화 플러그(10)의 대안적인 구현예를 개략적으로 도시한다. 본 구현예에서, 상기 애노드(12)는 반구형 필드 이미터(16)와 점화 입력 캡(24) 사이에 내장된 커패시터(104)를 포함한다, 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 텅스텐 애노드 로드(12)는 상기 커패시터(104)의 양단에서 상기 이미터(16) 및 상기 입력 캡(24)에 대한 커넥터로서 2-피스 형태로 포함될 수 있다. 대안적으로, 상기 텅스텐 애노드 로드(12)는 상기 커패시터(104)가 이미터(16)와 입력 캡(24)에 직접 연결되도록 생략될 수 있다. 상기 커패시터(104)는 바람직하기는 도 11의 절단도에서 알 수 있는 바와 같이, 세라믹 절연체(14)에 내장되거나 세라믹 절연체에 의해 둘러싸여진 회로(14)를 포함한다. 상기 커패시터(104)는 또한 표준 스파크 플러그 또는 점화 플러그(78)내에 포함될 수 있다.11 schematically shows an alternative embodiment of the
도 12는 본 발명에 따른 플라즈마 점화 플러그(10)의 대안적인 구현예를 개략적으로 도시한다. 본 구현예에서, 애노드 로드(12)는 세라믹 절연체(144)내에 둘러싸인 복합 반도체 재료(106)로 대체될 수도 있다. 상기 복합 반도체 재료(106)의 바람직한 형태는 반도체 시스템에서 통상적으로 발견되는 금속-산화물을 포함한다. 복합 반도체 재료(106)는 바람직하게는 텅스텐 로드(12) 또는 그 밖의 애노드 전도체의 재료로부터 저항 없이 반도체 재료(106)의 커패시턴스 효과가 최적화되도록 이미터(16) 및 입력 캡(24)에 직접 연결되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 상기 텅스텐 로드(12)는 또한 텅스텐 애노드 로드(12)의 중간 부분을 대체하는, 복합 반도체 재료(106)와 캡슐화 및/또는 혼합되기에 충분한 확장된 직경 또는 표면 영역을 갖는 것이 포함될 수도 있다. 12 schematically shows an alternative embodiment of the
상기 복합 반도체 재료(106)는 바람직하게는 금속-산화물 또는 유사한 공지된 반도체 물질이며, 그것이 노출되는 전압에 따라 가변 커패시턴스를 갖는다. 복합 반도체 재료(106)는 바람직하게는 교류 전류에서 이미터로의 바람직하게는 높은 출력 전압으로 입력 전압을 설정한다. 가장 바람직하게는, 상기 전압은 1 내지 5 밀리암페어의 작은 전류값에서 500,000 볼트 만큼 높다. 이것은 약 17,000 볼트의 낮은 전압에서 50-70 밀리암페어의 범위의 전류에서 동작하는 종래 기술의 스파크 플러그와 대조된다. The
임의의 종래의 엔진이 효율 및 작동에서의 급격한 향상이 달성되도록 본 발명에 따른 플라즈마 점화 플러그(10) 또는 본 발명 따른 점화 플러그 와이어(70)를 이용하여 작동될 수 있다. 기존의 점화 코일에 의해 공급된 정상 전압(예를 들어, 15,000 내지 20,000 볼트)은 본 발명에 따른 시스템을 이용하여 더 높은 전압으로 향상될 수 있다. 상기 향상된 500,000 볼트 또는 그 이상 정도일 것이다. Any conventional engine can be operated using the
실시 예는 실례의 목적으로 상세하게 설명되었지만, 본 발명의 범위와 정신에서 벗어나지 않고 다양한 변형을 할 수 있다, 따라서, 본 발명은 첨부된 특허 청구 범위를 제외하여, 제한되는 것은 아니다.Although the embodiments have been described in detail for purposes of illustration, various modifications may be made without departing from the scope and spirit of the invention, and therefore, the invention is not limited except as by the appended claims.
Claims (16)
상기 제 1 단부 및 제 2 단부 사이에서 신장된 전도체와 일렬로 배치된 프로그램가능한 커패시터 모듈을 포함하고,
상기 신장된 전도체는 점화 전압을 점화 코일에서부터 점화 플러그까지 전달하기 위해 구성되고,
상기 프로그램가능한 커패시터 모듈은 점화 전압을 플라즈마 전압으로 변환하기 위해 구성되는 것인, 점화 플러그 와이어.
An elongated conductor having a first end configured for connection with the ignition coil and a second end configured for connection with the spark plug; And
A programmable capacitor module disposed in line with the conductor extending between said first and second ends,
The elongated conductor is configured to deliver an ignition voltage from the ignition coil to the spark plug,
And the programmable capacitor module is configured to convert an ignition voltage into a plasma voltage.
상기 점화 전압은 15,000 볼터 내지 20,000 볼트의 범위에 있는 것인, 점화 플러그 와이어.
The method of claim 1,
The ignition voltage is in the range of 15,000 volts to 20,000 volts.
상기 플라즈마 전압은 500,000 볼트를 초과하는 것인, 점화 플러그 와이어.
The method of claim 1,
The plasma voltage is in excess of 500,000 volts.
상기 프로그램가능한 커패시터 모듈은 상기 신장된 전도체와 일렬로 존재하는 커패시터에 연결된 메모리 칩을 포함하는 것인, 점화 플러그 와이어.
The method of claim 1,
The programmable capacitor module comprising a memory chip coupled to a capacitor present in line with the elongated conductor.
상기 메모리 칩은 상기 커패시터를 제어하기 위한 프로그램 및 상기 커패시터가 점화 전압을 플라즈마 전압으로 변환하는 방법을 저장하기 위해 구성된 것인, 점화 플러그 와이어.
The method of claim 4, wherein
The memory chip is configured to store a program for controlling the capacitor and how the capacitor converts an ignition voltage into a plasma voltage.
상기 프로그램가능한 커패시터 모듈은 점화 전압을 교류 전류에서 직류 전류로 변환하기 위해 구성된 것인, 점화 플러그 와이어.
The method of claim 1,
The programmable capacitor module configured to convert an ignition voltage from an alternating current to a direct current.
상기 직류 전류는 플러스 방향을 가지며 시계 방향을 갖는 플라즈마 필드를 발생시키는 것인, 점화 플러그 와이어.
The method of claim 6,
Wherein the direct current has a positive direction and generates a plasma field that has a clockwise direction.
상기 직류 전류는 마이너스 방향을 가지며 반-시계 방향을 갖는 플라즈마 필드를 발생시키는 것인, 점화 플러그 와이어.
The method of claim 6,
Wherein the direct current has a negative direction and generates a plasma field having a counter-clockwise direction.
상기 애노드 및 캐소드 사이에 배치된 절연체; 및
상기 절연체 내부에서 애노드와 전기적으로 일렬로 배치된 전압 변환 모듈을 포함하고,
상기 전압 변환 모듈은 상기 점화 전압을 플라즈마 전압으로 변환하기 위해 구성되는 것인, 플라즈마 점화 플러그.
An anode intensively disposed inside a typical cylindrical cathode;
An insulator disposed between the anode and the cathode; And
A voltage conversion module electrically arranged in line with the anode inside the insulator,
The voltage conversion module is configured to convert the ignition voltage into a plasma voltage.
상기 전압 변환 모듈은 반도체 회로를 포함하는 것인, 플라즈마 점화 플러그.
The method of claim 9,
Wherein said voltage conversion module comprises a semiconductor circuit.
상기 반도체 회로는 금속-산화물 반도체 필드-효과 트랜지스터를 포함하는 것인, 플라즈마 점화 플러그.
The method of claim 10,
Wherein said semiconductor circuit comprises a metal-oxide semiconductor field-effect transistor.
상기 반도체 회로는 반도체를 제어하기 위한 프로그램 및 상기 반도체 회로가 점화 전압을 플라즈마 전압으로 변환하는 방법을 저장하기 위해 구성된 메모리 칩을 추가로 포함하는 것인, 플라즈마 점화 플러그.
The method of claim 10,
Wherein the semiconductor circuit further comprises a memory chip configured to store a program for controlling the semiconductor and a method in which the semiconductor circuit converts an ignition voltage into a plasma voltage.
상기 점화 전압은 15,000 내지 20,000의 범위이고 상기 플라즈마 전압은 500,000을 초과하는 것인, 플라즈마 점화 플러그.
The method of claim 9,
Wherein the ignition voltage ranges from 15,000 to 20,000 and the plasma voltage exceeds 500,000.
상기 전압 변환 모듈은 커패시터로 이루어지는 것인, 플라즈마 점화 플러그.
The method of claim 9,
Wherein said voltage conversion module is comprised of a capacitor.
상기 전압 변환 모듈은 애노드를 대체하는 복합 반도체 물질을 포함하는 것인, 플라즈마 점화 플러그.
The method of claim 9,
Wherein the voltage conversion module comprises a composite semiconductor material replacing the anode.
상기 복합체 반도체 물질은 금속-산화물 물질을 포함하는 것인, 플라즈마 점화 플러그.
In accordance with claim 15,
Wherein said composite semiconductor material comprises a metal-oxide material.
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