RU107292U1

RU107292U1 - FUEL IONIZER

Info

Publication number: RU107292U1
Application number: RU2010135552/06U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Яковлевич Носырев; Александр Игоревич Плетнев
Priority date: 2010-08-24
Filing date: 2010-08-24
Publication date: 2011-08-10

Abstract

Ионизатор топлива, содержащий диэлектрический корпус, катод, анод и источник тока, отличающийся тем, что в корпусе ионизатора дополнительно жестко установлены по концам две крышки с входным и выходным патрубками и дополнительно жестко установлен в выходном патрубке вакуумированный цилиндрический контейнер с выходными окнами, стенки его выполнены с радиальными отверстиями наноразмерного диаметра 1-10 нм, а внутри контейнера по его оси установлены анод, который выполнен из проволоки, и катод, который выполнен в форме токопроводящего цилиндра и закреплен через изоляторы к корпусу ионизатора. A fuel ionizer comprising a dielectric housing, a cathode, an anode and a current source, characterized in that two caps with inlet and outlet nozzles are additionally rigidly mounted at the ends in the ionizer housing and an evacuated cylindrical container with outlet windows is additionally rigidly mounted in its outlet, its walls are made with radial holes of nanoscale diameter 1-10 nm, and inside the container along its axis an anode is installed, which is made of wire, and a cathode, which is made in the form of conductive cylin core and fixed through insulators to the body of the ionizer.

Description

Полезная модель относится к двигателестроению, а конкретнее к ионизаторам топлива и может найти применение в топливных системах двигателей внутреннего сгорания для снижения токсичности отработанных газов и повышения основных показателей работы ДВС.The utility model relates to engine building, and more specifically to fuel ionizers, and can be used in fuel systems of internal combustion engines to reduce the toxicity of exhaust gases and increase the main performance indicators of internal combustion engines.

Известен ионизатор топлива, содержащий металлический корпус с каналами подачи топлива, соединенными с топливопроводом в виде резинового шланга, снабженного заземленным экраном, и ионизирующий электрод, размещенный внутри экранированного шланга, и соединенный с источником импульсного напряжения, корпус ионизатора выполнен в виде полой втулки, установленной в разрыв шланга топливопровода, ионизирующий электрод выполнен в виде металлической ленты, закрепленной внутри полой втулки, источник импульсного напряжения выполнен на выходное напряжение 500-2000 В, частоту следования импульсов 2-10 кГц с длительностью импульсов 10-100 мкс, причем ионизирующий электрод подключен к источнику импульсного напряжения, нагруженного на индуктивность в виде катушки, охватывающей шланг на входе ионизатора. Ионизирующий электрод спирально закручен по длине, а поверх втулки корпуса и экранированного шланга ионизатора установлена дополнительная катушка, подключенная к выходу регулируемого источника питания постоянного тока [Патент РФ №2066380, МПК F02M 27/04, опубл. 10.09.1996, БИ №25, авторы Катошин Ю.Г., Короткий В.М. «Ионизатор топлива»].Known fuel ionizer containing a metal casing with fuel supply channels connected to the fuel line in the form of a rubber hose equipped with a grounded shield, and an ionizing electrode placed inside the shielded hose and connected to a pulse voltage source, the ionizer body is made in the form of a hollow sleeve installed in rupture of the fuel line hose, the ionizing electrode is made in the form of a metal tape fixed inside the hollow sleeve, the pulse voltage source is made to the output apryazhenie 500-2000 V, the pulse repetition frequency 2-10 kHz, with a pulse duration of 10-100 microseconds, and an ionizing electrode is connected to a source of a pulse voltage, which is loaded on the coil inductance as embracing hose to the inlet of the ionizer. The ionizing electrode is spirally twisted in length, and an additional coil is installed on top of the housing sleeve and the shielded ionizer hose connected to the output of an adjustable DC power source [RF Patent No. 2066380, IPC F02M 27/04, publ. 09/10/1996, BI No. 25, authors Katoshin Yu.G., Korotky V.M. “Fuel Ionizer”].

Недостатками данного ионизатора топлива \ являются низкая степень ионизации, из-за слабого электрического поля между проволочным электродом ионизатора и экраном шланга.The disadvantages of this fuel ionizer are the low degree of ionization, due to the weak electric field between the wire electrode of the ionizer and the hose screen.

Ионизатор, содержащий диэлектрическую трубку, имеющую проточный канал и расположенные в последнем два электрода, первый электрод - катод выполнен подвижным относительно оси трубки и подключен к положительному полюсу источника тока, второй - анод выполнен с игольчатыми токопроводящими выступами, которые направлены в сторону положительного электрода, и установлен в проточном канале за положительным электродом относительно потока топлива, и подключен к отрицательному полюсу источника тока, первый положительный и второй отрицательный электроды закреплены в диэлектрических кольцах, выполнены из металлических нитей в виде сетки, в узлах сети отрицательного электрода размещены токопроводящие игольчатые элементы, а на диэлектрической трубке расположена изолированная токопроводящая обмотка, которая подключена к источнику тока, причем линии ее магнитного поля направлены против потока топлива [Патент РФ №82004, МПК F02M 27/04, опубл. 10.04.2009, БИ №10, авторы Носырев Д.Я. и др. «Ионизатор»].An ionizer containing a dielectric tube having a flow channel and two electrodes located in the latter, the first electrode - the cathode is movable relative to the axis of the tube and connected to the positive pole of the current source, the second - the anode is made with needle-shaped conductive projections that are directed towards the positive electrode, and installed in the flow channel behind the positive electrode relative to the fuel flow, and connected to the negative pole of the current source, the first positive and second negative electric The electrodes are fixed in dielectric rings, made of metal filaments in the form of a grid, conductive needle elements are placed in the nodes of the negative electrode network, and an insulated conductive winding is located on the dielectric tube, which is connected to the current source, and its magnetic field lines are directed against the fuel flow [Patent RF №82004, IPC F02M 27/04, publ. 04/10/2009, BI No. 10, authors Nosyrev D.Ya. and other "Ionizer"].

Недостатками данного ионизатора являются низкая степень ионизации, из-за слабого электрического поля между электродами и высокие энергозатраты.The disadvantages of this ionizer are the low degree of ionization, due to the weak electric field between the electrodes and high energy consumption.

Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.This technical solution is selected by the authors as a prototype.

Техническим результатом является повышение степени ионизации топлива и снижение энергозатрат.The technical result is to increase the degree of ionization of the fuel and reduce energy consumption.

Технический результат достигается тем, что в ионизаторе топлива, содержащем диэлектрический корпус, катод, анод и источник тока, дополнительно жестко установлены в корпусе по концам две крышки с входным и выходным патрубками и дополнительно жестко установлен в выходном патрубке вакуумированный цилиндрический контейнер с выходными окнами, стенки его выполнены с радиальными отверстиями наноразмерного диаметра, а внутри контейнера по его оси установлен анод, который выполнен из проволоки, и катод, который выполнен в форме токопроводящего цилиндра и закреплен через изоляторы к корпусу ионизатора.The technical result is achieved by the fact that in the fuel ionizer containing a dielectric housing, a cathode, anode and a current source, two covers with inlet and outlet nozzles are additionally rigidly installed in the housing at the ends and a vacuum cylindrical container with outlet windows and walls are additionally rigidly installed in the outlet nozzle it is made with radial holes of nanoscale diameter, and inside the container along its axis an anode is installed, which is made of wire, and a cathode, which is made in the form of a conductive cylinder and fixed through an insulator to the body of the ionizer.

В связи с тем, что размеры радиальных отверстий в контейнере выполнены диаметром 1-10 нМ, то топливо в контейнер попасть не может в виду его поверхностного натяжения.Due to the fact that the dimensions of the radial holes in the container are made with a diameter of 1-10 nM, the fuel cannot get into the container due to its surface tension.

Кинетическая энергия электрона перед очередным столкновением с нейтральным атомом или молекулой топлива пропорциональна напряженности электрического поля Е и длине свободного пробега электрона X,:The kinetic energy of an electron before another collision with a neutral atom or fuel molecule is proportional to the electric field strength E and the electron mean free path X:

где m - масса электрона,where m is the mass of the electron,

е - заряд электрона,e is the electron charge,

ν - скорость электрона.ν is the electron velocity.

В виду того, что в контейнере создан вакуум, то электрон перед столкновением с атомами и молекулами топлива проходит большое расстояние, при этом его скорость постоянно увеличивается, следовательно, ему проще выбить электроны с электронных орбиталей атомов топлива и тем самым легче ионизировать топливо, а, следовательно, степень ионизации топлива значительно повысится. На фиг.1 - ионизатор топлива, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1. Ионизатор топлива содержит диэлектрический корпус 1 с двумя крышками 2, входной 3 и выходной 4 патрубки, катод 5 в форме токопроводящего цилиндра, который закреплен изоляторами 6 к корпусу, вакуумированный цилиндрический контейнер 7 с выходными окнами 8 жестко установленный в выходном патрубке, контейнер 7 выполнен с многочисленными радиальными отверстиями диаметром 1-10 Нм, а внутри контейнера по его оси установлен анод 9 выполненный из проволоки и источник питания 10.In view of the fact that a vacuum is created in the container, the electron travels a long distance before colliding with atoms and molecules of fuel, while its speed is constantly increasing, therefore, it is easier for it to knock electrons from the electronic orbitals of the fuel atoms and, therefore, it is easier to ionize the fuel, and, therefore, the degree of ionization of the fuel will increase significantly. Figure 1 - fuel ionizer, figure 2 - section aa of figure 1. The fuel ionizer contains a dielectric housing 1 with two caps 2, an inlet 3 and an outlet 4 nozzles, a cathode 5 in the form of a conductive cylinder, which is fixed by insulators 6 to the housing, a vacuum cylindrical container 7 with exit windows 8, which is rigidly mounted in the outlet nozzle, the container 7 is made with numerous radial holes with a diameter of 1-10 Nm, and inside the container along its axis there is an anode 9 made of wire and a power source 10.

Ионизатор топлива работает следующим образом.The fuel ionizer operates as follows.

Топливо подают в ионизатор через входной патрубок 3 в крышке 2 диэлектрического корпуса 1. Попав в корпус 1 ионизатора, топливо направляется в кольцевое пространство, образованное цилиндрическим контейнером 7 и кольцевым цилиндрическим катодом 5, где попадает в электрическое поле, которое образовано катодом 5 и проволочным анодом 9, которые подключены к источнику питания 10 напряжением порядка 10 кВ.Fuel is supplied to the ionizer through the inlet pipe 3 in the cover 2 of the dielectric housing 1. Once in the ionizer housing 1, the fuel is directed into the annular space formed by the cylindrical container 7 and the annular cylindrical cathode 5, where it enters the electric field, which is formed by the cathode 5 and the wire anode 9, which are connected to a power source 10 voltage of the order of 10 kV.

При подаче напряжения порядка 10кВт на катод 5 и анод 9 ионизатора происходит лавинообразное испускание электронов проволочным анодом 9 в сторону цилиндрического катода 5. Так как топливо проходит внутри ионизатора между анодом и катодом, то электроны, испускаемые анодом сталкиваюся с атомами и молекулами топлива. В результате столкновений электронов с нейтральными атомами или молекулами топлива происходит выбивание электронов с последних электронных орбиталей молекул и атомов топлива, в результате чего молекулы топлива ионизируются, а свободные электроны движутся по направлению электрического, поля в сторону катода 5, после чего электроны заходят в цилиндрический катод 5, который установлен в корпусе 1 и закреплен к нему изоляторами 6.When a voltage of about 10 kW is applied to the cathode 5 and the anode 9 of the ionizer, an electron-like avalanche emits by the wire anode 9 towards the cylindrical cathode 5. Since the fuel passes inside the ionizer between the anode and the cathode, the electrons emitted by the anode collide with the atoms and molecules of the fuel. As a result of collisions of electrons with neutral atoms or molecules of fuel, electrons are knocked out of the last electronic orbitals of molecules and fuel atoms, as a result of which the fuel molecules are ionized and free electrons move in the direction of the electric field toward cathode 5, after which the electrons enter the cylindrical cathode 5, which is installed in the housing 1 and secured to it by insulators 6.

Кинетическая энергия электрона перед очередным столкновением с нейтральным атомом или молекулой топлива пропорциональна напряженности электрического поля и длине свободного пробега электрона. Для увеличения кинетической энергии электрона анод 9 помещен в цилиндрический контейнер 7, из которого откачен воздух и создан вакуум. При этом контейнер 7 закреплен в выходном патрубке 4 крышки 2 и имеет выходные окна 8 для выхода топлива из ионизатора.The kinetic energy of an electron before another collision with a neutral atom or fuel molecule is proportional to the electric field and the mean free path of the electron. To increase the kinetic energy of the electron, the anode 9 is placed in a cylindrical container 7, from which air is evacuated and a vacuum is created. In this case, the container 7 is fixed in the outlet pipe 4 of the cover 2 and has outlet windows 8 for the exit of fuel from the ionizer.

При выходе электрона из анода 9 он постоянно ускоряясь движется в вакууме в сторону катода 5 и проходит через радиальные отверстия в стенке контейнера 7 после чего сталкивается с атомами и молекулами топлива. Диаметр отверстий в стенке контейнера выбран таким, чтобы электрон свободно проходил через отверстия, а топливо не попадало в отверстие в виду действия поверхностного натяжения, которое препятствует попаданию капельки топлива в контейнер 7.When the electron leaves the anode 9, it constantly accelerates in a vacuum and moves towards the cathode 5 and passes through radial holes in the wall of the container 7 and then collides with atoms and molecules of fuel. The diameter of the holes in the wall of the container is chosen so that the electron freely passes through the holes, and the fuel does not fall into the hole due to the surface tension, which prevents a droplet of fuel from entering the container 7.

Выйдя из межэлектродного пространства, ионизированное топливо выходит из ионизатора через выпускные окна в контейнере 7, а затем через выходной патрубок крышки корпуса.Leaving the interelectrode space, the ionized fuel leaves the ionizer through the outlet windows in the container 7, and then through the outlet pipe of the housing cover.

Предложенный ионизатор топлива позволяет снизить токсичность отработанных газов на 60-80%, снизить нагарообразование, повысить мощность двигателя на 2-5%, снизить удельный расход топлива на 3-7% и упростить запуск двигателя в холодное время года.The proposed fuel ionizer can reduce exhaust gas toxicity by 60-80%, reduce carbon formation, increase engine power by 2-5%, reduce specific fuel consumption by 3-7% and simplify engine start-up in the cold season.

Claims

A fuel ionizer comprising a dielectric housing, a cathode, anode and a current source, characterized in that two caps with inlet and outlet nozzles are additionally rigidly mounted at the ends in the ionizer housing and an evacuated cylindrical container with outlet windows is additionally rigidly installed in the outlet nozzle, its walls are made with radial holes of nanoscale diameter 1-10 nm, and inside the container along its axis an anode is installed, which is made of wire, and a cathode, which is made in the form of conductive cylin core and fixed through insulators to the body of the ionizer.