RU2479745C2 - Способ управляемого сжигания топлива - Google Patents

Способ управляемого сжигания топлива Download PDF

Info

Publication number
RU2479745C2
RU2479745C2 RU2011113483/07A RU2011113483A RU2479745C2 RU 2479745 C2 RU2479745 C2 RU 2479745C2 RU 2011113483/07 A RU2011113483/07 A RU 2011113483/07A RU 2011113483 A RU2011113483 A RU 2011113483A RU 2479745 C2 RU2479745 C2 RU 2479745C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
combustion
fuel
electric discharge
pulse
volume
Prior art date
Application number
RU2011113483/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011113483A (ru
Inventor
Юрий Александрович Папко
Константин Валерьевич Шадрин
Original Assignee
Юрий Александрович Папко
Константин Валерьевич Шадрин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Александрович Папко, Константин Валерьевич Шадрин filed Critical Юрий Александрович Папко
Priority to RU2011113483/07A priority Critical patent/RU2479745C2/ru
Publication of RU2011113483A publication Critical patent/RU2011113483A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2479745C2 publication Critical patent/RU2479745C2/ru

Links

Landscapes

  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Предложенное изобретение относится к области двигателестроения и энергетического машиностроения и исключит коксообразование и перегрев двигателя или энергетической установки. Технический результат - повышение полезной мощности двигателя. Способ поджига и управляемого сжигания топлива включает воздействие на топливо барьерного электрического заряда. В объеме топлива генерируют, по меньшей мере, один импульс электрического разряда, который обеспечивает получение частично или полностью ионизированного газа, и воздействуют на топливо, по меньшей мере, одним потоком ионизированного газа. 4 з.п. ф-лы.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области энергетики и машиностроения и может быть использовано в системах зажигания и управления процессами горения топлива в энергетических установках различного назначения.
В качестве ближайшего аналога предлагаемого способа выбран способ сжигания топлива, описанный в патенте на изобретение RU 2004835, опубл. 15.12.1993. Известный из RU 2004835 способ управляемого сжигания топлива основан на воздействии на топливо электрического заряда, подаваемого на электроды (свечи зажигания), установленные в объеме сжигаемого топлива - камере сгорания, регулируя частоту электрических импульсов, подаваемых на электроды, и соответственно параметры электромагнитного поля камеры сгорания управляют процессом сжигания топлива. Известный способ не позволяет в полной мере повысить эффективность процесса сгорания топлива: не позволяет минимизировать количество отложений в камере сгорания, не обеспечивает в необходимой мере управляемость процессом сгорания топлива из-за необходимости установки большого количества свечей зажигания в объеме камеры сгорания.
В отличие от известного решения предлагаемый способ управляемого сжигания топлива исключит образование в объеме сгорания топлива центров кавитации, что предотвратит коксообразование и перегрев энергетической установки или двигателя. Также, будет сокращен градиент температур в объеме сгорания топлива и соответственно равномерность горения без образования центров детонации, что позволит увеличить полезную мощность двигателя, снизить температуру выхлопных газов, шум, производимый двигателем, более полное сгорание смеси.
Указанный выше технический результат достигается тем, что предложен способ управляемого сжигания топлива, включающий воздействие на топливо электрического заряда. Согласно предложенному изобретению в объеме сгорания топлива генерируют, по меньшей мере, один импульс барьерного электрического разряда, обеспечивающий получение частично или полностью ионизированного газа, и воздействуют на топливо, по меньшей мере, одним потоком ионизированного газа. Импульс барьерного электрического разряда, обеспечивающий получение частично или полностью ионизированного газа, может быть подан для инициирования горения. После инициирования горения импульсом барьерного электрического разряда, обеспечивающим получение частично или полностью ионизированного газа, может быть подан, по меньшей мере, один аналогичный импульс, предпочтительно меньшей энергии, чем требуется для инициирования горения. Также, импульс барьерного электрического разряда, обеспечивающий получение частично или полностью ионизированного газа, может быть подан на этапе удаления газов из объема сгорания топлива. Импульс барьерного электрического разряда может быть генерирован в нескольких местах объема сгорания топлива.
Предложенный способ управляемого сжигания топлива осуществляется следующим образом.
Барьерным разрядом принято считать разряд, возникающий в газе под воздействием приложенного к электродам напряжения, причем хотя бы один из электродов должен быть покрыт диэлектриком. Так как электроды свечей зажигания, как правило, покрыты диэлектрическим слоем нагара, разряд между этими электродами можно считать барьерным, а для описания его использовать модель плазмохимического реактора. При осуществлении предложенного способа, в объеме сгорания топлива генерируют свечой зажигания без тени от бокового электрода, по меньшей мере, один импульс барьерного электрического разряда, обеспечивающий получение частично или полностью ионизированного газа-плазмы. То есть в объеме сгорания топлива (камере сгорания или топочной камере) помимо объема топливной смеси образуется объем или несколько объемов, заполненных ионизированным газом-плазмой. Важнейшей особенностью барьерного разряда является его самоорганизация. Как только напряжение на газовом промежутке достигает определенной величины, происходит пробой газа с возникновением структуры микроразрядов, динамика формирования и развития канала микроразрядов определяется состоянием воздушной среды с продуктами горения топлива и нагара на электродах свечей зажигания, влияющим на развитие стриммера с отрицательного в данный момент электрода. Кроме того, в сильном электромагнитном поле барьерного разряда свет с длиной волны до 0,1 нм при мощности дозы порядка 1012 эВ/см3*с ведет себя как катализатор: ускоряет процессы окисления, сохраняя свое состояние неизменным, эффект обусловлен тем, что фотон, поглощенный переходным комплексом, излучается при образовании промежуточных и конечных продуктов реакции.
В подавляющем большинстве случаев такой импульс барьерного электрического разряда будет подан для инициирования процесса горения, в части случаев горение может быть инициировано известными способами, например от искры свечи зажигания. Импульсы барьерного электрического разряда генерируются в одном или нескольких местах объема сгорания топлива в зависимости от объема и природы сжигаемого топлива. В дальнейшем потоком ионизированного газа-плазмы воздействуют на необходимые участки объема сгорания топлива, чем обеспечивают регулируемый процесс сжигания топлива. После инициирования горения импульсом барьерного электрического разряда, обеспечивающим получение частично или полностью ионизированного газа, следующие аналогичные импульсы будут характеризоваться меньшей энергией, чем требуется для инициирования горения. При подаче импульсов барьерного электрического разряда на этапе удаления газов из объема сгорания топлива - дожиге дополнительными импульсами обеспечивается более качественное сгорание топлива и исключается необходимость использования катализаторов.
Регулированием частоты и мощности импульса барьерного электрического разряда обеспечивается управление параметрами потока ионизированного газа-плазмы в привязке к состоянию топливной смеси в объеме сгорания топлива, параметрам горения топлива. Таким образом, исключается возникновение расширительных центров движения газов и провалов давления соответственно, устраняется возможность возникновения кавитационных процессов и помпажа в объеме сгорания топлива, тем самым предотвращается коксообразование и перегрев двигательной установки, соответственно снижаются требования к качеству материалов камеры сгорания или топочной камеры, выхлопного тракта и системы охлаждения двигателя. За счет исключения детонационных процессов при управляемом процессе горения возрастает полезная мощность двигателя, снижается температура выхлопных газов, шум, производимый двигателем, достигается более полное сгорание смеси. Дополнительно, использование предложенного способа обеспечит температурный режим, при котором в камере сгорания или топочной камере может быть установлено измерительное оборудование, датчики и т.п., таким образом будет повышена точность дозировки топлива в объем сгорания, как частность же можно исключить использования датчиков кислорода (λ-датчиков), устанавливаемых в выхлопных коллекторах двигателей внутреннего сгорания. Второй и, возможно, последующие импульсы меньшей энергии позволяют воспламенять новые очаги в условиях высокой концентрации несгоревшего топлива и повышающейся плотности ионизации среды. Необходимость повышения мощности очередного импульса означает падение концентрации несгоревшего топлива и достижение мощности, примерно равной первому сигналу, означает полное сгорание топлива в камере.
Предложенный способ может быть использован для управляемого сжигания топлива в камерах сгорания энергетических установок и двигателей различного типа: камерах сгорания поршневых двигателей внутреннего сгорания, включая дизельные двигатели, камерах сгорания газотурбинных двигателей, камерах сгорания жидкостных ракетных двигателей, топочных камерах котлоагрегатов электрических станций, камерах сжигания топлива и т.п. и обеспечит управляемое сжигание топлива при обеспечении качества сжигания топлива и сохранности энергетической установки или двигателя.

Claims (5)

1. Способ управляемого сжигания топлива, включающий воздействие на топливо электрического заряда, отличающийся тем, что в объеме сгорания топлива генерируют, по меньшей мере, один импульс барьерного электрического разряда, обеспечивающий получение частично или полностью ионизированного газа, и воздействуют на топливо, по меньшей мере, одним потоком ионизированного газа.
2. Способ управляемого сжигания топлива по п.1, отличающийся тем, что импульс барьерного электрического разряда, обеспечивающий получение частично или полностью ионизированного газа, подается для инициирования горения.
3. Способ управляемого сжигания топлива по п.1, отличающийся тем, что после инициирования горения импульсом барьерного электрического разряда, обеспечивающим получение частично или полностью ионизированного газа, подается, по меньшей мере, один аналогичный импульс предпочтительно меньшей энергии, чем требуется для инициирования горения.
4. Способ управляемого сжигания топлива по п.1, отличающийся тем, что импульс барьерного электрического разряда, обеспечивающий получение частично или полностью ионизированного газа, подается на этапе удаления газов из объема сгорания топлива.
5. Способ управляемого сжигания топлива по п.1, отличающийся тем, что импульс барьерного электрического разряда генерируют в нескольких местах объема сгорания топлива.
RU2011113483/07A 2011-04-08 2011-04-08 Способ управляемого сжигания топлива RU2479745C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011113483/07A RU2479745C2 (ru) 2011-04-08 2011-04-08 Способ управляемого сжигания топлива

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011113483/07A RU2479745C2 (ru) 2011-04-08 2011-04-08 Способ управляемого сжигания топлива

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011113483A RU2011113483A (ru) 2012-10-20
RU2479745C2 true RU2479745C2 (ru) 2013-04-20

Family

ID=47144816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011113483/07A RU2479745C2 (ru) 2011-04-08 2011-04-08 Способ управляемого сжигания топлива

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2479745C2 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5154153A (en) * 1991-09-13 1992-10-13 Macgregor Donald C Fuel treatment device
EP0661424A1 (en) * 1993-12-28 1995-07-05 Shigenobu Fujimoto Hydrocarbon fuel treatment method
RU94028477A (ru) * 1994-07-27 1996-05-27 В.Ю. Гусев Способ и устройство активации процессов горения в двигателе внутреннего сгорания
RU94045473A (ru) * 1994-12-28 1997-02-10 С.И. Богословский Способ питания двигателя внутреннего сгорания и система для его осуществления
RU2095150C1 (ru) * 1994-03-28 1997-11-10 Юрий Львович Чистяков Способ очистки газов
RU2122898C1 (ru) * 1997-02-13 1998-12-10 Чистяков Юрий Львович Способ очистки дымовых газов
RU2333381C2 (ru) * 2005-11-03 2008-09-10 Нек Лаб Холдинг Инк. Способ инициирования воспламенения, интенсификации горения или реформинга топливовоздушных и топливокислородных смесей

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5154153A (en) * 1991-09-13 1992-10-13 Macgregor Donald C Fuel treatment device
EP0661424A1 (en) * 1993-12-28 1995-07-05 Shigenobu Fujimoto Hydrocarbon fuel treatment method
RU2095150C1 (ru) * 1994-03-28 1997-11-10 Юрий Львович Чистяков Способ очистки газов
RU94028477A (ru) * 1994-07-27 1996-05-27 В.Ю. Гусев Способ и устройство активации процессов горения в двигателе внутреннего сгорания
RU94045473A (ru) * 1994-12-28 1997-02-10 С.И. Богословский Способ питания двигателя внутреннего сгорания и система для его осуществления
RU2122898C1 (ru) * 1997-02-13 1998-12-10 Чистяков Юрий Львович Способ очистки дымовых газов
RU2333381C2 (ru) * 2005-11-03 2008-09-10 Нек Лаб Холдинг Инк. Способ инициирования воспламенения, интенсификации горения или реформинга топливовоздушных и топливокислородных смесей

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011113483A (ru) 2012-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2828042C (en) System, circuit, and method for controlling combustion
EP2180172B1 (en) Internal combustion engine
RU2537659C2 (ru) Система и способ сжигания для поддержания непрерывной детонационной волны с нестационарной плазмой
DeFilippo et al. Extending the lean stability limits of gasoline using a microwave-assisted spark plug
US20200063967A1 (en) Annular combustion chamber with continuous detonation wave
JP2013148098A (ja) エンジンの着火制御装置
JP2010209868A (ja) エンジンの着火制御装置
Liu et al. Premixed flame ignition by transient plasma discharges
CN109723578B (zh) 一种边缘分布等离子体裂解活化补油装置及方法
WO2014130705A1 (en) Electrodes for multi-point ignition using single or multiple transient plasma discharges
RU2479745C2 (ru) Способ управляемого сжигания топлива
JP6284141B2 (ja) 均一予混合圧縮自着火エンジンの燃焼制御装置
CN113108312A (zh) 一种无阀自适应气态燃料高频爆震燃烧方案
CN102705108B (zh) 一种周期性交流驱动低温等离子体点火方法及系统
JP2009047149A (ja) 複合放電方法および複合放電装置
Liu et al. Transient plasma ignition for lean burn applications
RU2669529C1 (ru) Магнитно-каталитическая камера сгорания двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с подачей топлива в виде газовоздушной смеси и способ работы магнитно-каталитической камеры сгорания ДВС
Tanoue et al. Development of a novel ignition system using repetitive pulse discharges: application to a SI Engine
CN110821719A (zh) 点燃式内燃机和氢燃料电池混合动力系统及其燃料供给方法
RU2126094C1 (ru) Способ интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания
Jose et al. Review on performance of high energy ignition techniques
Zheng The advantages of non-thermal plasma for detonation initiation compared with spark plug
Tanoue et al. Enhancement of ignition characteristics of lean premixed hydrocarbon–air mixtures by repetitive pulse discharges
JP2012154194A (ja) 内燃エンジンの制御装置
RU125632U1 (ru) Камера ракетного двигателя малой тяги

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140409