RU42075U1

RU42075U1 - AIR PREPARATION UNIT AS A MAIN FUEL COMPONENT

Info

Publication number: RU42075U1
Application number: RU2004122513/22U
Authority: RU
Inventors: Л.А. Рыбченко; Г.М. Беляев
Original assignee: Рыбченко Леонид Анатольевич; Беляев Григорий Михайлович
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2004-11-20

Abstract

Техническое решение относится к области систем подачи горючей смеси для устройств, работающих на энергии сжигаемого топлива, в частности, области поршневых, роторных, реактивных двигателей, и их комбинаций, а также тепловых электростанций и нагревательных систем, и может быть использовано при подготовке топливно-воздушной смеси для сгорания.The technical solution relates to the field of systems for supplying a combustible mixture for devices operating on the energy of combusted fuel, in particular, the field of piston, rotary, jet engines, and combinations thereof, as well as thermal power plants and heating systems, and can be used in the preparation of fuel-air mixtures for combustion.

Description

Известные в настоящий момент блоки подготовки, применяемые для обработки воздуха при подаче его в устройства, работающие на энергии сжигаемого топлива, в основном направлены на обогащение подаваемого воздуха кислородом или озоном, что улучшает условия сгорания органического топлива и уменьшает выброс токсичных газов.The currently known preparation units used to process air when it is supplied to devices operating on the energy of combusted fuel are mainly aimed at enriching the supplied air with oxygen or ozone, which improves the combustion conditions of organic fuel and reduces the emission of toxic gases.

В частности, известно устройство для обработки воздуха в двигателях внутреннего сгорания (US, патент 4434771 F 02 М 27/04, 1984), содержащее импульсный генератор дугового разряда с электродами, расположенными на впускной воздушной магистрали. При прохождении воздуха через указанные электроды часть кислорода переходит в озон.In particular, it is known a device for treating air in internal combustion engines (US Patent 4,434,771 F 02 M 27/04, 1984) comprising a pulsed arc discharge generator with electrodes located on the air intake manifold. When air passes through these electrodes, part of the oxygen goes into ozone.

Недостатком известного устройства следует признать его невысокую эффективность, что подтверждает малое увеличение кпд и малое снижение расхода органического топлива.A disadvantage of the known device should be recognized as its low efficiency, which confirms a small increase in efficiency and a small decrease in fossil fuel consumption.

Известно также устройство предварительной обработки воздуха при подаче его в двигатель внутреннего сгорания (GB, патент 2052627 F 02 М 17/28, 1981). Известное устройство содержит патрубок с высоковольтной коронирующей системой, размещенный A device for pre-treating air when it is supplied to an internal combustion engine is also known (GB, patent 2052627 F 02 M 17/28, 1981). The known device contains a pipe with a high-voltage corona system, placed

между воздушным фильтром и карбюратором. Коронирующая система выполнена в виде набора параллельных зубчатых дисков, расположенных на коронодержателе с образованием межэлектродного пространства между вершинами зубцов и внутренней поверхностью патрубка. При использовании данного устройства воздух предварительно пропускают через коронирующую систему с образованием из кислорода воздуха молекул озона.between the air filter and the carburetor. The corona system is made in the form of a set of parallel gear disks located on the crown holder with the formation of the interelectrode space between the tips of the teeth and the inner surface of the nozzle. When using this device, air is preliminarily passed through a corona system to form ozone molecules from oxygen in the air.

Известно также устройство подготовки воздуха при подаче его в тепловой двигатель (RU, патент 2136944 F 02 М 27/04, 1999). Известное устройство содержит корпус, имеющий расширенную и суженную части. Перед расширенной частью установлен нагнетатель воздуха, а на суженной части установлен набор магнитомягких колец, на которых коаксиально установлен кольцевой магнит с образованием бегущего магнитного поля. При прохождении воздуха через данное устройство происходит разделение его на составные компоненты с удалением части азота и, соответственно, обогащением кислородом.A device for preparing air when it is supplied to a heat engine is also known (RU, patent 2136944 F 02 M 27/04, 1999). The known device contains a housing having an expanded and narrowed part. An air blower is installed in front of the expanded part, and a set of magnetically soft rings are installed on the narrowed part, on which a ring magnet is coaxially mounted with the formation of a traveling magnetic field. When air passes through this device, it is divided into its constituent components with the removal of part of nitrogen and, accordingly, enrichment with oxygen.

Недостатком известного устройства также следует признать его недостаточную эффективность, что подтверждает малое увеличение кпд и малое снижение расхода органического топлива.A disadvantage of the known device should also be recognized as its lack of effectiveness, which confirms a small increase in efficiency and a small decrease in fossil fuel consumption.

Известно также устройство подготовки воздуха при подаче его в двигатель внутреннего сгорания (RU, патент 2051289 F 02 М 27/00, 1995). Известное устройство содержит каналы подвода топлива и воздуха, а также последовательно соединенные дуговой плазмотрон, плазмохимический реактор и всасывающий патрубок двигателя, к которому подведены канал подачи топлива и частично канал подачи воздуха, причем канал подачи воздуха разделен на два параллельных A device for preparing air when it is supplied to an internal combustion engine is also known (RU, patent 2051289 F 02 M 27/00, 1995). The known device contains channels for supplying fuel and air, as well as series-connected arc plasma torch, a plasma-chemical reactor and a suction pipe of the engine, to which the fuel supply channel and partially the air supply channel are connected, the air supply channel being divided into two parallel

тракта, один из которых соединен с входом плазмотрона, а второй подсоединен к всасывающему патрубку. Воздух, проходя плазмотрон и плазмохимический реактор, частично переходит в низкотемпературную плазму, содержащую активированные молекулы составляющих воздух газов.tract, one of which is connected to the inlet of the plasma torch, and the second is connected to the suction pipe. Air passing through the plasmatron and plasmachemical reactor partially passes into a low-temperature plasma containing activated molecules of the gases constituting the air.

Недостатком известного устройства признать его недостаточную эффективность, что подтверждает малое увеличение кпд и малое снижение расхода органического топлива.A disadvantage of the known device is its lack of effectiveness, which confirms a small increase in efficiency and a small decrease in fossil fuel consumption.

Техническая задача, решаемая посредством заявленного технического решения, состоит в повышении экономичности применения устройств, работающих на энергии сгораемого топлива.The technical problem solved by the claimed technical solution is to increase the efficiency of the use of devices operating on the energy of combustible fuel.

Технический результат, получаемый при реализации заявленного технического решения, состоит в уменьшении расхода органического топлива, а также уменьшении содержания оксидов углерода в выхлопных газах.The technical result obtained by the implementation of the claimed technical solution consists in reducing the consumption of fossil fuels, as well as reducing the content of carbon oxides in the exhaust gases.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать блок подготовки воздуха в качестве основного компонента топлива, содержащий последовательно установленные узел предварительной активации воздуха, узел ионизации, узел обработки магнитным полем, узел каталитической обработки и узел ввода подготовленного воздуха в устройство.To achieve the specified technical result, it is proposed to use the air preparation unit as the main fuel component, containing sequentially installed air pre-activation unit, ionization unit, magnetic field processing unit, catalytic processing unit and prepared air input unit into the device.

Узел предварительной активации воздуха в предпочтительном варианте реализации представляет собой электронагревательный элемент, установленный на входе воздушного фильтра. Также для предварительной активации воздуха может быть использован теплообменник, через который пропущен горячий воздух от выходного коллектора. Возможно использование и других вариантов предварительной активации воздуха, известных из области The air pre-activation unit in the preferred embodiment is an electric heating element installed at the inlet of the air filter. Also, for pre-activation of air, a heat exchanger can be used through which hot air is passed from the outlet manifold. You can use other options for pre-activation of air, known from the field

каталитических физико-химических процессов с использованием воздуха в качестве одного из реагентов.catalytic physical and chemical processes using air as one of the reagents.

Узел ионизации воздуха обычно представляет собой устройство генерирования коронного разряда с использованием двух электродов, причем отрицательный электрод, предпочтительно, выполнен в виде острийного полиэлектрода и соединен с корпусом блока, а положительный электрод выполнен в виде перфорированного полого металлического цилиндра, изолированного от корпуса блока. Характеристики создаваемого между электродами электрического поля, вызывающего коронный разряд, зависят от условий реализации блока. Обычно величина подаваемого на электроды потенциала составляет от 13 до 22 кВ, а расстояние между электродами составляет от 10 до 22 мм. Поскольку корпус блока соединен с отрицательным электродом, то перемещающиеся с потоком ионизированного воздуха отрицательно заряженные ионы, не касаясь стенок воздуховода, проходят в зону формирования магнитного поля, а положительно заряженные ионы, в основном, притягиваются к стенкам воздуховода и нейтрализуются на указанных стенках.The air ionization unit is usually a corona generating device using two electrodes, the negative electrode being preferably made in the form of a pointed polyelectrode and connected to the block body, and the positive electrode is made in the form of a perforated hollow metal cylinder isolated from the block body. The characteristics of the electric field generated between the electrodes that cause the corona discharge depend on the conditions for the implementation of the block. Typically, the potential supplied to the electrodes is from 13 to 22 kV, and the distance between the electrodes is from 10 to 22 mm. Since the block body is connected to the negative electrode, negatively charged ions moving with the flow of ionized air, without touching the walls of the duct, pass into the zone of formation of the magnetic field, and positively charged ions are mainly attracted to the walls of the duct and are neutralized on these walls.

Узел обработки магнитным полем обычно представляет собой пару постоянных магнитов, предпочтительно ориентированных относительно друг друга разноименными полюсами. Это могут быть соосно расположенные кольцевые магниты. Однако возможно использование и магнитного поля соленоидов. Характеристики используемого магнитного поля зависят от места применения блока.The magnetic field processing assembly is typically a pair of permanent magnets, preferably oriented relative to each other with opposite poles. These can be coaxially arranged ring magnets. However, it is possible to use the magnetic field of the solenoids. The characteristics of the magnetic field used depend on the application of the unit.

В качестве катализатора обычно цели используют металлы платиновой группы, или соединения олова, предпочтительно, со свинцом для предотвращения оловянной чумы. Слой катализатора может быть нанесен любым известным способом на твердую Platinum group metals, or tin compounds, preferably with lead, to prevent tin plague, are typically used as catalysts. The catalyst layer may be applied by any known method to a solid

поверхность, касающуюся предварительно обработанной указанными узлами воздушной струи.surface touching pre-treated by said nodes of the air stream.

Узел ввода подготовленного воздуха в устройство, работающее на энергии сжигаемого топлива, зависит от вида указанного устройства. В любом случае указанный узел должен содержать средство воспламенения подготовленной из исходного воздуха газовой смеси.The unit for introducing prepared air into the device operating on the energy of the combusted fuel depends on the type of the indicated device. In any case, the specified node must contain a means of ignition prepared from the source air of the gas mixture.

При применении предложенного технического решения в устройствах, работающих на энергии сжигаемого топлива, обычно предлагаемый блок размещают перед средством, в котором происходит смешение воздуха с топливом, но, желательно, после системы очистки воздуха.When applying the proposed technical solution in devices operating on the energy of combusted fuel, usually the proposed unit is placed in front of the means in which air is mixed with fuel, but preferably after an air purification system.

На чертеже приведена блок-схема предложенного технического решения, при этом использованы следующие обозначения: узел 1 предварительной активации воздуха, узел 2 ионизации, узел 3 обработки магнитным полем, узел 4 каталитической обработки и узел 5 ввода подготовленного воздуха в устройство.The drawing shows a block diagram of the proposed technical solution, with the following notation: node 1 of preliminary activation of the air, node 2 of ionization, node 3 of the magnetic field treatment, node 4 of the catalytic treatment and node 5 of the input of prepared air into the device.

Применительно к двигателю внутреннего сгорания предлагаемое техническое решение может быть реализовано следующим образом. На входе в воздушный фильтр устанавливают в качестве узла 1 предварительной активации нагревательный элемент, подключенный к аккумулятору и размещенный по ходу потока подогреваемого воздуха. После прохождения нагревательного элемента при полностью прогретом двигателе температура воздуха на входе в камеру ионизации воздуха составляет примерно 120-130°С. Узел 2 ионизации воздуха представляет собой изолированный от корпуса двигателя стальной тонкостенный перфорированный цилиндр, на который от катушки зажигания подают положительный потенциал, внутри указанного цилиндра размещен отрицательный In relation to the internal combustion engine, the proposed technical solution can be implemented as follows. At the entrance to the air filter, a heating element is installed as the unit 1 of preliminary activation, connected to the battery and placed along the flow of heated air. After passing the heating element with the engine fully warmed up, the air temperature at the inlet to the air ionization chamber is approximately 120-130 ° C. The air ionization unit 2 is a steel thin-walled perforated cylinder isolated from the engine casing, to which a positive potential is supplied from the ignition coil, a negative potential is placed inside the specified cylinder

острийный полиэлектрод, выполненный из набора стальных игл, подключенных к общей шине и соединенный с корпусом двигателя. Расстояние между электродами примерно составляет 11 мм. Величина потенциала составляет 16500 В. Отрицательные аэроионы поступают в зону узла 3 формирования магнитного поля, образованного двумя постоянными кольцевыми магнитами, ориентированными разноименными полюсами навстречу друг другу. Движущиеся с указанной скоростью отрицательные аэроионы соприкасаются с поверхностью каталитического слоя (узел 4), выполненного из металлов платиновой группы или соединений олова. Затем обработанная указанным образом смесь газов поступает в узел 5 ввода, представляющую форкамеру, дополняющую обычную свечу зажигания.point polyelectrode made of a set of steel needles connected to a common bus and connected to the motor housing. The distance between the electrodes is approximately 11 mm. The potential value is 16500 V. Negative air ions enter the zone of the node 3 of the formation of the magnetic field formed by two permanent ring magnets oriented opposite by the opposite poles towards each other. Negative air ions moving at the indicated speed are in contact with the surface of the catalytic layer (unit 4) made of platinum group metals or tin compounds. Then, the mixture of gases processed in this way enters the inlet unit 5, which represents the prechamber, supplementing the conventional spark plug.

Экономия углеводородного топлива при использовании предлагаемого блока составляет до 75-78%, при этом содержание оксидов углерода в выхлопных газах уменьшается на 78-79%..Saving hydrocarbon fuel when using the proposed unit is up to 75-78%, while the content of carbon oxides in exhaust gases is reduced by 78-79% ..

Применение предложенного блока позволяет уменьшить расход органического топлива, а также уменьшить содержания оксидов углерода в выхлопных газах.The application of the proposed unit can reduce the consumption of fossil fuels, as well as reduce the content of carbon oxides in the exhaust gases.

Claims

1. The air preparation unit as the main fuel component, comprising an air ionization unit, characterized in that it further comprises an air pre-activation unit located in front of the ionization unit, as well as a magnetic field processing unit, a catalytic processing unit and an input unit located behind the ionization unit prepared air into a device operating on the energy of combusted fuel.

2. The block according to claim 1, characterized in that the catalytic treatment unit contains platinum group metals or tin compounds.