Спосіб електрокаталітичної активації вуглеводнів палива перед спалюванням в двигуні внутрішнього згорання

Спосіб електрокаталітичної активації вуглеводнів палива перед спалюванням в двигуні внутрішнього згорання, що включає в себе активацію вуглеводнів палива шляхом електрокаталітичної або магнітної обробки, який відрізняється тим, що електрокаталітичну активацію проводять в зоні дії тихого розряду на поверхні каталізатора, а додаткову активацію - в магнітному полі постійного магніту. (19) (21) a200702569 (22) 12.03.2007 (24) 10.11.2009 (46) 10.11.2009, Бюл.№ 21, 2009 р. (72) СТОЛЯРЕНКО ГЕННАДІЙ СТЕПАНОВИЧ, ГРОМИКО АНДРІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, ВЯЗОВИК ВІТАЛІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, ВОЛОЧАЙ ОЛЕКСАНДР ЯКОВИЧ, ЗЕЛЕНЬКО ВАДИМ ВОЛОДИМИРОВИЧ, ДУДА СЕРГІЙ МИКОЛАЙОВИЧ (73) ПРИВАТНЕ ПІДПРИЄМСТВО "РАДІКАЛ ПЛЮС" 3 з отвором, який розміщено в немагнітному корпусі та установлено на паливопроводі. Використання пристрою дозволяє збільшити потужність ДВЗ в середньому на 10%, в 2-5 разів знизити вміст в вихлопних газах оксиду вуглецю, а вуглеводнів на 30-40%. Недоліки: - залежність ефективності роботи пристрою від режимів роботи ДВЗ (зниження ефекта намагнічування при збільшенні витрат палива); - під час експлуатації пристрою можливе налипання пилу на поверхню магніту, що з часом значно знизить ефект намагнічування потоку паливо-повітряної суміші. Відомий пристрій для магнітної обробки рідини (а.с. СРСР 1388573 кл. F02Μ27/04, 1988), переважно палива в ДВЗ. Пристрій містить обмотку катушки, що встановлена на каркасному елементі (виконаний з внутрішньою проточною камерою), розташовані в середині камери робочі елементи та джерело живлення, вихідні контакти, які з'єднані з обмоткою. Пристрій покращує ефективність обробки рідини та збільшує ефективність горіння палива в ДВЗ. Недоліки: - необхідність установки на ДВЗ електричного обладнання для живлення обмотки катушки змінним струмом; - залежність ефективності роботи пристрою від часу із-за нагрівання обмотки катушки; - високі затрати енергії на отримання магнітного поля необхідної потужності. Прототипом запропонованого способу є пристрій "трубка-іонізатор" (www.autocitychanel.com: независимый автопортал: каталог авторесурсов: специалазированный поисковик: активация топлива в ДВС). Пристрій містить іонізаційну трубку із стійкої до бензину резини, на яку намотано металеву сітку, та внутрішній електрод. Пристрій підвищує ефективність горіння палива в ДВЗ та знижує токсичність вихлопних газів (дані не наводяться). Недоліки: - контакт високовольтного проводу іонізаційної камери з паливом при проходженні розряду може привести до відкладень на поверхні проводу важких фракцій палива, і як результат знизити ефективність роботи пристрою; - відсутність регулювання роботи пристрою на різних режимах роботи ДВЗ; - відмічаються незрозумілі втрати ефекту при роботі пристрою на борту автомобіля. В основу винаходу поставлено задачу підвищити ефективність підготовки вуглеводнів палива до спалювання в ДВЗ шляхом їх активації обробкою в електричному змінному полі, в зоні дії тихого розряду на поверхні каталізатора та додаткової активації в магнітному полі постійного магніту. Суть винаходу полягає в тому, що підготовка вуглеводнів палива до спалювання в ДВЗ проводиться шляхом електрокаталітичної активації та магнітної обробки, і відповідно до винаходу, електрокаталітична активація проводиться в зоні дії тихого розряду з напругою 5-30кВ на поверхні ка 88644 4 талізатора, а додаткова активація - в магнітному полі постійного магніту потужністю 0,92Вт. Поставлена задача реалізується таким чином, що у способі підготовки вуглеводнів палива до спалювання в ДВЗ на стадії електрокаталітичної активації в зоні дії тихого розряду з напругою 530кВ в присутності каталізатора, в об'ємі палива, при проходженні через нього стримерів розряду та під дією кластерів (проміжні активні вуглеводневі радикали, що утворюються на поверхні каталізатора), підвищується кількість вуглеводневих іонрадикалів. Найбільш ефективним методом отримання вуглеводневих іон-радикалів, як показали дослідження при використанні різних видів розряду, є тихий розряд. Упорядочення структури розряду, рівномірність виникнення стримерів, легкість регулювання витрат відносно необхідної потужності, відносно низька потужність розряду, низька температура обробки, відсутність нерегулюємої електричної дуги - основна перевага тихого розряду. В зоні дії тихого розряду на поверхні каталізатора утворюються кластери, які в подальшому в об'ємі палива ініціюють ланцюгові реакції утворення вуглеводневих іон-радикалів. На стадії додаткової магнітної активації при проходженні активованих в електрокаталітичному активаторі вуглеводнів палива по трубопроводу в зоні дії магнітного поля постійного магніту низької потужності проходить стабілізація концентрації вуглеводневих іон-радикалів та пролонгований вплив першої стадії активації за рахунок фіксації утворених вуглеводневих іон-радикалів за магнітними силовими лініями в потоці палива. Таким чином досягається мінімізація процесів згасання вуглеводневих іонрадикалів в об'ємі палива та ефективна підготовка вуглеводнів палива перед змішуванням з повітрям та спалюванням. Процес додаткової активації в магнітному полі постійного магніту є процесом стабілізації електрокаталітичної активації вуглеводнів палива. Порівняльний аналіз з прототипом дозволяє зробити висновок, що технічне рішення, яке заявляється, відрізняється від прототипу наявністю процесу утворення стабільної концентрації вуглеводневих іон-радикалів в об'ємі палива під час електрокаталітичної активації в тихому розряді на поверхні каталізатора, та додаткової стадії структуризації утворених вуглеводневих іон-радикалів в магнітному полі постійного магніту, яка використовується для прологованого впливу першої стадії активації до зони змішування палива з повітрям та спалювання. Спосіб полягає у наступному. Енергетичний ефект від активації вуглеводнів палива в аналогах і прототипах трактується відповідно як "...підвищення відносної теплоти згорання палива", або як "...економія палива". Так як загальна теплота згорання палива є постійною величиною, то відмічене в прототипах та аналогах підвищення відносної теплоти згорання (або економія палива) - це збільшення кількості тепла, що йде на виконання корисної роботи, або підвищення температури теплоносія. При активації палива таке можливо лише внаслідок того, що змінюється склад вуглеводнів палива з утворенням вуглевод 5 88644 невих іон-радикалів. Це зменшує енергозатрати на саму реакцію горіння, а також на її першу ендотермічну стадію термодеструкції вуглеводнів. Підвищення кількості вуглеводневих іон-радикалів, їх структуризація в магнітному полі постійного магніту при додатковій активації, що в подальшому сприяє більш ефективному перемішуванню палива з киснем перед згоранням та більш повному спалюванню палива, і є суть активації. Приклад конкретного використання Установка електрокаталітичної активації включає в себе компресор, буферну ємкість для повітря, ротаметр, пальник, ємкість для води, термопару, міліамперметр, ємкість для палива, електрокаталітичній активатор, перетворювач напруги, акумулятор, стандартну катушку запалювання для автомобілей, постійний магніт. Установка працює наступним чином Перед початком проведення експериментів включають компресор, який нагнітає повітря через буферну ємкість в пальник. Витрати повітря контролюють за показами ротаметра. Далі відміряють 10см3 палива і заливають в ємкість для палива. В ємкість для води наливають 100см3 води і закріплюють її в штативі. Для вимірювання динаміки зміни температури води під час горіння вуглеводнів палива в пальнику в ємкість для води опускають термопару клеми якої з'єднані з міліамперметром. Для проведення процесу електрокаталітичної активації вуглеводнів палива перетворювач напруги підключають до акумуляторної батареї і через катушку запалення подають високу напругу на клеми електрокаталітичного активатора. Постійний магніт втановлюють на трубопроводі палива після електрокаталітичного активатора. Далі відкривають кран ємкості для палива і подають його в еле Комп’ютерна верстка А. Рябко 6 ктрокаталітичний активатор. Після проходження зони електрокаталізу вуглеводні палива проходять додаткову активацію в полі дії постійного магніту, потім змішуються з повітрям, що подається компресором, розпилюються форсункою пальника і згорають. Відносна теплота згорання вуглеводнів палива використовується для нагріву води в ємкості для води. За допомогою секундоміра заміряють швидкість нагрівання води за хвилину, час нагрівання води до температури 90°С та загальний час горіння бензину. В подальшому проводять розрахунок відносної теплоти згорання вуглеводнів палива. На Фіг. представлено дослідні дані зміни відносної теплоти згорання вуглеводнів палива в залежності від способу активації вуглеводнів палива та потужності активаторів. Спосіб є "промислово використовуваним" і не потребує зміни конструкції ДВЗ. В цілому підвищення відносної теплоти згорання вуглеводнів палива, що пройшли стадію електрокаталітичної активації в зоні дії тихого розряду на поверхні каталізатора та додаткову активацію в магнітному полі постійного магніту (Фіг., лінія 3), на 4%, у порівнянні з відносною теплотою згорання вуглеводнів палива, що пройшли електрокаталітичну активацію в зоні дії тихого розряду на поверхні каталізатора та не пройшли додаткову активацію в магнітному полі постійного магніту (Фіг., лінія 2), та на 11,6% у порівнянні з відносною теплотою згорання не активованих вуглеводнів палива (Фіг., лінія 1), свідчить про створення оптимальних умов для активації вуглеводнів палива перед змішуванням палива з повітрям і спалювання, і вказує на існування критерію "новизна та винахідницький рівень". Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601