RU2708180C1 - Ice with magnetic-catalytic combustion chamber and with ultrasonic steam generator and method for supply of gas-water-air fuel mixture to combustion chamber of this ice - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: group of inventions relates to the field of engine building. Essence of inventions consists in the fact that internal combustion engine (ICE) with magnetic-catalytic combustion chamber and with ultrasonic steam generator comprises magnetic-catalytic combustion chamber with combined catalyst and permanent magnets and autonomous fuel equipment, equipped with air filter, air collector and steam generator of fuel mixture for supply to combustion chamber of ICE of high-temperature fuel vapors in form of gas-air mixture. Gas-air mixture and ozonized water cold mist with water drops of not more than 1 mcm are fed into combustion chamber to form water-gas-air fuel mixture. At that, cold mist provides stable volume of water-gas-air fuel mixture in combustion chamber of ICE due to uniform distribution of ozonized cold mist in mixture by repulsive negative charges of cold mist drops and positive air charges according to the law of electrostatic induction in the volume of the magnetic-catalytic combustion chamber.

EFFECT: improved oxidation of supplied fuel to combustion chamber of ICE of both carb and diesel types.

4 cl, 1 dwg

Description

Устройство ДВС с магнитно - каталитической камерой сгорания и с ультразвуковым парогенератором относится к двигателестроению и может быть использовано в поршневых двигателях с искровым зажиганием.The ICE device with a magnetic - catalytic combustion chamber and with an ultrasonic steam generator relates to engine building and can be used in piston engines with spark ignition.

Назначением предложенного устройства является организации рабочего процесса поршневого двигателя с искровым зажиганием для повышения мощности и экологичности двигателя за счет улучшения окисления подаваемого топлива в камеру сгорания ДВС, как карбюраторного, так и дизельного типов.The purpose of the proposed device is to organize the working process of a piston engine with spark ignition to increase the power and environmental friendliness of the engine by improving the oxidation of the fuel supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine, both carbureted and diesel types.

Известно изобретение «Двигатель внутреннего сгорания», патент RU 2345229, публ. 27.01.2009, МПК F02B 43/10, содержащая форсунку с кавитатором подачи и распыления электролита и выполнена с возможностью подачи и распыления смеси электролита и топлива в камеру сгорания. Обеспечивает повышение экономической и экологической эффективности двигателя. Однако электролитом служит водный раствор едкого калия и топлива, или водный раствор этилового спирта, что существенно удорожает и усложнет обслуживание ДВС, а также является агрессивной средой для двигателя. Данное устройство не обеспечивает подачу озонированной водо-воздушной смеси, поэтому качество и объем выработки синтез - газа снижены и имеют худшие характеристики топливной смеси, образуемой в камере сгорания ДВС.The invention is known "Internal combustion engine", patent RU 2345229, publ. 01/27/2009, IPC F02B 43/10, containing a nozzle with a cavitator for feeding and spraying electrolyte and is configured to feed and spray a mixture of electrolyte and fuel into the combustion chamber. Provides increased economic and environmental efficiency of the engine. However, the electrolyte is an aqueous solution of caustic potassium and fuel, or an aqueous solution of ethyl alcohol, which significantly increases the cost and complicates the maintenance of the internal combustion engine, and is also an aggressive environment for the engine. This device does not provide the supply of ozonized air-water mixture, therefore the quality and volume of synthesis gas production are reduced and have the worst characteristics of the fuel mixture formed in the combustion chamber of the internal combustion engine.

Известно изобретение «Устройство для обработки воздуха топливно-воздушной смеси» патент RU 2229620, опубл 27.05.2004, МПК F02M 27/00, F02B 51/00, в котором используют пластины, образующие магнитное поле таким образом, что между ними и внешней боковой стенкой цилиндра существует зазор для свободного прохода воздуха. Позволяет повысить энергию рабочей среды и экономичности теплосиловых установок и двигателей со снижением концентрации вредных примесей. Однако при воздействии на воздух электрическим или магнитным импульсами происходит только диссоциация молекул кислорода на отрицательные ионы. При этом диссоциации молекул азота не происходит, так как энергия диссоциации молекул азота в два раза выше, чем у кислорода.The invention is known "Device for treating air of a fuel-air mixture" patent RU 2229620, published May 27, 2004, IPC F02M 27/00, F02B 51/00, in which plates are used that form a magnetic field so that between them and the outer side wall the cylinder there is a gap for free passage of air. Allows you to increase the energy of the working environment and the efficiency of heat power plants and engines with a decrease in the concentration of harmful impurities. However, when exposed to air by electric or magnetic pulses, only the dissociation of oxygen molecules into negative ions occurs. In this case, the dissociation of nitrogen molecules does not occur, since the energy of dissociation of nitrogen molecules is two times higher than that of oxygen.

Известно изобретение «Способ организации рабочего процесса газового поршневого двигателя с искровым зажиганием», патент RU 2535308, опубл. 10.12.2010, МПК F02B 19/12, F02B 43/00, в соответствии с которым в камере зажигания обеспечивают температуру 500-700°С, инициируют запуск реакции комбинированной конверсии низших алканов, при этом обеспечивают реакцию комбинированной конверсии за счет давления и соответственно температуры подаваемой газовоздушной смеси. Решает задачу минимальных изменениях в конструкции дизельных двигателей. Однако при этом ограничена сфера его применения - только для дизельных двигателей. Для этого в посадочное место форсунки дизельного двигателя устанавливают адаптер в виде цилиндра, в верхней части которого располагают свечу зажигания, а нижняя часть образует камеру зажигания, соединительным каналом является отверстие под распылитель форсунки. В данном техническом решении используют формирование в камере зажигания водородно-воздушной смеси за счет реакций комбинированной конверсии компонентов газо воздушной смеси в водород и окись углерода, и осуществляют искровое зажигание водородно-воздушной смеси. Однако используют только природные углеводородные газы, в состав которых входят компоненты из группы низших алканов. В данном техническом решении подают смесь моноокиси углерода с водородом, т.е. газо-воздушную смесь, в то время как нет подачи водо-газо воздушной смеси, что приводит к недостаточно высоким показателям сгорания топлива.The invention is known "Method of organizing the working process of a gas piston engine with spark ignition", patent RU 2535308, publ. 12/10/2010, IPC F02B 19/12, F02B 43/00, in accordance with which a temperature of 500-700 ° C is provided in the ignition chamber, initiate the start of the combined conversion reaction of lower alkanes, while providing a combined conversion reaction due to pressure and, accordingly, temperature supplied air-gas mixture. Solves the problem of minimal changes in the design of diesel engines. However, the scope of its application is limited - only for diesel engines. To do this, an adapter is installed in the seat of the nozzle of the diesel engine in the form of a cylinder, in the upper part of which a spark plug is placed, and the lower part forms the ignition chamber, the connecting channel is the hole for the nozzle atomizer. In this technical solution, the formation of a hydrogen-air mixture in the ignition chamber due to the reactions of the combined conversion of the components of the gas-air mixture into hydrogen and carbon monoxide is used, and spark-ignition of the hydrogen-air mixture is carried out. However, only natural hydrocarbon gases are used, which include components from the group of lower alkanes. In this technical solution, a mixture of carbon monoxide with hydrogen, i.e. gas-air mixture, while there is no supply of water-gas-air mixture, which leads to insufficiently high rates of fuel combustion.

Наиболее близким техническим решением является изобретение «Магнитно - каталитическая камера сгорания двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с подачей топлива в виде газо-воздушной смеси и способ работы магнитно-каталитической камеры сгорания ДВС» RU №2669529 от 28.09.2017 г. Все физико-химические процессы, происходящие в магнитно-каталитической камере сгорания ДВС описаны подробно в и дано дополнительное описание в случае подачи озонированной водо-воздушной смеси в камеру сгорания ДВС такого типа. Однако в данном техническом решении подают смесь моноокиси углерода с водородом, т.е. газо-воздушной смесь, в то время как нет подачи водо-газо воздушной смеси, что приводит к недостаточно высоким показателям сгорания топлива.The closest technical solution is the invention "Magnetic - catalytic combustion chamber of an internal combustion engine (ICE) with a fuel supply in the form of a gas-air mixture and the method of operation of a magnetic catalytic combustion chamber of an internal combustion engine" RU No. 2669529 from 09/28/2017. All physico-chemical The processes occurring in the ICE magnetic-catalytic combustion chamber are described in detail in and an additional description is given in the case of supplying an ozonized air-water mixture to this type of ICE combustion chamber. However, in this technical solution, a mixture of carbon monoxide with hydrogen, i.e. gas-air mixture, while there is no supply of water-gas-air mixture, which leads to insufficiently high rates of fuel combustion.

Решаемая задача состоит в том, чтобы с наименьшими затратами при минимальных изменениях в конструкции двигателей с искровым зажиганием получить двигатель с повышенными эксплуатационными характеристиками и простотой в изготовлении.The problem to be solved is to obtain an engine with improved performance and ease of manufacture with the least cost with minimal changes in the design of spark ignition engines.

Сложность решения данной задачи состоит в том, что цикл сжигания топлива в камере сгорания протекает в относительно коротких интервалах времени рабочего хода поршня в камере сгорания, составляющие сотые доли секунды, а также в неодинаковости условий воспламенения смеси по объему камеры.The difficulty of solving this problem lies in the fact that the fuel combustion cycle in the combustion chamber proceeds in relatively short intervals of the piston stroke time in the combustion chamber, amounting to hundredths of a second, as well as in the different conditions of ignition of the mixture in the chamber volume.

В настоящее время применяют интенсификацию процесса горения топливовоздушной смеси в камерах ДВС, например, за счет многоискрового, "электронного зажигания" для карбюраторных ДВС и повышение давления воздуха в камерах путем его турбонаддува в дизельных ДВС (см. книгу Якубовского "Автомобиль и охрана окружающей среды", М, 1986, с. 39). В последние годы многие западные автомобильные фирмы стали применять систему "электронного впрыска" топливовоздушной смеси в камеры ДВС, суть которого состоит в автоматическом изменении дозировок топлива и окислителя, однако это сложные и дорогие системы впрыска. Кроме того, на западных автомобилях с искровым зажиганием применяют дорогостоящие химические сотовые катализаторы с платиновым покрытием.Currently, the intensification of the combustion process of the air-fuel mixture in ICE chambers is used, for example, due to multi-spark, “electronic ignition” for carburetor ICEs and air pressure in the chambers is increased by turbocharging it in diesel ICE (see Yakubovsky’s book “Automobile and environmental protection” M, 1986, p. 39). In recent years, many Western automobile companies have begun to use the system of "electronic injection" of air-fuel mixture into ICE chambers, the essence of which is to automatically change the dosages of fuel and oxidizer, but these are complex and expensive injection systems. In addition, western spark-ignition vehicles use expensive platinum-coated chemical cell catalysts.

Такие катализаторы не пременимы на ДВС, работающих на этилированном бензине, и в принципе неприменимы для дизельного транспорта ввиду наличия сажевой компоненты, покрывающей каталитическое покрытие и разрушающей ее.Such catalysts are not suitable for internal combustion engines running on leaded gasoline, and in principle are not applicable to diesel vehicles due to the presence of a carbon black component that covers the catalytic coating and destroys it.

Повышение интенсивности и качества сгорания топливовоздушной смеси требуется достигать достигается в предложенном способе благодаря эффективному силовому Кулоновскому взаимодействию заряженных частиц и радикалов горящей топливовоздушной смеси в электрическом поле, а также благодаря введению "свежих" электронов и ионов что приводит к резкому увеличению центров цепных реакций горения, активному перемешиванию и дроблению частиц топлива и окислителя, многократному повышению скорости горения, и, как следствие, более полному сгоранию топливовоздушной смеси за время рабочего хода поршня.An increase in the intensity and quality of combustion of the air-fuel mixture required to be achieved is achieved in the proposed method due to the effective Coulomb force interaction of charged particles and radicals of the burning air-fuel mixture in the electric field, as well as due to the introduction of "fresh" electrons and ions, which leads to a sharp increase in the centers of chain combustion reactions, which are active mixing and crushing of fuel and oxidizer particles, a multiple increase in the burning rate, and, as a result, more complete combustion of t plivovozdushnoy mixture during the working stroke of the piston.

В следствие вышесказанного изобретательской задачей является подача озонированной водо-воздушной топливной смеси, которая обеспечит более активный тип химической реакции: парокислородную конверсию углеводородов по Тропшу - Фишеру в виде экзотермической магнитно - каталитической химической реакции с образованием синтез-газа.As a consequence of the above, the inventive task is to supply an ozonized water-air fuel mixture, which will provide a more active type of chemical reaction: Tropsch-Fischer steam-oxygen conversion of hydrocarbons in the form of an exothermic magnetic-catalytic chemical reaction with the formation of synthesis gas.

Технический результат, который достигается в результате предложенного технического решения является обеспечение экономии топлива и более чистого выхлопа ДВС за счет подачи в магнитно - каталитическую камеру сгорания ДВС озонированной водо - воздушной смеси, что обеспечивает увеличение качества и объема выработки синтез - газа, образуемого в камере сгорания ДВС, а камера сгорания которого работает как механический и химический реактор в процессе протекания экзотермической парокислородной магнитно-каталитической плазмохимической реакции.The technical result that is achieved as a result of the proposed technical solution is to ensure fuel economy and cleaner exhaust of the internal combustion engine by supplying an ozonized water-air mixture to the magnetic-catalytic combustion chamber of the internal combustion engine, which ensures an increase in the quality and volume of synthesis gas generated in the combustion chamber ICE, the combustion chamber of which works as a mechanical and chemical reactor in the course of an exothermic vapor-oxygen magnetic-catalytic plasma-chemical reaction tion.

Данный технический результат получают за счет того, что ДВС с магнитно - каталитической камерой сгорания и с ультразвуковым парогенератором содержит: магнитно-каталитическую камеру сгорания с комбинированным катализатором и постоянными магнитами и автономную топливную аппаратуру, снабженную воздушным фильтром, воздушным коллектором и парогенератором топливной смеси для подачи в камеру сгорания ДВС высоко температурных паров топлива в виде газо-воздушной смеси. Новым является то, что ДВС с магнитно - каталитической камерой сгорания дополнительно снабжен ультразвуковым парогенератором, состоящим из ультразвукового увлажнителя воздуха, вырабатывающего из воды «холодный» туман с размером капель воды не более 1 мкм и с температурой от +1°С до +40°С и озонатора. При этом ультразвуковой увлажнитель воздуха и озонатор объединены в корпусе ультразвукового генератора в единый блок, в котором последовательно по потоку воздуха сначала размещают озонатор, а затем ультразвуковой увлажнитель воздуха, образуя ультразвуковой парогенератор. Камера сгорания соединена посредством впускного воздушного коллектора с ультразвуковым парогенераторм и парогенератором топливной смеси, обеспечивая подачу в камеру сгорания газо воздушной топливной смеси и озонированного водяного «холодного тумана» для дополнительного окисления за счет наличия озонированного водяного «холодного тумана» и газо-воздушной топливной смеси с заданной температурой и в расчетной объемной пропорции. Единый блок ультразвукового парогенератора монтируют в системе подачи газо-воздушной топливной смеси после воздушного фильтра ДВС перед воздушным коллектором по ходу газо-воздушной смеси, поступающей в камеру сгорания ДВС. Ультразвуковой увлажнитель ультразвукового парогенератора может быть выполнен различных модификаций, для маломощных ДВС с искровым зажиганием ультразвуковой увлажнитель воздуха выполнен с расходом воды менее 4,5 литров в час, для мощных ДВС - ультразвуковой увлажнитель воздуха выполнен с расходом воды более 4,5 литров в час.This technical result is obtained due to the fact that an internal combustion engine with a magnetic catalytic combustion chamber and with an ultrasonic steam generator contains: a magnetic catalytic combustion chamber with a combined catalyst and permanent magnets and an autonomous fuel apparatus equipped with an air filter, an air manifold and a steam mixture for supplying fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine of high temperature fuel vapors in the form of a gas-air mixture. New is that ICE with a magnetic catalytic combustion chamber is additionally equipped with an ultrasonic steam generator, consisting of an ultrasonic humidifier that produces “cold” fog from water with a droplet size of not more than 1 micron and with a temperature of + 1 ° C to + 40 ° C and ozonizer. In this case, an ultrasonic humidifier and an ozonizer are combined in a housing of an ultrasonic generator in a single unit, in which an ozonizer and then an ultrasonic humidifier are placed in series with the air flow first, forming an ultrasonic steam generator. The combustion chamber is connected via an air intake manifold to an ultrasonic steam generator and a fuel mixture steam generator, providing a gas-air fuel mixture and ozonized water "cold fog" to the combustion chamber for additional oxidation due to the presence of ozonated water "cold fog" and a gas-air fuel mixture with set temperature and in calculated volumetric proportion. A single unit of an ultrasonic steam generator is mounted in the gas-air fuel mixture supply system after the internal combustion engine air filter in front of the air manifold along the gas-air mixture entering the combustion chamber of the internal combustion engine. The ultrasonic humidifier of an ultrasonic steam generator can be made of various modifications: for low-power ICE with spark ignition, an ultrasonic humidifier is made with a water flow rate of less than 4.5 liters per hour, for powerful ICE - an ultrasonic humidifier is made with a water flow rate of more than 4.5 liters per hour.

Изобретение в наиболее общем виде иллюстрируется чертежом.The invention is most generally illustrated by a drawing.

Конкретное конструктивное исполнение не ограничивается показанным на чертеже вариантом исполнения, а также конструктивных вариантов схемы подключения.The specific design is not limited to the embodiment shown in the drawing, as well as the design options of the connection scheme.

На фиг. 1 - показана схема двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием с магнитно-каталитической камерой сгорания и подключенным к нему моноблоком ультразвукового парогенератора состоящим из озонатора встроенного в корпус блока, представляющего ультразвуковой парогенератор и исполняющего функцию устройства по подаче воды в ДВС.In FIG. 1 - shows a diagram of an internal combustion engine with spark ignition with a magnetic catalytic combustion chamber and a monoblock of an ultrasonic steam generator connected to it, consisting of an ozonizer built into the body of the unit, representing an ultrasonic steam generator and acting as a device for supplying water to the internal combustion engine.

Устройство ДВС с магнитно - каталитической камерой сгорания и с ультразвуковым парогенератором состоит из следующих рабочих элементов, показанных на фиг. 1: воздушный фильтр (1), моноблок ультразвукового парогенератора (2), состоящий из озонатора (3) и встроенного в корпус (4) ультразвукового парогенератора (2) ультразвукового увлажнителя воздуха (5), смеситель (6), впускной воздушный коллектор (7), двигатель внутреннего сгорания (8) с искровым зажиганием, магнитно-каталитическая камера сгорания с комбинированным катализатором и постоянными магнитами (9), парогенератор топливной смеси (10).An ICE device with a magnetic catalytic combustion chamber and with an ultrasonic steam generator consists of the following working elements, shown in FIG. 1: air filter (1), a monoblock of an ultrasonic steam generator (2), consisting of an ozonizer (3) and an ultrasonic air humidifier (5) integrated in the housing (4), an ultrasonic humidifier (5), a mixer (6), an air intake manifold (7) ), an internal combustion engine (8) with spark ignition, a magnetic catalytic combustion chamber with a combined catalyst and permanent magnets (9), a fuel mixture steam generator (10).

Воздушный фильтр (1), моноблок ультразвукового парогенератора (2), смеситель (6), впускной воздушный коллектор (7), и парогенератор топливной смеси (10) являются автономной топливной аппаратурой (11). Парогенератор топливной смеси (10) может быть соединен с впускным воздушным коллектором (7) как через смеситель, так и непосредственно через самостоятельный впускной воздушный коллектор.The air filter (1), a monoblock of an ultrasonic steam generator (2), a mixer (6), an air intake manifold (7), and a fuel mixture steam generator (10) are autonomous fuel equipment (11). The fuel mixture steam generator (10) can be connected to the air intake manifold (7) both through the mixer and directly through a separate air intake manifold.

Устройство ДВС с магнитно - каталитической камерой сгорания и с ультразвуковым парогенератором работает следующим образом.The ICE device with a magnetic - catalytic combustion chamber and with an ultrasonic steam generator works as follows.

Запуск в работу осуществляют в следующей последовательности: после запуска ДВС начинают засасывать воздух в камеру сгорания (9) сначала по потоку воздуха из воздушного фильтра (1), далее по порядку в моноблок ультразвукового парогенератора (2) и одновременно из парогенератора топливной смеси (10). Из моноблока ультразвукового парогенератора (2), состоящего из озонатора (3), где вырабатывается озон, озон обогащает «холодный» туман с размером капель воды не более 1 мкм и с температурой от +1°С до +40°С, вырабатываемый из воды в ультразвуковом увлажнителе воздуха (5), они смешиваются по потоку воздуха и далее озонированная водо-воздушная смесь смешивается с газо-воздушной топливной смесью, вырабатываемой в парогенераторе топливной смеси (10). Затем полученная газо-водо-воздушная топливная смесь через впускной воздушный коллектор (7) поступает в двигатель внутреннего сгорания (8) с искровым зажиганием и магнитно-каталитической камерой сгорания (9).Start-up is carried out in the following sequence: after starting the internal combustion engines, air begins to be sucked into the combustion chamber (9) first by air flow from the air filter (1), then in order to the monoblock of the ultrasonic steam generator (2) and simultaneously from the fuel mixture steam generator (10) . From a monoblock of an ultrasonic steam generator (2), consisting of an ozonizer (3), where ozone is produced, ozone enriches the “cold” fog with a droplet size of not more than 1 μm and with a temperature of + 1 ° С to + 40 ° С generated from water in an ultrasonic air humidifier (5), they are mixed along the air flow and then the ozonized air-water mixture is mixed with the gas-air fuel mixture produced in the fuel mixture steam generator (10). Then, the obtained gas-water-air fuel mixture through the air intake manifold (7) enters the internal combustion engine (8) with spark ignition and a magnetic catalytic combustion chamber (9).

На каталитической поверхности стенок камеры сгорания (9), под воздействием высокой напряженности магнитного поля, образующегося на остриях конусных поверхностей, в условиях высокого ударного давления и температуры, намного более эффективно проходят экзотермические реакции конвертации низших алканов в водород и окись углерода. Кроме того, газо-водо-воздушная топливная смесь в камере сгорания вступает в реакцию конвертации низших алканов в водород и окись углерода при участии магнитного комбинированного катализатора более равномерно. Это достигается за счет того, что озонированная водо-газо воздушная топливная смесь в камере сгорания обеспечивает увеличение однородности и объема выработки синтез - газа, за счет которого протекает экзотермическая парокислородная магнитно - каталитическая плазмохимическая реакция.On the catalytic surface of the walls of the combustion chamber (9), under the influence of a high magnetic field generated on the tips of the conical surfaces, under conditions of high shock pressure and temperature, exothermic reactions of the conversion of lower alkanes to hydrogen and carbon monoxide are much more effective. In addition, the gas-water-air fuel mixture in the combustion chamber reacts to convert lower alkanes to hydrogen and carbon monoxide more uniformly with the participation of the magnetic combined catalyst. This is achieved due to the fact that the ozonized water-gas-air fuel mixture in the combustion chamber provides an increase in the uniformity and volume of synthesis gas production, due to which the exothermic vapor-oxygen magnetic-catalytic plasma-chemical reaction proceeds.

Областью применения способа подачи газо-водо-воздушной топливной смеси в камеру сгорания этого ДВС являются системы подготовки топлива для подачи его в ДВС.The scope of the method for supplying a gas-water-air fuel mixture to the combustion chamber of this ICE is fuel preparation systems for supplying it to the ICE.

Способ относится к двигателестроению и может быть использовано в поршневых двигателях с искровым зажиганием, работающих как на бедных смесях углеводородных газов, так и на смесях жидких топлив.The method relates to engine building and can be used in piston engines with spark ignition, operating both on poor mixtures of hydrocarbon gases and on mixtures of liquid fuels.

Известен «Способ подготовки топлива и устройство для его осуществления», патент RU 2603877, публикация от 10.11.2016, в котором повышение реакционности топлива осуществляют за счет ионизации и возбуждения молекул. Однако при этом не обеспечивают достаточной степени разрушения полимеризованных групп молекул топлива, конструкция устройств не предусматривает полной ионизации всего объема топлива, устройства имеют небольшую площадь соприкосновения топлива и электродов.The well-known "Method for the preparation of fuel and a device for its implementation", patent RU 2603877, publication of 11/10/2016, in which the increase in the reactivity of the fuel is carried out by ionization and excitation of molecules. However, this does not provide a sufficient degree of destruction of the polymerized groups of fuel molecules, the design of the devices does not provide for the complete ionization of the entire fuel volume, the devices have a small contact area between the fuel and the electrodes.

Известно изобретение «Способ интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания», патент RU 2126094, опубл. 10.02.1999, F02M 27/04, в котором предварительно топливо и окислитель обрабатывают в сильном электрическом поле с Е≥1 кВ/см, например, в воздушном и топливном фильтрах, затем электростатически распыляют топливо с регулируемым давлением в камеру сгорания. Позволяет уменьшить неполное сгорание топливовоздушной смеси в камерах двигателя. Однако этот способ предполагает трудные регулировки и дорогое оборудование для получения достаточно сильного электрического поля, вследствие чего получают разброс в характеристиках двигателя и не полное сгорание топлива.The invention is known "Method of intensifying the operation of an internal combustion engine", patent RU 2126094, publ. 02/10/1999, F02M 27/04, in which the fuel and oxidizer are pre-treated in a strong electric field with E≥1 kV / cm, for example, in air and fuel filters, then fuel with controlled pressure is electrostatically sprayed into the combustion chamber. It allows to reduce incomplete combustion of the air-fuel mixture in the engine chambers. However, this method involves difficult adjustments and expensive equipment to obtain a sufficiently strong electric field, as a result of which a scatter in the characteristics of the engine and incomplete combustion of the fuel are obtained.

Известно изобретение «Способ подготовки топливной смеси ДВС и устройство для его осуществления», патент RU 2232286, опубл. 10.07.2004, МПК F02M 27/00, F02B 51/00, в соответствии с которым осуществляют воздействие на нее магнитным полем, одновременно с воздействием магнитным полем смесь подвергают обработке катализатором, содержащим элементы 1, 7 и 8 группы Периодической системы. Обеспечивает повышение эффективности работы двигателя внутреннего сгорания и снижение содержания токсичных веществ в выхлопных газах. Однако имеет малую эффективность, связанную с неоднородностью смеси и низким уровнем его напряженности поля (5-25 мТл), что приводит к нестабильности параметров в процессе сгорания топливной смеси.The invention is known "Method for preparing a fuel mixture of an internal combustion engine and a device for its implementation", patent RU 2232286, publ. 07/10/2004, IPC F02M 27/00, F02B 51/00, in accordance with which the magnetic field is applied to it, simultaneously with the magnetic field, the mixture is treated with a catalyst containing elements 1, 7 and 8 of the Periodic table group. Provides an increase in the efficiency of the internal combustion engine and a reduction in the content of toxic substances in exhaust gases. However, it has low efficiency associated with the heterogeneity of the mixture and its low field strength (5-25 mT), which leads to instability of the parameters during the combustion of the fuel mixture.

Известна заявка «Способ сжигания топливовоздушной смеси», заявка: 96112333 17.06.1996, опубл. 10.09.1998, МПК F02M 27/04, в соответствии с которым создают воздушную зону, подвергнутую воздействию постоянного электромагнитного поля, подогреваемой до образования потока термомагнитной конвекции кислорода.Known application "Method of burning air-fuel mixture", application: 96112333 06/17/1996, publ. 09/10/1998, IPC F02M 27/04, in accordance with which an air zone is created, exposed to a constant electromagnetic field, heated to form a flow of thermomagnetic oxygen convection.

Также известен «Способ сжигания топливовоздушной смеси», заявка: 96112333 17.06.1996, опубл. 10.09.1998, МПК F02M 27/04, используемый в двигателях внутреннего сгорания и состоящий в подаче воздуха, обогащенного кислородом в цилиндр через воздухозаборник, а затем создании воздушной зоны, подвергнутой воздействию постоянного электромагнитного поля, подогреваемого до образования потока термомагнитной конвекции кислорода. Однако не используют озон, который предлагается подавать вместо кислорода. Таким образом, используют кислород, который является недостаточно активным окислителем, озон - это более активный окислитель топлива для обеспечения реакции парокислородной конверсии углеводородов в магнитно-каталитической камере сгорания ДВС.Also known "Method of burning air-fuel mixture", application: 96112333 06/17/1996, publ. 09/10/1998, IPC F02M 27/04, used in internal combustion engines and consisting in supplying air enriched with oxygen into the cylinder through an air intake, and then creating an air zone exposed to a constant electromagnetic field, which is heated until a thermomagnetic convection of oxygen forms. However, do not use ozone, which is proposed to be served instead of oxygen. Thus, they use oxygen, which is an insufficiently active oxidizing agent; ozone is a more active oxidizing agent of fuel to provide the reaction of steam-oxygen conversion of hydrocarbons in the magnetic-catalytic combustion chamber of the internal combustion engine.

Наиболее близким техническим решением взятым за прототип, является заявка на изобретение «Способ подачи топлива в ДВС», Заявка RU 2016151527, от 26.12.2016, в соответствии с которым осуществляют запуск реакции комбинированной конверсии низших алканов, входящих в состав газовоздушной смеси, в водород и окись углерода (синтез газ), топливо подают в парогенератор, в котором получают газо-воздушную смесь, состоящую из высокотемпературных паров, по меньшей мере, одного вида углеводородного жидкого топлива и воздуха. Однако в этом способе не используют подачу воды в виде «холодного» пара и озон.The closest technical solution taken as a prototype is the application for the invention “Method of supplying fuel to the internal combustion engine”, Application RU 2016151527, dated December 26, 2016, according to which the reaction of combined conversion of lower alkanes that are part of the gas-air mixture to hydrogen and carbon monoxide (synthesis gas), the fuel is fed to a steam generator, in which a gas-air mixture is obtained consisting of high-temperature vapors of at least one type of hydrocarbon liquid fuel and air. However, this method does not use a water supply in the form of “cold” steam and ozone.

Одновременное воздействие на топливную смесь магнитного поля и катализатора в предлагаемом способе, а также подача газо-водо-воздушной топливной смеси заданного расчетного давления и соответствующей температуры в камеру сгорания обеспечивает появление атомарного водорода в камере сгорания, вызывая более полное окисление углеводородного топлива. В устройстве для реализации данного способа необходимо выполнить два условия: - чтобы атомарный водород мог достигнуть камеры сгорания, а также чтобы в объеме камеры сгорания находилась (подавалась) стабильная и равномерно распределенная топливная взвесь. Кроме того, чтобы данная топливная взвесь образовывалась в достаточном количестве, чему также помогает большая площадь катализатора. Однако при выстраивании магнитных моментов атомов топливной смеси, требуется не только большая активная каталитическая площадь, но еще и равномерное распределение атомов топливной взвеси по всему объему камеры сгорания. Тогда рекомбинация топливной взвеси в молекулы водорода увеличится на несколько порядков.The simultaneous exposure to the fuel mixture of a magnetic field and a catalyst in the proposed method, as well as the supply of a gas-water-air fuel mixture of a predetermined design pressure and an appropriate temperature to the combustion chamber, gives rise to atomic hydrogen in the combustion chamber, causing a more complete oxidation of hydrocarbon fuel. In the device for implementing this method, it is necessary to fulfill two conditions: - that atomic hydrogen can reach the combustion chamber, and also that a stable and evenly distributed fuel suspension is (supplied) in the volume of the combustion chamber. In addition, in order for this fuel suspension to form in sufficient quantities, which also helps a large area of the catalyst. However, when aligning the magnetic moments of the atoms of the fuel mixture, not only a large active catalytic area is required, but also a uniform distribution of the atoms of the fuel suspension throughout the volume of the combustion chamber. Then the recombination of the fuel suspension into hydrogen molecules will increase by several orders of magnitude.

Поскольку в основном во всех типах двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием используют способ подачи жидкого топлива в виде впрыска, то достаточно тонкой и равномерной топливной взвеси в объеме камеры сгорания не получается. И для карбюраторных двигателей и для дизельных двигателей, чем меньше капли в составе воздушно-топливной смеси, тем более однородность, поэтому стремятся повысить однородность нагнетаемого горячего пара топлива и воздуха.Since basically all types of internal combustion engines with spark ignition use the method of supplying liquid fuel in the form of injection, a sufficiently thin and uniform fuel suspension in the volume of the combustion chamber does not work. And for carburetor engines and diesel engines, the smaller the droplet in the composition of the air-fuel mixture, the more uniformity, therefore, they tend to increase the uniformity of the injected hot steam of fuel and air.

Для этого необходимо получить из смеси жидких топлив паровоздушную смесь, которая является эффективным заменителем жидкого топлива или природного газа. Еще более эффективно работает паро-газо-воздушная топливная смесь. Поскольку паро-газо воздушная топливная смесь - это топливо, состоящее из высокотемпературных паров одного вида или нескольких видов топлива и воздуха, как составного газа, то смесь следует дополнять парами воды для организации частиц смеси, которые имеют разные заряды. При этом реакцию комбинированной конверсии стремятся обеспечить за счет давления и соответствующей температуры подаваемой водо-газо-воздушной смеси в камеру сгорания.For this, it is necessary to obtain a steam-air mixture from a liquid fuel mixture, which is an effective substitute for liquid fuel or natural gas. The steam-gas-air fuel mixture is even more efficient. Since the vapor-gas-air fuel mixture is a fuel consisting of high-temperature vapors of one type or several types of fuel and air, as a composite gas, the mixture should be supplemented with water vapor to organize particles of the mixture that have different charges. In this case, the reaction of combined conversion is sought to provide due to the pressure and the corresponding temperature of the supplied water-gas-air mixture into the combustion chamber.

В известных конструкциях воду подают различными способами: либо впрыском под давлением, либо в виде горячего пара от различных парогенераторов. Однако при такой подаче воды капли слишком большие и не создают эффекта разно заряженных частиц.In known designs, water is supplied in various ways: either by injection under pressure, or in the form of hot steam from various steam generators. However, with such a supply of water, the droplets are too large and do not create the effect of differently charged particles.

Если подавать воду в виде «холодного» пара с температурой в пределах от плюс одного до плюс сорока градусов Цельсия, полученного в ультразвуковом парогенераторе, то образуется туман с размером капелек воды не более 1 мкм.If water is supplied in the form of “cold” steam with a temperature in the range from plus one to plus forty degrees Celsius obtained in an ultrasonic steam generator, then fog is formed with a droplet size of not more than 1 micron.

При образовании из воды капелек размером - 1 мкм ультразвуком, капли приобретают отрицательный заряд по аналогии с процессами, происходящими в природе. Например, испарения, исходящие от земли являются отрицательно заряженными и вода испаряется в виде тумана с отрицательным зарядом.When droplets are formed from water with a size of - 1 micron by ultrasound, the droplets acquire a negative charge by analogy with processes occurring in nature. For example, fumes emanating from the earth are negatively charged and water evaporates in the form of fog with a negative charge.

Капельки воды с отрицательным зарядом отталкиваются друг от друга и заряжают воздух в промежутке между этими каплями по закону электростатической индукции положительным зарядом, в результате чего получают стабильный в определенном объеме туман. Если отрицательно заряженные капли воды распределяются в каплях топлива, пар из которого получен в топливном парогенераторе, то взвесь из таких капель, поступающая в камеру сгорания будет также равномерной за счет разных зарядов капель воды и воздуха, расположенного между капель в паро-газо-воздушная топливная смеси.Drops of water with a negative charge are repelled from each other and charge the air between these drops according to the law of electrostatic induction by a positive charge, as a result of which a fog is stable in a certain volume. If negatively charged water droplets are distributed in the droplets of fuel, the vapor from which is obtained in the fuel steam generator, then the suspension of such droplets entering the combustion chamber will also be uniform due to the different charges of the droplets of water and air located between the droplets in the vapor-gas-air fuel mixtures.

Данный эффект усиливается, если до подачи в камеру сгорания ДВС «холодный» туман из воды смешать с озоном, полученным из воздуха.This effect is enhanced if, before the ICE is fed into the combustion chamber, the “cold” fog from water is mixed with ozone obtained from air.

В результате предложенного способа в камеру сгорания ДВС подают озонированную водо-воздушная смесь и газо-воздушную топливную смесь.As a result of the proposed method, an ozonized air-water mixture and a gas-air fuel mixture are supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine.

Техническим результатом, достигаемым предложенным способом является повышение полноты сгорания топлива.The technical result achieved by the proposed method is to increase the completeness of combustion of fuel.

Для этого используют устройство, описанное выше, с помощью которого подготавливают топливо к более полному сгоранию для повышения мощностных и экономических показателей ДВС за счет разрушения полимеризованных групп молекул топлива и поляризации молекул топлива. Это исключает подачу в камеру сгорания полимеризованных групп молекул топлива, а также повышает реакционность топлива за счет ионизации и возбуждения молекул.To do this, use the device described above, with which the fuel is prepared for more complete combustion to increase the power and economic performance of the internal combustion engine due to the destruction of the polymerized groups of fuel molecules and the polarization of fuel molecules. This eliminates the supply of polymerized groups of fuel molecules to the combustion chamber, and also increases the reactivity of the fuel due to ionization and excitation of the molecules.

Технический результат достигается за счет того, что применяют способ подачи газо-водо - воздушной топливной смеси в камеру сгорания ДВС с магнитно - каталитической камерой сгорания, состоящий в том, что топливо подают в парогенератор топливной смеси, получают газо-воздушную смесь, состоящую из высокотемпературных паров, по меньшей мере, одного вида углеводородного жидкого топлива и воздуха. Новым является то, что в камеру сгорания подают газо-воздушную смесь и озонированный водяной «холодный туман», с каплями воды не более 1 мкм, которая дополнительно обогащает газо-воздушную смесь водой с образованием водо-газо-воздушной топливной смеси. При этом «холодный» туман обеспечивает стабильный объем водо-газо-воздушной топливной смеси в камере сгорания ДВС по п. 1 за счет равномерного распределения озонированного «холодного тумана» в газо-воздушной топливной смеси посредством отталкивающихся друг от друга отрицательных зарядов всех капель «холодного тумана» и положительных зарядов воздуха в промежутках между каплями по закону электростатической индукции, которые (промежутки) расположены в газо-воздушной топливной смеси в объеме магнитно - каталитической камеры сгорания. За счет этого в камере сгорания ДВС озонированная водо-газо - воздушная топливная смесь образует равномерно распределенную топливную (детонатоционную) смесь.The technical result is achieved due to the fact that the method of supplying a gas-water-air fuel mixture to the combustion chamber of an internal combustion engine with a magnetic-catalytic combustion chamber, which consists in supplying fuel to a steam generator of the fuel mixture, produces a gas-air mixture consisting of high-temperature vapors of at least one type of hydrocarbon liquid fuel and air. What is new is that a gas-air mixture and ozonized water "cold fog" are supplied to the combustion chamber, with water droplets no more than 1 μm, which additionally enriches the gas-air mixture with water to form a water-gas-air-fuel mixture. In this case, the “cold” fog provides a stable volume of the water-gas-air-fuel mixture in the combustion chamber of the ICE according to claim 1 due to the uniform distribution of the ozonized “cold fog” in the gas-air fuel mixture by means of negative charges of all drops of the “cold” repelled from each other fog ”and positive charges of air in the spaces between the drops according to the law of electrostatic induction, which (the spaces) are located in the gas-air fuel mixture in the volume of the magnetic - catalytic combustion chamber. Due to this, in the combustion chamber of the internal combustion engine, the ozonized water-gas-air fuel mixture forms a uniformly distributed fuel (detonation) mixture.

С помощью предлагаемого способа достигают значительного повышения интенсивности и качества сгорания водо-газо - топливо воздушной смеси благодаря эффективному силовому Кулоновскому взаимодействию заряженных частиц и радикалов горящей топливовоздушной смеси в электрическом поле, а также благодаря обогащению озоном и дополнительных электронов и ионов в «холодном» паре, что приводит к резкому увеличению центров цепных реакций горения, активному перемешиванию и дроблению частиц топлива и окислителя, их равномерному распределению по объему и многократному повышению скорости горения, и, как следствие, более полному сгоранию топливовоздушной смеси за время рабочего хода поршня.Using the proposed method, a significant increase in the intensity and quality of the combustion of water-gas-air mixture fuel is achieved due to the effective force Coulomb interaction of charged particles and radicals of the burning air-fuel mixture in an electric field, as well as due to the enrichment of additional electrons and ions in the “cold” vapor by ozone, which leads to a sharp increase in the centers of combustion chain reactions, active mixing and crushing of fuel and oxidizer particles, their uniform distribution over emu and multiple increase the burning rate, and consequently, a more complete combustion of the fuel mixture during the power stroke of the piston.

Claims (4)

1. ДВС с магнитно-каталитической камерой сгорания и с ультразвуковым парогенератором, содержащий магнитно-каталитическую камеру сгорания с комбинированным катализатором и постоянными магнитами и автономную топливную аппаратуру, снабженную воздушным фильтром, воздушным коллектором и парогенератором топливной смеси для подачи в камеру сгорания ДВС высокотемпературных паров топлива в виде газовоздушной смеси, отличающийся тем, что ультразвуковой генератор состоит из ультразвукового увлажнителя воздуха, вырабатывающего из воды холодный туман с размером капель воды не более 1 мкм и с температурой от +1°С до +40°С, и озонатора, при этом ультразвуковой увлажнитель воздуха и озонатор объединены в корпусе ультразвукового генератора в единый блок, в котором последовательно по потоку воздуха сначала размещают озонатор, а затем ультразвуковой увлажнитель воздуха, образуя ультразвуковой парогенератор, камера сгорания соединена посредством впускного воздушного коллектора с ультразвуковым парогенератором и парогенератором топливной смеси, обеспечивая подачу газовоздушной топливной смеси и озонированного водяного холодного тумана для дополнительного окисления за счет наличия озонированного водяного холодного тумана газовоздушной топливной смеси с заданной температурой и в расчетной объемной пропорции, а блок ультразвукового парогенератора монтируют в системе подачи газовоздушной топливной смеси после воздушного фильтра ДВС перед воздушным коллектором по ходу газовоздушной смеси, поступающей в камеру сгорания ДВС.1. ICE with a magnetic catalytic combustion chamber and with an ultrasonic steam generator, comprising a magnetic catalytic combustion chamber with a combined catalyst and permanent magnets and an autonomous fuel apparatus equipped with an air filter, an air manifold and a steam generator of the fuel mixture for supplying high-temperature fuel vapor to the combustion chamber of the ICE in the form of a gas-air mixture, characterized in that the ultrasonic generator consists of an ultrasonic humidifier that produces cold water a mist with a water droplet size of not more than 1 μm and with a temperature of + 1 ° С to + 40 ° С, and an ozonizer, while an ultrasonic humidifier and an ozonizer are combined in an ultrasonic generator housing into a single unit, in which the air flow first place an ozonizer, and then an ultrasonic humidifier, forming an ultrasonic steam generator, the combustion chamber is connected via an inlet air manifold with an ultrasonic steam generator and a fuel mixture steam generator, providing a gas-air supply fuel mixture and ozonized water cold fog for additional oxidation due to the presence of ozonized water cold fog of the gas-air fuel mixture with a given temperature and in the estimated volume ratio, and the ultrasonic steam generator unit is mounted in the gas-air fuel mixture supply system after the ICE air filter in front of the air collector along the air-gas duct the mixture entering the combustion chamber of the internal combustion engine. 2. ДВС с магнитно-каталитической камерой сгорания и с ультразвуковым парогенератором по п. 1, отличающийся тем, что ультразвуковой увлажнитель воздуха выполнен с расходом воды менее 4,5 литров в час.2. ICE with a magnetic catalytic combustion chamber and with an ultrasonic steam generator according to claim 1, characterized in that the ultrasonic humidifier is made with a water flow rate of less than 4.5 liters per hour. 3. ДВС с магнитно-каталитической камерой сгорания и с ультразвуковым парогенератором по п. 1, отличающийся тем, что ультразвуковой увлажнитель воздуха выполнен с расходом воды более 4,5 литров в час.3. ICE with a magnetic catalytic combustion chamber and with an ultrasonic steam generator according to claim 1, characterized in that the ultrasonic humidifier is made with a water flow of more than 4.5 liters per hour. 4. Способ подачи газо-водовоздушной топливной смеси в камеру сгорания ДВС по п. 1, заключающийся в том, что топливо подают в парогенератор топливной смеси, получают газовоздушную смесь, состоящую из высокотемпературных паров, по меньшей мере, одного вида углеводородного жидкого топлива и воздуха, отличающийся тем, что в камеру сгорания подают газовоздушную смесь и озонированный водяной холодный туман, с каплями воды не более 1 мкм, которая дополнительно обогащает газовоздушную смесь водой с образованием водо-газовоздушной топливной смеси, при этом холодный туман обеспечивает стабильный объем водо-газовоздушной топливной смеси в камере сгорания ДВС за счет равномерного распределения озонированного холодного тумана в газовоздушной топливной смеси посредством отталкивающихся друг от друга отрицательных зарядов всех капель холодного тумана и положительных зарядов воздуха в промежутках между каплями по закону электростатической индукции, которые расположены в газовоздушной топливной смеси в объеме магнитно-каталитической камеры сгорания, за счет чего в камере сгорания ДВС озонированная водо-газовоздушная топливная смесь образует равномерно распределенную топливную смесь.4. The method of supplying a gas-water-air fuel mixture to an ICE combustion chamber according to claim 1, wherein the fuel is supplied to a steam mixture of a fuel mixture, and a gas-air mixture is obtained consisting of high-temperature vapors of at least one type of hydrocarbon liquid fuel and air characterized in that the gas-air mixture and ozonized cold water fog are supplied to the combustion chamber, with water drops of not more than 1 μm, which additionally enriches the gas-air mixture with water to form a water-gas-air fuel mixture, cold fog provides a stable volume of water-gas-air fuel mixture in the combustion engine of the ICE due to the uniform distribution of ozonized cold fog in the gas-air fuel mixture by repelling negative charges of all drops of cold fog and positive air charges in the spaces between the drops according to the law of electrostatic induction which are located in the gas-air fuel mixture in the volume of the magnetic catalytic combustion chamber, due to which in the combustion chamber ICE ozonated water-gas-air fuel mixture forms a uniformly distributed fuel mixture.

Images