Плазмотрон для обогащения водородом газовой смеси дизельного двигателя

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПЛАЗМОТРОН ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ ВОДОРОДОМ ГАЗОВОЙ СМЕСИ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова НАН Беларуси(72) Авторы Жданок Сергей Александрович Васильев Глеб Михайлович Васецкий Владимир Андреевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена им. А.В.Лыкова НАН Беларуси(57) 1. Плазмотрон для обогащения водородом газовой смеси дизельного двигателя, содержащий корпус с впускными патрубками для топлива и воздуха, выпускной патрубок,расположенный внутри корпуса потенциальный электрод, керамические изоляторы, отличающийся тем, что потенциальный электрод выполнен в виде шнека. 2. Плазмотрон по п. 1, отличающийся тем, что потенциальный электрод по периферии шнека выполнен с треугольными зубьями. 22912005.12.30 2.,.,,,., 2000 - 01 - 2206. 3..,.,.,., , / - 99 - 4,1999. Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к системам питания дизельных двигателей, повышает мощность, надежность работы и снижает выбросы токсичных компонентов отработавших газов (ОГ). Известны устройства для обогащения водородом газовой смеси дизельного двигателя 1, 2, 3. Недостатками этих устройств являются недостаточная эффективность ионизации потока топливовоздушной смеси, недостаточная генерация водорода, недостаточная долговечность работы электрода. Наиболее близким и выбранным нами за прототип является плазмотрон, описанный в 1, содержащий корпус с впускными патрубками для топлива и воздуха, выпускной патрубок, расположенный внутри корпуса потенциальный электрод, керамические изоляторы. Воздух и топливо непрерывно поступают в межэлектродный промежуток, образованный внутренними стенками корпуса плазмотрона и центральным потенциальным электродом. Смесь впрыскивается и перемешивается, разряд, сопровождаемый внезапными пробоями в различных местах между электродами, непрерывно ионизирует топливовоздушную смесь. Частота разрядов порядка 2 кГц. Недостатками данного устройства являются недостаточная эффективность ионизации потока топливовоздушной смеси, некачественное разложение углеводородов и недостаточная генерация водорода вследствие малой протяженности зоны разряда недостаточная долговечность работы электрода вследствие эрозии и малой площади рабочей поверхности потенциального электрода. Задача полезной модели - повышение мощности, надежности работы и улучшение экологической чистоты дизельных двигателей. Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемой конструкции плазмотрона для обогащения водородом газовой смеси дизельного двигателя, обеспечивающего электроразрядный способ разложения углеводородов, содержащего корпус цилиндрической формы, являющийся заземленным электродом, впускные патрубки для топлива и воздуха,выпускной патрубок для обогащенной водородом газовой смеси, патрубок для слива конденсата, расположенный внутри корпуса потенциальный электрод, керамические изоляторы, устраняются вышеизложенные недостатки следующими конструктивными изменениями во-первых, потенциальный электрод выполнен в виде длинного шнека, что способствует приданию потоку топливовоздушной смеси вращательного движения и увеличению эффективности его обработки, а также большей долговечности работы электрода вследствие увеличенной площади его рабочей поверхности во-вторых, потенциальный электрод по периферии шнека выполнен с треугольными зубьями, чем обеспечивается сильное неоднородное поле на большом промежутке разрядной камеры и, вследствие этого, повышение эффективности разложения углеводородов и обогащения водородом газовой смеси. На фиг. 1 показана схема питания дизельного двигателя обогащенной водородом газовой смесью на фиг. 2 - плазмотрон для обогащения водородом газовой смеси дизельного двигателя, общий вид. Система питания дизельного двигателя обогащенной водородом газовой смесью(фиг. 1) работает следующим образом топливо из бака поступает в фильтр грубой очист 2 22912005.12.30 ки, в подкачивающий насос, в фильтр тонкой очистки, в топливный насос высокого давления и через форсунку впрыскивается в цилиндр двигателя. Часть топлива из бака поступает в плазмотрон, где смешивается с воздухом и распыляется, а затем подвергается воздействию стримерного коронного разряда. В результате происходит разложение углеводородов на водородсодержащую газовую смесь (2 СО 2), которая затем смешивается с основным потоком воздуха и поступает в цилиндры двигателя. Плазмотрон для обогащения водородом газовой смеси дизельного двигателя (фиг. 2) состоит из цилиндрического корпуса 1, крышек 2 и 3, тройника 4, жиклера 5, патрубков для подачи воздуха 6, топлива 7, слива конденсата 8 и для выхода водородсодержащей газовой смеси 9, потенциального электрода 10 и высоковольтных керамических изоляторов 11, 12, 13. Плазмотрон для обогащения водородом газовой смеси дизельного двигателя работает следующим образом. Высокое напряжение поступает от источника питания на электродную систему плазмотрона. При этом в межэлектродном промежутке генерируется низкотемпературная неравновесная плазма, создавая активную зону ионизации во всем объеме разрядной камеры, предназначенном для пропуска топливовоздушной смеси. Через патрубки 6 и 7, тройник 4 топливо и воздух поступают к жиклеру 5, впрыскиваются в разрядную камеру,перемешиваются и подвергаются воздействию стримерного коронного разряда. В плазме стримерного разряда активно проходит реакция частичного окисления, в которой углеводороды топлива преобразуются в обогащенную водородом газовую смесь. Непрореагировавшая часть топлива в виде конденсата по стенкам корпуса стекает к патрубку 8, а через патрубок 9 обогащенная водородом газовая смесь поступает в систему питания дизеля. Наличие водорода в топливной смеси в количестве 2-10 обеспечивает более полное сгорание в цилиндрах двигателя и, соответственно, снижает содержание токсичных компонентов в ОГ, повышает мощность и надежность работы двигателя. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3