УСТРОЙСТВО ПОДЖИГА РАБОЧЕЙ СМЕСИ (ВАРИАНТЫ)

Устройство поджига рабочей смеси (варианты)
Область использования
Группа устройств относится к машиностроению и топливной энергетике и может быть использована на автомобилях или иных транспортных средствах и других технических средствах, где осуществляют воздействие на рабочую смесь с целью ее использования в процессе преобразования энергии топлива в механическую или иную работу. Группа устройств может быть использована как средство повышения эффективности рабочей смеси, используемой в качестве топлива за счет обогащения топлива в процессе преобразования энергии топлива, например, в механическую работу.
Предшествующий уровень техники
Известно устройство для поджига рабочей смеси, содержащее корпус с первым электродом и закрепленный в корпусе изолятор с размещенным в нем другим электродом, отстоящим от первого, причем в первом электроде выполнено отверстие, в другом электроде выполнена выемка, расположенная соосно с отверстием в боковом электроде (SU 1634145, Н 01 Т 13/46, 1991). В известном устройстве поджиг рабочей смеси осуществляется путем подачи разности потенциалов на электроды, в результате чего возникает искровой разряд, предназначенный для воспламенения смеси с образованием факела.
Такого типа устройства не позволяют достаточно эффективно воздействовать на рабочую смесь, что приводит к неполному сгоранию топлива или рабочей смеси и, следовательно, к уменьшению КПД преобразования тепловой машины в механическую работу. Электрический (искровой) разряд, возникающий при этом в процессе работы такого рода устройств, не является достаточно стабильным, что приводит к неравномерному воспламенению смеси и снижению качественных показателей тепловой машины в целом.
Известно устройство для поджига рабочей смеси (RU 2074609, А 01 G 9/24, 1995), содержащее корпус о одним электродом и закрепленный в корпусе изолятор с размещенным в нем другим электродом, отстоящим от первого на определенном расстоянии, причем в первом электроде выполнено сквозное отверстие, а в другом имеется выемка, предназначенные для формирования зоны поджига рабочей смеси. Для обеспечения поджига на первый и второй электроды подают разность потенциалов
В несколько киловольт в форме импульсов высокого напряжения или в пачке импульсов. Между электродами возникает искровой разряд, в результате чего формируется факел.
Наиболее близким по технической сущности к заявленным устройствам является устройство для поджига рабочей смеси, содержащее корпус с электродами, предназначенными для создания электрического разряда, по крайней мере, один электрод имеет отверстие, которое выполнено в форме усеченного конуса или усеченной пирамиды (см. WO 00/73649 А1, F02P 13/00, 07.11.2000).
Недостатками известных устройств является то, что в зоне поджига поверхность электрода с отверстиями в форме усеченного конуса или усеченной пирамиды, обращенная к другому электроду, между которыми создается электрический разряд, является поверхностью раздела фаз (тел). В этой области возникает поверхностное натяжение, например, жидкой фазы, когда сила, действующая на единицу длины контура поверхности раздела фаз, стремится сократить эту поверхность до минимума. Силы поверхностного натяжения удерживают жидкость в этой зоне, и требуется дополнительное усилие, чтобы пробить факел через отверстие. Техническим результатом заявленных устройств является преодоление указанных недостатков за счет определенного выполнения указанных отверстий, обеспечивающих уменьшение действия сил поверхностного натяжения.
Другим техническим результатом является повышение быстродействия устройства за счет усиления воздействия на рабочую смесь путем использования многократного эффекта отражения в зоне поджига.
Техническим результатом устройств также является повышение коэффициента полезного действия в процессе преобразования энергии рабочей смеси в механическую работу, снижение расхода топлива и улучшение экологических характеристик машин, работающих на рабочих смесях при использовании заявленных устройств поджига рабочей смеси за счет максимального воздействия на рабочую смесь в зоне поджига.
В результате использования предлагаемой группы устройств появляется возможность усиливать действие поля пространства, которым обрабатывается рабочая смесь и отработанные газы, что повышает теплотворную способность рабочей смеси на 10% и уменьшает вредные выбросы газов.
Технический результат достигается тем, что устройство по первому варианту реализации содержит корпус с электродами, предназначенными для создания электрического разряда, по крайней мере, один электрод имеет сужающееся в направлении дрзтого электрода отверстие, стенки отверстия образованы участками, по
крайней мере, двух пересекающихся конических поверхностей или наклонными плоскостями.
Другой электрод имеет выемку в виде конуса или пирамиды нанротив указанного отверстия. Один электрод имеет, по крайней мере, одно дополнительное отверстие, выполненное аналогично нервому.
В другом варианте реализации устройство ноджига рабочей смеси содержит корпус с электродами, предназначенными для создания электрического разряда, по крайней мере, один электрод имеет отверстие, сужающееся в направлении другого электрода, поверхность электрода с отверстием, обращенная к другому электроду, выполнена в виде криволинейной новерхности и предназначена для отражения от нее продуктов поджига. Указанная поверхность является цилиндрической или поверхностью призмы, или сферической. Стенки указанного отверстия образованы участками, по крайней мере, двух пересекающихся конических поверхностей или наклонными плоскостями.
Устройство поджига рабочей смеси по третьему варианту реализации содержит корпус с электродами, предназначенными для создания электрического разряда, по крайней мере, один электрод имеет отверстие, сужающееся в направлении к другому электроду, стенки указанного отверстия образованы участками, по крайней мере, двух пересекающихся конических поверхностей или наклонными плоскостями, а поверхность указанного электрода с отверстием, обращенная к другому электроду, выполнена в виде криволинейной поверхности и предназначена для отражения от нее продуктов поджига. Указанная поверхность является цилиндрической или поверхностью призмы, или сферической.
Краткий перечень фигзф чертежей
Сущность изобретения поясняется фиг.1, 2.
На фиг.1 представлена общая схема устройства поджига горючей смеси для осуществления устройства.
На фиг.2 представлен вид сверху электрода с отверстием, стенки которого образованы участками трех пересекающихся конических поверхностей.
Устройство для поджига рабочей смеси содержит корпус 1, электрод 2 с отверстием, электрод 3, изолятор 4. Стенки отверстия 5 в электроде 2 образованы участками пересекающихся конических поверхностей, выемка 6 в электроде 3 имеет форму конуса или пирамиды. Конус или пирамида размещены напротив отверстия, сужающегося в направлении выемки электрода 3. Зазор 7 между электродами 2 и 3 служит для создания разряда для формирования факела 8.
Электроды 2 и 3 могут быть выполнены, по крайней мере, двухсекционными, то есть они могут иметь по несколько отверстий, выполненных, как указано выше, и выемок, расположенных напротив указанных отверстий.
Поверхность каждого из отверстий вьшолнена в виде, по крайней мере, двух пересекающихся кинических поверхностей или наклонных плоскостей, в результате чего внутри электрода образуется сложная криволинейная поверхность.
Устройство по всем вариантам реализации работает следующим образом. Устройство располагают внутри объема, заполненного рабочей смесью. Криволинейная конусоидальная или пирамидальная форма отверстия 5 в электроде 2 представляет собой часть статистического торсионного генератора как и в прототипе и предназначена для ограничения пространства формирования факела 8 в зоне поджига (фиг.1), выемка 6 во втором электроде 3 является другой частью торсионного генератора. Она может представлять собой конус или пирамиду или их вершину. Зазор 7 между указанными частями предназначен для прохождения электрического разряда, при котором образуется искра, воспламеняющая рабочую смесь в пространство в зоне торсионного генератора с образованием факела 8.
Пространство формирования факела 8 ограничено стенками отверстия 5 в форме пересекающихся конических поверхностей или наклонными плоскостями. Отверстие в электроде 2 указанной формы обеспечивает заданную конфигурацию факела, который образуется при подаче электрического разряда (разность потенциалов) на электроды 2 и 3. При этом форма образованного пространства позволяет проявиться торсионному полю и, как следствие, на изменение свойств факела оказывает действие торсионное поле, обусловленное конфигурацией отверстия 5 в электроде 2 и дополнительной (в одном из вариантов) выемкой 6 в виде конуса или пирамиды в электроде 3. Таким образом, выполнение электродов 2 и 3 с отверстиями заданной формы и соответствующей (в одном из вариантов) выемкой представляет собой статический торсионный генератор. Форма стенок отверстия в виде пересекающихся конических поверхностей или наклонных плоскостей позволяет исключить силы поверхностного натяжения на границе фаз в зоне поджига на поверхности электрода 2. За счет того, что поверхность электрода 2, обращенная к электроду 3 выполнена криволинейной с возможностью отражения продуктов горения, повышается КПД двигателя и интенсивность сжигания рабочей смеси в устройстве для поджига.
При подаче рабочей смеси внутрь цилиндра двигателя для поджига часть рабочей смеси попадает в зону действия статического торсионного генератора, который представляет собой пространство, ограниченное пересекающимися усеченными
конусами или пирамидами, поверхности которых образуют поверхности отверстия 5 в электроде 2. Зазор 7 между электродами 2 и 3 в части, примыкающей к указанному ограниченному пространству, также попадает в зону действия торсионного поля. Электрод 3 может иметь выемку 6 в форме конуса или пирамиды, в этом случае пространство торсионного поля ограничивается также этой выемкой, однако, этот признак не является обязательным.
Между электродом 3 и электродом 2 расположен изолятор 4 для их разделения. При этом изолятор 4, предварительно обработанный в сильном торсионном поле, приобретает свойства статического торсионного генератора и создает дополнительное торсионное поле.
Таким образом, в указанном ограниченном пространстве проявляется торсионное поле, в зону действия которого и попадает рабочая смесь. При подаче высокого потенциала на электрод 3 в межэлектродном промежутке (зазоре 7) образуется искровой разряд, который поджигает рабочую смесь. Воспламеняющиеся газы, проходя через отверстие 5 в электроде 2, формируются в факел 8, который устремляется внутрь цилиндра двигателя и осз ествляет факельный поджиг. Форма факела, его объем и интенсивность горения обусловлена формой, размерами и геометрическими соотношениями конструкции торсионного генератора, а, следовательно, проявленными характеристиками торсионного поля. При этом в результате взаимодействия воспламеняющихся газов и рабочей смеси под воздействием торсионного поля происходит интенсивное смещивание газов и смеси с одновременной их обработкой в поле, что обеспечивает практически полное сгорание топлива и 5ТУ1еньшает количество вредных выбросов. При этом за счет создания криволинейности поверхности электрода 2, обращенной к электроду, обеспечивающей отражение продуктов поджига, значительно повышается эффективность устройства поджига. Рабочая смесь и воспламеняющие газы, находящиеся в зоне поджига, представляют собой продукты, участвз ощие в поджиге. Многократно отражаясь от поверхности электрода 2, они убыстряют процесс поджига.
При использовании многосекционных электродов 2, 3 с наложением выемок и отверстий полученное пространство увеличивает воздействие на рабочую смесь в момент ноджига и в процессе работы устройства.
Использование устройства поджига с заявленным выполнением одного из электродов существенно улучшит процесс поджига и эксплуатационные параметры автомобиля, работающего с заявленными устройствами.