Магнитные свечи Дудышева с вращением электрической дуги
Системы зажигания топливной смеси являются важнейшим узлом всех электроискровых топливных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Классические низкочастотные системы с огромными катушками зажигания уже исчерпали свое развитие, поскольку громоздки и не позволяют осуществить эффективное воспламенение любой топливной смеси. Их проблемы особенно заметны при пуске холодного двигателя и при его высоких скоростях работы. На смену им приходят высокочастотные системы на основе ферритовых катушек зажигания.
Высокочастотная искра с круговым вращением в магнитной свече Дудышева – это и есть эффективный путь к радикальному совершенствованию системы зажигания бензинового двигателя. Опытные автомобилисты хорошо знают, что качество свечи зажигания во многом определяет надежность работы всего бензинового теплового двигателя автомобиля. Здесь и надежный запуск в экстремальных условиях, и равномерность работы двигателя в различных режимах, мощностные характеристики и экономичность всей системы в целом. Конструкторы двигателей идут на значительное удорожание свечи зажигания – одной из самых консервативных деталей двигателя, ради повышения эффективности и стабильности ее работы.
Свечи зажигания практически в современном виде разработал П. Хонольд еще в 1902 г. Конечно же, за 100 летнюю историю со свечой двигателя произошел целый ряд ее изменений. Появились двух, затем трех и четырех электродные свечи, свечи с медным сердечником центрального электрода, серебряными и платиновыми напайками. По крупицам выбираются все резервы качества материалов и технологии сборки. И результаты есть. Однако каждая последующая победа, каждое улучшение, даже незначительное, стоит все больших и больших денег.
И для рядового потребителя разница между обычной качественной свечой и ее «сверхнавороченного ирридиево-платинового» аналога все-таки мало ощутима (если не говорить о значительно более высокой цене). Однако, оказывается, что можно направить инженерный поиск в иную плоскость: не упорно совершенствовать стандартную свечу, доводя ее цену до «космических высот» без существенных изменений потребительских качеств, а радикально изменить сам принцип поджига топливной смеси внутри камер сгорания ДВС. Возможно ли это? Да возможно! Если применить магнитную свечу Дудышева.
Вот тут-то и появляются на сцене уникальные, магнитные, форкамерные свечи с кольцевым электродом и магнитом. Такие магнитные свечи обеспечивают эффективное вращение электрической дуги в зазоре между центральным и кольцевым электродами свечи. Площадь плазменного пятна в такой магнитной свече зажигания в десятки раз выше, чем в обычных свечах зажигания. Как следствие, такие свечи могут эффективно «поджечь» любую топливную смесь, даже сильно обедненную и приготовленную из плохого топлива. Отсюда и проистекает значительная экономия топлива в ДВС с такими свечами.
Однако не все так просто, и для создания надежного серийного образца таких уникальных свечей, нужно решить ряд научно- технических проблем. А именно: обеспечить допустимый тепловой нагрев постоянных неодимовых магнитов, применяемых в них, и перейти к иной высокочастотной системе зажигания, с использованием ферритовых катушек зажигания, вместо традиционных. Именно над этим сейчас и работают специалисты КБ «Нитрон».Однако в условиях ограниченного финансирования данную НИОКР небольшая творческая группа еще не закончила. И поэтому, скорее всего, серийные магнитные свечи зажигания появятся в продаже не ранее 2013 года. Ищем партнеров, соратников и инвесторов по данной теме.
Работу первых опытных образцов такой новой системы зажигания и магнитных свечей зажигания можно посмотреть на этом видео
На данном видео показано конструктивное исполнение и работа новой высокочастотной системы зажигания, предназначенной для любого электроискрового двигателя. В ее состав входят стандартные «строчники» - малогабаритные трансформаторы на ферритовых сердечниках (ранее применяемые в ТВ и мониторах со строчной разверткой), блок электроники с выходной частотой около 15 Кгц, генератор тактирующих импульсов (для простоты реализации системы на макете он выполнен в виде классического трамблера с внешним миниэлектроприводом) и оригинальные свечи зажигания. Приведенные на видео высокочастотные электрические разряды в оригинальных свечах зажигания наглядно демонстрируют преимущества таких новых систем высокочастотного зажигания топливной смеси.
Новый электротепловой цикл ДВС - цикл «Карно-Дудышева» и варианты его практической реализации в новом ДВС
Одним из важных полезных приложений электроогневой технологии Дудышева является принципиальная возможность векторного управления продольным электрическим полем тепловым движением частиц горящей топливо – воздушной смеси в камерах сгорания ДВС. Таким образом можно обеспечить эффективное векторное перераспределение давления газов горящей ТВС с боковых стенок камер сгорания именно на поршень.
Техническое решение, по реализации данного принципа на первый взгляд, неосуществимо, но оно все же есть. Для перераспределения и упорядочения теплового движения (давления) молекул нагретого газа внутри замкнутого объема, а следовательно, и его температуры в определенном направлении, необходимо ввести в камеру сгорания тепловой машины постоянное электрическое поле и ориентировать Кулоновскими силами тепловые движения электрически заряженных и дипольных молекул расширяющихся рабочих тел (газа, пара), вдоль силовых линий данного электрического поля.
Нечто похожее происходит, например, в жидкокристаллических ячейках электронных часов, ячейках Керра (электрооптический эффект) при периодическом наложении на них электрического поля, что приводит к развороту дипольных молекул вдоль вектора поля и изменению световой проводимости этих веществ. Этот необычный режим работы ДВС можно осуществить, посредством одноэлектродной свечи зажигания и при наличии специальной системы зажигания с регулируемой длительностью рабочего такта ее работы. Этот способ векторного управления тепловым движением ионизированных частиц в низкотемпературной плазме горящей ТВС и основные технические решения ранее уже нами запатентованы и частично апробированы в лабораторных условиях на простейших макетах.
Рис.1 Упрощенная конструкция ДВС с векторным управлением давления газов горящей ТВС на поршень
Видео: Принцыпы работы электротеплового двигателя Дудышева
Экологически чистый и абсолютно безвредный двигатель автомобиля
Как известно специалистам-экологам, самый большой экологический вред атмосфере планеты из техногенных факторов, наносят токсичные выхлопные газы автотранспорта, для движения которого используются экологически несовершенные тепловые двигатели внутреннего сгорания. Поэтому возможности их совершенствования для защиты экологии и уменьшения потребления энергии. Несколько лет назад академик Дудышев запатентовал «Способ интенсификации работы ДВС» [1]. Суть этого изобретения заключается в том, что регулируемое сильное электрополе вводится в камеру сгорания на весь период рабочего такта ДВС двигателя через специально предназначенные для этого одноэлектродные свечи зажигания (Рис.1,2).
Рис.2 Блок-схема экологически чистого ДВС для транспорта
1 – камера сгорания ДВС;
2 – поршень; 2 – а термостойкое покрытие поршня (зона электроискрового заряда)
3, 4 – впускной и выпуской клапаны (их каналы не обозначены)
5 – комбинированная одноэлектродная свеча зажигания — форсунка с полным центральным электродом и торцевым дисковым электродом;
6 – электроизолятор свечи — форсунки;
7 – топливный насос ( например, электростатический);
8 – высоковольтный регулированный преобразователь (источник электрического поля);
9 – силовой блок высоковольтного преобразователя напрежения (= 12 в/30 кВ)
10 – система управления источником электрическим полем (9)
11 – бортовая электрическая сеть = 12 в. (АБ – аккумуляторная батарея автомобиля)
На этой блок-схеме в упрощенном виде мы показали основные узловые моменты нового двигателя внутреннего сгорания, в камерах сгорания которого осуществляется направленное давление на поршень. Также здесь внедрены и многие из изобретений академика Дудышева, а именно: гибридная свеча зажигания в виде электростатической форсунки (5); электростатический насос, подающий топливо (7); На рис.1 показан новый режим объемного возгорания смеси топлива «искра с дискового электрода (5-а) на поршень (2-а)». Благодаря тому, что возможно регулирование напряженности электрополя от источника высоковольтного напряжения (8), появилась возможность регулировать и угол опережения возгорания топлива и газовое давление на поршень рабочем такте двигателя внутреннего сгорания.
На Рис. 2б в упрощенном виде мы показали объемную конструкцию предлагаемого нами более совершенного теплового двигателя, являющегося экологически чистым и энергетически совершенным. Здесь вы можете видеть собственно камеру сгорания, рабочий поршень, клапаны, свечу зажигания, а также совмещенную со свечой электростатическую топливную форсунку. В самом центре камеры сгорания «расположилось» воспламенение топлива, возникающее от искры торцевого электрода на поршень.
В итоге мы достигаем совокупного положительного эффекта: экологического, энергетического и конструктивного совершенствования двигателя внутреннего сгорания. Высокоэффективное очищение выхлопных газов прямо в камере сгорания, значительное упрощение и совершенствование системы впрыскивания топлива, распределения и электрозажигания (воспламенения) топлива – вот что мы получим в итоге. В этом тепловом двигателе мы совсем упростили трамблер, потому как образование искры и слишком интенсивное возгорание топлива автоматически возникает между электродом свечи, находящимся прямо по центру и подвергающемуся высокому напряжению, и поршнем, когда он подходит к верхней так называемой «мертвой точке». При этом изменением напряжения электрополя можно регулировать угол опережения зажигания ТВС.
В результате мощного электрозажигания топливо-воздушной смеси посредством множества электрических искр в центре камеры сгорания, происходит интенсивное возгорание топлива сразу по всему объему камеры сгорания. А с помощью электрополя, которое будет использовано в качестве катализатора горения, можно сделать процесс сжигания топлива в рабочем такте и дожиге отходящих газов в камере сгорания на выпускном такте двигателя еще более интенсивным.
Cильное электрополе, которое имеет протяженность вдоль поршневой оси в камере сгорания, является и инструментом преобразования тепловой энергии газа в механическую энергию поршня теплового двигателя. Это происходит за счет того, что оно является ориентиром теплового движения расширяющихся газов в камере сгорания двигателя ВС. Таким образом, это приводит к тому, что тепловая энергия перераспределяется и увеличивается давление газов на поршень. За счет этого, эффективность преобразования значительно увеличивается, таким образом, это в 2-3 раза повышает КПД стандартного теплового двигателя, поднимая его до 70-80%.
Также за счет этого увеличивается и экономия топлива, примерно 30-40% его объема, при этом все его рабочие характеристики сохраняются без изменений. Это происходит за счет того, что происходит тонкое электростатическое распыление топлива, и его электризация, вследствие глубокого дожигания углеводородных его компонентов. С помощью этого метода можно эффективно регулировать температурный режим сжигания топлива в камере, сохраняя при этом требуемую компрессию в цилиндрах. На основе этих технологий академик Дудышев запатентовал и другие свои технические решения относительно совершенствования котельных и факельных установок газовых, турбинных и реактивных двигателей, а также других тепловых машин и установок.
Эти перспективные поисковые разработки позволили бы повысить эффективность работы этих и многих иных тепловых установок, также улучшая их экологические показатели. Как пример применения этой технологии в сфере теплоэнергетики мы показали диаграмму операций технологии чистого горения отходов нефтеперерабатывающей промышленности, как топлива котельных установок (Рис. 3).
Основные патенты по данному усовершенствованному двигателя
Дудышев В.Д. "Способ интенсификации работы ДВС" Патент РФ № 2135814 – введение электрического поля внутрь камер сгорания, через одноэлектродную электростатическую свечу –форсунку, 26 пунктов в формуле)
Дудышев В.Д. "Способ управления тепловой машиной" Патент РФ № 2134354. Аннотация: В наиболее общем виде запатентован способ интенсификации и управления горением топливной смеси в камерах сгорания ДВС путем перераспределения давления и управление давлением газов на поршень. КПД мотора возрастает в 1,5-2 раза
Более подробно этот способ и устройства для его реализации применительно к поршневому ДВС описаны в некоторых и ранних статьях академика Дудышева и его коллег.
В результате, вскоре вовсе отпадет необходимость в устройствах внешней очистки выхлопных газов ДВС, а все будет происходить внутри камеры, при этом еще и будет улучшаться экологическая чистота выхлопных газов. Применение дополнительной аэрозольной обработки газов с помощью воды и щелочи позволит полностью очистить транспортные выхлопные газы, производимые двигателями. Мы экспериментально продемонстрировали рабочую способность этого двигателя с экологически чистыми характеристиками в 2-х кратном и 4-х кратном варианте. Было зафиксировано значительное снижение токсичности выхлопных газов и повышение мощности работы двигателя примерно на 20-30%, а также была отмечена существенная экономия топлива.
Итог: применение на практике новой электроогневой технологии может помочь решить многие проблемы общества: развитие двигателестроения, создание экологичного и эффективного теплового транспорта. В настоящее время, творческий коллектив КБ «Нитрон», продолжает эту перспективную НИОКР радикального совершенствования ДВС в теоретическом и экспериментальном планах. Однако ограниченное финансирование НИОКР пока не позволяет ее завершить в сжатые сроки. Ищем соратников, партнеров и инвесторов .
Конструктивное и технологическое объединение прорывных энерготехнологий академика Дудышева (вихревая, электрооогневая технологии) в одном важном теплоэнергетическом устройстве – топливной горелке, позволяет создать универсальную, «всеядную» топливную горелку, широко применимую для котельных установок и прочих огневых технологий. Она может с успехом работать на любом топливе: на мазуте и на влажном газе низкого качества, и даже на сырой нефти, эмульгированной водою. Данная горелка обеспечивает наиболее полное сгорание любого топлива и водотопливных эмульсий с максимальным выделением теплоты сгорания.
Целесообразно также ее оснащение мощными электроактиваторами топлива и озонаторами воздуха - серийной продукцией КБ «Нитрон». Упрощенно «всеядная» топливная горелка Дудышева показана на рисунке ниже.
Видео: принцип электростатического распыления топлива
Экономичная магнитная топливная горелка Дудышева с вращающейся электродугой
Изобретение относится к горелкам для энергетических котлов, газотурбинных и парогазовых установок и любых топок промышленных печей. Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков относится горелка для сжигания топлива, содержащая корпус, топливопровод, соединённый с форсункой. При всех достоинствах, существующая горелка не могут обепечить радикальную экономию топлива, обладает пониженной надёжностью из-за явления нагара, пониженной топливной экономичностью и пониженным КПД в связи с невозможностью воспламенения обеднённых топливных смесей и как следствие приводящее к неполному сгоранию топливной смеси, перерасходу топлива и высокой токсичности выхлопных газов.
Технический результат данной полезной модели состоит в том, что она дополнительно снабжена электрическим изолятором, размещённым в корпусе горелки снаружи топливопровода и форсунки и получении эффекта вращения электрической дуги при наличии в горелке источника постоянного магнитного поля, например, постоянного электромагнита или постоянного магнита и в образовании между соплом форсунки топливопровода и коническим диффузором корпуса горелки бегущей концентричной дуги зажигания, приводящей к повышению интенсивности воспламенения и горения топливной смеси, и как следствие, к снижению расхода топлива и улучшению экологической чистоты отходящих газов. Дополнительные положительные эффекты такой универсальной горелки состоят в её эффективном запуске и возможности работы горелки на обеднённых топливных смесях, а также в повышении её надёжности и срока эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство горелки, содержащей корпус, топливопровод, соединённый с форсункой, дополнительно введен электрический изолятор, размещённый в корпусе горелки снаружи топливопровода и форсунки, источник постоянного магнитного поля, выполненный в виде постоянного электромагнита или постоянного магнита, размещённого таким образом, чтобы магнитные силовые линии источника магнитного поля пересекали рабочий зазор между выходным соплом форсунки и коническим диффузором корпуса горелки, например, постоянный электромагнит или постоянный магнит установлен на внешней части корпуса горелки, причём топливопровод горелки является магнитопроводом замыкающим магнитные силовые линии в указанном выше рабочем зазоре горелки, что приводит к образованию между выходным соплом форсунки и коническим диффузором корпусом горелки вращающейся электрической дуги - плазмы.
На рис. 6, 7 показана в двух проекциях универсальная горелка с вращением электрической дуги, содержащая металлический корпус 1, топливопровод 2 с электроизолятором 3, сопло форсунки 4 топливопровода 2, конический диффузор 5 корпуса 1, кольцевой постоянный магнит 6, коаксиально размещённый с наружной части корпуса 1 горелки, камеру сгорания 7, магнитные силовые линии 8 магнитного диполя кольцевого постоянного магнита 6, замыкающие его магнитные полюса между коническим диффузором 5 корпуса 1 горелки и соплом форсункой 4 топливопровода 2, где и происходит электрический разряд в виде вращающейся электрической дуги 9.
Видео: Магнито-плазменная горелка Дудышева с вращением электрической дуги
В настоящее время творческий коллектив КБ «Нитрон» продолжает эту перспективную НИОКР радикального совершенствования топливных горелок в теоретическом и экспериментальном планах. Однако ограниченное финансирование НИОКР пока не позволяет ее завершить в сжатые сроки. Ищем соратников, партнеров и инвесторов.
«Русский турбонаддув» в ДВС перегретым водяным паром от тепла ВГ ДВС
Современные тепловые двигатели ДВС автотранспорта имеют реальный КПД не более 20%. Это означает, что, к примеру, каждый автомобиль, при мощности ДВС порядка 100 квт, более 80 квт тепловой энергии сгоревшего в них топлива (купленного недешево автовладельцем), бездарно выбрасывает в атмосферу планеты, лишь усугубляя экологическую ситуацию. Важная изобретательская задача полезного использования этой огромной тепловой энергии ДВС решена нами довольно просто. Суть технического решения этой задачи в следующем. Нужно этим теплом ДВС испарять воду в оригинальной простой «скороварке Дудышева» и затем подавать этот перегретый водяной пар высокого давления через специальный регулятор-дозатор во впускной тракт ДВС. Вот так довольно просто мы и получим и дополнительную механическую мощность на валу, и существенную (до 30-40%) экономию топлива. Данное изобретение по такому тюнингу ДВС иллюстрирует фото и рисунок, приведенные ниже.
Фото: Термохимический реактор для получения пара высокого давления и дармового топливного газа в ДВС – «скороварка Дудышева»
1.металлический полый цилиндр термохимического реактора – «Скороварка Дудышева»
2.верхняя крышка (на резьбовом соединение с цилиндром 1).
3.впускной патрубок для ввода горячих выхлопных газов ДВС (достает почти до дна)
4.выпускной патрубок для вывода топливного газа (приварен к крышке 2)
5.заливочная горловина с ввернутой крышкой и аварийным клапаном
Также в конструкции этого устройства имеется термоизолирующее покрытие снаружи реактора, металлическая мочалка внутри емкости с водою (внутри цилиндра 1-не показаны на фото) и дополнительные пневмоклапаны ввода и вывода газов из реактора 1 (не показаны на фото).
Рисунок: Система получения пара высокого давления и синтетического топливного газа, и его турбонаддува во впускной тракт ДВС для экономии бензина на авто = «Русский турбонаддув» для любых бензиновых ДВС.
В настоящее время создан первый лабораторный опытный образец такого устройства и проводятся его испытания в лабораторных и реальных условиях на карбюраторном ДВС легкового а/м марки ВАЗ 2107. Система приготовления топливного газа с использованием дармового тепла ДВС типа «Русский турбонаддув» пока испытывалась нами только на карбюраторных автомобилях. Причем эти карбюраторные моторы устойчиво работали при снятом карбюраторе и заглушенном бензонасосе. Опыты показали эффективность работы таких ДВС от этой простой системы приготовления топливного газа с экономией бензина до 50%, при 15-20-ти кратном снижении токсичности ВГ ДВС и сохранением его прежней мощности на валу, по сравнению с аналогичной работой этих ДВС от бензина. Опыты и исследования по данной теме продолжаются.
