DE602004001586T2

DE602004001586T2 - System zur verbesserung der kraftstoffwirtschaftlichkeit eines motors

Info

Publication number: DE602004001586T2
Application number: DE602004001586T
Authority: DE
Inventors: Hugh Clarence Burlingon JONSON
Original assignee: Plasmadrive Inc
Current assignee: Plasmadrive Inc
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2024-03-17
Also published as: IL170551A; CY1107523T1; ATE333585T1; MXPA05010082A; JP2006521500A; HK1089498A1; EP1611338A1; DK1611338T3; US20040187802A1; EP1611338B1; CN100404841C; CA2519902A1; US7104224B2; US20060283428A1; JP4476998B2; PT1611338E; US7469688B2; WO2004085822A1; BRPI0408462A; US20070186875A1

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 25. März 2003 unter dem Titel „SYSTEM FOR IMPROVING THE FUEL EFFICIENCY OF AN ENGINE" eingereichten provisorischen US-Patentanmeldung mit der Serien-Nr. 60/457,189.
TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Verbessern des Kraftstoffverbrauchs und zum Erzielen saubererer Emissionen.
HINTERGRUND
Motoren wandeln Energie in Arbeit um. In diesem Sinne treiben sie die Vorrichtungen an, die wir jeden Tag benutzen: Kraftfahrzeuge, Flugzeuge, Kühlschränke. In einem weiteren Sinne treiben Motoren jedoch die Weltwirtschaft an. Trotz aller Effizienzen, die die Internet-Revolution mit sich gebracht hat, bewegen sich Personen und Dinge weiterhin unter der Kraft von Motoren in der Welt umher.
Die meisten Kfz-Motoren wandeln Kraftstoff mit einem mit Benzin, Propan oder Diesel angetriebenen Verbrennungsmotor in Energie um. Angesichts der enormen Kraftstoffmengen, die von Verbrennungsmotoren in Energie umgewandelt werden, ergibt selbst eine geringe Senkung des Kraftstoffverbrauchs insgesamt erhebliche Kraftstoffeinsparungen.
Ein verbesserter Kraftstoffverbrauch kann auch erhebliche Umweltvorteile mit sich bringen. Da weniger Kraftstoff in Energie umgewandelt wird, wird eine proportional geringere Menge an schädlichen Emissionen erzeugt. Auch dies kann wieder, einfach aufgrund der Anzahl der im Einsatz befindlichen Verbrennungsmotoren, eine erhebliche Gesamtverbesserung mit sich bringen. Weitere Vorteile können erzielt werden, wenn der Prozess der Umwandlung von Kraftstoff in Energie an sich sauberere Abgase erzeugt.
In einem herkömmlichen Verbrennungsmotor verbrennen Benzin und Luft, um Energie zu erzeugen, die beispielsweise zum Fahren eines Kraftfahrzeugs verwendet wird. Die 1A bis 1D zeigen einen typischen Zyklus eines Verbrennungsmotors. In 1A werden Benzin und Luft durch einen Einlass 115 in einen Zylinder 110 mit Kolben 120 eingeleitet. In 1B wird der Kolben 120 komprimiert. In 1C wird mit einer Zündkerze 130 ein Funke in den Zylinder 110 geleitet und die Luft und das Benzin verbrennen. Durch die Kraft der Verbrennung wird ein Kolben nach unten getrieben, so dass Energie entsteht, die zum Antreiben einer Last verwendet werden kann (z.B. zum Drehen der Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugs). In 1D wird das Verbrennungsprodukt abgelassen. Das Abgas eines herkömmlichen Verbrennungsmotors enthält im Allgemeinen nicht nur Kohlendioxid und Wasser, sondern auch schädliche Substanzen wie Kohlenmonoxid und Stickoxid.
ZUSAMMENFASSUNG
Im Allgemeinen kann ein Kraftstoffsystem in einem Aspekt eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung beinhalten, die zum Empfangen von Kraftstoff und zum Übertragen von Kraftstoff in Tröpfchenform konfiguriert ist. So kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung beispielsweise Kraftstoff von einem Kraftstofftank empfangen und Kraftstofftröpfchen von dem empfangenen Kraftstoff erzeugen.
Der Kraftstoff kann mit einem Reaktionsstab, der sich in einer Reaktionsregion befindet, in diese übertragen werden. In einigen Ausführungen kann die Reaktionsregion eine innere Region einer Reaktionsröhre sein. Der Reaktionsstab kann ein konvexes Ende zum Empfangen von Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und ein konkaves Ende gegenüber dem konvexen Ende aufweisen. Die Reaktionsröhre und der Reaktionsstab können ein magnetisch polarisierbares Material wie z.B. Stahl umfassen.
Das System kann einen Vakuumgenerator in Verbindung mit der Reaktionsregion beinhalten und so konfiguriert sein, dass es den Druck der Reaktionsregion reduziert. Der Vakuumgenerator kann ein Venturi oder eine Vakuumpumpe wie z.B. eine Turbopumpe umfassen. Es können auch andere Vakuumgeneratoren zum Einsatz kommen.
Das System kann einen Motor beinhalten, der mit Kraftstoff aus der Reaktionsregion angetrieben wird. Das System kann eine Kraftstofftransportröhre beinhalten, die sich zwischen dem Motor und der Reaktionsregion befindet, wo die Kraftstofftransportröhre so konfiguriert ist, dass sie Kraftstoff von der Reaktionsröhre zum Motor transportiert. Die Kraftstofftransportröhre kann ein nichtmagnetisches Material wie Kupfer umfassen.
Das System kann ein Abgasrohr beinhalten, das zum Transportieren von Abgas vom Motor zu einer Außenregion konfiguriert ist. In einigen Ausführungen kann die Reaktionsregion eine Reaktionsröhre umfassen und die Reaktionsröhre kann wenigstens teilweise in wenigstens einem Abschnitt des Abgasrohrs positioniert sein.
Im Allgemeinen kann das System in einem anderen Aspekt einen ersten Anschlag, der wenigstens teilweise in der Reaktionsregion in der Nähe eines ersten Kraftstoffempfangsendes eines Reaktionsstabs positioniert ist, und einen zweiten Anschlag aufweisen, der wenigstens teilweise in der Reaktionsregion in der Nähe des zweiten Endes des Reaktionsstabes positioniert ist. Für einige Ausführungen kann einer der zwei Anschläge einstückig mit der Reaktionsregion ausgebildet sein. Das erste Kraftstoffempfangsende des Reaktionsstabs kann konvex sein, während das zweite Ende des Reaktionsstabs konkav sein kann.
Im Allgemeinen kann in einem anderen Aspekt ein Verfahren zum Zuführen von Kraftstoff zu einem Motor das Erzeugen von Kraftstofftröpfchen von einem Kraftstoffvorrat und das Übertragen der Kraftstofftröpfchen zu einer Reaktionsregion in der Nähe eines Reaktionsstabes beinhalten. Der Reaktionsstab kann ein erstes konvexes Kraftstoffempfangsende und ein zweites konkaves Übertragungsende aufweisen. Das Verfahren kann ferner das Übertragen des Kraftstoffs zu einem Motor beinhalten.
Das Verfahren kann das Erzeugen von erregtem Kraftstoff durch Übertragen von Kraftstofftröpfchen an dem Reaktionsstab vorbei beinhalten, was das elektrische Transformieren wenigstens einiger der Tröpfchen beinhalten kann.
Die Details von einer oder mehreren Ausführungen werden in den Begleitzeichnungen und der folgenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale und Vorteile gehen aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen hervor.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A bis 1D illustrieren einen Innenverbrennungszyklus gemäß dem Stand der Technik.
2A und 2B sind schematische Darstellungen von Ausführungen von Plasmakraftstoff-Erzeugungssystemen.
3A und 3B zeigen schematisch Systeme mit einem Motor, der ein Kraftstofferzeugungssystem wie das in den 2A und 2B gezeigte beinhaltet.
4 zeigt eine Drauf- und eine Seitenansicht einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe, die in Plasmakraftstoff-Erzeugungssystemen zum Einsatz kommen kann.
In den verschiedenen Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die hierin beschriebenen Systeme und Techniken können sowohl den Wirkungsgrad eines Motors erhöhen als auch Motorabgase reduzieren. Insbesondere kann das erzeugte Abgas erheblich geringere Mengen an schädlichen Substanzen beinhalten als das mit herkömmlichem Kraftstoff erzeugte Abgas. Sparsamere und sauberere Motoren können enorme Kosten- und Umweltvorteile mit sich bringen.
Ein höherer Wirkungsgrad und sauberere Abgase können mit einem Kraftstofferzeugungssystem wie dem nachfolgend beschriebenen System 200 erhalten werden. Der resultierende Kraftstoff scheint die Eigenschaften eines kalten Plasmas zu haben und wird daher als Plasmakraftstoff bezeichnet. Da jedoch die chemischen und/oder andere Eigenschaften des Plasmakraftstoffs nicht vollständig charakterisiert wurden, wird der hierin verwendete Begriff Plasmakraftstoff einfach zur Bezeichnung von Kraftstoff benutzt, der wie hierin beschrieben erzeugt wurde. Der hierin benutzte Begriff „Nicht-Plasma-Kraftstoff" bezieht sich auf Kraftstoff, der im unverarbeiteten Zustand in eine Einspritzvorrichtung eingegeben und zum Erzeugen des Plasmakraftstoffs verwendet wird.
2A zeigt ein Plasmakraftstoff-Erzeugungssystem 200 gemäß einigen Ausführungen, wobei sich der Begriff „Erzeugung" auf eine Änderung von einer oder mehreren Kennwerten des Nicht-Plasma-Kraftstoffs zum Erzeugen des Plasmakraftstoffs bezieht. Eine Reaktorröhre 210 beinhaltet einen Reaktorstab 220. Der Reaktorstab 220 hat ein konvexes Ende 222 und ein konkaves Ende 224 und kann aus einem einzigen Metallstück (z.B. einem massiven Stahlstück, das auf die gewünschte Gestalt bearbeitet wurde) oder aus mehreren Stücken bestehen. In einer Ausgestaltung hat der Stab 220 eine Außenfläche, die zur Innenfläche der Röhre 210 passt, mit einem Gesamtspiel von etwa 0,012 Zoll. Das Spiel wird vorzugsweise so eingestellt, dass der Fluiddruck um den Stab bewirkt, dass der Stab von den Wänden der Röhre 210 getrennt bleibt. Nicht-Plasma-Kraftstoff kann mit einer Einspritzvorrichtung 230 in eine Innenregion 215 der Reaktorröhre 210 geleitet werden. Nicht-Plasma-Kraftstoffe, die mit dem System 200 verwendet werden können, sind unter anderem Substanzen wie Benzin, Diesel, Ethanol und Rohöl.
Das System 200 kann wie folgt arbeiten. Nicht-Plasma-Kraftstoff kann zu einem Eingangsende der Einspritzvorrichtung 230 geleitet werden. Die Einspritzvorrichtung 230 leitet den Nicht-Plasma-Kraftstoff in Form von Tröpfchen in die Innenregion 215. Zum Beispiel kann die Einspritzvorrichtung 230 ein Zerstäuber sein, der so konfiguriert ist, dass er Kraftstofftröpfchen von Kraftstoff in flüssiger Form erzeugt. Kraftstofftröpfchen fließen zwischen der Innenfläche der Röhre 210 und der Außenfläche des Stabes 220. Plasmakraftstoff verlässt die Röhre 210 und wird zu einem Motor geleitet. Man beachte, dass die Reaktionsregion als innerhalb der Reaktionsröhre 210 befindlich beschrieben wird. Der hierin verwendete Begriff „Röhre" bezieht sich auf ein Material, das eine Region umgibt, und nicht auf eine(n) bestimmte(n) Materialform oder -typ. So können beispielsweise Röhren unterschiedlicher Größen, Querschnittsformen und Flächen aus unterschiedlichen Materialien (z.B. starren oder flexiblen Materialien) zum Einsatz kommen.
Der Autor der vorliegenden Erfindung hat ermittelt, dass eine Reihe von Eigenschaften des Systems 200 zu dessen Fähigkeit beitragen können, Plasmakraftstoff für einen sauberen und sparsamen Motorbetrieb zu erzeugen.
So wird beispielsweise die Innenregion 215 mit einem Druck P₂ betrieben, der kleiner als ein Druck P₁ außerhalb der Röhre 210 ist. Der Autor der vorliegenden Erfindung hat festgestellt, dass gute Resultate mit einem Druck P₂ von etwa 250 mmHg oder tiefer erhalten werden können. Die Erzeugung des relativen Vakuums in der Innenregion 215 wird nachfolgend mit Bezug auf 3A erörtert.
Außerdem befindet sich die Innenregion 215 auf einer niedrigeren Temperatur T₂ als die Temperatur T₁ außerhalb der Röhre 210. Es kommt zu einer gewissen Kühlung der Innenregion 215 in Bezug auf die Region außerhalb der Röhre 210 aufgrund der Thermodynamik des Systembetriebs (z.B. infolge der Bildung von Kraftstofftröpfchen). Die so erhaltene Innentemperatur reicht im Allgemeinen für einen effizienten Systembetrieb aus; die Kühlung des zur Einspritzvorrichtung 230 (oder zu anderen Teilen des Systems 200) geführten Nicht-Plasma-Kraftstoffs kann verwendet werden, um T₂ weiter zu senken.
Der Abstand zwischen der Einspritzvorrichtung 230 und dem konvexen Ende 222 des Stabes 220 kann so gewählt werden, dass die Zahl der gebildeten Tröpfchen groß ist (z.B. ist der Abstand groß genug, damit sich eine große Zahl von Tröpfchen bilden kann, aber nicht so groß, dass der Nicht-Plasma-Kraftstoff verdunstet). Man glaubt, dass die Form des Kraftstoffs aus der Einspritzvorrichtung 230 für die Erzeugung des Plasmakraftstoffs wichtig ist. Man glaubt, dass die Bereitstellung von Nicht-Plasma-Kraftstoff in Tröpfchenform die elektrische Interaktion in der Röhre 210 zum Erzeugen des Plasmakraftstoffs erleichtert.
Die Form des Stabes 220 ist ein wichtiger Aspekt des Systems 200. Das konvexe Ende 222 sollte so gestaltet sein, dass eine Laminarströmung von Tröpfchen am Stab 220 vorbei ermöglicht wird. Das konkave Ende 224 sollte so gestaltet sein, dass eine Region mit tieferem Druck in der Region in der Nähe des konkaven Endes 224 entsteht. Man glaubt, dass die Region mit niedrigerem Druck eine Kavitation des Plasmakraftstoffs erzeugt, begleitet von einer Region mit relativ hoher elektrischer Aktivität in der Nähe des konkaven Endes 224.
Einige Materialien des Systems 200 können ebenfalls wesentlich zur Effizienz des Systems beitragen. So bestehen beispielsweise der Stab 220 und die Röhre 210 im Allgemeinen aus einem magnetisch polarisierbaren Material wie Stahl aus natürlichem Erz. Der Autor der vorliegenden Erfindung hat beobachtet, dass der Motor eines Systems beim Betrieb gewöhnlich die ersten etwa 15 Minuten lang unruhig läuft. Man glaubt, dass sich der magnetische Zustand des Stabs 220 beim anfänglichen Betrieb des Systems 200 ändert. Es heißt, der Stab 220 nehme während dieser Zeit eine „magnetische Signatur" auf. Der Autor der vorliegenden Erfindung hat festgestellt, dass ein nachfolgender Systembetrieb dadurch verbessert werden kann, dass dieser anfängliche Prozess mit dem Stab 220 in Nord-Süd-Richtung ausgerichtet ausgeführt wird. Man beachte, dass man der Ansicht ist, dass diese Initialisierung des Magnetzustands des Stabes 220 beim ersten Betrieb des Systems erfolgt und nur dann wiederholt werden muss, wenn das System eine lange Zeit (z.B. ein bis zwei Monate) im Ruhezustand bleibt.
Der Autor der vorliegenden Erfindung hat festgestellt, dass die Verwendung eines nichtmagnetischen Materials wie Kupfer für Röhren zum Transportieren des Plasmakraftstoffs zu einem Motor vorteilhaft sein kann. Man glaubt, dass Kupfer einen Plasmahülleneffekt erzeugt, so dass der Plasmakraftstoff nicht mit den Innenwänden der Transportröhren interagiert. Man glaubt, dass dieser Effekt die Dauer des Zustands, in dem sich der Kraftstoff befindet, erheblich verlängert, so dass Kraftstoff in einem signifikanten Ionisierungszustand (z.B. in einem Plasmakraftstoffzustand) zum Motor geführt wird.
2B zeigt eine weitere Ausführung eines Plasmakraftstoff-Erzeugungssystems 250. Der Reaktorstab 220 wird in der Röhre 210 platziert, die wiederum wenigstens teilweise in einem Abgasrohr 252 montiert wird. Man beachte, dass der Stab 220 im System 250 mit einer hohlen Röhre mit einem konvexen Ende 222 und einem konkaven Ende 224 hergestellt wird, die in Stücken vorliegen, die am geeigneten Ende der hohlen Röhre angebracht sind. So können die Stücke beispielsweise durch Schweißen oder mit einer anderen Methode befestigt werden.
Das Abgasrohr 252 kann ein standardmäßiges Fahrzeugauspuffrohr sein. Es kann beispielsweise einen Durchmesser von etwa 2,5 Zoll haben und aus einem Material wie behandeltem Stahl bestehen. Die Röhre 210 kann so in das Abgasrohr 252 geschweißt werden, dass eine mittlere Achse des Abschnitts des Rohres 210 innerhalb des Abgasrohres 252 parallel zur Achse des komplementären Abschnitts des Abgasrohrs 252 verläuft. Die Achsen können nicht nur parallel, sondern auch kongruent sein.
Der Stab 220 kann in der Röhre 210 platziert werden. Der Stab 220 braucht nicht in der Röhre 210 befestigt zu werden. In der Tat glaubt der Autor der vorliegenden Erfindung, dass eine effizientere Plasmakraftstoff-Erzeugung in der Röhre 210 erzielt werden kann, wenn der Stab 220 während des Systembetriebs in der Röhre 210 rotieren gelassen wird. Die Rotation kann durch Fluiddruck des durch die Röhre strömenden Kraftstoffs aufrechterhalten werden. Es können jedoch Anschläge 256 wie gezeigt vorgesehen werden, um zu verhindern, dass sich der Stab 220 über die gewünschte Platzierungsregion hinaus bewegt und eventuell Armaturen oder andere Komponenten des Systems 250 beschädigt.
Die Überlappungslänge zwischen dem Abgasrohr 252 und der Röhre 210 gilt nicht als kritisch und kann etwa das Zweifache der Länge des Stabs 220 betragen. Die Röhre 210 besteht im Allgemeinen aus einem magnetisch polarisierbaren Material, wie oben erwähnt. Im System 250 sollte das Material auch thermisch stabil sein, um der Hitze standzuhalten, die von den durch das Abgasrohr 252 fließenden Abgasen erzeugt wird. Beim Betrieb kann die Temperatur im Abgasrohr 252 an Positionen fern von der Röhre 210 etwa 1000 Grad Fahrenheit betragen, während die Temperatur in einer Region 217 des Abgasrohres 252 nahe der Röhre 210 evtl. nur etwa 250 Grad Fahrenheit beträgt.
Wie oben erwähnt, kann der Stab 220 aus Stahl (z.B. Flussstahl) oder anderen Materialien (z.B. Eisenrohr) hergestellt sein. Der Durchmesser des Stabes 220 kann etwa 85% bis etwa 97% des Innendurchmessers der Röhre 210 betragen. Wenn die Röhre 210 z.B. einen Innendurchmesser von 0,889 Zoll hat, dann kann der Reaktorstab 220 einen Außendurchmesser von etwa 0,860 Zoll haben.
Im System 250 sollte die Form des konvexen Endes 224 ausreichen, um Wirbelströme in dem Raum in der Nähe des Endes 224 zu erzeugen. Die Form des konvexen Endes 222 sollte eine Laminarströmung zulassen und kann allgemein halbkugel- oder eiförmig sein (z.B. allgemein geschossförmig oder wie das kleine Ende eines Eis geformt). Das konvexe Ende 222 sollte glatt sein, damit die Laminarströmung von Nicht-Plasma-Kraftstoff am Ende 222 vorbei nicht gestört wird.
Die Größe des Stabes 220 kann so gewählt werden, dass ein gewünschtes Umwandlungsniveau von Nicht-Plasma-Kraftstoff in Plasmakraftstoff erzielt wird. So könnten beispielsweise Längen von etwa zwei bis etwa zwölf Zoll verwendet werden. Die gewählte Länge kann anhand des Typs des zum System 250 geleiteten Nicht-Plasma-Kraftstoffs bestimmt werden. Wenn beispielsweise Benzin benutzt wird, dann kann eine Länge von etwa 7,25 Zoll verwendet werden. Für Dieselkraftstoff kann eine Länge von etwa 9 Zoll verwendet werden. Für Rohöl kann eine Länge von etwa 12 Zoll verwendet werden. Die obigen Abmessungen sind natürlich nur beispielhaft und es sind auch andere möglich.
Beim Betrieb wird Nicht-Plasma-Kraftstoff mit einer Einspritzvorrichtung 230 mit einem Einlass 232 in die Röhre 210 geleitet. Nicht-Plasma-Kraftstoff wird mit Luft in der Mischungsbaugruppe 257 vermischt. Wie oben erwähnt, sollte der Nicht-Plasma-Kraftstoff in Form von am Stab 220 vorbei fließenden Flüssigkeitströpfchen vorliegen. Die Einspritzvorrichtung 230 kann ein Zerstäuber oder eine Vernebelungsdüse sein. Die Temperatur der Kraftstofftröpfchen ist niedriger als die Temperatur des Abgases im Abgasrohr 252. Bessere Ergebnisse können dadurch erzielt werden, dass die Temperaturdifferenz maximiert wird, aber eine Kühlung des Nicht-Plasma-Kraftstoffs ist im Allgemeinen nicht notwendig.
Kraftstofftröpfchen fließen am Stab 220 vorbei und werden in Plasmakraftstoff umgewandelt. Der Plasmakraftstoff wird über eine Kraftstofftransferbaugruppe 254 zu einem Motor (nicht dargestellt) geleitet. Wie oben erwähnt, sollte der Druck in der Innenregion 215 der Röhre 210 geringer sein als der Druck im Innern des Abgasrohres 252. Es können Drücke von etwa 250 mmHg oder weniger benutzt werden.
Ein Plasmakraftstoff-Erzeugungssystem wie das in den 2A und 2B oben illustrierte kann zum Zuführen von Plasmakraftstoff zu einem Motor verwendet werden. 3A zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 300 mit einem Motor 320 und einem Kraftstofferzeugungssystem 200 zum Erzeugen von Plasmakraftstoff für den Motor 320. Das System 300 ist ein Bikraftstoffsystem, d.h. es kann mit herkömmlichem Kraftstoff (z.B. Benzin) über einen ersten Ausgang 311 des Kraftstofftanks 310 zum Motor 320 sowie über einen zweiten Ausgang 312 zum Kraftstofferzeugungssystem 200 betrieben werden. Man beachte, dass auch andere Kraftstofferzeugungssystem-Ausführungen, wie das z.B. System 250, zum Einsatz kommen können.
Kraftstoff befindet sich in der Region 310, die ein standardmäßiger Kraftstofftank sein kann. Beim Betrieb wird der Motor 320 zunächst mit Nicht-Plasma-Kraftstoff betrieben. Während dieser Zeit wird das Kraftstofferzeugungssystem 200 erregt. Eine Durchflussregelvorrichtung wie z.B. ein Klappenventil 323 regelt den Strom von Luft zu Zylindern 325, die den Kraftstoff wie oben erwähnt und in den 1A bis 1D gezeigt verbrennt.
Wenn der Kraftstoffgenerator 200 ausreichend erregt ist, dann wird der Motor 320 mit Plasmakraftstoff betrieben. Ein Regler 360 kann ein Signal von einem Sensor in Verbindung mit dem Kraftstofferzeugungssystem 200 (nicht dargestellt) empfangen, das anzeigt, dass der Motor 320 mit Plasmakraftstoff betrieben werden kann. Das Klappenventil 323 regelt den Fluss von Plasmakraftstoff zu den Zylindern 325. In anderen Ausgestaltungen können jedoch separate Durchflussregler zum Regeln des Flusses von Luft und des Flusses von Plasmakraftstoff zum Motor 320 verwendet werden.
Wie oben erwähnt, können Teile des Kraftstofferzeugungssystems 200 unter Drücken betrieben werden, die niedriger sind als atmosphärischer Druck (z.B eine Innenregion 215 einer Röhre 210). Der Druck kann mit einem Vakuumgenerator gesenkt werden. So kann z.B. ein Venturi 327 zwischen dem Klappenventil 323 und dem Kraftstofferzeugungssystem 200 positioniert werden, um den Druck von Abschnitten des Kraftstofferzeugungssystems 200 nach Bedarf zu senken. Es können unterschiedliche Vakuumgeneratoren verwendet werden; so kann in einigen Ausführungen z.B. eine Vakuumpumpe zum Einsatz kommen. Für einen Dieselmotor wird im Allgemeinen eine Turbopumpe zum Erzeugen eines Vakuums verwendet.
In einem herkömmlichen System empfängt das ECM 330 Informationen von einer Reihe von Sensoren, die einen oder mehrere Sauerstoffsensoren, einen Drosselpositionssensor (TPS), einen Luftmassenmesser (MAF-Sensor) und/oder andere Sensoren beinhalten können. In Ausführungen des vorliegenden Systems benötigt der Regler 360 jedoch nur Eingänge vom MAF-Sensor, dem TPS und dem Sensor, der anzeigt, dass das System 200 erregt ist. Insbesondere braucht der Regler 360 keine Informationen von Sauerstoffsensoren, im Gegensatz zu herkömmlichen ECMs.
3B zeigt ein weiteres System 350, das einen Plasmakraftstoffgenerator wie das System 200 von 2A oder das System 250 von 2B benutzt. Das System 350 kann in einen Motor wie z.B. einen V8-Motor mit Vergaser eingebaut werden, aber es können auch andere Motortypen verwendet werden (z.B. Motoren, die mit Kraftstoffeinspritzung anstatt mit Vergasung arbeiten).
Der Motor 320 hat einen Kraftstofftank 310 mit einer Kraftstoffpumpe 315. Es ist ein Luftfilter 362 vorgesehen, der ein standardmäßiger Luftfilter sein kann. Der Einfachheit halber wurden hier viele weitere Aspekte des Motors 320 (z.B. Schlauchklemmen oder andere Befestigungsmittel) nicht dargestellt. Der Motor 320 weist einen Ansaugkrümmer 364 und einen Vergaser 366 auf. Ein Drosselarm 368 ist entweder am Vergaser 366 oder an der Kraftstoffeinspritzvorrichtung angebracht und reguliert ihn/sie.
Ein zusätzlicher Luftfilter 370 kann zum Filtern der Luft in die Reaktorröhre 210 verwendet werden. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 230 dient zum Regulieren der Zufuhrmenge von Nicht-Plasma-Kraftstoff- zur Röhre 210. Ein Luftschlauch 372 (z.B. ein schwerer 1,125 Zoll Saugschlauch) verläuft vom Zusatzluftfilter 370 zur Kraftstoffeinspritzvorrichtung 230. Von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 230 strömen die Kraftstofftröpfchen durch die Mischungsbaugruppe 256 in die Röhre 210. Der Plasmakraftstoff verlässt die Röhre 210 und fließt in den Ansaugkrümmer 364.
Der Plasmakraftstoff wird dann zum Speisen des Motors 320 verwendet. Plasmakraftstoff wird mit Luft gemischt und in die Zylinder eingeleitet. Der Autor der vorliegenden Erfindung hat festgestellt, dass Plasmakraftstoff effizienter und sauberer verbrennt als Nicht-Plasma-Kraftstoff, aus dem der Plasmakraftstoff erzeugt wird.
4 zeigt zwei Ansichten einer Ausführung einer Einspritzbaugruppe 400, die in einem Plasmakraftstoff-Erzeugungssystem zum Einsatz kommen kann. Man beachte, dass keine besondere Ausrichtung der Baugruppe 400 erforderlich ist, daher sind die beiden gezeigten Ansichten nicht bezeichnet; eine Ansicht kann jedoch als Draufsicht, die andere als Seitenansicht bezeichnet werden.
Die Baugruppe 400 beinhaltet eine mittlere Region 410 zum Zuführen von Luft zur Baugruppe 400. Die Region 410 kann mit einem Luftfilter (nicht dargestellt) in Verbindung sein, so dass gefilterte Luft zum Erzeugen von Plasmakraftstoff verwendet werden kann. Die Baugruppe 400 beinhaltet ferner zwei Einspritzabschnitte 420, jeweils mit einem Kraftstoffeingang 425. Man beachte, dass in 4 zwar zwei Einpritzabschnitte 420 dargestellt sind, dass aber auch ein einzelner Einspritzabschnitt oder mehr als zwei Abschnitte möglich ist/sind. Luft und Kraftstofftröpfchen vereinigen sich in einer Region 430 der Baugruppe 430 und werden nachfolgend zu einer Reaktionsregion wie oben beschrieben zum Erzeugen von Plasmakraftstoff aus den Kraftstofftröpfchen übertragen.
Es wurden mehrere Ausführungen beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, dass verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen. So kann beispielsweise ein Plasmakraftstoffgenerator mit verschiedenen Motortypen wie z.B. Dieselmotoren, Turbinenmotoren, Dampfmotoren oder andere Motortypen verwendet werden. Demgemäß liegen auch andere Ausführungen im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche.

Claims

Kraftstoffsystem, das Folgendes umfasst: eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (230), die zum Empfangen von Kraftstoff und zum Übertragen von Kraftstoff in Tröpfchenform konfiguriert ist; eine Reaktionsregion zum Empfangen von Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung; einen Reaktionsstab (220), der in der Reaktionsregion positioniert ist, wobei der Reaktionsstab (220) ein konvexes Ende (222) zum Empfangen des Kraftstoffs von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung hat, wobei der Reaktionsstab ferner ein konkaves Ende (224) gegenüber dem konvexen Ende hat.
System nach Anspruch 1, wobei die Reaktionsregion eine Innenregion einer Reaktionsröhre umfasst.
System nach Anspruch 2, bei dem die Reaktionsröhre ein magnetisch polarisierbares Material umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei der Reaktionsstab ein magnetisch polarisierbares Material umfasst.
System nach Anspruch 4, wobei das Material Stahl umfasst.
System nach Anspruch 1, das ferner einen Vakuumgenerator in Verbindung mit der Reaktionsregion umfasst, wobei der Vakuumgenerator so konfiguriert ist, dass er den Druck der Reaktionsregion in Bezug auf eine Region außerhalb der Reaktionsregion reduziert.
System nach Anspruch 6, wobei der Vakuumgenerator ein Venturi umfasst.
System nach Anspruch 6, wobei der Vakuumgenerator eine Turbopumpe umfasst.
System nach Anspruch 1, das ferner einen Motor umfasst, der so konfiguriert ist, dass er mit Kraftstoff aus der Reaktionsregion gespeist wird.
System nach Anspruch 9, das ferner eine Kraftstofftransportröhre beinhaltet, die zwischen dem Motor und der Reaktionsregion positioniert ist, wobei die Kraftstofftransportröhre so konfiguriert ist, dass sie Kraftstoff aus der Reaktionsregion zum Motor transportiert.
System nach Anspruch 10, bei dem die Kraftstofftransportröhre ein nichtmagnetisches Material umfasst.
System nach Anspruch 11, bei dem das nichtmagnetische Material Kupfer umfasst.
System nach Anspruch 9, das ferner ein Abgasrohr beinhaltet, das zum Transportieren von Abgas aus dem Motor zu einer Außenregion konfiguriert ist.
System nach Anspruch 13, bei dem die Reaktionsregion eine Reaktionsröhre umfasst, wobei die Reaktionsröhre wenigstens teilweise in wenigstens einem Abschnitt des Auspuffrohrs positioniert ist.
Motorsystem, das Folgendes umfasst: eine Kraftstoffvorratsregion; eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (230), die zum Empfangen von Kraftstoff von der Kraftstoffvorratsregion und zum Übertragen von Kraftstoff in Tröpfchenform konfiguriert ist; eine Reaktionsregion zum Empfangen von Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung; und einen Reaktionsstab (220), der in der Reaktionsregion positioniert ist, wobei der Reaktionsstab ein konvexes Ende (222) zum Empfangen des Kraftstoffs von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung hat, wobei der Reaktionsstab ferner ein konkaves Ende (224) gegenüber dem konvexen Ende hat.
System nach Anspruch 15, das ferner einen Motor in Verbindung mit der Reaktionsregion beinhaltet.
System nach Anspruch 16, wobei der Motor einen oder mehrere Zylinder beinhaltet.
System nach Anspruch 16, wobei der Motor einen Motor umfasst, der aus der Gruppe bestehend aus einem Turbinenmotor, einem Dieselmotor, einem Dampfmotor und einem Gasmotor ausgewählt ist.
System nach Anspruch 17, das ferner einen Vakuumgenerator in Verbindung mit der Reaktionsregion umfasst.
System nach Anspruch 19, wobei der Vakuumgenerator aus der Gruppe bestehend aus einem Venturi und einer Vakuumpumpe ausgewählt ist.
System nach Anspruch 17 und ein Fahrzeug, wobei das Motorsystem in dem Fahrzeug enthalten ist.
Kraftstoffsystem, das Folgendes umfasst: eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (230), die zum Empfangen von Kraftstoff und zum Übertragen von Kraftstoff in Tröpfchenform konfiguriert ist; eine Reaktionsregion zum Empfangen von Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung; einen Reaktionsstab (220), der in der Reaktionsregion positioniert ist, wobei der Reaktionsstab ein erstes Kraftstoffempfangsende (222) und ein zweites Ende (224) gegenüber dem ersten Kraftstoffempfangsende aufweist; einen ersten Anschlag (256), der wenigstens teilweise in der Reaktionsregion in der Nähe des ersten Kraftstoffempfangsendes des Reaktionsstabs positioniert ist; und einen zweiten Anschlag (256), der wenigstens teilweise in der Reaktionsregion in der Nähe des zweiten Endes des Reaktionsstabes positioniert ist.
System nach Anspruch 22, wobei das erste Kraftstoffempfangsende des Reaktionsstabs eine konvexe Form hat.
System nach Anspruch 23, wobei das zweite Ende des Reaktionsstabs eine konkave Form hat.
Verfahren zum Zuführen von Kraftstoff zu einem Motor, das die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen von Kraftstofftröpfchen von einer Kraftstoffquelle; Übertragen der Kraftstofftröpfchen zu einer Reaktionsregion in der Nähe eines Reaktionsstabs; Erzeugen von erregtem Kraftstoff durch Übertragen der Kraftstofftröpfchen an einem Reaktionsstab (220) vorbei, wobei der Reaktionsstab ein erstes konvexes Kraftstoffempfangsende (222) und ein zweites konkaves Übertragungsende (224) hat; und Übertragen des erregten Kraftstoffs zum Motor.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Erzeugen von erregtem Kraftstoff elektrisches Transformieren der Kraftstofftröpfchen beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 25, das ferner das Reduzieren des Drucks in der Reaktionsregion beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Reaktionsstab ein magnetisch polarisierbares Material umfasst.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Reaktionsregion von einer Reaktionsröhre umschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Reaktionsröhre ein magnetisch polarisierbares Material umfasst.