АСК-Знергия. Научно-техническая информация, доклады на научных конференциях.

"Новое-это хорошо забытое старое."

Борьба за уменьшение вредных выбросов в атмосферу продуктов сгорания топлива, а также увеличение срока службы двигателей внутреннего сгорания привели к тому, что на протяжении вот уже 20 лет многие изобретатели, ученые и умельцы пытаются внедрить на автомобильном транспорте различные устройства активизации процесса горения топлива в двигателях внутреннего сгорания . Основная масса разработчиков интуитивно понимала, что процессы сгорания топлива во многом определяются количеством свободных радикалов в бензине и их энергетическим состоянием, реагирующем на внешние магнитные поля. Отсюда вытекает и основное направление конструирования. Многим автолюбителям знакомы такие устройства, как "Шланг ионизатор", омагничивающие устройства и разного вида поляризаторы топлива, среди которых можно выделить таблетки-катализаторы производства Англии и катализатор "Power Cat" производства США, рекламируемые по телевидению. К сожалению, основным недостатком всех предыдущих авторских разработок является их низкая эффективность воздействия на топливо, вызванная неполным пониманием физических процессов, протекающих в бензомасляной системе автомобиля. Так, время установления каталитического процесса при использовании катализатора "Power Cat" составляло несколько тысяч километров. Фактически, эффект воздействия на автомобиль не замечался и объяснялся другими факторами , такими как изменение качества топлива , парциального давления и температуры окружающей среды и пр. Удачи и неудачи разработчиков катализаторов горения топлива вполне объяснимы сложностью процессов, возникающих в органических веществах при физических воздействиях на них.

Только в настоящее время появилась возможность объяснить возможность объяснить работу всех перечисленных устройств и воздействие их на топливо. Но эти объяснения зачастую не согласуются с объяснениями авторов. Однако истоки этих подходов уходят в историю. Еще в 40-х годах А.Г.Гурвич, изучая излучение высокомолекулярных соединений, обнаружил эффекты самопроизвольного изменения числа и состояния радикалов под действием разового, относительно небольшого внешнего воздействия, порождающего возникновение так называемых зародышевых систем. Он приходит к необходимости ведения понятий динамического (в отличие от статического) порядка в сложных термодинамических системах. Наличие такого порядка, как отмечал сам Гурвич, не вытекает непосредственно из их химической структуры или состояний равновесия , т.е. химических связей, Ван-дер-ваальсовских сил и тому подобное. Это противоречило устоявшейся в те времена системе взглядов на процессы эволюции и упорядочения, поэтому большинство работ не было даже опубликовано и не привлекло серьезного внимания специалистов.

В настоящее время. В связи с интенсивной разработкой идей самоорганизации (которые даже привели к формированию нового научного направления, названного синергетикой), удалось показать, что возможны самопроизвольные процессы не только с повышением, но и с понижением энтропии. При этом в ряде случаев понижение энтропии может происходить и с повышением энергетического состояния системы. Для объяснения таких процессов профессор Климонтович ввел понятие динамический хаос и доказал известную ныне специалистам S-теорему.

Это позволило по-новому взглянуть на процессы перестройки структуры сложных высокомолекулярных соединений.

С позиций фундаментальной физики, практически любое упорядочивание сопровождается понижением внутренней энергии, которая для термодинамической системы проявляется в виде выделения тепловой энергии, излучения или совершения работы системой в соответствии с первым началом термодинамики.

Однако, в определенных случаях "динамического хаоса" или квантовых систем (это преимущественно, высокомолекулярные соединения или кристаллы), возможны процессы самоорганизации с некоторым повышением энергии. Стабильность системы обязательно при этом понижается, но для открытых систем может оставаться достаточно высокой.

Таким образом, самоорганизованное на метастабильном уровне вещество требует для поддержания устойчивости структуры хоть и небольшого, но энергетического обмена с окружающей средой. Однако важнейшим условием самоорганизации квантовых систем является наличие "зародышевых" центров (центров кристаллизации, конденсации и т.п.).

В настоящее время на основании ряда исследований твердо установлено, что при прибавлении ничтожных количеств различных нативных ферментов к растворам простых аминокислот в последних появляются и неограниченно размножаются конденсаты, обладающие некоторой ферментативной активностью. Факты свидетельствуют, что идет процесс самовоспроизведения затравки.

Аналогичные процессы возникновения метастабильных с достаточно долгим временем жизни состояний могут возникать и в автомобильных маслах и бензине. "Зародышевые центры" получаются под воздействием на топливо специально подобранного слабого электромагнитного поля. Под его воздействием бензомасляная система автомобиля приобретает каталитические свойства. В результате увеличивается количество свободных радикалов в топливовоздушной смеси, что приводит к более полному сгоранию топлива, увеличению прочности масляной пленки, и как следствие, к весьма существенному снижению уровня вредных выбросов окисей углерода и углеводородов.

В результате удалось разработать Автомобильный синтезатор катализатора. (АСК).

Теория работы АСК основывается на перечисленных выше идеях и хорошо объясняет и длительный ресурс службы двигателей ВАЗ первого выпуска и различие многих двигателей по техническим показателям и сроку службы, недостатки и достоинства многих устройств и способов воздействия на процесс горения топливовоздушной смеси.

По сути дела, предыдущие разработки из-за отсутствия законченности исследований и непонимания многими авторами сути проблемы и ее решения часто дискредитировало идею каталитического воздействия на топливо. Если сравнить рекламу и описания ранее внедряемых устройств , то можно заметить отсутствие многих технических возможностей АСК, что говорит о недостаточной научно-технической проработке авторами сути проблемы. Чаще всего авторы не говорят о воздействии на масло, о повышающемся ресурсе работы двигателя и т.д.

Эффективность воздействия АСК, синтезирующего затравку, обеспечивается включением сначала мощного каталитического воздействия (формирование "зародышевых центров"), а затем введением сравнительно малого влияния (на этапе самовоспроизведения радикалов), обеспечивающего устойчивую и эффективную работу в течение сравнительно длительного времени. Это достигается поочередным включением двух типов катализаторов и избирательным воздействием их на металлы и масло бензомасляной системы автомобиля, что приводит к появлению длительного управляемого каталитического воздействия АСК на топливо и масло увеличивается количество свободных радикалов в топливовоздушной смеси и масле, что приводит к более полному сгоранию и увеличению прочности масляной пленки. В результате уменьшается уровень вредных выбросов СО и СН и работа двигателя становится более устойчивой и бесшумной.

Характерно, что воспроизводство радикалов по затравке происходит неравномерно во времени, а в виде волн с постепенно уменьшающейся частотой, по характеру напоминающих автоволны.

Со временем способность к воспроизводству падает (эффект старения затравки, аналогичный генетическим сбоям в живых системах). Поэтому необходимо повторное включение первого картриджа. Обычно после установки первого картриджа необходимый каталитический эффект устанавливается через 600-1000 км пробега автомобиля. Повторное его включение требуется через 4-5 тыс.км пробега (исходя из потребления 8-10 л на 100 км пробега автомобиля).

В результате при эксплуатации АСК в автомолбиле уменьшаются выбросы окиси углерода до 2-5 раз, соединение СН - в 2-4 раза, продляется ресурс работы подлежащих ремонту двигателей , увеличивается мощность двигателя до 10%, экономится топливо из расчета примерно 1 л на 100км пробега, увеличивается прочность масляной пленки и октановое число бензина, улучшается запуск двигателя в зимний период.

При установке на автомобили все независимые эксперты отмечали лучшую динамику разгона автомобиля и более низкое потребление топлива, а также улучшение антидетонационных свойств бензина, отмечающееся сразу через несколько часов после установки устройства, хотя полный устойчивый эффект наступал через 1000 км пробега автомобиля. Разработанный вариант АСК в основном рассчитан на применение в автомобилях ВАЗ с карбюраторной системой приготовления топливо-воздушной смеси и устанавливается под капотом автомобиля в топливной магистрали между бензобаком и бензонасосом. Устройство также может быть применено на других автомобилях (кроме инжекторных). Особенно следует отметить высокую эффективность его применения на двигателях, выработавших свой ресурс, т.к. установка АСК приводит к дополнительному сроку службы двигателя и значительному снижению уровня вредных выбросов.

В дальнейшем предполагается выпуск АСК, ориентированных на отдельные улучшающие эксплуатационные характеристики автомобиля параметры, такие, как уменьшение уровня вредных выбросов окиси углерода (СО) и соединений СН (экологический картридж); увеличение ресурса двигателя (картридж ресурс); увеличение октанового числа бензина (картридж октан); улучшение запуска автомобиля при низких температурах в зимнее время (картридж зима). Универсальный картридж, предлагаемый в комплекте с АСК в равной степени улучшает все перечисленные параметры.

Ранее поступающие в продажу устройства-катализаторы обычно отличались высокой стоимостью, вызванной применением дорогостоящих редкоземельных материалов и их сплавов, используемых в качестве катализаторов, а также отсутствием регулятора воздействия в виде двух сменных картриджей. Так, устройства Power Cat рассчитано на западные типы бензина и оказывается малоэффективным при использовании на нашем рынке. Высокая стоимость Power Cat (порядка 150 долларов США) делало устройство малодоступным для автовладельцев.

АСК, о котором идет речь в данной статье, разработан для массового применения и по сравнению с аналогами обладает такими существенными преимуществами, как высокая эффективность воздействия на топливо и низкая (порядка 15-20 долл.) стоимость изделия, а главное - возможность регулировать каталитическое воздействие.

Только за счет экономии топлива АСК окупает себя за 15 заправок.

Дизельные энергетические установки (ДЭУ) в настоящее время широко используются для автономного обеспечения электрической и тепловой энергией рабочих и промысловых поселков в районах Крайнего севера и районах приравненных к ним. ДЭУ используются как источники и основного и резервного энергообеспечения. Использование дизельных двигателей хорошо себя зарекомендовало при выработке электрической энергии в пределах до 30 Мвт. Важными вопросами использования дизельных двигателей в энергообеспечении населенных пунктов Крайнего Севера становится повышение КПД ДЭУ, когда может быть существенно уменьшен завоз жидкого топлива, а также обеспечение сохранности окружающей среды, путем уменьшения вредных выбросов.

Повышение КПД автономных энергосистем на базе ДЭУ достигается, в основном, эффективной выработкой и одновременным, рациональным использованием электрической и тепловой энергии, выработанных на ДЭУ. Так КПД ДЭУ при выработке электрической энергии не превышает 38-40%, тогда как при дополнительном использовании, обычно сбрасываемой, тепловой энергии он достигает 86-90%.

Загрязнения окружающей среды при работе двигателей внутреннего сгорания, связанны с загрязнением воздуха и обусловлены выбросами в окружающую среду окислов азота (NOX), углерода (CO), серы (SOx), альдегидов (A) и углеводородов (УВ), а также взвешенных частиц - аэрозолей. Основные принципы снижение вредных выбросов от двигателей внутреннего сгорания приведены в работе /1/. Среди них названы совершенствование конструктивных и режимных параметров (дефорсирование дизеля, уменьшение угла опережения впрыска, дросселирование на всасывании воздуха, обогащение топлива горючими газами и водяными парами и др.). Уменьшения вредных выбросов достигают и путем перевода дизельных двигателей на природный газ или на газы, сопутствующие горным выработкам. При этом основными загрязняющими факторами остаются окислы азота и углерода. В отдельных случаях для подавления вредных выбросов используют рециркуляцию отработанных газов, каталитическое обезвреживание NOX.

В последнее время в ряде работ для решения экологических задач предлагается активное воздействие на топливо путем использования специальных присадок /2,3/, но при этом ухудшаются эксплуатационные качества двигателей автономного энергоснабжения. Для уменьшения выбросов окислов азота предлагается активация молекул вредных веществ воздействием свободных электронов /4,5/. При этом использование электронных пучков создает дополнительные сложности эксплуатации ДЭУ и снижает общий КПД энергетических установок.

Борьба за уменьшение вредных выбросов в атмосферу от двигателей внутреннего сгорания (ДВС), за увеличение сроков их эксплуатации привела к тому, что разработчики, испытатели и те, кто просто используют двигательные установки, пытаются внедрить различные устройства регулирования процесса горения, добиваясь повышения эффективности использования топлива при минимальных загрязнения окружающей среды. Испытатели в большинстве своем стремились влиять на процессы горения изменением химической природы топлива и изменять в нем количество свободных радикалов и их энергетического состояния, используя внешнее воздействие электрических и магнитных полей.

В 40-х годах профессор Московского Государственного Университета А.Г. Гуревич, изучая свойства высокомолекулярных соединений, обнаружил эффекты самопроизвольного изменения числа и состояния радикалов под воздействием разового, относительно небольшого внешнего воздействия, порождающего возникновение так называемых зародышевых систем /6/. И только в настоящее время, установлено, что при добавлении ничтожных количеств различных натриевых ферментов к растворам простых аминокислот в последних появляются и неограниченно размножаются зародыши, обладающие ферментативной активностью, что свидетельствует о том, что идет процесс самовоспроизведения "затравки" /7/. В Московском энергетическом институте, используя магнитные, электрические и электромагнитные поля, удалось получить требуемые регулируемые свойства топлива, которые заключаются в: возможности дополнительной газификации, возможности изменения молекулярного состава горючей смеси, обеспечении более полного и медленного ее сгорания при сохранении силовых характеристик поршневой системы, уменьшении вредных выбросов в виде окислов углерода, азота, паров углеводорода.

В разработанном устройстве организован поток топлива через зону с магнитным полем. В магнитном поле происходит разделение заряженных радикалов и их движение к диэлектрическим элементам, где они, накапливаясь, создают участки с объемным электрическим зарядом и сильным электростатическим полем. На топливо последовательно воздействуют названные физические поля и при их определенных значениях в топливном тракте возникают зародышевые центры, способные менять состояние молекул топлива. Поэтому разработанное устройство получило название синтезатор-катализатор. Разработанный двигательный синтезатор катализатор реально меняет вязкость топлива, его электропроводность, причем воздействие может быть как в сторону их увеличения, так и в сторону их уменьшения.

Процессы в синтезаторе – катализаторе можно объяснить возникающими процессами самоорганизации вещества, которые могут протекать не только с повышением, но и с понижением энтропии. Для объяснения таких процессов профессор Климонтович Ю.Л. ввел понятие динамический хаос, и доказал специальную теорему, позволяющую объяснить с позиций фундаментальной физики любое упорядоточение сопровождающееся понижением внутренней энергии, которая для термодинамической системы проявляется в виде выделения тепловой энергии излучения или совершения работы системой в соответствии с первым началом термодинамики /9/.

Характерное жидкое топливо для двигателей внутреннего сгорания содержит целый ряд углеводородных органических соединений, где среднее количество атомов углерода в молекуле составляет 7-8, а водорода 10-11 /8/. При воздействии электромагнитного импульса на молекулы, удается получить зародыши с малым содержанием углерода низким молекулярным весом, которые обладают более высокой теплотой сгорания, отсюда возникает экономия топлива при совершении одной и той же работы. В таблице 1 мы приводим данные по удельной теплоте сгорания углеводородов на один атом углерода по мере увеличения молекулы углеводородного соединения.

Молекулярное соединение	СН₄	С₂Н₄	С₂Н₆	С₃Н₆	СО
Удельная теплота сгорания на 1 мол. ⁰С	358,2	295,3	318,8	246,6	126,4

В процессе теоретического анализа и экспериментальных исследований было установлено, что с помощью синтезатора катализатора можно достичь экономии топлива до 30%. Однако оказалось, что через масляную пленку каталитический эффект передается смазывающим маслам и излишнее воздействие на топливо может привести к разложению масел, изменить их смазывающие свойства и снизить ресурс двигателя, поэтому оптимальную экономию топлива, при использовании отечественных моторных масел, целесообразно поддерживать на уровне 10-14%.

Появление в топливной системе молекулярных комплексов с меньшим количеством атомов углерода приводит к тому, что меняется температура воспламенения и характер его горения. Более мягкая работа двигателя – с меньшими ударными и динамическими нагрузками, возможность его работы с увеличенными углами опережения зажигания подтверждают то, что компоненты топлива воспламеняются при различной температуре с некоторой задержкой по времени. Таблица 2 иллюстрирует, как меняется характеристики горения компонентов и температура их воспламенения в цилиндре /10/.

Приведенные данные показывают, что при последовательном воспламенении можно добиться постепенного сгорания компонентов с постепенным поджиганием более высокотемпературных компонентов, тогда двигатель должен работать более плавно, без больших динамических нагрузок на поршневую группу. Такое качество работы двигателей способствует увеличению срока службы и улучшению условий их использования. Постепенный дожиг топлива в цилиндрах способствует и тому, что в отходящих газах уменьшается содержание окиси углерода (СО) и углеводородов (СН). Добавки компонентов топлива с мало углеродными соединениями приводили к аналогичным результатам.

Эксплуатация автомобильных двигателей с синтезатором - катализатором подтвердила, возникающую “мягкость” работы двигателей на различных видах топлива (ДТ, А-80,92,95). При регулировке холостого хода уровень загрязнения по углеродам (СН) для автомобильных двигателей снижался в несколько раз (чаще всего с 500 до 100 ррН) причем наибольших эффектов удается достичь для старых изношенных двигателей. Экспериментальная проверка выбросов окиси углерода (СО) на автомобильных двигателях показала что, в результате полного сгорания топлива, его концентрация уменьшается в 2-5 раз. В результате тщательной регулировки режима холостого хода уровень СО понижался до 0,15-0,3%, тогда как без каталитического эффекта он оставался на уровне 0,5-3,0 %. Эксперименты показали, что двигатели с синтезаторами- катализаторами перестают дымить. Дизельные двигатели даже в переходных режимах не выделяют сажи и аэрозолей, образующихся в результате неполного сгорания топлива.

Было установлено, что при наличии каталитического эффекта снижается температура топливовоздушной смеси при воспламенении. Это приводит к снижению окислов азота на 15-45%.

Применение синтезатора катализатора с электромагнитным воздействием на топливо, улучшающего экологические характеристики двигателей, становится актуальным для судовых двигателей. Это связано и с тем, что с 1.01.2000 вступает в силу “Технический Кодекс по выбросам окислов азота от судовых дизельных двигателей”, согласно которому ожесточаются требования по выбросам окислов азота. Если результаты испытаний показали, что для четырехтактных дизельных двигателей выбросы по NOx в среднем составляют для судовых двигателей 10-13 г/(квт, ч.), а новый российский стандарт предусматривает 8 г/(квт, ч.) /11/, то, видимо, нужно учитывать, что судовые двигатели нуждаются в доработке по экологическим параметрам.

В задачу разработчиков синтезатора-катализатора входило не только разработка метода оптимального экологически чистого использования двигателей внутреннего образования и изучение характеристик двигателей с магнитно-электрическими синтезаторами, и их экологических параметров, но и разработка конструкции синтезатора, который реально можно установить в топливной системе.

Было установлено, что для синтезатора катализатора можно использовать только постоянные магниты и в его конструкции применять конструктивные элементы из хороших диэлектрических материалов, тогда он окажется достаточно универсальным, автономным, без подключения к источникам питания и пригодным для различных классов двигателей внутреннего сгорания. В этом случае необходимо только настроить синтезатор на заданный вид топлива и учесть возможное его потребление. Так как требуемое воспроизводство радикалов по зародышам происходит неравномерно во времени, вначале требуется достаточно быстрое насыщение зародышами топливного тракта, а затем поддержание их количества на определенном уровне, вынуждены были использовать два проточных канала. Активный канал картридж служит для формирования зародышевых центров и включается на короткое время, исчисляемое несколькими минутами, а стационарный канал-картридж сохраняет зародыши в течение продолжительного времени, в течение 1000-2000 часов непрерывной работы (около 20 тыс.км. пробега автомобиля). На рис.1 приведена схема включения синтезатора - катализатора к автомобильному карбюраторному двигателю.

Реальное, оптимальное улучшение работы двигателя наступает после 10-20 часов эксплуатации двигателя. Со временем способность к восстановлению требуемого количества зародышей у стационарного картриджа падает и необходимо повторное включение активного канала картриджа. Активный картридж на реальных магнитных системах и при использовании доступных диэлектрических материалов способен воспроизводить "зародыши" 30-50 раз. Общее время наработки двигателя при этом составит 10000-30000 часов или около 200-300 тыс. км. пробега автомобиля. На рис 2 приведены характерные режимы работы двигателя с синтезатором-катализатором.

Экспериментальные исследования с использованием синтезатора- катализатора прошли всесторонние испытания на карбюраторных бензиновых и на дизельных двигателях автомобилей. Практически во всех случаях они зарекомендовали себя положительно. Мы вынуждено перенесли свои исследования на конкретные двигатели, так как на испытательных стендах, как правило, проводятся испытания и других устройств, которые привносят свои каталитические свойства, убрать которые бывает не совсем просто. Тем не менее, и на испытательном стенде НАМИ разработанное устройство устойчиво уменьшало выбросы СО , NOx , СН в выхлопных газах двигателей.

Таким образом, в работе проанализированы возможные приемы обеспечения эффективной работы и экологической безопасности двигателей внутреннего сгорания. Установлено, что для экономии топлива, потребляемого двигателями, уменьшения вредных выбросов в атмосферу, для двигателей внутреннего сгорания автономных энергетических и судовых установок разработаны, испытаны и начато производство синтезаторов- катализаторов, позволяющих:

Научно-производственное предприятие АСК-энергия
	АСК-С	АСК
www.ask-e.ru г. Москва, 111250, Красноказарменная ул, д. 14, тел/факс (495) 673-57-30, тел. (495) 500-64-65. e-mail: ask@aport.ru, ask-e@mail.ru.

Что такое АСК	Принцип работы	Отзывы о работе АСК	История создания	Официальные отзывы о работе АСК	Публикации, пресса	Научные публикации	Заказ АСК
Повышение октанового числа бензина	Улучшение запуска двигателя зимой	Увеличение мощности и экономичности моторов	Продление и восстановление ресурса мотора	Желтая пресса и ее безграмотность	Магниты для экономии топлива	Экономия топлива на автомобилях	Дилеры

Топливо	Область воспламенения % объемн.	Температура воспламенения ⁰С	Скорость горения см/с	Максимальное давление взрыва МПа
Водород	4-75	585	278	-
Метан	5-15	537-600	34-45	0,72
Пропан	2-9,5	450-465	42-52	0,82
Н. Бутан	1,8-9,1	475-585	37-48	0,86
Бензин	0,7-8	230-480	37-43	0,9
Дизтопливо	0,52	35-60	-	-