Изучаю тему ионизации воздуха, всасываемого в двигатель. Собираюсь делать для своей машины.
Курю форумы, в том числе и этот - никто не пишет про научную сторону вопроса, либо пишут какую-то ересь. Поэтому решил описать здесь теорию ионизации, к которой пришел сам. Я не ученый, не физик, не химик, поэтому если в чем-то ошибся – поправляйте. Написать именно сюда решил, так как именно здесь я увидел (точнее – прочитал) людей, которые реально собрали устройства, испытали их, и подробно отчитываются по результатам.
Итак, что такое вообще ионизация воздуха. Что за процессы происходят в устройствах, собранных из катушек зажигания, строчных трансформаторов? Это процесс испускания электронов (по-научному – эмиссия электронов) в воздух. Испускает их электрод (по-научному – катод) – иглы или проволока (кто из чего делает свой ионизатор) под действием электрического поля. Далее, что происходит с этими электронами в воздухе. Воздух – это молекулы азота, кислорода, углекислого газа и прочее. Азота и кислорода в воздухе больше всего в процентном соотношении, остальных – мизер, поэтому будем рассматривать ионизацию только применительно к азоту и кислороду. Есть такие термины – сродство к электрону и энергия сродства к электрону. Первый термин описывает процесс присоединения электрона атомом или молекулой какого-либо вещества, а второй – какая энергия при таком присоединении выделится или какую энергию необходимо затратить, чтобы присоединение произошло, в интернете есть таблицы, с указанием величин. Исходя из данных из этих таблиц, молекула кислорода может присоединить себе один электрон, энергия при этом выделяется, то есть процесс присоединения молекулой кислорода одного электрона протекает легко. Может присоединить и два электрона, но такой процесс требует затраты энергии извне, то есть без усилий такое не провернуть! Тоже самое относится и к азоту: ни один, ни два электрона азот не присоединит без привлечения энергии извне. Вывод: испускаемые катодом электроны захватываются только молекулами кислорода, такие молекулы кислорода (захватившие один электрон) называются
супероксид. Насыщенный супероксидом воздух – это и есть ионизированный воздух.
Многие экспериментируют с впрыском воды в двигатель, добиваясь похожих с ионизацией эффектов. Что в этом случае происходит? Да та же самая ионизация, только не с помощью электричества, а через так называемый
баллоэлектрический эффект. Им же объясняется и благотворное влияние дождя на тягу двигателя (типа,
после дождика тянет лучше, едет бодрее, работает мягче). Баллоэлектрический эффект и никаких чудес.
Как влияет супероксид на процесс горения смеси в цилиндре? Вот тут уже для меня, можно сказать, терра инкогнита – доступной, понятной легко объяснимой теории нет. Теорию Базиева Д.Х. в счет не беру – сомнительно. Поскольку супероксид – это радикал, то, думаю, можно рассмотреть теорию лавинной активации горения, только в ней рассматривались углеводородные радикалы, а не радикалы кислорода. Раз нет теории, то будем опираться на практику. А практика говорит (точнее – люди, сделавшие и испытавшие ионизатор говорят), что только положительно:
увеличивается приемистость двигателя, очищается камера сгорания и т.д.
Все реализованные конструкции ионизаторов, на мой взгляд, обладают одним общим недостатком – малая производительность (малое количество ионов на единицу объема прокачиваемого через ионизатор воздуха). Есть два очевидных способа увеличить производительность: увеличить геометрические размеры излучателя (длину проволоки, количеств игл и расстояние между ними) и поднять напряжение (увеличив тем самым напряженность поля). И тот и другой способ в условиях подкапотного пространства автомобиля крайне сложен для реализации. Есть и неочевидный способ – нагревать излучатель (то есть во время его работы, во время испускания электронов, его еще и разогревать, по крайней мере, до красного каления). Видите ли, во всех реализованных конструкциях ионизаторов используется такое явление как автоэлектронная эмиссия, то есть эмиссия под действием электрического поля. Существует еще и термоэлектронная эмиссия – испускание электронов горячим телом. То есть, объединив явления, мы кратно увеличим производительность ионизатора. Умельцы, собравшие свои устройства, на форумах отмечали, что зимой эффект отсутствует или незначительный. Оно и понятно: излучатель холодный или даже ледяной, в результате эмиссия падает, концентрация супероксида опускается до гомеопатических значений и уже не влияет на сгорание смеси. Советую также вспомнить как загораются люминесцентные лампочки: сначала разогреваются спирали на концах лампы, а потом уже вспыхивает лампа в результате электрического пробоя в парах аргона внутри колбы лампы, затем пары ртути начинают светиться. Еще один пример – электронная лампа (в ламповой электротехнике, например, в старых ламповых телевизорах), катод в ней разогрет до желтого свечения, иначе лампа не работает. Как должна выглядеть конструкция подогреваемого излучателя. Разогревать получится только излучатель типа «проволока», пропусканием через нее тока. Как в электроплитке. Проволоку используем только нихромовую, тоже как в электроплитке. Другой материал быстро сгорит. Тонкая нихромовая проволока (доли миллиметра) выпускается и продается, используется в курительных устройствах типа «вейп». Самое сложное заключается в том, что для подогрева проволоки придется использовать независимый, гальванически развязанный от бортовой сети автомобиля источник тока. Проще говоря – дополнительный аккумулятор (или несколько аккумуляторов, соединенных последовательно для создания нужного напряжения), который никак и ничем не «контачит» с бортовой сетью автомобиля (и надежно от нее заизолирован!): ни с «плюсом», ни с «массой» (корпусом автомобиля). Почему так? А не забыли ли мы, что помимо пропускания через проволоку тока для ее разогрева, нужно подать на эту же проволоку высокое напряжение для эмиссии электронов? То есть, грубо говоря, и упрощая, через одну и ту же проволоку должно течь два «разных» тока. А чтобы получилось два «разных» тока, нужно, чтобы и источники этих токов были разными и никак друг с другом не взаимодействующими (гальванически развязанными). Иначе не получится. Как я это себе представляю? Дополнительный аккумулятор (аккумуляторы) стоит в багажнике, от его клемм идут в подкапотное пространство провода в хорошей, толстой, надежной изоляции. Придя в подкапотку, один провод подходит к пневматическому реле, которое служит для включения/выключения подогрева проволоки. Это пневматическое реле можно сделать из пресостата стиральной машины. Его трубку подключить к впускному коллектору. То есть когда двигатель заведен, есть разряжение во впускном коллекторе, пневматическое реле замыкается, цепь замкнулась, через проволоку побежал ток от независимого источника, проволока начала разогреваться. И наоборот: двигатель заглушен, разряжения нет, реле разомкнулось. Да, этот дополнительный аккумулятор придется заряжать отдельно на стоянке или в гараже, когда автомобиль не эксплуатируется. Неудобство, согласен, но ничего не поделаешь, нельзя из одной бортовой сети получить два «разных» тока. Так что вот такое поле для экспериментов. И экспериментировать я рекомендую только на движках обычной конструкции, где блок – чугунный, ну или хотя бы гильзы цилиндров чугунные, поршни – обычные, ни в коем случае не облегченные, и желательно с плоским днищем, без выемок. В следующем абзаце станет понятно чем мотивирована эта рекомендация.
Теперь будет ответ на резонный аргумент скептиков:
если вы такие умные, то почему строем не ходите если ионизация так благотворно влияет на процесс сгорания, если все так шоколадно, то почему производители автомобилей не устанавливают эти приблуды штатно? Отвечу сразу в лоб, а потом поясню:
потому что автомобиль, штатно укомплектованный системой ионизации не сможет пройти сертификацию и не будет допущен к реализации из-за несоответствия экологическим требованиям по токсичности выхлопа. Теперь подробности. Обратимся к наблюдениям пользователей ионизаторов.
«Цилиндры чистые как с завода», «быстрее прогревается», «стала приеместей», «появился подхват» - все это косвенно говорит о том, что температура сгорания в цилиндрах значительно возросла (нет, к сожалению, понятной теории, объясняющей почему), отсюда чистые цилиндры – нагар весь сгорает, больший нагрев двигателя и все остальное. А чем сулит повышение температуры горения?
Окислы азота. Ядовитые, опасные, опасней, чем недогоревшие углеводороды или даже угарный газ. И трудно нейтрализуемые, вплоть до необходимости отдельной сложной системы с впрыском мочевины. Посмотрите как взлетает самолет Белый лебедь Ту-160: он оставляет за собой шлейф рыжеватого дыма – диоксид азота, он же «лисий хвост». Это потому что в камерах сгорания его движков возникает огромная температура, в том числе за счет нее достигается такая их тяга. Впрочем, этот самолет создавался не для того, чтобы сберечь природу, а как раз таки наоборот. Автомобили же, как массовый продукт, никто не позволит делать такими. Но мы же тут все не последователи секты «Свидетели Греты Тунберг». Надеюсь, не будете экзальтировать и кидаться ссаными тряпками? Мне лично важен практический результат. Ведь использовать эффект можно не только на ДВС, но и в быту, в частности – в автономном отоплении.