RU108108U1 - Устройство для обработки топлива двигателя внутреннего сгорания - Google Patents

Abstract

Устройство для обработки топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащее положительный и отрицательный электроды с постоянным зазором, в котором активация топлива производится путем изменения физико-химического состава углеводородной смеси при воздействии на нее низкотемпературной воздушной плазмой в разрядной камере плазменного конвертора топлива, отличающееся тем, что канал для выхода плазмы из устройства дополнительно оборудован двумя электродами, анодом и катодом, размещенными в электромагнитном поле.

Description

Полезная модель относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к устройствам активации топлива непосредственно перед впрыском в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, преимущественно дизеля.

Известно устройство для обеспечения более полного сгорания топлива и уменьшения вредных примесей. Сущность полезной модели заключается в том, что поток пропускают через участок топливопровода, в котором установлены электроды: наружный и внутренний, на которые от генератора электромагнитной энергии подается переменное напряжение с переменной частотой. Между электродами благодаря движущемуся между ними топливу возникает подвижное переменное электромагнитное поле, под действием которого топливо дополнительно энергетизируется и дробится на мелкие фракции. При этом параметры электромагнитного воздействия на топливо устанавливаются экспериментально (патент РФ №2038506, F02М 27/04).

Недостатком известного устройства является то, что оно не затрагивает молекулярную структуру топлива и слабо влияет на процесс активации.

Известно также устройство обработки топлива для ДВС электрическим путем с целью его активации (А.С. СССР №1671934, F02М 27/04), включающее корпус с подводящими и отводящими штуцерами для топлива, отрицательный и положительный электроды, источник питания, токопроводы.

Недостатком данного устройства для активации топлива является его малая эффективность вследствие слабого влияния указанных полей на физико-химическую структуру вещества и слабо влияет на процесс активизации топлива.

Известен способ активации топлива для двигателя внутреннего сгорания и система активации топлива для двигателя внутреннего сгорания. Изобретение реализовано в виде форсунки содержащей положительный и отрицательный коаксиальные электроды с постоянным зазором, причем штифт иглы и колодец снабжены мини-ребрами для концентрации напряженности поля, а поверхность иглы снабжена мини-пазами, обеспечивающими ее вращение с целью зачистки общих контактных поверхностей между запирающим конусом иглы и седлом колодца (патент РФ №2156878, F02М 27/04).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, невозможность использования данной форсунки при использовании различных углеводородных соединений для подготовки активной топливовоздушной смеси.

Прототипом полезной модели является полезная модель "Устройство для обработки топлива" (патент РФ №87472, F02М 27/04), содержащее положительный и отрицательный электроды с постоянным зазором, в котором активация топлива, производится путем изменения физико-химического состава углеводородной смеси при воздействии на нее низкотемпературной воздушной плазмой в разрядной камере плазменного конвертора топлива, подаваемой через специально спрофилированный анод и сопловые отверстия, расположенные по касательной к оси подачи топлива с последующей подачей полученной активной рабочей смеси непосредственно в камеру сгорания двигателя.

Недостатком данного устройства является то, что конструктивно устройство не позволяет наращивать технологическую схему обработки компонентов топливовоздушной смеси, тем самым ограничивая универсальность применения устройства для работы с различными углеводородными соединениями.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в создании условий более эффективного воздействия для получения высокой активации углеводородных соединений на выходе из устройства путем воздействия низкотемпературной плазмы на структуру молекул углеводородных соединений для образования в плазменном конверторе топлива короткоживущих радикалов, играющих большую роль в разветвленных цепных реакциях, по которым происходит горение углеводородных соединений, а также воздействием взаимно перпендикулярными электрическими и магнитными полями, образующими канал для прохода плазмы, с ее ускорением, что обеспечивает работу устройства на различных сортах моторного топлива и прочих углеводородных соединениях и повышает экономические и экологические характеристики ДВС.

Поставленная цель достигается тем, что углеводородную смесь обрабатывают низкотемпературной воздушной плазмой в реакторе плазменного конвертора топлива, с возможностью регулирования активности полученной рабочей смеси, а на выходе плазменного конвертора, непосредственно перед впрыском в камеру сгорания двигателя, воздействуют взаимно перпендикулярными электрическими и магнитными полями . Перпендикулярно электрическому полю с напряженностью E_Э канал пронизывается магнитным потоком с индукцией В, создаваемым электромагнитом, что позволяет проводить дополнительную активацию углеводородной смеси, обеспечивая максимальное воздействие силы Лоренца.

Предлагаемое устройство отличается от известных устройств, для обработки топлива тем, что активация топлива, производится путем изменения физико-химического состава углеводородной смеси при воздействии на нее низкотемпературной воздушной плазмой в разрядной камере плазменного конвертора топлива и дополнительным воздействием непосредственно перед впрыском в камеру сгорания двигателя, взаимно перпендикулярными электрическими и магнитными полями . с последующей подачей полученной активной рабочей смеси непосредственно в камеру сгорания двигателя.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует требованиям новизны.

Возможность регулирования процессом конверсии физико-химических характеристик углеводородной смеси обеспечивает широкие диапазоны регулирования удельных и интегральных характеристик топливовоздушной смеси подаваемой в камеру сгорания, что положительно отражается на экономических, мощностных и экологических показателях двигателя в целом.

Заявляемая полезная модель устройства для обработки топлива двигателя внутреннего сгорания приведена на фиг.1. Полезная модель включает в себя корпус 1, в котором на резьбе через изолирующую проставку 2 крепится катодный узел 3, вводные патрубки 4, крепящиеся к корпусу 1 посредством резьбы, через которые плазмообразующий газ подается под катодный узел 3 в цилиндрическую вихревую камеру 5. Разрядная камера 6, закрепленная посредством резьбового соединения с корпусом 1, образованная специально спрофилированным анодом 7, обеспечивающим подвод углеводородной смеси через сопловые отверстия 8, расположенные по касательной к оси подачи топлива, в плазменную струю, что обеспечивает высокую активацию топлива. Анод 7 удерживается в корпусе 1 внутренней гайкой 9 фиксируемой посредством резьбы. Разрядная камера 6 выполнена в виде сопла. Корпус 1 с наружной стороны имеет ребра воздушного охлаждения. Электропитание на катодный узел 3 и анод 7 подается от источника электропитания.

К внутренней гайке 9 посредством резьбы крепится изолирующая проставка 10, к которой также посредством резьбового соединения крепится анод 11 и катод 12, которые вместе с боковыми стенками 13, изготовленными из изолирующего материала, образуют канал для прохода низкотемпературной плазмы 14. Перпендикулярно электрическому полю с напряженностью E_Э канал пронизывается магнитным потоком с индукцией В, создаваемым электромагнитом 15, что позволяет проводить дополнительную активацию углеводородной смеси, обеспечивая максимальное воздействие силы Лоренца. Электропроводящее рабочее тело (топливовоздушная смесь) в виде плазмы подается на вход в двигатель от генератора плазмы из разрядной камеры 6 по каналу для прохода низкотемпературной плазмы 14, в котором через низкотемпературную плазму проходит электрический ток от анода 11 к катоду 12, и низкотемпературная плазма как проводник с током в магнитном поле испытывает воздействие силы F_a - сумму Лоренцевых сил, действующих на отдельные заряды. Сила F_a ускоряет высокоактивированную смесь в направлении выхода из плазмохимического генератора, что обеспечивает сохранность свойств короткоживущих радикалов топливовоздушной смеси.

В процессе работы устройства для обработки углеводородных соединений (топлива) плазмообразующий газ поступает через вводные патрубки 4 под катодный узел 3 в цилиндрическую вихревую камеру 5, одновременно от источника электропитания подается электропитание на катодный узел 3 и анод 7, в этот момент образуется низкотемпературная плазма в разрядной камере 6, воздействие низкотемпературной плазмы на углеводородную смесь, подаваемую через специально спрофилированный анод 7 и сопловые отверстия 8, расположенные по касательной к оси подачи топлива, в плазменную струю, приводит к сложным физико-химическим процессам в углеводородной смеси с образованием короткоживущих нестабильных радикалов, обладающих высокой реакционной способностью и играющие большую роль при горении топлива. Электропроводящее рабочее тело (топливовоздушная смесь) в виде плазмы подается на вход в двигатель от генератора плазмы через разрядную камеру 6 по каналу 14, в котором через низкотемпературную плазму проходит электрический ток от анода 11 к катоду 12, и низкотемпературная плазма, как проводник с током в магнитном поле. испытывает воздействие силы F_a - сумму Лоренцевых сил, действующих на отдельные заряды.

Указанные радикалы активируют реакцию горения, так как через несколько тысячных долей секунды обработанное и подготовленное в данном устройстве топливо уже будет участвовать в рабочем процессе в камере сгорания ДВС. Таким устройством можно обрабатывать любую углеводородную смесь (различные виды моторных топлив).

Применение электронного блока управления с использованием микропроцессора (на фиг.1 не показан) позволяет выбирать оптимальные варианты получения активных радикалов углеводородных соединений, изменять энергетику электрической дуги и количественные соотношения углеводородной смеси и плазмообразующего газа, что делает процесс смесеобразования топливовоздушной смеси регулируемым и эффективным на всех режимах работы двигателя, не зависимо от используемого углеводородного топлива, а также обеспечивается воздействие на топливовоздушную смесь взаимно перпендикулярными электрическими и магнитными полями с последующей подачей полученной активной рабочей смеси непосредственно в камеру сгорания двигателя.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в том, что применение устройства для обработки топлива двигателя внутреннего сгорания позволяет изменять структуру молекул углеводородных соединений с образованием в них химически активных радикалов, в зависимости от режимов работы двигателя и типа топлива, управлять энтальпией газовой струи, концентрацией и типом химически активных частиц. Отпадает необходимость в дополнительных устройствах для обеспечения активизации состава рабочей смеси, в том числе с учетом температуры окружающего воздуха, обеспечивать надежное воспламенение рабочей смеси при использовании различных сортов моторного топлива, снижается удельный расход топлива. Инвариантность к различным видам используемого углеводородного топлива обеспечивается его деструкцией с помощью низкотемпературной воздушной плазмы, что известно (Пиролиз. Краткая химическая энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, 1964, ее 1069…1082) и воздействием на него взаимно перпендикулярными электрическими и магнитными полями .

Указанный технический результат достигается также тем, что установленное устройство для обработки углеводородных соединений позволяет с помощью электронного блока управления преобразовывать плазмообразующий в низкотемпературную воздушную плазму, воздействующую с углеводородной смесью, изменяя структуру молекул углеводородной смеси с образованием в ней химически активных радикалов, играющих большую роль в разветвленных цепных реакциях, по которым происходит горение углеводородного топлива, изменяя энергетику электрической дуги и количественные соотношения топлива и воздуха, организовать динамику подачи активных частиц углеводородной смеси, дополнительно изменять ее физико-химический состав, воздействием перпендикулярными электрическими и магнитными полями с последующей подачей полученной активной рабочей смеси непосредственно в камеру сгорания двигателя, в зависимости от нагрузки двигателя, формировать рабочую смесь и обеспечивать гарантированное воспламенение ее в цилиндре двигателя.

Таким образом достигается более полное и эффективное использование топлива, улучшаются экономические и экологические характеристики двигателя в целом.

Claims (1)

1. Устройство для обработки топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащее положительный и отрицательный электроды с постоянным зазором, в котором активация топлива производится путем изменения физико-химического состава углеводородной смеси при воздействии на нее низкотемпературной воздушной плазмой в разрядной камере плазменного конвертора топлива, отличающееся тем, что канал для выхода плазмы из устройства дополнительно оборудован двумя электродами, анодом и катодом, размещенными в электромагнитном поле.