RU2190118C2

RU2190118C2 - Fuel processing device

Info

Publication number: RU2190118C2
Application number: RU2000116522/06A
Authority: RU
Inventors: Е.Д. Свияженинов
Original assignee: Институт проблем машиноведения РАН
Priority date: 2000-06-21
Filing date: 2000-06-21
Publication date: 2002-09-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: invention is aimed at reduction of knocking in internal combustion carburetor engines. Proposed device has hollow housing with fuel line passing inside, winding enclosing fuel line and connecting ignition coil and breaker-distributor. Hollow housing is made of non-metallic holder filled up with grains of ferromagnetic material of flow conductivity and coercive force. Electrical insulation is provided by varnish coating. EFFECT: reduced knocking. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к карбюраторным двигателям внутреннего сгорания (ДВС), и предназначено для снижения детонации бензина, образующего рабочую и горючую (бензино-воздушную) смесь в карбюраторных ДВС. The invention relates to the field of engineering, namely to carburetor internal combustion engines (ICE), and is intended to reduce the detonation of gasoline, forming a working and combustible (gas-air) mixture in carburetor ICE.

Известно, что необходимым условием оптимальной работы карбюраторных ДВС является сгорание рабочей смеси без детонации. Детонация - распространение химических превращений, сопровождающихся выделением тепла, с постоянной скоростью, превышающей скорость звука в данном веществе [1-6], особый вид распространения пламени, по своему характеру резко отличающийся от других возможных типов распространения химических превращений - от медленных, например, нормального горения. It is known that the necessary condition for the optimal operation of carburetor ICEs is the combustion of the working mixture without detonation. Detonation is the propagation of chemical transformations, accompanied by the release of heat, at a constant speed exceeding the speed of sound in a given substance [1-6], a special type of flame propagation, which in its character differs sharply from other possible types of propagation of chemical transformations - from slow, for example, normal burning.

Скорость распространения горения определяется сравнительно медленными процессами теплопроводности и диффузии; она не превышает нескольких м/с для газов, см/с для порохов при высоком давлении и мм/с для взрывчатых веществ. The propagation rate of combustion is determined by the relatively slow processes of heat conduction and diffusion; it does not exceed several m / s for gases, cm / s for powders at high pressure and mm / s for explosives.

При детонации химические превращения возбуждаются ударной волной, которая при своем распространении сжимает и нагревает вещество. При расширении сжатых продуктов детонации происходит взрыв. Детонация рабочей смеси в цилиндрах двигателя сопровождается резкими металлическими стуками, перегревом и падением мощности двигателя. Возникающие при этом ударные нагрузки могут стать причиной его разрушения. During detonation, chemical transformations are excited by a shock wave, which, during its propagation, compresses and heats the substance. As the compressed detonation products expand, an explosion occurs. Detonation of the working mixture in the engine cylinders is accompanied by sharp metal knocks, overheating and a drop in engine power. The shock loads arising at the same time can cause its destruction.

Детонация карбюраторных ДВС является результатом образования в рабочей смеси углеводородных перекисей, которые самовоспламеняются и сгорают со сверхзвуковой скоростью. Чем выше октановое число бензина, тем меньше возможность появления детонации. The detonation of carburetor ICEs is the result of the formation of hydrocarbon peroxides in the working mixture, which self-ignite and burn at a supersonic speed. The higher the octane number of gasoline, the less is the possibility of detonation.

Известно использование для повышения октанового числа бензина специальных присадок. Чаще всего это этиловая жидкость с антидетонатором - тетраэтилсвинцом. Бензин с антидетонационной присадкой называется этилированным и для отличия от обычных бензинов окрашивается. Однако применение этилированных бензинов ограничивается из-за весьма существенного недостатка - повышенной токсичности их продуктов сгорания [4]. It is known to use special additives to increase the octane number of gasoline. Most often it is an ethyl liquid with an antiknock - tetraethyl lead. Gasoline with an antiknock additive is called leaded and dyed to distinguish it from regular gasoline. However, the use of leaded gasolines is limited due to a very significant drawback - the increased toxicity of their combustion products [4].

Наиболее близким по технической сущности и выбранным за прототип является устройство для обработки топлива для карбюраторных ДВС [7]. The closest in technical essence and selected for the prototype is a device for processing fuel for carburetor ICE [7].

Задача, решаемая этим изобретением - снижение детонации рабочей смеси при соблюдении экологических требований. The problem solved by this invention is to reduce the detonation of the working mixture in compliance with environmental requirements.

Снижение детонации достигается воздействием на причину ее возникновения, а именно на образование в рабочей смеси углеводородных перекисей, которое резко замедляется при наличии магнитных полей [4]. Эта задача решается тем, что в устройство была введена обмотка, охватывающая топливопровод и соединяющая катушку зажигания с прерывателем-распределителем, а полый корпус выполнен в виде фиксирующей обоймы из ферромагнитного материала с малыми электропроводностью и коэрцитивной силой. The reduction of detonation is achieved by influencing the cause of its occurrence, namely, the formation of hydrocarbon peroxides in the working mixture, which slows down sharply in the presence of magnetic fields [4]. This problem is solved by the fact that a winding was inserted into the device, covering the fuel line and connecting the ignition coil to the distributor interrupter, and the hollow body was made in the form of a retaining clip made of ferromagnetic material with low electrical conductivity and coercive force.

Однако в сплошном ферромагнитном материале фиксирующей обоймы наводятся значительные вихревые токи Фуко. Это приводит, во-первых, к потерям электрической энергии аккумуляторной батареи и, во-вторых, к чрезмерному разогреву топливопровода. However, significant Foucault eddy currents are induced in the solid ferromagnetic material of the retaining clip. This leads, firstly, to the loss of electrical energy of the battery and, secondly, to excessive heating of the fuel line.

Задача, решаемая настоящим изобретением, повышение эффективности устройства за счет устранения паразитных вихревых токов в материале фиксирующей обоймы. The problem solved by the present invention is to increase the efficiency of the device by eliminating spurious eddy currents in the material of the retaining clip.

Поставленная задача решается тем, что корпус набирается из мелких ферромагнитных гранул с малой электропроводностью и коэрцитивной силой, покрытых лаком для электроизоляции их друг от друга. The problem is solved in that the housing is recruited from small ferromagnetic granules with low electrical conductivity and coercive force, varnished to electrically isolate them from each other.

Изложенная сущность поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема устройства, на фиг. 2 - разрез по А-А. The stated essence is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a diagram of a device, FIG. 2 - section along aa.

Устройство содержит обмотку, состоящую из витка провода 1, а также фиксирующий, ее полый неметаллический цилиндрический корпус в виде обоймы 2 с проходящим внутри него топливопроводом, плотно заполненный ферромагнитными электрически изолированными друг от друга гранулами 3, выполняющую одновременно и другую функцию усиления и экранирования индуцированного токонесущим витком провода 1 магнитного поля. Виток провода 1 соединяет катушку зажигания 4 и прерыватель-распределитель зажигания 5. Расположено устройство на участке топливопровода 6 между топливным насосом 7 и карбюратором 8 (фиг. 1). Все вышеуказанные элементы, кроме обоймы 2 с гранулами 3, входят в состав карбюраторных ДВС. The device comprises a winding consisting of a coil of wire 1, as well as a fixing, its hollow non-metallic cylindrical body in the form of a cage 2 with a fuel line passing inside it, densely filled with granules 3 ferromagnetically electrically isolated from each other, which simultaneously performs another function of amplification and screening of the induced current-carrying coil of wire 1 of the magnetic field. A turn of wire 1 connects the ignition coil 4 and the ignition breaker-distributor 5. The device is located on the fuel pipe section 6 between the fuel pump 7 and the carburetor 8 (Fig. 1). All of the above elements, except for the holder 2 with granules 3, are part of the carburetor ICE.

Работает устройство следующим образом. При протекании токов между катушкой зажигания 4 и прерывателем-распределителем 5 в топливопроводе 6 возникает магнитное поле. Системой, возбуждающей магнитное поле в трубопроводе 6, является виток провода 1 совместно с полой ферромагнитой обоймой 2, охватывающей трубопровод 6 (фиг. 2). Задача о возбуждении магнитного поля проводником, расположенным на внутренней поверхности полого ферромагнитного цилиндра, подробно изучена в [8-10]. Решение ее использовано при создании резонансных генераторов электромагнитных колебаний [11]. В настоящем изобретении подобное техническое решение применено для подмагничивания бензина, поступающего в карбюратор, с целью предотвращения образования в рабочей смеси углеводородных перекисей, которые самовоспламеняются и сгорают со сверхзвуковой скоростью в цилиндрах ДВС, являясь тем самым причиной детонации. The device operates as follows. When currents flow between the ignition coil 4 and the interrupter-distributor 5 in the fuel line 6, a magnetic field occurs. The system that excites the magnetic field in the pipe 6 is a coil of wire 1 together with a hollow ferromagnetic ferrule 2, covering the pipe 6 (Fig. 2). The problem of excitation of a magnetic field by a conductor located on the inner surface of a hollow ferromagnetic cylinder was studied in detail in [8–10]. Its solution was used to create resonant generators of electromagnetic waves [11]. In the present invention, a similar technical solution is used to magnetize gasoline entering the carburetor in order to prevent the formation of hydrocarbon peroxides in the working mixture, which self-ignite and burn at a supersonic speed in ICE cylinders, thereby causing detonation.

Виток провода 1 является соединительным элементом катушки зажигания 4 и прерывателя-распределителя зажигания 5. В предлагаемом устройстве реализуется виток провода 1 вокруг топливопровода 6 с фиксацией посредством цилиндрической неметаллической обоймы 2, наполненной ферромагнитными гранулами 3, для усиления внутреннего магнитного поля с одновременным его экранированием. Гранулы 3 выполняются из ферромагнитного материала с малой электропроводностью и коэрцитивной силой, изолированными друг от друга лаковым покрытием с целью снижения магнитных потерь на вихревые токи и перемагничивание цилиндра [8-10]. Магнитная обработка бензина локализована на участке топливопровода 6 от топливного насоса 7 к карбюратору 8. The coil of wire 1 is a connecting element of the ignition coil 4 and the interrupter-distributor of ignition 5. The proposed device implements a coil of wire 1 around the fuel pipe 6 with fixation by means of a cylindrical non-metallic cage 2 filled with ferromagnetic granules 3, to enhance the internal magnetic field with its simultaneous shielding. Granules 3 are made of a ferromagnetic material with low electrical conductivity and coercive force, isolated from each other by a varnish coating in order to reduce magnetic losses due to eddy currents and magnetization reversal of the cylinder [8-10]. Magnetic processing of gasoline is localized in the fuel line 6 from the fuel pump 7 to the carburetor 8.

Таким образом, для подмагничивания топлива карбюраторных ДВС используются уже имеющиеся в системе зажигания средства с добавлением лишь фиксирующей цилиндрической обоймы 2 с ферромагнитными изолированными гранулами 3, выполняющей одновременно две функции: механического закрепления витка провода на шланге и усиления-экранирования создаваемого магнитного поля. Монтаж устройства достаточно прост и не требует сложных дорогостоящих операций, что определяет его высокую надежность и эффективность. Thus, to magnetize the fuel of carburetor ICEs, the tools already available in the ignition system are used with the addition of only a fixing cylindrical ferrule 2 with ferromagnetic insulated granules 3, which simultaneously performs two functions: mechanically securing the coil of wire to the hose and amplifying-shielding the generated magnetic field. Installation of the device is quite simple and does not require complex expensive operations, which determines its high reliability and efficiency.

Список литературы
1. Зельдович Я.Б. Теория горения и детонации газов. М.-Л., 1944.List of references
1. Zeldovich Ya. B. Theory of combustion and detonation of gases. M.-L., 1944.

2. Зельдович Я.Б., Компанеец А.С. Теория детонации. М., 1955. 2. Zeldovich Ya.B., Kompaneyets A.S. Theory of detonation. M., 1955.

3. Иост В. Взрывы и горение в газах, пер. с нем. М., 1952. 3. Jost V. Explosions and combustion in gases, trans. with him. M., 1952.

4. Коттрелл Т. Прочность химических связей, пер. с англ. М., 1956. 4. Cottrell T. Strength of chemical bonds, trans. from English M., 1956.

5. Соок М.А. Тhе Science of Нigh Ехрlosives. N.Y. -L., 1958. 5. Sook M.A. The Science of High Exposures. N.Y. -L., 1958.

6. Щепкин К.И. Детонационные процессы. "Вестник АН СССР", 2, с. 12-20, 1991. 6. Schepkin K.I. Knock processes. "Bulletin of the USSR Academy of Sciences", 2, p. 12-20, 1991.

7. Патент Японии 6223958, МПК F 02 М 27/04, дата публикации 24.10.1987. 7. Japan patent 6223958, IPC F 02 M 27/04, publication date 10.24.1987.

8. Свияженинов Е.Д. Вариационный метод решения краевой задачи электродинамики для селеноидальных полей. "Радиотехника и электроника", 10, с. 1873 - 1881, 1991. 8. Sviyazheninov E.D. A variational method for solving the boundary value problem of electrodynamics for selenoid fields. "Radio engineering and electronics", 10, p. 1873 - 1881, 1991.

9. Свияженинов Е. Д. Спектральные методы решения диссипативных краевых задач электродинамики, основанные на разделении селеноидальной и потенциальной составляющих поля. СПб., изд-во РАН, 1993, 82 с. 9. Sviyazheninov E. D. Spectral methods for solving dissipative boundary value problems of electrodynamics, based on the separation of selenoid and potential field components. SPb., Publishing House of the Russian Academy of Sciences, 1993, 82 pp.

10. Свияженинов Е.Д. Спектральные методы решения задач о колебаниях диссипативных механических и электродинамических систем с распределенными параметрами /Дис.... д-ра наук СПб., 1994, 432с. 10. Sviyazheninov E.D. Spectral methods for solving problems on the oscillations of dissipative mechanical and electrodynamic systems with distributed parameters / Dis .... Doctor of Sciences St. Petersburg, 1994, 432с.

11. Свияженинов Е.Д, Резонансный генератор электромагнитных колебаний. Патент России 2031542, 1995. Приоритет 26.06.91. 11. Sviyazheninov ED, Resonant generator of electromagnetic waves. Patent of Russia 2031542, 1995. Priority 06/26/91.

Claims

A device for processing fuel for a carburetor internal combustion engine, designed to reduce the detonation of the working mixture, including a hollow body with a fuel line passing inside it, a winding covering the fuel line and connecting the ignition coil to the distributor interrupter, characterized in that the hollow body is made of a non-metallic holder, filled with granules of a ferromagnetic material with low electrical conductivity and coercive force, varnished to electrically isolate them from each other.