RU65146U1

RU65146U1 - DEVICE FOR PROCESSING LIQUID HYDROCARBON FUEL OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU65146U1
Application number: RU2007105949/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Туев; Виктор Михайлович Мамченко; Алексей Валерьевич Багрянцев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ЕКОМ-технологии"
Priority date: 2007-02-13
Filing date: 2007-02-13
Publication date: 2007-07-27

Abstract

Устройство для обработки жидкого углеводородного топлива двигателя внутреннего сгорания может быть использовано в различных технологических процессах, как при переработке жидкого углеводородного топлива, так и при подготовке его при сжигании в различных энергетических установках, в том числе при работе двигателей внутреннего сгорания. Между коаксиально расположенными наружным (1) и внутренним (2) электродами, разделенными диэлектрической вставкой (6), образована камера обработки (3), которая сообщена посредством впускного (4) и выпускного (5) каналов с топливоприводом. При этом наружный электрод (1) выполнен в виде болта с возможностью крепления посредством наружной резьбы (7) к корпусу топливопровода, а внутренний электрод (2) через диэлектрическую вставку (6) выведен за торец головки болта. Впускной канал (4) выполнен, по крайней мере, посредством одного отверстия, сообщающего наружную поверхность болта, расположенную между его головкой и противоположным головке торцом, с камерой обработки (3).A device for processing liquid hydrocarbon fuel of an internal combustion engine can be used in various technological processes, both in the processing of liquid hydrocarbon fuel and in its preparation during combustion in various power plants, including the operation of internal combustion engines. Between the coaxially located outer (1) and inner (2) electrodes separated by a dielectric insert (6), a processing chamber (3) is formed, which is communicated through the inlet (4) and outlet (5) channels with a fuel drive. In this case, the outer electrode (1) is made in the form of a bolt with the possibility of fastening by means of an external thread (7) to the fuel pipe body, and the inner electrode (2) is led out of the end of the bolt head through a dielectric insert (6). The inlet channel (4) is made by at least one hole communicating the outer surface of the bolt located between its head and the opposite end face, with the processing chamber (3).

Выпускной канал (5) расположен вдоль продольной оси электродов (1) и (2). Причем для обеспечения простоты в изготовлении заявляемого устройства и повышения эффективности обработки топлива впускной (4) и выпускной (5) каналы выполнены удовлетворяющими соотношению , где S_{i вп} - площадь поперечного сечения i-го впускного канала, n - количество впускных каналов; S_вып - площадь поперечного сечения выпускного канала.The exhaust channel (5) is located along the longitudinal axis of the electrodes (1) and (2). Moreover, to ensure simplicity in the manufacture of the inventive device and increase the efficiency of fuel processing, the inlet (4) and exhaust (5) channels are made satisfying the ratio where S _{i VP} - the cross-sectional area of the i-th inlet channel, n is the number of inlet channels; S _yy is the cross-sectional area of the exhaust channel.

1 п. ф-лы, 1 илл.1 p. Fs, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к устройствам для обработки жидкого углеводородного топлива и может быть использована в различных технологических процессах, как при переработке жидкого углеводородного топлива, так и при подготовке его при сжигании в различных энергетических установках, в том числе при работе двигателей внутреннего сгорания.The utility model relates to devices for processing liquid hydrocarbon fuel and can be used in various technological processes, both in the processing of liquid hydrocarbon fuel and in the preparation of it during combustion in various power plants, including the operation of internal combustion engines.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является устройство для обработки топлива дизельного двигателя, содержащего электроды, наружный и внутренний, расположенные коаксиально с образованием между ними камеры обработки, которая сообщена посредством впускного и выпускного каналов с топливоприводом, причем выпускной канал расположен вдоль продольной оси электродов, диэлектрическую вставку, Closest to the claimed utility model in technical essence and the achieved result is a device for processing fuel of a diesel engine containing electrodes, external and internal, located coaxially with the formation of a processing chamber between them, which is communicated through the inlet and outlet channels with a fuel drive, and the exhaust channel is located along the longitudinal axis of the electrodes, dielectric insert,

расположенную между электродами, причем наружный электрод выполнен в виде болта с возможностью крепления посредством наружной резьбы к корпусу топливопровода, впускной канал выполнен, по крайней мере, посредством одного сквозного отверстия, выполненного в стенке болта и сообщен с наружной поверхностью болта, расположенную между его головкой и противоположным головке торцом болта, отличающееся тем, что площадь впускного канала S_вп выполнена удовлетворяющей соотношению S_вп=(0,54÷0,81)S_вып, где S_вып - площадь выпускного канала (патент РФ №43040 на полезную модель, кл. F02М 27/04, опубл. 27.12.2004 - прототип).located between the electrodes, and the outer electrode is made in the form of a bolt with the possibility of fastening by means of an external thread to the fuel pipe body, the inlet channel is made of at least one through hole made in the wall of the bolt and communicated with the outer surface of the bolt located between its head and opposite the head of the bolt end, characterized in that the area of the inlet channel S _VP made satisfying the ratio of S _VP = (0.54 ÷ 0.81) S _vy , where S _vy - the area of the exhaust channel (RF patent No. 43 040 per utility model, class F02M 27/04, publ. 12/27/2004 - prototype).

Недостатком известного устройства для обработки топлива дизельного двигателя являются:A disadvantage of the known device for processing fuel of a diesel engine are:

- сложность изготовления, так как для выполнения впускного и выпускного каналов с соблюдением необходимого диапазона соотношений их площадей, обеспечивающих эффективность обработки топлива, требуется учитывать не только площадь поперечного сечения каждого из каналов, но и их длину;- the complexity of manufacturing, since in order to perform the inlet and outlet channels in compliance with the required range of ratios of their areas, ensuring fuel processing efficiency, it is necessary to take into account not only the cross-sectional area of each channel, but also their length;

- возможность применения в двигателях мощностью до 350 л.с, так как заданное соотношение впускного и выпускного каналов S_вп=(0,54÷0,81)S_вып не обеспечивает подачу необходимого объема топлива - the possibility of application in engines with power up to 350 hp, since a predetermined ratio of inlet and outlet channels S _VP = (0.54 ÷ 0.81) S _yap does not provide the necessary amount of fuel

в полость камеры обработки устройства в двигателях большей мощности, что соответственно приводит к потере мощности двигателя.into the cavity of the processing chamber of the device in engines of higher power, which accordingly leads to a loss of engine power.

Техническим результатом полезной модели является создание нового устройства для обработки жидкого углеводородного топлива двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающего простоту в изготовлении и повышение эффективности обработки топлива.The technical result of the utility model is the creation of a new device for processing liquid hydrocarbon fuel of an internal combustion engine, providing ease of manufacture and increasing the efficiency of fuel processing.

Технический результат достигается при создании устройства для обработки жидкого углеводородного топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащего электроды, наружный и внутренний, расположенные коаксиально с образованием между ними камеры обработки, которая сообщена посредством впускного и выпускного каналов с топливоприводом, причем выпускной канал расположен вдоль продольной оси электродов, диэлектрическую вставку, расположенную между электродами, причем наружный электрод выполнен в виде болта с возможностью крепления посредством наружной резьбы к корпусу топливопровода, впускной канал выполнен, по крайней мере, посредством одного отверстия, сообщающего наружную поверхность болта, расположенную между его головкой и противоположным головке торцом, с камерой обработки, внутренний электрод через диэлектрическую втулку выведен за торец головки болта, в котором, согласно полезной модели, впускной и выпускной каналы выполнены удовлетворяющими The technical result is achieved when creating a device for processing liquid hydrocarbon fuel of an internal combustion engine containing electrodes, external and internal, located coaxially with the formation of a processing chamber between them, which is communicated through the inlet and outlet channels with a fuel drive, and the exhaust channel is located along the longitudinal axis of the electrodes, a dielectric insert located between the electrodes, and the outer electrode is made in the form of a bolt with the possibility of mounting in the middle By external threading to the fuel pipe body, the inlet channel is made by at least one hole communicating the external surface of the bolt located between its head and the opposite head with the end face, with the processing chamber, the internal electrode through the dielectric sleeve is led out of the end face of the bolt head, in which according to the utility model, the inlet and outlet channels are made satisfying

соотношению , где S_{i вп} - площадь поперечного сечения i-гo впускного канала, n - количество впускных каналов; S_вып - площадь поперечного сечения выпускного канала.the ratio where S _{i VP} is the cross-sectional area of the i-th inlet channel, n is the number of inlet channels; S _yy is the cross-sectional area of the exhaust channel.

В таком устройстве для обработки жидкого углеводородного топлива двигателя внутреннего сгорания выполнение впускного и выпускного каналов с площадью их поперечного сечения удовлетворяющей соотношению , обеспечивает простоту в изготовлении и повышение эффективности обработки топлива.In such a device for processing liquid hydrocarbon fuel of an internal combustion engine, the execution of the inlet and outlet channels with a cross-sectional area satisfying the ratio , provides ease of manufacture and increased fuel processing efficiency.

Простота в изготовлении обеспечивается заданием трех достаточно просто определяемых параметра: S_{i вп} - площадь поперечного сечения впускного канала, n - число впускных каналов и S_вып - площадь поперечного сечения выпускного канала. В зависимости от мощности двигателя принимается в заданном диапазоне конкретное соотношение площадей поперечного сечения впускного и выпускного каналов.Simplicity in manufacturing is ensured by setting three parameters that are quite simply determined: S _{i vp} is the cross-sectional area of the inlet channel, n is the number of inlet channels and S _vy is the cross-sectional area of the outlet channel. Depending on the engine power, a specific ratio of the cross-sectional areas of the inlet and outlet channels is adopted in a given range.

Повышение эффективности обработки топлива обеспечивается возможностью возврата несгоревшего топлива, составляющего около 75% от общего объема обработанного топлива, из двигателя через впускной канал устройства в его камеру обработки топлива, что существенно увеличивает степень ионизации топлива, а, следовательно, значения его теплоты сгорания. Возможность возврата несгоревшего топлива Improving the efficiency of fuel processing is provided by the possibility of returning unburned fuel, which is about 75% of the total volume of processed fuel, from the engine through the inlet channel of the device to its fuel processing chamber, which significantly increases the degree of ionization of the fuel, and, consequently, the value of its heat of combustion. The ability to return unburned fuel

непосредственно в камеру обработки заявляемого устройства достигается увеличением суммарной площади поперечного сечения впускных каналов, что в свою очередь позволяет применять устройство в двигателях мощностью более 350 л.с. В известных устройствах обработки топлива, включая прототип, с учетом их конструктивных возможностей несгоревшее топливо возвращается по вспомогательному топливопроводу обратно в топливный бак. По мере прохождения топлива обратно в бак (около 6-8 метров) степень ионизации топлива существенно снижается и при повторном его поступлении в камеру обработки устройства требуются дополнительные энергозатраты для достижения необходимой степени ионизации.directly into the processing chamber of the claimed device is achieved by increasing the total cross-sectional area of the intake channels, which in turn allows the device to be used in engines with a power of more than 350 hp In known fuel processing devices, including the prototype, in view of their design capabilities, unburned fuel is returned via an auxiliary fuel line back to the fuel tank. As the fuel passes back into the tank (about 6-8 meters), the degree of ionization of the fuel decreases significantly and when it enters the processing chamber of the device again, additional energy consumption is required to achieve the required degree of ionization.

Сравнительные характеристики стандартного дизельного топлива и топлива, обработанного с использованием прототипа и заявляемого устройства приведены в таблице.Comparative characteristics of standard diesel fuel and fuel processed using the prototype and the inventive device are shown in the table.

Как видно из приведенной таблицы, после обработки топлива с помощью прототипа или заявляемого устройства основной показатель эффективности топлива - теплота сгорания выше, чем у базового топлива, не подверженного обработке. Однако при обработки топлива для двигателей мощностью до 350 л.с. с помощью заявляемого устройства теплота сгорания топлива выше, чем у прототипа на 1530 кДж/кг, что в процентном соотношении составляет 46,4%.As can be seen from the table, after processing the fuel using a prototype or the claimed device, the main indicator of fuel efficiency is the calorific value higher than that of the base fuel, not subject to processing. However, when processing fuel for engines up to 350 hp. using the inventive device, the calorific value of fuel is higher than that of the prototype by 1530 kJ / kg, which in percentage terms is 46.4%.

Существенное увеличение эффективности обработки топлива достигается с помощью заявляемого устройства по сравнению с прототипом для двигателей мощностью свыше 350 л.с. При этом значение показателя теплоты сгорания топлива выше, чем у прототипа на 3548 кДж/кг, что в процентном соотношении составляет 277,4%.A significant increase in the efficiency of fuel processing is achieved using the inventive device in comparison with the prototype for engines with power over 350 hp At the same time, the value of the calorific value of fuel is higher than that of the prototype by 3548 kJ / kg, which in percentage terms is 277.4%.

Указанные выше преимущества выгодно отличают заявляемую полезную модель от прототипа.The above advantages distinguish the claimed utility model from the prototype.

Сопоставительный анализ заявляемой конструкции и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемого устройства для обработки жидкого углеводородного топлива двигателя внутреннего сгорания по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию «новизна».A comparative analysis of the claimed design and prototype reveals the distinctive features of the claimed device for processing liquid hydrocarbon fuel of an internal combustion engine in comparison with the closest analogue, which allows us to conclude that the claimed utility model meets the criterion of "novelty."

Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, выражающийся в создании нового устройства для обработки жидкого углеводородного топлива двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающего простоту в изготовлении и повышение эффективности обработки топлива.The presence of distinctive features makes it possible to obtain a positive effect, expressed in the creation of a new device for processing liquid hydrocarbon fuel of an internal combustion engine, which provides ease of manufacture and increased fuel processing efficiency.

Использование заявляемого устройства для обработки жидкого углеводородного топлива в различных энергетических установках, в том The use of the inventive device for processing liquid hydrocarbon fuel in various power plants, including

числе в двигателях внутреннего сгорания, обеспечивает ему соответствие критерию «промышленная применимость».including in internal combustion engines, ensures it meets the criterion of "industrial applicability".

Заявляемая полезная модель изображена на чертеже, где показан общий вид устройства для обработки жидкого углеводородного топлива двигателя внутреннего сгорания в разрезе.The inventive utility model is shown in the drawing, which shows a General view of a device for processing liquid hydrocarbon fuel of an internal combustion engine in section.

Устройство для обработки жидкого углеводородного топлива двигателя внутреннего сгорания содержит электроды, наружный 1 и внутренний 2, расположенные коаксиально с образованием между ними камеры обработки 3, которая сообщена посредством впускного 4 и выпускного 5 каналов с топливоприводом (на чертеже не показан), причем выпускной канал 5 расположен вдоль продольной оси электродов 1, 2, диэлектрическую вставку 6, расположенную между электродами 1, 2, причем наружный электрод 1 выполнен в виде болта с возможностью крепления посредством наружной резьбы 7 к корпусу топливопровода, впускной канал 4 выполнен, по крайней мере, посредством одного отверстия, сообщающего наружную поверхность болта, расположенную между его головкой и противоположным головке торцом, с камерой обработки 3, внутренний электрод 2 через диэлектрическую втулку 6 выведен за торец головки болта, при этом впускной и выпускной каналы выполнены удовлетворяющими соотношению .A device for processing liquid hydrocarbon fuel of an internal combustion engine contains electrodes, an outer 1 and an inner 2, located coaxially with the formation of a processing chamber 3 between them, which is communicated through the intake 4 and exhaust 5 channels with a fuel drive (not shown in the drawing), and the exhaust channel 5 located along the longitudinal axis of the electrodes 1, 2, a dielectric insert 6 located between the electrodes 1, 2, and the outer electrode 1 is made in the form of a bolt with the possibility of fastening by means of the outer thread 7 to the fuel pipe body, the inlet channel 4 is made by at least one hole communicating the outer surface of the bolt located between its head and the opposite end face, with the processing chamber 3, the inner electrode 2 through the dielectric sleeve 6 is led beyond the end of the bolt head while the inlet and outlet channels are made satisfying the ratio .

Устройство для обработки жидкого углеводородного топлива двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.A device for processing liquid hydrocarbon fuel of an internal combustion engine operates as follows.

Жидкое углеводородное топливо через впускной канал 4 поступает в камеру обработки 3, расположенную между внутренним 2 и наружным 1 электродами. На внутренний 2 и наружный 1 электроды подается электрический ток напряжением в диапазоне 12÷2000в в зависимости от типа топлива при частоте колебаний, выбранной из диапазона 0,5÷6,0 кгц. При этом происходит дробление углеводородов топлива на более мелкие кластеры, т.е. меньшей массы и объема. Далее топливо через выпускной канал 5 поступает в топливопровод системы подачи топлива и камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания. При сгорании обработанного топлива обеспечивается его большее выгорание с выделением большего количества энергии и уменьшение токсичности отработанных газов.Liquid hydrocarbon fuel through the inlet channel 4 enters the processing chamber 3, located between the inner 2 and outer 1 electrodes. An electric current of voltage in the range 12 ÷ 2000 V is supplied to the inner 2 and outer 1 electrodes, depending on the type of fuel at an oscillation frequency selected from the range of 0.5 ÷ 6.0 kHz. In this case, fuel hydrocarbons are crushed into smaller clusters, i.e. less mass and volume. Further, the fuel through the exhaust channel 5 enters the fuel line of the fuel supply system and the combustion chamber of the internal combustion engine. When the treated fuel is burned, it burns out more with the release of more energy and reduces the toxicity of the exhaust gases.

ТаблицаTable Сравнительные характеристики базового топлива и топлива, обработанного прототипом и заявляемым устройствомComparative characteristics of the base fuel and fuel processed by the prototype and the claimed device Характеристики топливаFuel characteristics Стандартного дизельного топлива, ГОСТ 1667-78Standard diesel fuel, GOST 1667-78 ОбработанноеProcessed дизельное топливоdiesel fuel с использование прототипаusing prototype с использованием заявляемого устройстваusing the inventive device Вязкость кинематическая, мм²/сKinematic viscosity, mm ² / s 55 4,854.85 3,393.39 Плотность, г /см² Density, g / cm ² 0,930.93 0,880.88 0,620.62 Температура вспышки, °СFlash point, ° С 8888 79,279.2 65,465,4 Теплота сгорания низшая для двигателей мощностью до 350 л.с, кДж/кгLower calorific value for engines up to 350 hp, kJ / kg 4263342633 4593045930 4746047460 Изменение теплоты сгорания по отношению к базовому топливу (до 350 л.с), кДж/кгChange in calorific value relative to the base fuel (up to 350 hp), kJ / kg -- 32973297 48274827 7,7%7.7% 11,3%11.3% Изменение теплоты сгорания топлива при его обработке заявляемым устройством по отношению к прототипу (до 350 л.с), кДж/кгThe change in the calorific value of fuel during its processing by the claimed device in relation to the prototype (up to 350 hp), kJ / kg 15301530 46,4%46.4% Теплота сгорания низшая для двигателей мощностью свыше 350 л.с, кДж/кгLower calorific value for engines with power over 350 hp, kJ / kg 4263342633 4391243912 4746047460 Изменение теплоты сгорания по отношению к базовому топливу (свыше 350 л.с), кДж/кгChange in calorific value with respect to base fuel (over 350 hp), kJ / kg -- 12791279 48274827 3,0%3.0% 11,3%11.3% Изменение теплоты сгорания топлива при его обработке заявляемым устройством по отношению к прототипу (свыше 350 л.с), кДж/кгThe change in the calorific value of fuel during its processing by the claimed device in relation to the prototype (over 350 hp), kJ / kg 35483548 277,4%277.4%

Claims

A liquid hydrocarbon fuel processing device for an internal combustion engine, comprising electrodes, external and internal, located coaxially with the formation of a processing chamber between them, which is communicated through the inlet and outlet channels with a fuel drive, and the exhaust channel is located along the longitudinal axis of the electrodes, a dielectric insert located between electrodes, and the outer electrode is made in the form of a bolt with the possibility of fastening by means of an external thread to the fuel pipe body, the launch channel is made by at least one hole communicating the outer surface of the bolt, located between its head and the opposite end face, with the processing chamber, the internal electrode through the dielectric sleeve is led out from the end of the bolt head, characterized in that the inlet and outlet channels are made satisfying the relation

where S _iвп is the cross-sectional area of the i-th inlet channel, n is the number of inlet channels; S _yy is the cross-sectional area of the exhaust channel.