Многокомпонентное устройство для подготовки топлива двигателя внутреннего сгорания

 

Полезная модель относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к устройствам активации топлива непосредственно перед впрыском в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, преимущественно дизеля. Предлагаемое устройство отличается от известных устройств тем, что активация компонентов углеводородной смеси топлива, производится избирательно путем изменения физико-химического состава каждого компонента углеводородной смеси при воздействии на нее энергетикой низкотемпературной воздушной плазмы в разрядной камере индивидуального плазменного конвертора топлива, с последующей подачей полученной активной рабочей смеси непосредственно в камеру сгорания двигателя.

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, F02M 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, F02M 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 также 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, F02M 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, F02M 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 на все компоненты топливовоздушной смеси воздействует одинаковая энергетика низкотемпературной воздушной плазмы в реакторе плазменного конвертора топлива, это не позволяет воздействовать избирательно на различные компоненты многокомпонентной углеводородной смеси, добиваясь различной их степени активации.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в создании эффективного устройства для достижения высокой активации углеводородных соединений для ДВС путем избирательного воздействия низкотемпературной плазмы на многокомпонентную углеводородную смесь, изменяя 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, что обеспечивает эффективную работу устройства на различных сортах моторного топлива и прочих углеводородных соединениях и повышает экономические и экологические характеристики ДВС.

Поставленная цель достигается тем, что каждый компонент углеводородной смеси обрабатывают низкотемпературной воздушной плазмой в индивидуальном реакторе плазменного конвертора топлива, что позволяет избирательно регулировать активность каждого компонента и получаемой рабочей смеси в целом на выходе многокомпонентного устройства непосредственно перед впрыском в камеру сгорания двигателя.

Предлагаемое устройство отличается от известных устройств для подготовки топлива тем, что активация компонентов углеводородной смеси топлива, производится избирательно путем изменения физико-химического состава каждого компонента углеводородной смеси при воздействии на компонент смеси энергетикой низкотемпературной воздушной плазмы в разрядной камере индивидуального плазменного конвертора топлива, с последующей подачей полученной активной рабочей смеси непосредственно в камеру сгорания двигателя.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует требованиям новизны.

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

Заявляемая полезная модель многокомпонентного устройства для подготовки топлива двигателя внутреннего сгорания приведена на фиг.1. Полезная модель включает в себя три плазмохимических генератора I, II, III, конструктивно подобных и состоящих из корпуса 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, индивидуального для каждого плазмохимического генератора (на фиг.1 не показаны). Это позволяет индивидуально варьировать энергетикой воздействия на каждый компонент углеводородной смеси, добиваясь заданного изменения физико-химического состава каждого компонента. Плазмохимические генераторы I, II, III крепятся посредством резьбового соединения в специально спрофилированном корпусе 10, связанном с анодом 7. Подвод компонентов углеводородной смеси осуществляется через сопловые отверстия 8 каждого плазмохимического генератора I, II, III, расположенные по касательной к оси подачи компонентов смеси, в плазменную струю, что обеспечивает заданное изменение физико-химического состава каждого компонента углеводородной смеси при воздействии на нее энергетикой низкотемпературной воздушной плазмы, обеспечивая требуемую активацию каждого компонента топлива.

В процессе работы устройства для подготовки топливовоздушной смеси ДВС 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, 10 индивидуально для каждого плазмохимического генератора I, II, III, в этот момент образуется низкотемпературная плазма в разрядной камере 6 каждого плазмохимического генератора I, II, III, воздействие низкотемпературной плазмы на каждый компонент углеводородной смеси, подаваемой 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. Указанные радикалы активируют данную 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 любые компоненты углеводородной смеси (различные виды моторных топлив, в том числе и масла).

Применение электронного блока управления с использованием микропроцессора (на фиг.1 не показан) позволяет выбирать оптимальные варианты получения активных радикалов углеводородных соединений для каждого компонента углеводородной смеси в любом из плазмохимических генераторов I, II, III, изменять энергетику электрической дуги и количественные соотношения компонента 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.

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 индивидуально подходя к энергетическому воздействию низкотемпературной плазмы на каждый компонент топливной смеси, 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 типам используемого углеводородного топлива обеспечивается его деструкцией с помощью низкотемпературной воздушной плазмы, что известно (Пиролиз. Краткая химическая энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, 1964, сс 10691082).

Указанный технический результат достигается также тем, что применение индивидуальных плазмохимических генераторов I, II, III, воздействующих раздельно на компоненты топливной смеси, позволяет с помощью электронного блока управления преобразовывать плазмообразующий газ в низкотемпературную воздушную плазму, воздействующую на компонент углеводородной смеси, что изменяет 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, автоматически изменять ее физико-химический состав, 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.

Многокомпонентное устройство для подготовки топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащее положительный и отрицательный электроды с постоянным зазором, отличающееся тем, что количество плазмохимических генераторов соответствует составным частям компонентов топлива, конструктивно подобных и расположенных на одном корпусе, являющемся единым анодом для всех плазмохимических генераторов, подвод компонентов углеводородной смеси осуществляется через сопловые отверстия каждого плазмохимического генератора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при исследовании рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания в динамических режимах (в условиях эксплуатации)

Изобретение относится к источникам питания ламп барьерного разряда и предназначено для использования в различных областях науки и техники, где используются лампы барьерного разряда
Наверх