Устройство для обработки топлива

Изобретение относится к машиностроению, а именно к теплотехнике и в частности, к устройствам для обработки топлива перед его сжиганием и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания.

Способ обработки топлива включает воздействие на жидкое топливо перед подачей его в камеру сжигания ультразвуковых колебаний высокой частоты, создаваемых вибратором, отличающийся тем, что обработку топлива осуществляют в герметичной камере.

Достигаемый результат - снижение расхода топлива и повышение его качества.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к теплотехнике и в частности, к устройствам для обработки топлива перед его сжиганием и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания и других энергетических установках, использующих углерод.

На сегодняшний день актуальной является задача создания двигателя внутреннего сгорания с пониженным расходом топлива. Эффективность сгорания жидкого топлива определяется его структурой. Известно, что чем большая часть жидкого топлива испаряется, тем лучше сгорает рабочая смесь. При этом ставится задача - разорвать решетку спирали соединений бензина путем дисперсионно механического воздействия.

Известен «Способ обработки топливо-воздушной смеси перед подачей в двигатель внутреннего сгорания путем воздействия на поток смеси электростатическим полем для диссоциации частиц топлива, взвешенных в воздушной среде (а.с. №1043338 3.18.12.78). В данном случае возникает вопрос о скорости движения топливной смеси через обрабатываемое устройство. Применение для обработки топлива сеток при движении топлива с большой скоростью - малоэффективно, вследствие расположения сеток в поперечном сечении потока во взаимно перпендикулярных положениях. Кроме того, в устройстве применены преобразователи для получения высоковольтного переменного напряжения (поля) и преобразователь для получения постоянного напряжения (поля) находящиеся в непосредственной близости друг от друга, что физически не совместимо. Переменное поле будет всегда ослаблять, и уничтожать постоянное поле. Энергозатраты двух приборов будет очень высоки - порядка 40-50 А. Автомобиль имеет емкость от 55 до 90 А. Возникает сомнение в количественном обеспечении энергией двух приборов энергообразования и плюс бортовой сети автомобиля.

Известен способ подготовки топливно-воздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания (а.с. №1402697, з. 27.03.86 г.) путем пропускания потока в переменном электрическом поле между двумя электродами, один из которых выполнен в виде сетки. При этом воздух пропускают в зазор между электродами, а топливо, не смешанное с воздухом подают на поверхность другого электрода, покрытого сплошным слоем диэлектрика с образованием на нем жидкостной пленки. В межэлектродном зазоре ионизируют воздух и в ионизированной среде возбуждают ультразвуковые колебания для испарения пленки топлива, а образующиеся его пары смешивают с ионизированной средой.

Однако, использование ионизации топлива в высокочастотном поле не даст высокого эффекта, так как создание ультразвукового поля потребует больших энергетических затрат (порядка 10-15 кВ). Такой энергии от аккумулятора и генератора трудно добиться и это повлечет большие затраты для изготовления этого генератора. Для сгорания 1 г. бензина требуется 15 л воздуха (нормальная горючая смесь). Для образования смеси требуется очень короткое время (сотые доли секунды) и очевидно, что за такой короткий срок молекулярная цепочка будет разбиваться не достаточно, а время ее восстановления в воздушной среде (окисление) будет мгновенным. Это не дает должного результата повышения качества топлива.

Известен способ обработки топлива магнитным полем (пат.№2158844, з. 30.03.2000). Недостатком способа является низкая эффективность обработки топлива, в полевых условиях снижение расхода до 20% не выполняется, так как происходит только поляризация молекул в постоянном магнитном поле, разрыва молекул не происходит, что снижает теплотворность топлива и степень его сгорания.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ обработки топлива перед подачей в двигатель внутреннего сгорания при помощи ультразвуковых колебаний, создаваемых

вибратором, воздействующим непосредственно на топливо в жидкой фазе. Возбуждение ультразвуковых колебаний осуществляется посредством пьезоэлектрических или магнитострикционных вибраторов, питаемых токами высокой частоты, (а.с. №79924, з. 16.03.1948 г).

Недостатком способа является недостаточная эффективность обработки топлива высокий расход топлива, вследствие отсутствия регулировки подаваемой смеси и наличия постоянного соединения смеси с воздухом.

Задача, на решение которой направлено данное техническое решение является снижение расхода топлива и повышение его качества за счет повышения эффективности обработки топлива.

Задача решается следующим образом.

В способе обработки топлива при помощи ультразвуковых колебаний высокой частоты, создаваемых вибратором, воздействующим непосредственно на жидкое топливо, перед подачей топлива в камеру сжигания двигателя, согласно изобретению, обработку топлива ведут в герметичной камере.

При обработке топлива в безвоздушном пространстве герметичной камеры перед подачей топлива в камеру сжигания двигателя происходит разрыв молекул, что приводит к увеличению теплотворности топлива и увеличению степени сгорания его, уменьшению окиси углерода.

Полностью герметичная камера позволяет долго удерживать молекулы в разбитом состоянии, так как нет доступа воздуха, вплоть до образования эмульсии в жиклерах карбюратора, а так же обеспечивает полный контакт с вибратором ультразвуковых колебаний высокой частоты, в частности пьезокристаллом, что повышает качество обработки топлива.

Настоящее изобретение поясняется примерами, которые однако не являются единственно возможными, поскольку на основе предложенного технического решения, охарактеризованного приведенной выше

совокупностью существенных признаков, могут быть созданы другие устройства, обеспечивающие достижение ожидаемого технического результата.

На чертеже изображена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Создан опытный образец, который прошел испытание на карбюраторных и инжекторных автомобилях. Устройство включает в себя преобразователь 1 на 12B/220v, генератор высокой частоты 2 и излучатель 3 в виде герметичной камеры с входным 4 и выходным 5 отверстиями для топлива. Внутри излучателя 3 расположен вибратор 6, создающий ультразвуковые колебания высокой частоты, в частности пьезокристалл. Преобразователь 1 взаимосвязан с генератором высокой частоты 2 и аккумуляторной батареей 7. Выход генератора 2 подключен к излучателю 3. Через герметичную камеру излучателя топливо подается непосредственно в карбюратор или инжектор двигателя.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Во время работы двигателя преобразователь 1 подает напряжение 220v от аккумуляторной батареи 7 на генератор 2. Так как топливо, проходя через камеру излучателя, находится в непосредственном соприкосновении с пьезокристаллом 6 работающим на высокой частоте, молекулярное состояние топлива изменяется непосредственно перед сжиганием, улучшая характеристики топлива, снижая его токсичность. Весь процесс зависит от состояния решетки молекул топлива после того как оно обработано.

При испытании опытного образца на автомобиле Волга с двигателем карбюратором срока службы 8 лет использовался мерный бачок - 3 литра, бензин марки 92 при выключенном устройстве обработки топлива в загородном (скоростном) цикле. Со скоростью 80-90 км/час автомобиль прошел 30км. В режиме включенного устройства, полного

мерного бачка 3 литра при соблюдении скорости 80-90км/час, автомобиль прошел 38 км, что составило 26% экономии топлива.

Второе испытание проводилось также на автомобиле Волга с инжекторнным вспрыском. При соблюдении тех же условий мерный бачок 3 литра, скорость 80-90км/час при невыключенном устройстве обработки топлива пробег составил 35 км. Во время использования устройства пробег составил 44,5км, что составило 26% экономии топлива. Скоростной режим применяемый в загородных условиях, представлял собой жесткий график движения, так как передача коробки перемены передач не выключалась, т.е. не применялось движение накатом.

Заезды проводились многократно, результат был всегда постоянным. Во время инструментального контроля выброса СО, на станции технического обслуживания, прибор зарегистрировал снижение СО на треть. Вес автомобиля составил 1790кг. Исходя их экономии, получившейся на единицу веса, можно сделать вывод, что автомобили с меньшим весом покажут больший процент экономии. Испытания с автомобилями меньшего веса не проводились ввиду отсутствия возможностей.

Себестоимость данного устройства составила 5 тыс. рублей. Оно легко осуществимо как в индивидуальном, так и в промышленном исполнении имеет перспективу модернизаций, улучшающих его характеристики.

Преимущества заявляемого способа заключаются в следующем:

- Использование данного способа экономически выгодно во всех отраслях, где используется топливо.

- Повышение качества топлива достигается за счет снижения окиси углерода в топливе

- Достигается снижение расхода топлива на 26% и снижение его токсичности на одну треть.

- Заявляемый способ после практического применения показал режимный расход энергии в 4 А, при мощности излучателя 130 Вт.

- Способ экономичен, применим на разные виды топлива (позволяет использовать топливо от соляра до высококачественного бензина), дешев в осуществлении, является перспективным во время повышения цен.

Устройство для обработки топлива перед подачей его в камеру сжигания двигателя, содержащее генератор высокой частоты, камеру с входным и выходным отверстиями, вибратор, расположенный в камере и создающий ультразвуковые колебания высокой частоты, воздействующие на топливо перед подачей его в камеру сжигания двигателя, отличающееся тем, что вибратор выполнен в виде пьезокристалла, а обработку топлива осуществляют в безвоздушном пространстве камеры.