Устройство для обработки 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 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, 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, 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.

Прототипом полезной модели является 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.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в создании эффективного устройства для достижения высокой активации углеводородных соединений для ДВС 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, 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 на выходе плазменного конвертора непосредственно перед впрыском в камеру сгорания двигателя.

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, 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.

В процессе работы устройства для обработки углеводородных соединений (топлива) плазмообразующий газ поступает через вводные патрубки 4. Плазмообразующий газ подается 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. 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 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.

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 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 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, 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.

Устройство для обработки топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащее положительный и отрицательный электроды с постоянным зазором, отличающееся 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, подаваемую 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.