УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТОПЛИВА

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к устройствам для обработки различных видов жидких топлив, и может быть использована в системе питания двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Известно устройство для карбюрации топлива, описанное в (SU 79924, МПК F02M 27/08, опубл. 1949), с использованием пьезоэлектрического вибратора, который сообщает ультразвуковые колебания непосредственно на топливо в жидкой фазе.
Данное известное устройство осуществляет именно смешивание (карбюрацию) топлива с воздухом.
Известно устройство для регулирования турбулентности потока топлива, описанное в (US 5362179, МПК В64С 21/10, F15D 1/12, опубл. 08.11.1994), содержащее трубопровод в виде тройника и звуковой вибратор, установленный с возможностью непосредственного вибрационного воздействия на топливо внутри присоединительного конца тройника, размещенного под острым углом относительно продольной оси тройника.
Данное известное устройство направлено на решение задачи уменьшения турбулентного сопротивления движения текучей среды в трубопроводе.
Однако данные известные устройства не позволяют осуществлять именно кавитационную обработку топлива, в результате которой происходит диспергирование топлива на молекулярном уровне и дезинтеграция полимеров в нем.
Наиболее близким к заявляемому решению является устройство для обработки топлива, описанное в (RU 88742, МПК F02M 27/04, опубл. 20.11.2009 г.), включающее полый корпус с входным и выходным штуцерами, сообщенные с входным и выходным каналами топливоподачи ДВС, и ультразвуковой генератор с источником пьезоизлучения, расположенным под острым углом относительно оси движения топлива,
Недостатками данного устройства являются: сложная и ненадежная конструкция с множеством конструктивных элементов и со значительными затратами электроэнергии на обеспечение его работоспособности, а также низкий уровень взрыво- и пожаробезопасности, поскольку применяются электрические высоковольтные разряды в топливе.
Технической задачей полезной модели является создание простой и надежной конструкции устройства для обработки жидкого топлива, обеспечивающего именно процесс его кавитации, и, как следствие, его диспергирование на молекулярном уровне и дезинтеграции полимеров в нем, посредством пьезоизлучателя, сообщающего вибрационное воздействие непосредственно на топливо.
Техническим результатом, который может быть получен при использовании заявленного устройства, является обеспечение процесса кавитации топлива и, как следствие, его диспергирование на молекулярном уровне и дезинтеграции полимеров в нем.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для обработки жидкого топлива, включающее полый корпус с входным и выходным штуцерами, и ультразвуковой генератор с пьезоизлучателем, расположенным под острым углом относительно оси движения топлива, согласно полезной модели упомянутый полый корпус выполнен в виде тройника, один из присоединительных концов которого размещен под острым углом относительно оси движения топлива, при этом внутри упомянутого присоединительного конца тройника установлен пьезоизлучатель, соединенный с ультразвуковым генератором, с возможностью непосредственного вибрационного воздействия на топливо с амплитудой и частотой, величины которых выбраны для возникновения кавитации топлива.
За счет того, что внутри присоединительного В конца тройника 1, размещенного под острым углом относительно оси движения топлива, установлен пьезоизлучатель 2, соединенный с ультразвуковым генератором 3, с возможностью непосредственного вибрационного воздействия на топливо с амплитудой и частотой, величины которых выбраны из условия возникновения кавитации топлива внутри заявленного устройства, в процессе обработки топлива обеспечивается его кавитация, и, как следствие, его диспергирование на молекулярном уровне и дезинтеграция полимеров в нем.
Диспергирование топлива на молекулярном уровне и дезинтеграция полимеров в нем приводит к повышению активности молекул топлива и, как следствие, к интенсификации процесса окисления топлива в цилиндрах ДВС. Это обеспечивает более полное сгорание топлива в цилиндрах ДВС без образования нагаров и, как следствие, снижение расхода топлива и токсичности отработавших газов при эксплуатации различных типов и мощности ДВС.
Заявляемое устройство поясняется чертежом, на котором схематически представлен продольный разрез устройства для обработки топлива.
Устройство для обработки жидкого топлива включает в себя полый корпус с входным 4 и выходным 5 штуцерами, выполненный в виде тройника 1, и пьезоизлучатель 2, соединенный с ультразвуковым генератором 3. Входной А и выходной С присоединительные концы тройника 1 соответственно соединены с входным 4 и выходным 5 штуцерами, сообщенные с входным и выходным каналами топливоподачи ДВС соответственно. Внутри присоединительного В конца тройника 1, размещенного под острым углом относительно оси движения топлива, установлен пьезоизлучатель 2 с возможностью непосредственного вибрационного воздействия на топливо.
Амплитуду и частоту непосредственного вибрационного воздействия на топливо выбирают из условия возникновения кавитации топлива внутри заявленного устройства. Величина амплитуды непосредственного вибрационного воздействия на топливо, создаваемого пьезоизлучателем 2, например, может быть рассчитана по формуле:
где f - частота непосредственного вибрационного воздействия на топливо, создаваемого пьезоизлучателем 2;
Р - среднее давление внутри устройства для обработки топлива, создаваемое топливным насосом;
ρ - плотность топлива;
k=0,6÷0,7 - коэффициент.
Устройство для обработки топлива работает следующим образом.
Устройство устанавливается между топливным баком и ДВС.
Ультразвуковой генератор 3, соединенный с пьезоизлучателем 2, подключается к штатной бортовой сети через реле и предохранитель (на чертеже не показаны).
После запуска ДВС топливо из топливного бака (на чертеже не показан) забирается топливным насосом (на чертеже не показан) и подается в устройство для обработки жидкого топлива, включающий полый корпус, выполненный в виде тройника 1, через входной 4 штуцер, сообщенный с входным каналом топливоподачи ДВС. На топливо, проходящее из входного А присоединительного конца тройника 1 в его выходной С присоединительный конец, внутри присоединительного В конца тройника 1, размещенного под острым углом относительно оси движения топлива, непосредственно воздействует вибрация, создаваемая пьезоизлучателем 2, на который подается импульсы напряжения от ультразвукового генератора 3.
Таким образом, в результате непосредственного вибрационного воздействия на топливо с амплитудой и частотой, величины которых выбраны для возникновения кавитации топлива, внутри присоединительного В конца тройника 1, размещенного под острым углом относительно оси движения топлива, обеспечивается процесс кавитации топлива, и, как следствие, его диспергирование на молекулярном уровне и дезинтеграция полимеров в нем. Далее обработанное топливо через выходной штуцер 5, сообщенный с выходным каналом топливоподачи ДВС, подается в цилиндры ДВС (на чертеже не показаны), где происходит его сгорание (окисление).
Заявляемое устройство с простой и надежной конструкцией позволяет обеспечить эффект в виде снижения расхода топлива и токсичности отработавших газов ДВС, соизмеримый с эффектом от других устройств, применяемых в данной области.
В таблице приведены экспериментальные данные, показывающие влияние непосредственного вибрационного воздействия на топливо.
Согласно выше приведенным табличным данным параметров топлива непосредственное вибрационное воздействие на топливо приводит к повышению активности молекул топлива и, как следствие, к интенсификации процесса окисления топлива в цилиндрах ДВС. Экспериментально доказано, что при работе бензинового инжекторного ДВС расход топлива при использовании заявленного устройства снизился на: холостом ходу - на 21,4%; частичных нагрузках - на 10-15%, причем меньшие значения снижения расхода топлива соответствуют большим нагрузкам на ДВС.