УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

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.
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,
вп
вп
вып
вып
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 выполнена удовлетворяющей соотношению S=(0,54÷0,81)S, где S - площадь выпускного канала (патент РФ №43040 на полезную модель, кл. F02М 27/04, опубл. 27.12.2004 - прототип).
Недостатком известного устройства для обработки топлива дизельного двигателя являются:
- 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;
вп
вып
- возможность применения в двигателях мощностью до 350 л.с, так как заданное соотношение впускного и выпускного каналов S=(0,54÷0,81)S не обеспечивает подачу необходимого объема топлива
в полость камеры обработки устройства в двигателях большей мощности, что соответственно приводит к потере мощности двигателя.
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.
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
i вп
вып
соотношению , где S - площадь поперечного сечения i-гo впускного канала, n - количество впускных каналов; S - площадь поперечного сечения выпускного канала.
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.
i вп
вып
Простота в изготовлении обеспечивается заданием трех достаточно просто определяемых параметра: S - площадь поперечного сечения впускного канала, n - число впускных каналов и S - площадь поперечного сечения выпускного канала. В зависимости от мощности двигателя принимается в заданном диапазоне конкретное соотношение площадей поперечного сечения впускного и выпускного каналов.
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
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.
Сравнительные характеристики стандартного дизельного топлива и топлива, обработанного с использованием прототипа и заявляемого устройства приведены в таблице.
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%.
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%.
Указанные выше преимущества выгодно отличают заявляемую полезную модель от прототипа.
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».
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.
Использование заявляемого устройства для обработки жидкого углеводородного топлива в различных энергетических установках, в том
числе в двигателях внутреннего сгорания, обеспечивает ему соответствие критерию «промышленная применимость».
Заявляемая полезная модель изображена на чертеже, где показан общий вид устройства для обработки жидкого углеводородного топлива двигателя внутреннего сгорания в разрезе.
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 .
Устройство для обработки жидкого углеводородного топлива двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.
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.
Таблица
Сравнительные характеристики базового топлива и топлива, обработанного прототипом и заявляемым устройством
Характеристики топлива
Стандартного дизельного топлива, ГОСТ 1667-78
Обработанное
дизельное топливо
с использование прототипа
с использованием заявляемого устройства
Вязкость кинематическая, мм<sup>2</sup>/с
5
4,85
3,39
Плотность, г /см<sup>2</sup>
0,93
0,88
0,62
Температура вспышки, °С
88
79,2
65,4
Теплота сгорания низшая для двигателей мощностью до 350 л.с, кДж/кг
42633
45930
47460
Изменение теплоты сгорания по отношению к базовому топливу (до 350 л.с), кДж/кг
-
3297
4827
7,7%
11,3%
Изменение теплоты сгорания топлива при его обработке заявляемым устройством по отношению к прототипу (до 350 л.с), кДж/кг
1530
46,4%
Теплота сгорания низшая для двигателей мощностью свыше 350 л.с, кДж/кг
42633
43912
47460
Изменение теплоты сгорания по отношению к базовому топливу (свыше 350 л.с), кДж/кг
-
1279
4827
3,0%
11,3%
Изменение теплоты сгорания топлива при его обработке заявляемым устройством по отношению к прототипу (свыше 350 л.с), кДж/кг
3548
277,4%