Экономия топлива за счет электризации и электростатического распыления топлива

Полезная модель относится к устройствам приготовления топливной смеси в любых тепловых установках, содержащих топливные форсунки, например, в двигателях внутреннего сгорания (ДВС), в котельных установках.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является устройство приготовления топливной смеси, содержащее топливную форсунку-прототип (Большой энциклопедический словарь, М, 1991 г, т.2,с.568).

При всех достоинствах прототипа, следует отметить то, что современные устройства приготовления топливной смеси, использующих топливные форсунки, пока несовершенны и не обеспечивают достаточной гомогенизации топливной смеси, особенно при дефиците окислителя, например, инжекторные топливные форсунки в тепловых двигателях, что приводит к перерасходу топлива и требует для получения достаточной степени очистки выхлопных газов таких тепловых машин дополнительного применения дорогих и ненадежных сотовых каталитических нейтрализаторов их токсичности.

Целью изобретения является повышение качества устройств приготовления топливной смеси, путем усовершенствования топливных форсунок.

Технический результат, данной полезной модели состоит в усовершенствовании устройства приготовления топливной смеси, конкретно в модернизации топливных форсунок, за счет улучшения степени распыления ими топлива и, как следствие, улучшение общей топливной экономичности тепловых установок и экологической чистоты их отходящих газов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащим, содержащее устройства подачи топлива(топливную форсунку) и окислителя, устройство смешивания топлива и окислителя и устройство подачи топливной смеси в зону горения, введен электростатический распылитель топлива.

Рис. 1

На рис. 1 показано устройство приготовления топливной смеси на примере инжекторного двигателя внутреннего сгорания двигателя.

Устройство приготовления топливной смеси состоит из топливного бака (не показан), топливного насоса 1 высокого давления, присоединенного через топливопровод 2 к топливной форсунке 3 (инжектору двигателя). Она показана упрощенно и состоит из корпуса 4, имеющего топливный канал 5 и сопло 6. На форсунке 3 размещена кольцевая электроизолирующая вставка 7, а на ней укреплен кольцевой электропроводящий электрод 8, с внутренним диаметром отверстия, превышающим диаметр сопла 6. В состав устройства введен вихревой смеситель 9, имеющий тангенциальный ввод в смеситель, например, в виде одного или нескольких отверстий в корпусе (показано только одно отверстие), для интенсивного вихревого смешивания компонентов топливовоздушной смеси, а именно атмосферного воздуха, отходящих горячих газов двигателя, пара, внутри этого вихревого смесителя 9, с поледущей подачей их тангенсально в конический патрубок 11, в зону вихревой закрутки основного потока окислителя - воздуха. Вихревой смеситель 9 соединен коническим патрубком 11 с впускным отверстием 13 рабочего цилиндра камеры сгорания 14 двигателя, показанной упрощенно. В камере сгорания 14 двигателя также размещена штатная электрическая свеча зажигания 15, содержащая центральный электрод 16, электроизолятор 17 и корпус 18 с ввертной частью и боковым электродом 19, электрически соединенного с массой двигателя. Электроды 16, 19 свечи зажигания и электроды 8, 16 электростатического распылителя топлива присоединены соответственно к источникам 20 и 21 знакопостоянного высоковольтного импульсного напряжения к источнику питания, например, к аккумуляторной батарее 22. На чертеже также упрощенно показаны выпускной коллектор 23 двигателя, зона электростатического распыления топлива 24, зоны интенсивного вихревого смешивания топлива и окислителя 26, компонентов топлива 25 и зажигания.

Принцип работы устройства

При подаче топлива в топливную форсунку 3 и высоковольтных импульсов напряжения на кольцевой электрод 9, синхронизированных с импульсами зажигания ТВС на свече 15, топливо со среза сопла 8 тонко и интенсивно распыляется Кулоновскими силами отталкивания вследствии электрической зарядки струи топлива электрическим зарядом одноименного знака, и одновременно активизируется в электростатическом поле. Одновременно в вихревом смесителе 9 зоне распыления топлива происходит и итенсивное вихревое смешивание компонентов топливной смеси. Воздух, поступающий от воздушного фильтра, в конический завихритель 11 вихревого смесителя 9, интенсивно закручивается, одновременно в вихревом сопле 1, размещённое во входном патрубке 8 и зафиксированное прокладкой 9, далее закрученный воздух в зоне смешивания 23 интенсивно перемешивается с топливом, распыляемым инжекторной форсункой 3, а далее через конические сопла 11, 12 активизированная, хорошо смешанная ТВС через входное отверстие 13 при поднятом впускном клапане(не показан) попадает внутрь камеры сгорания 14 цилиндра двигателя, а именно в зону 26 концентрации и воспламенения ТВС, поскольку на центральном электрод подают второй потенциал от блока 20, разноименный по отношению к электрическому потенциалу, которым заряжают топливо на срезе сопла 8.

Благодаря тонкому распылению топлива электрическим полем и вихревому смешиванию ТВС качество ТВС в зоне 25 намного выше, чем в аналоге.

В результате, обеспечивается повышенная степень дисперсности распыла топлива, гомогенности топливной смеси, возрастает топливная экономичность ДВС и повышение полноты ее сгорания, т.е. улучшается экология ДВС.

Формула изобретения

1. Устройство приготовления топливной смеси для её сжигания, например, камерах сгорания тепловых двигателей, топках котлов, содержащее топливную форсунку, отличающееся тем, что форсунка снабжена электростатическим распылителем топлива.

2. Устройство по п. 1, отличающийся тем, что электростатический распылитель содержит маломощный источник высокого напряжения, кольцевой электрод, размещённый в зоне распыла топлива непосредственно вблизи от топливной форсунки и электрически присоединённый к одному из выходов этого источника, второй выход которого электрически присоединен к центральному электроду электрической свечи зажигания приготовленной топливной смеси в зоне ее электрического воспламенения.

3. Устройство по п. 1, 2, отличающийся тем, что электрод выполнен электропроводящим и кольцевым с его внутренним диаметром, превышающим диаметр сопла форсунки, и размещённого непосредственно на топливной форсунке через электроизолятор коаксиально соплу топливной форсунки, например, в одной плоскости с торцом сопла форсунки.

4. Устройство по п. 1, 2, 3, отличающийся тем, что оно применено в инжекторных ДВС, причём каждое кольцевой электрод размещён на соответствующей инжекторной форсунке, и электрически присоединен к соотвествующему.

5. Устройство по п. 1, 2, отличающийся тем, что оно применено в карбюраторных ДВС, причём кольцевые электроды размещены электроизолировано на жиклёрах карбюратора.

6. Устройство по п. 1, 2, отличающийся тем, что кольцевой электрод электростатического распылителя топлива топливной форсунки конструктивно совмещён с вихревым смесителем топливной смеси, и выполнен например в виде электропроводящего кольца, размещенного внутри этого вихревого смесителя, выполненного из диэлектрика, причем это кольцо присоединено к одному их выходов выходу источника знакопостоянного высокого напряжения, второй выход которого присоединен электрически к центральному электроизолированному электроду свечи зажигания, размещенной непосредственно в зоне воспламенения приготовленной топливной смеси.

Реферат

Предложена полезная модель устройства приготовления топливной смеси, отличающаяся от прототипа тем, что в известную топливную форсунку введен электростатический распылитель топлива.

Автор: Дудышев Валерий Дмитриевич, Россия, Самара
Самарский технический университет
Заявка на изобретение ФИПС РФ № 2004134421
Решение о выдаче патента от 2.02 2005 г

Разместил статью: dudyshev
Дата публикации:  19-06-2011, 16:54

html-cсылка на публикацию		⇩ Разместил статью ⇩ Дудышев Валерий Дмитриевич  Его публикации  Нужна регистрация Отправить сообщение
BB-cсылка на публикацию
Прямая ссылка на публикацию

Огромное Спасибо за Ваш вклад в развитие отечественной науки и техники!