СИСТЕМА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТОПЛИВА ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЕМ В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2003 года по МПК F02M27/04 

Изобретение относится к конструированию машин и, в частности, к топливным системам двигателей внутреннего сгорания, а именно к системам для обработки топлива электрическим полем.

Известна система, описанная в устройстве для обработки топлива, содержащая гидравлическое устройство, состоящее из полого корпуса с двумя штуцерами для соединения с подводящим и отводящим топливопроводами, положительного электрода, установленного по оси корпуса и топливоотводящего трубопровода, и отрицательного электрода, размещенного концентрично положительному электроду с образованием между ними канала для прохода топлива. Корпус и отводящий топливопровод выполнены из электроизоляционного материала. Положительный электрод частично расположен в отводящем топливопроводе, а отрицательный электрод выполнен в виде оплетки на внешней поверхности отводящего топливопровода, причем последний снабжен вставками для положительного электрода, имеющего каналы для прохода топлива.

Система предусматривает наличие электрического источника (преобразователя) высокого напряжения для формирования электрического потенциала на электродах (SU, авторское свидетельство 1671934, кл. F 02 М 27/04, опубл. 1991).

Недостатками известной системы являются невозможность раздельного регулирования параметров электрического поля между различными электродами и не предусмотрено регулирование параметров электрического поля в зависимости от режима работы двигателя, а также отсутствие кожуха, в котором размещены гидравлическое устройство (корпус с электродами), и преобразователь высокого напряжения, и связанные с этим повышенная опасность травмирования электрическим током высокого напряжения обслуживающего персонала и возможное повреждение электрических коммуникаций высокого напряжения в эксплуатации.

Известна система, описанная в устройстве для обработки топлива, содержащая гидравлическое устройство, состоящее из полого корпуса из электроизоляционного материала с впускным и выпускным каналами, сообщенными с соответствующими топливопроводами двигателя, положительного электрода, установленного по оси корпуса, и отрицательного электрода, размещенного концентрично положительному электроду, причем положительный электрод с корпусом и положительный электрод с отрицательным электродом образуют соответственно каналы для прохода топлива и первичную камеру обработки.

Система предусматривает наличие электрического источника (преобразователя) высокого напряжения для формирования электрического потенциала на электродах (DE, заявка 4029056, кл. F 02 М 27/04, опубл. 1991).

Недостатками известной системы являются невозможность раздельного регулирования параметров электрического поля между различными электродами и не предусмотрено регулирование параметров электрического поля в зависимости от режима работы двигателя, а также отсутствие кожуха, в котором размещены гидравлическое устройство (корпус с электродами) и преобразователь высокого напряжения, и связанные с этим повышенная опасность травмирования электрическим током высокого напряжения обслуживающего персонала и возможное повреждение электрических коммуникаций высокого напряжения в эксплуатации.

Известна система, описанная в устройстве для обработки топлива в двигателе внутреннего сгорания, принятая за прототип, содержащая гидравлическое устройство, состоящее из отрицательного (первого) электрода в виде сетки, дополнительного отрицательного (второго) электрода в виде втулки и перфорированного положительного (третьего) электрода в виде пластины с центральным осевым стаканом, установленные в вертикально расположенном по потоку топлива полом составном корпусе из диэлектрического материала с входным и выходным каналами, сообщенными с входным и выходным топливопроводами двигателя, рабочего канала для прохода топлива, образованного отверстиями в электродах и зазорами между электродами, отражателя в виде жидкостно-газовой селективной мембраны, установленной в перфорированном электроде, насадка в виде сферических тел из диэлектрического материала и сливного канала в нижней части корпуса.

Система предусматривает наличие высоковольтного импульсного источника энергии (высоковольтного преобразователя энергии) в виде распределителя зажигания с положительным и отрицательным полюсами, подключенного положительным полюсом к перфорированному положительному (третьему) электроду, а отрицательным полюсом к отрицательному (первому) и дополнительному отрицательному (второму) электродам (SU, патент 1806287, кл. F 02 М 27/04, 1993).

Недостатками известной системы являются невозможность раздельного регулирования параметров электрического поля между различными электродами и не предусмотрено регулирование параметров электрического поля в зависимости от режима работы двигателя для оптимизации процесса обработки топлива, а также отсутствие кожуха, в котором размещены гидравлическое устройство (корпус с электродами) и высоковольтный преобразователь энергии, и связанные с этим повышенная опасность травмирования электрическим током высокого напряжения обслуживающего персонала и возможное повреждение электрических коммуникаций высокого напряжения в эксплуатации.

Техническим результатом изобретения является оптимизация процесса обработки топлива при раздельном регулировании параметров (напряжения, частоты) электрического поля между различными электродами за счет применения второго высоковольтного преобразователя энергии и при регулировании параметров электрического поля в зависимости от режима работы двигателя за счет применения первого и второго задатчика сигналов и датчика режима работы двигателя, а также устранение повышенной опасности травмирования электрическим током высокого напряжения обслуживающего персонала и возможного повреждения электрических коммуникаций высокого напряжения в эксплуатации за счет применения кожуха, в котором размещены гидравлическое устройство (корпус с электродами), высоковольтные преобразователи энергии и задатчики сигналов.

Указанный технический результат достигается тем, что система для обработки топлива электрическим полем в двигателе внутреннего сгорания, содержащая гидравлическое устройство, состоящее из полого составного корпуса, первого электрода в виде сетки, второго и третьего электродов, входного и выходного каналов, сообщенных с входным и выходным топливопроводами двигателя, рабочего канала для прохода топлива, образованного отверстиями в электродах и зазорами между электродами, высоковольтный преобразователь энергии с положительным и отрицательным полюсами, подключенный положительным полюсом к третьему электроду, а отрицательным полюсом ко второму электроду и сообщенный с источником низкого напряжения, снабжена вторым высоковольтным преобразователем энергии с положительным и отрицательным полюсами, первым и вторым задатчиками сигналов, датчиком режима работы двигателя, причем второй высоковольтный преобразователь энергии подключен положительным полюсом к первому, а отрицательным полюсом - ко второму электродам и сообщен с источником низкого напряжения, первый и второй высоковольтные преобразователи энергии сообщены с источником низкого напряжения через соответственно первый и второй задатчики сигналов, а датчик режима работы двигателя подключен к первому и второму задатчикам сигналов.

Кроме этого, система снабжена кожухом, в котором размещены гидравлическое устройство (корпус с электродами), первые и вторые высоковольтные преобразователи энергии и задатчики сигналов, первый и второй высоковольтные преобразователи энергии выполнены в виде высоковольтных трансформаторов, первый и второй задатчики сигналов выполнены в виде прерывателей с возможностью модулирования частоты и напряжения сигналов.

Заявленная система для обработки топлива электрическим полем в двигателе внутреннего сгорания поясняется схемой.

На чертеже изображена схема системы для обработки топлива электрическим полем в двигателе внутреннего сгорания.

Система содержит гидравлическое устройство, состоящее из первого электрода 1 в виде сетки, второго 2 и третьего 3 электродов, установленных в полом составном корпусе 4, входного 5 и выходного 6 каналов, сообщенных с входным 7 и выходным 8 топливопроводами двигателя (на чертеже не показан), рабочего канала для прохода топлива, образованного отверстиями 9 в первом 1, втором 2 и третьем 3 электродах, а также зазорами 10 между вторым 2 и третьим 3 электродами, первый 11 и второй 12 высоковольтные преобразователи энергии в виде высоковольтных трансформаторов с положительными 13 и отрицательными 14 полюсами, первый 15 и второй 16 задатчики сигналов в виде прерывателей, датчик 17 режима работы двигателя, источник 18 низкого напряжения.

Первый высоковольтный преобразователь энергии 11 подключен своим положительным полюсом 13 к третьему (положительному) электроду 3, а своим отрицательным полюсом 14 - ко второму (отрицательному) электроду 2, второй высоковольтный преобразователь энергии 12 подключен своим положительным полюсом 13 к первому (положительному) электроду 1, а своим отрицательным полюсом 14 - ко второму (отрицательному) электроду 2. Первый 11 и второй 12 высоковольтные преобразователи энергии сообщены с источником 18 низкого напряжения через соответственно первый 15 и второй 16 задатчики сигналов. Датчик 17 режима работы двигателя подключен к первому 15 и второму 16 задатчикам сигналов.

Кроме этого, система снабжена кожухом 19, в котором размещены гидравлическое устройство (корпус 4 с электродами 1, 2 и 3), первые и вторые высоковольтные преобразователи энергии 11 и 12 и задатчики сигналов 15 и 16.

Выполнение первого 11 и второго 12 высоковольтных преобразователей энергии в виде высоковольтных трансформаторов обусловлено простотой конструкции при преобразовании низковольтного сигнала в высоковольтный.

Выполнение первого 15 и второго 16 задатчиков сигналов в виде прерывателей с возможностью модулирования частоты и напряжения сигналов обеспечивает возможность трансформации постоянного тока и изменения (регулирования) параметров электрического поля на электродах 1, 2 и 3.

Размещение в кожухе 19 гидравлического устройства (корпуса 4 с электродами 1, 2 и 3), первого 11 и второго 12 высоковольтных преобразователей энергии и первого 15 и второго 16 задатчиков сигналов обусловлено необходимостью защиты обслуживающего систему персонала от высоковольтных электрических цепей и для защиты коммуникаций высокого напряжения от механических повреждений.

В качестве кожуха 19 может быть металлическая конструкция, скрепленная с корпусом 4.

В качестве датчика 17 режима работы двигателя может быть, например, контроллер машиниста тепловоза.

Работает система следующим образом.

Топливо из входного топливопровода 7 от насоса (на чертеже не показан) двигателя подается по впускному каналу 5 через отверстия 9 в первом 1 и втором 2 электродах, по зазорам 10 между вторым 2 и третьим 3 электродами и далее через отверстия 9 третьего электрода 3 в выходной канал 6 и в выходной топливопровод 8 к топливоподающим устройствам (на чертеже не показаны) двигателя.

Электрическое питание от источника 18 низкого напряжения подается на первый 15 и второй 16 задатчики сигналов и далее на первый 11 и второй 12 высоковольтные преобразователи энергии.

Сигнал от датчика 17 режима работы двигателя подается на первый 15 и второй 16 задатчики сигналов.

Высокое напряжение от положительного полюса 13 первого 11 высоковольтного преобразователя энергии подается на третий электрод 3, а от отрицательного полюса 14 на второй электрод 2.

Высокое напряжение от положительного полюса 13 второго 12 высоковольтного преобразователя энергии подается на первый электрод 1, а от отрицательного полюса 14 на второй электрод 2.

Топливо, проходя через отверстия 9 первого электрода 1, поляризуется, а проходя по зазорам 10 между вторым 2 и третьим 3 электродами под воздействием электрического поля, обрабатывается им (изменяет свою углеводородную структуру), что способствует более качественному распыливанию топлива и его сгоранию, т.е. повышается индикаторный к.п.д. двигателя.

При работе двигателя в зависимости от режима его работы (частоты вращения, мощности и т.д.) меняется значение (величина) сигнала от датчика 17 режима работы двигателя. Этот сигнал в первом 15 и втором 16 задатчиках сигналов модулирует (изменяет) параметры (напряжение, частоту) тока от источника 18 низкого напряжения, что приводит к изменению параметров (напряжения, частоты) сигналов от первого 11 и второго 12 высоковольтных преобразователей энергии, которые, в свою очередь, создают переменные электрические поля между первым 1 и вторым 2 электродами и между вторым 2 и третьим 3 электродами, воздействующие на поток топлива.

Общее воздействие электрического поля, создаваемого между электродами 1, 2 и 3, на поток топлива заключается в ослаблении молекулярных связей и оптимизации процессов воспламенения и горения топлива.

Изменение воздействия электрического поля на поток топлива в зависимости от режима работы двигателя (в т.ч. и скорости потока топлива) вызвано необходимостью формирования различной напряженности электрического поля для каждого конкретного режима (или группы режимов) работы двигателя.

Возможность раздельного регулирования параметров электрического поля между первым 1 и вторым 2, а также между вторым 2 и третьим 3 электродами за счет снабжения системы вторым 12 высоковольтным преобразователем энергии, первым 15 и вторым 16 задатчиками сигналов и датчиком 17 режима работы двигателя позволяет оптимизировать процесс обработки топлива как на предварительной стадии воздействия электрического поля от первого 1 и второго 2 электродов, когда происходит поляризация молекул топлива и требуются одни параметры электрического поля, так и при последующем воздействии электрического поля от второго 2 и третьего 3 электродов, когда требуются параметры электрического поля, отличные от первых, и происходят структурные изменения в топливе.

Таким образом, выполнение системы для обработки топлива в двигателе внутреннего сгорания с возможностью раздельного регулирования напряженности электрического поля между различными электродами и в зависимости от режима работы двигателя, а также с объединением в едином кожухе корпуса с электродами, двух высоковольтных преобразователей энергии и двух задатчиков сигналов, подключенных к датчику режима работы двигателя и источнику низкого напряжения, позволяет повысить эффективность обработки топлива электрическим полем с одновременным исключением опасности травмирования электрическим током высокого напряжения обслуживающего персонала и возможности повреждения электрических коммуникаций в эксплуатации.

Изобретение относится к конструированию машин, в частности к топливным системам двигателей внутреннего сгорания, а именно к системам для обработки топлива электрическим полем. Система для обработки топлива в двигателе внутреннего сгорания содержит гидравлическое устройство, состоящее из полого составного корпуса, первого электрода в виде сетки, второго и третьего электродов, входного и выходного каналов, сообщенных с входным и выходным топливопроводами двигателя, рабочего канала для прохода топлива, образованного отверстиями в электродах и зазорами между электродами; высоковольтный преобразователь энергии с положительным и отрицательным полюсами, сообщенный с источником высокого напряжения; второй высоковольтный преобразователь энергии с положительным и отрицательным полюсами; первый и второй задатчики сигналов; датчик режима работы двигателя. Система также снабжена кожухом, в котором размещены гидравлическое устройство, первые и вторые высоковольтные преобразователи энергии и задатчики сигналов. При этом первый и второй высоковольтные преобразователи энергии выполнены в виде высоковольтных трансформаторов, задатчики сигналов выполнены в виде прерывателей с возможностью модулирования частоты и напряжения сигналов. Техническим результатом является оптимизация процесса обработки топлива, устранение повышенной опасности травмирования электрическим током и возможного повреждения электрических коммуникаций. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Система для обработки топлива электрическим полем в двигателе внутреннего сгорания, содержащая гидравлическое устройство, состоящее из полого составного корпуса, первого электрода в виде сетки, второго и третьего электродов, входного и выходного каналов, сообщенных с входным и выходным топливопроводами двигателя, рабочего канала для прохода топлива, образованного отверстиями в электродах и зазорами между электродами, высоковольтный преобразователь энергии с положительным и отрицательным полюсами, подключенный положительным полюсом к третьему электроду, отрицательным полюсом ко второму электроду и сообщенный с источником высокого напряжения, отличающаяся тем, что она снабжена вторым высоковольтным преобразователем энергии с положительным и отрицательным полюсами, первым и вторым задатчиками сигналов, датчиком режима работы двигателя, причем второй высоковольтный преобразователь энергии подключен положительным полюсом к первому, а отрицательным полюсом ко второму электродам и сообщен с источником низкого напряжения, первый и второй высоковольтные преобразователи энергии сообщены с источником низкого напряжения через соответственно первый и второй задатчики сигналов, а датчик режима работы двигателя подключен к первому и второму задатчикам сигналов. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена кожухом, в котором размещены гидравлическое устройство, первые и вторые высоковольтные преобразователи энергии и задатчики сигналов. 3. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что первый и второй высоковольтные преобразователи энергии выполнены в виде высоковольтных трансформаторов. 4. Система по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что первый и второй задатчики сигналов выполнены в виде прерывателей с возможностью модулирования частоты и напряжения сигналов.