СПОСОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2009 года по МПК F02M27/04 F02B51/04 

Изобретение относится к двигателестроению и одновременно к экологическим способам снижения токсичности выхлопных газов и в случае его использования может привести к созданию экологически чистого двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Главная проблема неэкономичности ДВС и высокой токсичности их выхлопных газов состоит в неполном сгорании топливовоздушной смеси в камерах двигателя, особенно в напряженных его режимах работы. Сложность полного дожига топливовоздушной смеси в камерах даже исправного двигателя при нормальных оборотах состоит в относительно коротких интервалах времени рабочего хода поршня(-ей) - сотые доли секунды, а также в неодинаковости условий воспламенения смеси по объему камеры.

Известен способ магнитной обработки топлива или топливной смеси любого химического состава от бензина, дизельного топлива и газа до спиртосодержащих жидкостей [Патент №2256815, F02M 27/04. Устройство для магнитной модификации топлива двигателя внутреннего сгорания]. Обработанное мощными магнитами топливо на молекулярном уровне частично перестраивает свою структуру, дробится на мельчайшие частицы. Что содействует более эффективному процессу сгорания, снижению образования нагара и препятствует выбросу недоокислившихся токсичных газов. При этом в жидкой топливной фазе резко ускоряется процесс растворения солей и других растворимых примесей, что также способствует процессу сгорания, особенно при запуске двигателя в условиях низких температур. Однако воздействие магнитного поля осуществляется в одностороннем порядке только на топливо, кроме того очень сложной и, очевидно, дорогостоящей является конструкция прибора для практической реализации данного способа в ДВС.

Известен способ интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания, позволяющий уменьшить токсичность выхлопных газов [реферат US 2005011500, опубл. 2005.01.20]. Изолированный электрод по этому способу, закрепленный в топливно-воздушном тракте между карбюратором и головкой цилиндров, подключают к отрицательному полюсу источника энергии (бортовой сети). Свечу зажигания через конденсатор (PED) подключают к положительному полюсу источника питания. Конденсатор включается в цепь между распределителем-прерывателем и свечой зажигания. Специальное устройство системы (NED), осуществляющей способ, подключается к впускному тракту и головке блока цилиндров и обеспечивает подачу отрицательного заряда по мере прохождения топливно-воздушной смеси по впускному тракту от карбюратора до сопла топливной форсунки. Вследствие этого в цилиндр попадает отрицательно заряженная топливно-воздушная смесь. Поскольку свеча имеет положительный заряд, топливно-воздушная смесь притягивается к свече, где происходит ее воспламенение.

Недостатком такого способа является обеспечение отрицательного полюса, воздействующего на топливно-воздушную смесь, и положительного полюса для свечи зажигания, наличием большого количества дополнительных энергоагрегатов, требующих повышения напряжения источника энергии (бортовой сети), при этом отрицательный и положительный заряд создаются электрическим полем.

Известен способ интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания, включающий предварительную обработку окислителя и топлива с последующим их интенсивным впрыском в камеры сгорания, например, одновременно - в карбюраторном двигателе, или поочередно - в дизельном двигателе [патент RU 2126094, F02M 27/04, опубл. 1999.02.10]. Способ заключается в том, что топливо и окислитель предварительно обрабатывают в сильном электрическом поле с Е≥1 кВ/см, воспламеняют подаваемую в камеру сгорания топливовоздушную смесь и воздействуют на нее сильным электрическим полем, напряженность и частоту которого регулируют в зависимости от высоты подъема поршня, температуры горения, степени токсичности выхлопных газов. Однако проблема создания экологически чистого двигателя внутреннего сгорания этим способом решается частично. Недостатком такого способа является довольно сложное конструктивное воплощение электроизолирующих, электроподводящих и контролирующих элементов для создания сильного двойного электрического поля сначала для обработки воздуха и топлива, а затем для. горящей топливовоздушной смеси и введения «свежих» электронов и ионов, что должно способствовать интенсификации скорости горения и более полному сгоранию топливно-воздушной смеси за время рабочего хода.

В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в повышении таких показателей ДВС как экологичность, экономичность, коэффициент полезного действия (кпд) и мощность.

Указанная задача решается тем, что в способе интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания, включающем воздействие на топливо и окислитель (воздух) электромагнитным полем, последующий интенсивный впрыск их в камеру смешивания топлива с воздухом и/или в камеру сгорания, воспламенение смеси согласно изобретению на топливо и окислитель (воздух) воздействуют разноименными полюсами источника магнитного поля, причем воздействие разноименными полюсами осуществляют в топливном и воздушном каналах постоянно до попадания их в камеру смешивания топлива с воздухом и/или в камеру сгорания.

При осуществлении способа, если на топливо воздействуют положительным полюсом, то на окислитель (воздух) воздействуют отрицательным полюсом и, наоборот, если на топливо воздействуют отрицательным полюсом, то на окислитель (воздух) воздействуют положительным.

В предлагаемом способе разнополюсная обработка магнитным полем топлива и воздуха создает различную диполяризацию их молекул, что позволяет таким молекулам при попадании в камеру сгорания значительно увеличить количество окислительных цепей в объеме камеры, принимающих участие в процессах воспламенения и горения на всех рабочих режимах. В том числе и пусковых. Такая интенсификация окислительных процессов приводит к более полному сгоранию попавшего в камеру топлива, повышению экономичности, кпд и, соответственно, мощности двигателя. Более полное сгорание топлива в свою очередь ведет к сокращению выбросов вредных веществ с отработавшими газами, являющимися в основном результатом неполного сгорания топлива. Подтверждением этого может служить полученный экспериментально результат смены отрицательного заряда отработавших газов на положительный, а их цвета - с темного на светлый (ликвидация сажевых частиц), и также значительная экономия топлива.

Обработка топлива положительным полюсом, а воздуха - отрицательным и наоборот (смена полюсов), влияет только на интенсивность процессов улучшения показателей ДВС.

Предлагаемый способ интенсификации рабочих процессов применим для ДВС любых форм смесеобразования, любого назначения и топлив любых физико-химических свойств.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом - структурной схемой расположения магнитов в воздушной и топливной системах ДВС.

На чертеже изображены: воздушный фильтр 1, воздухопровод (воздушный канал) 2, камера сгорания 3, камера смешивания 4 топлива с воздухом (для ДВС с внешним смесеобразованием), топливная емкость 5, топливопроводы низкого давления (топливные каналы) 6, топливный насос 7 низкого давления, топливный фильтр 8, топливный насос 9 высокого давления 9 (для дизелей), топливопровод 10 высокого давления (для дизелей), форсунка 11 (для дизелей или бензиновых ДВС с подачей топлива в камеру сгорания), топливопроводы 12 для подачи топлива в камеру сгорания, топливопроводы 13 для подачи смеси топлива с воздухом в камеру сгорания (для ДВС с внешним смесеобразованием), магниты 14 и 15 постоянного действия для обработки воздуха и топлива соответственно.

Способ осуществляют следующим образом.

При подаче воздуха в двигатель к камере сгорания 3 или к камере смешивания 4 воздуха с топливом через воздушный фильтр 1 и воздухопровод 2 обработку воздуха осуществляют отрицательным (или) положительным полюсом магнита 14, расположенным вблизи воздухопровода 2 и обращенным к нему отрицательным (или) положительным полюсом. При подаче топлива из топливной емкости 5 по топливопроводам (топливным каналам) низкого давления 6 и соответствующим агрегатам топливоподачи ДВС 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 к камере сгорания 3 или к камере смешивания топлива с воздухом 4 обработку топлива осуществляют положительным (или) отрицательным полюсом магнита 15, расположенным вблизи топливопровода низкого давления 6 и обращенным к нему положительным (или) отрицательным полюсом, то есть противоположным магниту 14.

Особенность предлагаемого способа состоит в том, что на топливо в топливном канале и на воздух в воздушном канале осуществляется постоянное воздействие противопоставленных полюсов магнитного поля до попадания топлива и воздуха в камеру сгорания или в камеру их смешивания. Магнитное поле может быть выполнено в стационарном виде или электромагнитном, но с постоянным противоположным воздействием «нужного» полюса на топливо и воздух. В отличие от прототипа магнитное поле необходимого полюса можно получить от магнита элементарной конструкции, имеющей небольшую стоимость.

Предлагаемый способ интенсификации может быть использован для ДВС с любыми процессами смесеобразования и воспламенения: бензиновых, карбюраторных, бензиновых с непосредственным впрыском топлива в камеру сгорания, дизельных. Способ также применим для обработки воздуха и топлива любого физико-химического состава - бензина дизельного, газового, спиртового и их смесей. Способ применим также для ДВС любого назначения - стационарных, транспортных, тракторных, комбайновых, генераторных, буровых и т.д.

Изобретение относится к двигателестроению и одновременно к экологическим способам снижения токсичности выхлопных газов и в случае его использования может привести к созданию экологически чистого двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Технический результат направлен на повышение экологичности, экономичности, мощности и кпд. Способ интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания включает воздействие на топливо и окислитель (воздух) магнитным полем, последующий интенсивный впрыск их в камеру смешивания топлива с воздухом и/или камеру сгорания, воспламенение смеси. Особенность предлагаемого способа в том, что на топливо и окислитель (воздух) воздействуют разноименными полюсами источника магнитного поля, причем воздействие разноименными полюсами магнитов осуществляют постоянно до попадания топлива и окислителя (воздуха) в камеру смешивания и/или в камеру сгорания. Если на топливо воздействуют положительным полюсом магнитного поля, то на воздух - отрицательным, и наоборот, если на топливо воздействуют отрицательным полюсом магнитного поля, то на воздух - положительным. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания, включающий воздействие на топливо и окислитель (воздух) магнитным полем, последующий интенсивный впрыск их в камеру смешивания топлива с воздухом и/или камеру сгорания, воспламенение смеси, отличающийся тем, что на топливо и окислитель (воздух) воздействуют разноименными полюсами источника магнитного поля, причем воздействие разноименными полюсами магнитов осуществляют постоянно до попадания топлива и окислителя (воздуха) в камеру смешивания и/или в камеру сгорания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на топливо воздействуют положительным полюсом магнитного поля, а на воздух - отрицательным.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на топливо воздействуют отрицательным полюсом магнитного поля, а на воздух - положительным.