Устройство для электризации топлива, подаваемого в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРИЗАЦИИ ТОПЛИВА, ПОДАВАЕМОГО В КАМЕРУ СГОРАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Авторы Вершина Георгий Александрович Пилатов Александр Юрьевич Тамкович Егор Сергеевич(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(57) Устройство для электризации топлива, подаваемого в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, содержащее кольцо, снабженное высоковольтной высокотемпературной изоляцией, установленное на выходе канала распылителя топлива форсунки и подключенное к одному из зажимов высоковольтного источника питания, причем полярность упомянутого зажима противоположна полярности металлического корпуса камеры сгорания, отличающееся тем, что содержит блок управления впрыска топлива, включенный в цепь высоковольтного источника питания постоянного тока и выполненный с возможностью регулирования напряжения на зажимах источника питания таким образом, что каплям топлива, прошедшим через кольцо, сообщается заряд , удовлетворяющий соотношению 3 ц где- диаметр поперечного сечения кольца 11705 1 2009.04.30- окружной средний диаметр кольца- коэффициент поверхностного натяжения топлива- плотность топлива- диаметр наэлектризованной топливной каплиц- дифференциальная характеристика впрыска топлива. Изобретение относится к двигателестроению, а именно к устройствам для обработки подаваемого в дизель топлива. Известно устройство для электризации топлива 1, включающее некоронирующее металлическое кольцо, закрепленное на электродержателе, изолированное от корпуса термостойким диэлектриком, а также коронирующий электрод, закрепленный соосно на иголке форсунки, в котором топливо приобретает электрический заряд. Это позволяет повысить дисперсность распыливаемого топлива и способствует образованию гомогенной топливовоздушной смеси. Недостатками известного устройства являются малая эффективность снижения токсичности и пониженная экономичность дизеля вследствие газодинамических потерь в процессе перепуска рабочей смеси в процессе работы дизеля через соединительный канал. Известно устройство для электризации топлива 2 - прототип, включающее кольцо,снабженное высокотемпературной изоляцией и установленное на выходе канала распылителя топлива форсунки, карбюратора, инжектора, при этом кольцо подключено к зажиму постоянного высоковольтного источника питания, а полярность зажима противоположна полярности металлического корпуса камеры сгорания, в котором топливо электризуется путем подачи высокого выпрямленного напряжения от источника питания на кольцо. Это позволяет равномерно распределить частицы топлива по объему камеры сгорания и получить гомогенную смесь топлива с окислителем, и обеспечить высокую степень полноты сгорания заряда. Однако, так как в действительности массовый расход топлива через распылитель форсунки в процессе работы двигателя постоянно изменяется, а напряжение постоянного высоковольтного источника при этом остается постоянным, то электрический заряд наэлектризованной капли топлива, прошедшей через кольцо и попавшей в камеру сгорания, а следовательно, и ее средний диаметр в камере сгорания будет изменяться, что неизбежно нарушает дисперсность распыляемого топлива и гомогенность топливновоздушной смеси и не приводит к достаточно высокой степени полноты сгорания топлива. Задача, решаемая изобретением, - повышение степени полноты сгорания топлива и снижение токсичности отработавших газов. Задача решается тем, что устройство для электризации топлива, подаваемого в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, содержащее кольцо, снабженное высоковольтной высокотемпературной изоляцией, установленное на выходе канала распылителя топлива форсунки, подключенное к одному из зажимов высоковольтного источника питания,причем полярность зажима противоположна полярности металлического корпуса камеры сгорания, содержит блок управления впрыска топлива, включенный в цепь постоянного высоковольтного источника питания постоянного тока и выполненный с возможностью регулирования напряжения на зажимах источника питания таким образом, что каплям топлива, прошедшим через кольцо, сообщается заряд , удовлетворяющий соотношению 3 ц где- диаметр поперечного сечения кольца 2 11705 1 2009.04.30- окружной средний диаметр кольца- коэффициент поверхностного натяжения топлива- плотность топлива- диаметр наэлектризованной топливной каплиц- дифференциальная характеристика впрыска топлива. На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства для электризации топлива на фиг. 2 показано регулирование значения заряда, сосредоточенного на клеммах высоковольтного источника питания при изменении массового расхода топлива через канал распылителя топлива форсунки. Устройство для электризации топлива, подаваемого в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, содержащее кольцо 1, снабженное высоковольтной высокотемпературной изоляцией, установленное на выходе канала 2 распылителя топлива форсунки 3,подключенное к одному из зажимов высоковольтного источника 4 питания, с зажимами, а также блок 6 управления впрыска топлива. Устройство работает следующим образом. При истечении через форсунку 3 и канал 2 распылителя проходящая масса топлива приобретает электрический заряд, одноименный с полярностью корпуса форсунки 3 за счет электростатической индукции. Проходя через распылитель топлива форсунки 3, струя топлива попадает в пространство, ограниченное кольцом 1, внутри которого создается в центральной области кольца электрическое поле напряженностью, которая определяется по формуле 4 где- суммарный электрический заряд, передаваемый стенками форсунки 3 и канала 2 распылителя топлива форсунки 3- диаметр поперечного сечения кольца 1- окружной средний диаметр кольца 1. Если расход топлива через канал 2, а также электрический заряд, переданный струе топлива, остаются постоянными, то все капли распыленного по камере сгорания (на чертеже не показана) имеют один и тот же минимальный диаметр, который определяется из условия неразрушения капли топлива, представляемого в виде формулы 42 1 ц 623 где- суммарный электрический заряд, передаваемый стенками форсунки 3 и канала 2 распылителя топлива форсунки 3- диаметр поперечного сечения кольца 1- окружной средний диаметр кольца 1 ц - элементарная доля цикловой подачи топлива, проходящая через канал 2- коэффициент поверхностного натяжения топлива- плотность топлива- диаметр наэлектризованной топливной капли. На выходе из кольца, таким образом, все капли топлива имеют один и тот же размер. Напряжение на зажимах 5 высоковольтного источника 4 питания, создаваемое при этом для достижения поставленной задачи, определится по формуле 3 ц где- суммарный электрический заряд, передаваемый стенками форсунки 3 и канала 2 распылителя топлива форсунки 3 11705 1 2009.04.30- диаметр поперечного сечения кольца 1- окружной средний диаметр кольца 1 ц- дифференциальная характеристика впрыска топлива (производная по времени от расхода топлива через канал 2)- коэффициент поверхностного натяжения топлива- плотность топлива- диаметр наэлектризованной топливной капли. Из последней формулы видно, что при изменении массы топлива, проходящей через канал 2 распылителя топлива форсунки 3 (массового расхода топлива), необходимо изменять напряжение посредством дополнительно установленного блока 6 управления впрыска топлива на зажимах 5 высоковольтного источника 4 питания в соответствии с указанной зависимостью. При этом все капли впрыскиваемого топлива имеют один и тот же размер. Заряженные частицы топлива равномерно распределяются по объему за счет сил отталкивания, что позволяет получить гомогенную смесь топлива с окислителем и обеспечить высокую степень полноты сгорания топлива, более эффективное снижение токсичности отработавших газов в результате уменьшения в них компонентов продуктов неполного сгорания топлива. Источники информации Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.