Смесеобразование в дизелях. Подача и распыление топлива. Распыление бензина


Распыление топлива

Количество просмотров публикации Распыление топлива - 70

На свойство смесеобразования, особенно при объёмном смесеобра­зовании, большое влияние оказывает качество распыления топлива при впрыске.

Критериями оценки качества распыления являются дисперс­ность распыления и однородность.

Распыление считается тонким, в случае если средний диаметр капель 5—40 мкм.

Тонкость и однородность распыления определяются давлением впрыска, противодавлением среды, частотой вращения вала насоса и конструктивными особенностями распылителя.

Кроме качества распыления большое влияние на процесс смесе­образования в дизелях оказывает глубина проникновения факела распыленного топлива в воздушный заряд (так называемая ʼʼдально­бойностьʼʼ факела). При объёмном смесеобразовании она должна быть такой, чтобы топливо ʼʼпробивалоʼʼ весь воздушный заряд, не осаждаясь при этом на стенках камеры сгорания.

Форма факела (рис. 5) характеризуется его длиной lф, углом конусности βф и шириной bф.

Рис. 5. Форма топливного факе­ла и его положение в камере сго­рания

Формирование факела происхо­дит постепенно в процессе развития процесса впрыска. Длина lф факела увеличивается по мере продвижения новых частиц топлива к его верши­не. Скорость продвижения вершины факела при увеличении сопротивле­ния среды и уменьшении кинœетиче­ской энергии частиц уменьшается, а ширина bф факела увеличивается. Угол βф конусности при цилиндри­ческой форме соплового отверстия распылителя составляет 12—20°.

Предельная длина факела должна соответствовать линœейным размерам камеры сгорания и обеспечивать полный охват простран­ства камеры сгорания факелами. При малой длинœе факела горение может протекать вблизи форсунки, т. е. в условиях недостатка возду­ха, который не успевает своевременно поступать из периферийных зон камеры в зоны горения. При чрезмерной длинœе факела топливо осœедает на стенках камеры сгорания. Осевшее на стенках камеры топливо в условиях безвихревого процесса сгорает не полностью, причем на самих стенках образуется нагар и сажа.

Топливо, введенное в цилиндр в виде факелов, распределяется в воздушном заряде неравномерно, так как число факелов, определя­емое конструкцией распылителя, ограничено.

Другой причиной неравномерного распределœения топлива в ка­мере сгорания является неравномерная структура самих факелов.

Обычно в факелœе различают три зоны (рис. 6): сердцевину, среднюю часть и оболочку. Сердцевина состоит из крупных частиц топлива, которые в процессе формирования факела имеют наиболь­шую скорость движения. Кинœетическая энергия частиц передней части факела передается воздуху, благодаря чему воздух перемещается в направлении оси факела.

Рис. 6. Топливный факел: 1 — сердцевина; 2 — средняя часть; 3 — оболочка

Средняя часть факела содержит большое количество мелких частиц, образовавшихся при дроблении пе­редних частиц сердцевины силами аэродинамического сопротивления. Распыленные и утратившие кинœети­ческую энергию частицы оттесняются и продолжают движение лишь под действием потока воздуха, увлекаемого по оси факела. В оболочке находятся наиболее мелкие частицы, имеющие минимальную ско­рость движения.

На распыление топлива оказывают влияние следующие факторы:

‣‣‣ конструкция распылителя;

‣‣‣ давление впрыска;

‣‣‣ состояние среды, в которую впрыскивается топливо;

‣‣‣ свойства топлива.

Несмотря на то, что конструкция распылителœей отличается бо­льшим разнообразием, наибольшее распространение получили рас­пылители с цилиндрическими сопловыми отверстиями (рис. 7, а) и штифтовые распылители (рис. 7, б). Реже используются распы­лители со встречными струями (рис. 7, в) и с винтовыми завихри­телями (рис. 7, г).

Рис. 7. Распылители форсунок: а — с цилиндрическим сопловым отверстием; б — штифтовой; в — со встречными струями; г — с винтовыми завихрителями

Распылители с цилиндрическими сопловыми отверстиями бывают многодырчатыми и однодырчатыми, открытыми и закрытыми (с запорной иглой). Штифтовые распылители выполняются только однодырчатыми закрытого типа; распылители со встречными струя­ми и с винтовыми завихрителями бывают только открытыми.

Цилиндрические сопловые отверстия обеспечивают получение сравнительно компактных факелов с малыми конусами расширения и большой пробивной способностью.

С увеличением диаметра отверстия сопла глубина проникнове­ния факела возрастает. Распылитель открытого типа обеспечивает меньшее качество распыления, чем закрытый. Наиболее низкое ка­чество распыления отмечается при использовании сопел открытого типа в начале и конце впрыска топлива, когда истечение топлива в цилиндр происходит при малых перепадах давления.

Штифтовые распылители имеют иглу с цилиндрическим или коническим штифтом на конце. Между штифтом и внутренней по­верхностью соплового отверстия имеется кольцевая щель, отчего факел распыляемого топлива обретает форму полого конуса. Такие факелы хорошо распределяются в среде воздушного заряда, но име­ют малую пробивную способность. Подобные распылители исполь­зуются в разделœенных камерах сгорания с небольшими размерами.

Чем выше давление впрыска, тем больше пробивная способ­ность и длина топливного факела, тем тоньше и равномернее рас­пыление топлива.

Среда, в которую впрыскивается топливо, влияет на качество распыления посредством давления, температуры и завихрения. С повышением давления среды увеличивается сопротивление про­движению факела, что приводит к уменьшению его длины. При этом качество распыления изменяется незначительно.

Возрастание температуры воздуха приводит к снижению длины факела вследствие более интенсивного испарения частиц топлива.

Чем интенсивнее движение среды в цилиндре, тем равномернее распределяется топливо в объёме камеры сгорания.

Повышение температуры топлива приводит к уменьшению дли­ны факела и более тонкому распылению, так как при нагреве топ­лива уменьшается его вязкость. Топлива, имеющие большую вяз­кость, распыляются хуже.

referatwork.ru

РАСПЫЛИВАНИЕ ТОПЛИВА

Впрыск топлива осуществляется под давлением через сонловое отверстие распылителя форсунки.

Фотографированием процесса впрыска через весьма короткие промежутки времени установлено, что по выходе из соплового отверстия струя топлива распадается на мельчайвше капли и образует факел распыленного топлива. Распыливание топлива и продвижение факела в глубь камеры сгорания зависит от вязкости и сил поверхностного натяжения топлива, давления впрыска, противодавления среды, куда впрыскивается топливо, размеров, формы и качества изготовления соплового отверстия и движения воздуха в период впрыска.

Струя топлива дробится на большое число движущихся капель (5 — 10Б — 20-10е), образующих факел распыленного топлива. Распределение капель в факеле (по числу и размерам) весьма неравномерное.

Факел состоит из сердцевины 1, где движутся крупные капли и отдельные струи топлива, еще не распавшиеся на капли, средней зоны 2, содержащей большое число крупных капель, и внешней зоны 3, состоящей из мелкораспыленных капель топлива.

Длину факела 1ф и угол конуса уф подбирают в зависимости от формы и типа камеры сгорания. От этих же факторов зависит выбор количества сопловых отверстий, через которые производится впрыск топлива.

При впрыске в движущуюся воздувшую среду наблюдается искривление факела.

При впрыске в неподвижную среду  факел движется вдоль оси распылителя форсунки; при движении воздуха перпендикулярно факелу его вневшие слои сносятся по направлению движения воздуха; при круговом движении воздуха, характерном для вихревой камеры, факел искривляется и часть топлива попадает на стенку. Мелкие капли, находящиеся во вневших слоях факела, уносятся движущимся воздухом, частично испаряются и попадают в зону, где происходит воспламенение топлива. При движении факела навстречу воздуху, характерном для предкамеры, факел искривляется и мелкие капли, находящиеся во внешних слоях, уносятся воздухом в зону, где начинается воспламенение топлива.

Топливная аппаратура должна обеспечивать xoponieeраспыли-вание топлива, т. е. раздробление его на мельчайнше капли но возможности одинаковых размеров. Особенно большое значение имеет тонкость и однородность распиливания для смесеобразования в неразделенных камерах сгорания. Размеры образующихся капель должны соответствовать интенсивности вихревого движения воздуха и конструкции камеры сгорания. Слишком мелкие капли быстро испаряются, и образовавшиеся пары сосредотачиваются вблизи распылителя, что приводит к переобогащению смеси в этой зоне камеры сгорания. Крупные капли, образующиеся в конце впрыска, могут вызвать ухудшение процессов смесеобразования и сгорания и привести к дымному выпуску.

Топливо в камеру сгорания впрыскивается при сравнительно высоких давлениях, поэтому дробление струи на капли начинается сразу по выходе топлива из сопловых отверстий распылителя.

Качество распиливания улучшается при повышении давления впрыска, которое, в свою очередь, зависит от конструкции топливной аппаратуры, числа оборотов двигателя и количества топлива, подаваемого на один цикл (цикловая подача). Увеличение числа оборотов и цикловой подачи приводит к росту давления впрыска и более однородному и тонкому распыливанию топлива. На режимах холостого хода качество распиливания топлива существенно ухудшается. У насос-форсунок двухтактных двигателей Я A3 максимальное давление впрыска достигает 1200— 1500 бар (кГ/см2) при 2000 об/мин и полной подаче топлива. Для топливной системы разделенного типа, устанавливаемой на четырехтактных двигателях ЯМЗ, при 2100 об/мин коленчатого вала и полной подаче топлива наибольшее давление впрыска равно 400—500 бар (кГ/см2).

Впроцессеподачитопливавцилиндр давлениевпрыскаи условия движения частиц топлива изменяются, следовательно, и качество распыливания топлива меняется во время впрыска. Наиболее мелко распыленное топливо поступает в камеру сгорания в середине впрыска, в начале и конце впрыска качество распыливания хуже. Такой характер впрыска приводит к дроблению струи на капли различных диаметров: от нескольких микрометров до десятых долей миллиметра. Опыты показали, что наибольшее количество капель имеет диаметр 0,01—0,03 мм.

На качество распыливания существенно влияет давление топлива на выходе из соплового отверстия распылителя: при увеличении давления впрыска размеры капель особенно резко уменьшаются в начале и конце впрыска.

С повышением давления впрыска значительно улучшается качество распыливания топлива при малых числах оборотов и цикловых подачах.

maestria.ru

Смесеобразование в дизелях. Подача и распыление топлива.

Для осуществления действительного цикла дизеля в конце процесса сжатия, с некоторым опережением, топливной системой в камеру сгорания начинает подаваться топливо. Эффективное протекание рабочего процесса в цилиндре дизеля на всех режимах его работы достигается правильным дозированием – своевременной подачей топлива топливным насосом высокого давления (ТНВД) при хорошем качестве распыления и необходимом распределении топлива по камере сгорания.

Для эффективного протекания последующих процессов рабочего цикла подача топлива в дизеле должна удовлетворять следующим требованиям:

1.Необходимо осуществлять впрыскивание топлива в строго опре­деленные фазы цикла. Начало подачи, характеризуемое углом опере­жения впрыскивания, и конец подачи, зависящий от продолжительнос­ти впрыскивания, должны обеспечивать наиболее полное использова­ние теплоты топлива. Для автотракторных дизелей и дизелей дорож­ных машин на полных нагрузках углы опережения впрыскивания 5 – 30°, а продолжительность подачи топлива 20 – 45° п. к. в. Отклонения начала или конца подачи топлива от требуемого вызывает нарушение процесса сгорания, снижение мощности Nе и ухудшение экономических и экологических показателей работы двигателей.

2.При впрыскивании должны обеспечиваться требуемые качество распыливания и распределение топлива в камере сгорания. Это обус­ловлено тем, что после попадания в камеру сгорания топлива необходи­мо быстрое протекание последующих физических и химических про­цессов: нагревания, испарения, смешения, окисления и др.

3.Цикловая подача должна соответствовать нагрузочному и ско­ростному режимам двигателя, при этом необходимо обеспечивать иден­тичность протекания процесса подачи топлива во всех циклах и во все цилиндры дизеля.

Рис. 21. Дифференциальная (1) и интег­ральная (2) характеристики впрыскивания

Параметры топливоподачи оценивают с помощью дифференциальной и интегральной характеристик впрыскивания. Дифференциальная характеристика (1) показывает зависимость объемной (или массовой) скорости подачи топлива из распылителя форсунки от времени или угла поворота кулачкового вала ТНВД. При анализе цикла дизеля дифференциальную характеристику впрыскивания строят в зависимости от угла поворота коленчатого вала двигателя. С помощью этой характеристики подбирают наиболее приемлемые закономерности топливоподачи с учетом заданных фаз и общей продолжитель ности впрыска (Θвп). По оси абсцисс отложены углы поворота коленчатого вала φ, φн вп, φк вп – моменты начала и конца впрыскивания, Θвп – продолжительность впрыскивания, Θо вп – угол опережения впрыскивания топлива; по оси ординат – величина объемной подачи топлива на градус угла поворота коленчатого вала . Интегральная характеристика (2) показывает количество подаваемого топливаVвп от начала подачи до любого её момента. Графически величина Vвп представляет собой заштрихованную площадь. По этой характеристике определяют количество топлива, которое подается в цилиндр ДВС за один впрыск – цикловая подача.

Процесс распыления заключается в дроблении струи топлива на капли под действием давления и аэродинамического сопротивления сжатого воздуха, а также возмущений в потоке струи, возникающих при истечении топлива из сопла распылителя. Для обеспечения нормального сгорания топливо должно быть распылено на капли определенных размеров. При слишком мелких каплях испарение топлива может завершиться в непосредственной близости от сопла распылителя, и оно не будет проникать в отдаленные точки камеры сгорания, а при слишком крупных будет затруднено испарение. Современные топливные системы обеспечивают получение капли 10…30 мкм и менее.

Рис.22. Схема струи распыленного топли­ва: 1 – кривая распределения топлива; 2 – скорость движения частиц; 3 – внешний слой струи; 4 – внутренний слой струи.

Струя топлива, впрыскиваемая в камеру сгорания, принимает форму факела, внешняя зона которого состоит из капель диаметром 10…30мкм, а внутренняя – из более крупных капель (200 мкм). Факел характеризуется длинной Lст, шириной Вст и углом конуса ст. Развитие факела оценивается скоростью движения его переднего фронта, где происходит наиболее быстрое торможение капель в связи с аэродинамическим сопротивлением среды. При этом заторможенные капли оттесняются к периферии и заменяются новыми. Кинетическая энергия капель передается окружающему заряду, происходит его частичное подсасывание внутрь факела, возникает попутный турбулентный поток, разрушающий сердцевину 4. Возникающие на поверхности факела вихри срывают с него мелкие капли и распределяют по всему объему камеры сгорания. Общее число капель, образующихся при распылении 5 – 20 млн.

studfiles.net

Система распыления топлива при содействии электрического поля и способы использования

Изобретение используется в системах сгорания, таких как двигатели внутреннего сгорания (ДВС) или нефтяные горелки. Устройство для уменьшения размера частиц топлива (100), впрыскиваемого в камеру сгорания, содержит топливопровод (110), первую (114) и вторую (112) металлические сетки, средство электропитания (130), топливный инжектор (120). Сетки (112, 114) расположены внутри топливопровода (110). Средство электропитания (130) производит электрическое поле между сетками (112, 114). Топливный инжектор (120) расположен на конце топливопровода (110) после первой металлической сетки (112). Также в изобретении рассмотрены способы использования устройства (100) для уменьшения размера частиц топлива, впрыскиваемого из инжектора (120), улучшения топливной экономичности транспортного средства, увеличения выходной мощности ДВС и улучшения выбросов из ДВС, заключающиеся в приложении электрического поля к топливу внутри топливопровода (110) для снижения его вязкости. Технический результат заключается в уменьшении размера частиц топлива, впрыскиваемых инжектором. 5 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Предпосылки изобретения

Технология впрыска топлива используется в большинстве систем сгорания, таких как двигатели внутреннего сгорания или нефтяные горелки. Известно, что распыление играет важную роль в эффективности сгорания и количестве испускания загрязняющих веществ, в частности более тонкий топливный туман обеспечивает более эффективное сгорание топлива, приводящее к увеличению отдаваемой мощности и уменьшению вредных выбросов. Это связано с тем фактом, что сгорание начинается от поверхности раздела между топливом и воздухом (кислородом). Если размер капель топлива уменьшается, полная площадь поверхности для начала процесса горения увеличивается, повышая эффективность сгорания и улучшая выбросы.

Один способ уменьшения размера капель топлива состоит в использовании топливного инжектора, в котором используется высокое давление, такое как до 200 бар (20000 кПа) для бензина для уменьшения размера капель топлива до 25 мкм в диаметре. Такой инжектор, однако, требовал бы существенных изменений в топливопроводах в транспортных средствах, поскольку существующие топливопроводы для бензина могут поддерживать давление топлива меньше чем 3 бар (300 кПа).

Другой известный способ уменьшения размера капель топлива представляет собой электростатическое распыление, которое сообщает всем каплям топлива отрицательный заряд. Размер капли мал, если плотность заряда капель высока. Кроме того, так как капли с отрицательным зарядом отталкивают друг друга, агломерации не происходит. Данная технология электростатического распыления требует специальных топливных инжекторов с очень высоким напряжением, прямо прилагаемым к форсунке каждого инжектора. Эмиттерный катод испускает отрицательные заряды для прохождения топлива к аноду и не опускается для закрывания сопла, чтобы остановить распыление. Использование такого инжектора требует существенных изменений в существующих топливных системах транспортных средств.

Существует потребность в получении способа генерирования более тонкого топливного тумана от топливного инжектора, чем производится в настоящее время, для получения более чистого сгорания, более высокой выходной мощности и более высокой топливной экономичности.

Сущность изобретения

Кратко, настоящее изобретение обеспечивает получение способа уменьшения размера частиц топлива, впрыскиваемых инжектором. Способ включает этапы обеспечения потока топлива в топливопроводе; воздействия на жидкость электрическим полем, достаточным для снижения вязкости жидкости при передаче от топливопровода в инжектор; передачи жидкости от топливопровода в инжектор; и впрыска жидкости из инжектора.

Настоящее изобретение также обеспечивает получение устройства для уменьшения размера частиц топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания. Устройство содержит топливопровод, первую металлическую сетку, расположенную в пределах топливопровода, и вторую металлическую сетку, расположенную в пределах топливопровода перед или после первой металлической сетки. Средство электропитания электрически соединено с первой металлической сеткой и второй металлической сеткой. Работа средства электропитания производит электрическое поле между первой металлической сеткой и второй металлической сеткой. Топливный инжектор расположен на конце топливопровода после металлической сетки.

Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает получение способа улучшения топливной экономичности транспортного средства, способа увеличения выходной мощности от двигателя внутреннего сгорания и способа улучшения выбросов из двигателя внутреннего сгорания благодаря прохождению топлива по топливопроводу; способ включает приложение электрического поля к топливу в пределах топливопровода в направлении, параллельном направлению топливного потока, для снижения его вязкости; и выпуск топлива, имеющего пониженную вязкость, сквозь топливный инжектор в камеру сгорания для сгорания.

Таким образом, согласно изобретению приложен способ уменьшения размера частиц топлива, впрыскиваемого из инжектора, содержащий этапы:

a) обеспечения потока топлива по топливопроводу;

b) воздействия на топливо электрическим полем, достаточным для уменьшения вязкости топлива при передаче из топливопровода в инжектор;

с) передачи топлива из топливопровода в инжектор; и

а) впрыска топлива из инжектора.

Предпочтительно этапы а) и b) содержат обеспечение потока топлива в направлении, параллельном направлению электрического поля.

Предпочтительно этапы а) и b) содержат обеспечение потока топлива в направлении, противоположном направлению электрического поля.

Предпочтительно этап b) содержит воздействие на жидкость электрическим полем, имеющим силу между приблизительно 800 В/мм и приблизительно 1500 В/мм.

Предпочтительно этап b) содержит воздействие на жидкость электрическим полем в течение приблизительно от 5 секунд до приблизительно 15 секунд.

Также согласно изобретению предложено устройство для уменьшения размера частиц топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания, содержащее: топливопровод; первую металлическую сетку, расположенную внутри топливопровода; вторую металлическую сетку, расположенную внутри топливопровода, перед первой металлической сеткой; средство электропитания, электрически соединенное с первой металлической сеткой и второй металлической сеткой, причем работа средства электропитания производит электрическое поле между первой металлической сеткой и второй металлической сеткой; и топливный инжектор, расположенный на конце топливопровода после первой металлической сетки.

Предпочтительно электрический источник содержит источник постоянного тока.

Предпочтительно первая металлическая сетка содержит анод.

Предпочтительно первая металлическая сетка расположена на расстоянии от второй металлической сетки, достаточном для движения топлива в топливопроводе приблизительно от 5 секунд до приблизительно 15 секунд между первой сеткой и второй сеткой.

Также согласно изобретению предложен способ улучшения топливной экономичности транспортного средства, содержащий:

a) прохождение топлива по топливопроводу;

b) приложение электрического поля к топливу внутри топливопровода для снижения его вязкости; и

c) выпуск топлива, имеющего сниженную вязкость, через топливный инжектор в камеру сгорания для сгорания.

Также согласно изобретению предложен способ увеличения выходной мощности от двигателя внутреннего сгорания, содержащий:

a) прохождение топлива по топливопроводу;

b) приложение электрического поля к топливу внутри топливопровода для снижения его вязкости; и

c) выпуск топлива, имеющего сниженную вязкость, через топливный инжектор в камеру сгорания для сгорания.

Также согласно изобретению предложен способ улучшения выбросов из двигателя внутреннего сгорания, содержащий:

a) прохождение топлива по топливопроводу;

b) приложение электрического поля к топливу внутри топливопровода для снижения его вязкости; и

c) выпуск топлива, имеющего сниженную вязкость, через топливный инжектор в камеру сгорания для сгорания.

Краткое описание чертежей

Прилагаемые чертежи, которые включены сюда и составляют часть данного описания, иллюстрируют вариант осуществления изобретения и совместно с общим описанием, данным выше, и подробным описанием, данным ниже, служат для пояснения признаков изобретения. На чертежах:

фиг.1 - схематический чертеж схемы проверки с использованием системы впрыска при содействии электрического поля согласно типичному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.2 - форма распыления капель топлива на пластину с использованием системы впрыска, показанной на фиг.1;

фиг.3 - диаграмма, показывающая размер капель дизельного топлива после прохождения системы впрыска топлива при содействии электрического поля относительно процентного отношения всех капель;

фиг.4 - диаграмма, показывающая размер капель бензина, смешанного с 20% этилового спирта, после прохождения системы впрыска топлива при содействии электрического поля относительно процентного отношения всех капель;

фиг.5 - блок-схема последовательности операций, показывающая способ использования системы, показанной на фиг.1; и

фиг.6 - вид в перспективе топливной системы транспортного средства, показывающий типичный вариант выполнения топливной системы впрыска топлива при содействии электрического поля, установленной в топливной системе транспортного средства.

Подробное описание изобретения

В нижеследующем описании используется некоторая терминология, которая применена только для удобства и не вносит ограничений. Терминология включает слова сверх определенно упомянутых, их производные и слова подобного значения. Вариант осуществления изобретения, показанный ниже, не предусмотрен как исчерпывающий или ограничивающий изобретение точной описанной формой. Этот вариант осуществления изобретения выбран и описан для лучшего пояснения принципов изобретения и его применения, практического использования и предоставления возможности другим специалистам в данной области техники лучшим образом использовать изобретение.

Настоящее изобретение используется для снижения вязкости топлива, когда топливо проходит сквозь электрическое поле в топливопроводе до входа в топливный инжектор для впрыска в камеру сгорания. Когда вязкость топлива снижается, размер впрыскиваемых распыляемых капель топлива также снижается, приводя к более эффективному сгоранию топлива. Изобретение находит применение в транспортных средствах с двигателями внутреннего сгорания, таких как автомобили, самолеты и суда, а также в неподвижных вариантах применения, таких как генераторы. Хотя настоящее изобретение направлено на уменьшение размера капель топлива, впрыскиваемого из топливного инжектора, специалистам в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение не ограничено топливом как жидкостью, но может использоваться также для других жидкостей для снижения вязкости жидкости и, таким образом, размера частиц распыляемых капель. Например, технология, воплощенная в настоящем изобретении, может использоваться в других вариантах применения, требующих малых распыленных капель, таких как распылители краски.

Система 100 впрыска топлива при содействии электрического поля согласно типичному варианту осуществления настоящего изобретения схематически показана на фиг.1. Система 100 впрыска включает топливопровод 110, по которому проходит топливо "F". Как показано на фиг.1, топливо F проходит слева (со стороны выше по потоку) вправо (к стороне ниже по потоку). Топливо F проходит из топливопровода 110 в топливный инжектор 120, который впрыскивает топливо F в камеру сгорания (не показана) для сгорания.

Находящаяся ниже по потоку сетка 112 вставлена в топливопровод 110. Находящаяся выше по потоку сетка 114 также вставлена в топливопровод 110 перед находящейся ниже по потоку сеткой 112. Сетки 112, 114 электрически изолированы от любого другого металла, включая топливопровод 110, и формируют конденсатор в пределах топливопровода 110. Находящаяся выше по потоку сетка 114, предпочтительно, может быть расположена между приблизительно 0,5 и 2 сантиметрами от находящейся ниже по потоку сетки 112. Кроме того, находящаяся ниже по потоку сетка 112, предпочтительно, может быть расположена приблизительно в 10-30 сантиметрах от топливного инжектора 120. Сетки 112, 114 могут быть выполнены из меди или некоторого другого электропроводного металла. Предпочтительно, электропроводный металл, из которого выполнены сетки 112, 114, химически не взаимодействует с топливом F, которое течет в топливопроводе 110 и проходит сетки 112, 114. Сетки 112, 114 имеют достаточно крупный размер ячеек для того, чтобы не оказывать неблагоприятного влияния на поток топлива F по топливопроводу 110 в топливный инжектор 120.

Источник 130 напряжения электрически соединен и с находящейся ниже по потоку сеткой 112, и с находящейся выше по потоку сеткой 114 для генерирования электрического поля между находящейся ниже по потоку сеткой 112 и находящейся выше по потоку сеткой 114. Положительная клемма 132 средства 130 электропитания соединена с находящейся ниже по потоку сеткой 112, делая находящуюся ниже по потоку сетку 112 анодом, и отрицательная клемма 134 средства 130 электропитания соединена с находящейся выше по потоку сеткой 114, делая находящуюся выше по потоку сетку 114 катодом. Такое устройство генерирует электрическое поле в направлении, параллельном, но противоположном направлению топливного потока F. Диаметр и размер ячеек сеток 112, 114 могут быть отрегулированы согласно расходу топлива.

В другом варианте осуществления изобретения (не показан) электрическое поле генерируется конденсатором, к которому прилагается электрическое поле в направлении, отличном от направления потока топлива F. Предусматривается, что электрическое поле может прилагаться в почти любом выполнимом направлении поперек потока и все же с достижением снижения вязкости.

Источник 130 напряжения может быть источником постоянного тока, хотя может использоваться источник переменного тока, который производит электрическое поле, имеющее низкую частоту. При применении электрического поля переменного тока частота прилагаемого поля находится в диапазоне приблизительно от 1 до приблизительно 3000 Гц, например приблизительно от 25 Гц до приблизительно 1500 Гц. Это поле может прилагаться в направлении, параллельном направлению потока жидкости, или оно может прилагаться в другом направлении, отличном от направления потока жидкости.

Источник 130 напряжения достаточно мощен для генерирования электрического поля приблизительно между 100 В/мм и 2500 В/мм между сетками 112, 114. Подбор конкретного значения в пределах этой амплитуды, как ожидается, будет зависеть от состава жидкости, желательной степени снижения вязкости, температуры жидкости и периода, в течение которого должно прилагаться поле. Будет понятно, что если напряженность поля слишком низка или период приложения слишком короткий, это не приведет к какому-либо существенному изменению вязкости. Наоборот, если сила электрического поля слишком высока или период приложения слишком продолжительный, вязкость жидкости может фактически увеличиться.

Из-за малого количества топлива F, которое расходуется в каждом цикле впрыска топливного инжектора 120, промежуток времени для топлива F для прохождения между сетками 112, 114 может быть таким большим, как 120 секунд. Один фактор, который влияет на это время прохождения, представляет собой коэффициент расхода топлива F. Например, ускорение транспортного средства (не показано), в котором используется система 100 впрыска, будет потреблять топливо F быстрее, чем холостой ход того же самого транспортного средства. Следовательно, на топливо F будет воздействовать электрическое поле, генерируемое между сетками 112, 114, в течение меньшего количества времени в течение ускорения, чем при холостом ходе. С целью учета этих факторов, время присутствия топлива как жидкости в пределах электрического поля может изменяться, например, между 0,1 и 120 секундами.

Блок-схема на фиг.4 поясняет способ использования системы 100. В ходе этапа 160 поток топлива F подается по топливопроводу 110. В ходе этапа 162 топливо F подвергается воздействию электрического поля, достаточного для снижения вязкости топлива F от передачи из топливопровода 110 в инжектор 120. Электрическое поле проходит в направлении, параллельном, но противоположном направлению потока топлива F. В ходе этапа 164 топливо F передается из топливопровода 110 в инжектор 120. В ходе этапа 166 топливо F впрыскивается из инжектора 120 в камеру сгорания для сгорания. Система 100 может использоваться для уменьшения размера частиц топлива, улучшения топливной экономичности транспортного средства, увеличения выходной мощности от двигателя внутреннего сгорания и улучшения выбросов из двигателя внутреннего сгорания.

Примеры

Экспериментальная установка с использованием системы 100 впрыска показана на фиг.1. Топливный инжектор 120, который использовался в ходе эксперимента, представлял собой инжектор Accel™ с высокий индуктивностью, изготовленный Mr. Gasket Co. в Кливленде, Штат Огайо.

В ходе эксперимента топливу F потребовалось приблизительно 15 секунд для прохождения электрического поля, произведенного между сетками 112, 114. Каждый факел топлива от топливного инжектора 120 продолжался приблизительно 4 миллисекунды, генерируя капли 122 топлива из топливного инжектора 120. Капли 122 были собраны на пластине 140, которая была накрыта слоем окисленного магния. Пластина 140 представляла собой квадрат приблизительно 10 сантиметров на 10 сантиметров, который достаточно велик для сбора всех капель 122 при распылении. Пластина 140 была расположена приблизительно в 10 сантиметрах от выхода топливного инжектора 120. Типичная регистрация собранных капель 122 показана на фиг.2.

Как только капли 122 были собраны, пластина 140 была исследована сканером высокого разрешения (не показан), и распределения по размерам капель были проанализированы программным обеспечением отображения. Хотя этот способ медленнее и более трудоемкий, чем известные способы оптического рассеяния, представляется, что этот способ более достоверен, чем любые другие способы. Каждая капля 122 в распыле была зарегистрирована и физически измерена.

Топливо F, которое было испытано в соответствии с этой схемой проверки, было дизельным топливом, а также бензином с 20% этилового спирта. Испытания проводились без использования системы 100 впрыска для задания базиса и затем с использованием системы 100 впрыска для определения преимуществ над базисными результатами. Статистические результаты для дизельного топлива показаны на фиг.3, в то время как результаты для бензина с 20% этилового спирта показаны на фиг.4. Результаты усреднены по многочисленным испытаниям. На основе обеих фигур ясно, что сильное электрическое поле уменьшает размер капель 122 в процессе распыления.

Пример 1

Для эксперимента с дизельным топливом давление топлива составляло 200 фунтов на квадратный дюйм (приблизительно 1380 кПа), электрическое поле было около 1,0 кВ/мм. Топливо F проходило приблизительно 15 секунд через электрическое поле. Эффект для дизельного топлива очень существенен. Например, количество капель 122 с радиусом меньше 5 мкм было увеличено от 5,3% (базис) до 15,3% с троекратным коэффициентом увеличения. На фиг.3 также видно, что электрическое поле произвело большинство капель 122 с радиусом меньше 40 мкм. Если система 100 впрыска применяется для дизельного транспортного средства, оценивается, что топливная экономичность будет увеличена на 15-30% и что выбросы будут также значительно улучшены.

Пример 2

При эксперименте с бензином (с 20% этилового спирта) давление топлива составляло 110 фунтов на квадратный дюйм (приблизительно 760 кПа), электрическое поле было 1,2 кВ/мм и топливо F проходило приблизительно за 15 секунд через электрическое поле. Эффект для бензина также существенен. Например, количество капель 122 с радиусом 10 мкм было увеличено с 17,6% (базис) до 20,7%, то есть с увеличением на 20%. Если система 100 впрыска применяется в бензиновом транспортном средстве, оценивается, что топливная экономичность будет увеличена на 5-10% и что выбросы будут также значительно улучшены.

Пример 3

Дорожные испытания проводились с использованием системы 100 впрыска в топливной системе транспортного средства 200 Mersedes Benz 300D, как показано на фиг.6. Система 100 установлена в транспортном средстве 200 таким образом, что топливо проходит через систему 100 вертикально от основания до верхней части системы 100.

Использование системы 100 увеличило топливную экономичность транспортного средства от пробега приблизительно 30 миль на галлон (приблизительно 12,75 километров на литр) без использования системы 100 до приблизительно 36 миль на галлон (приблизительно 15,3 километров на литр) с использованием системы 100, при этом увеличение составило приблизительно 20%. В этом примере сила электрического поля была между приблизительно 800 В/мм и приблизительно 1500 В/мм, при этом время прохождения потока топлива между сетками 114, 112 составляло приблизительно 5 секунд.

Дополнительно представляется, что и для дизельного топлива, и для бензина система 100 впрыска выдает более высокую выходную мощность на единицу топлива в результате меньшего размера капель 122 благодаря более низкой вязкости топлива F, впрыскиваемого для сгорания.

Хотя изобретение показано и описано здесь со ссылками на конкретные варианты конструкции, изобретение не ограничено показанными деталями. Скорее, различные модификации могут быть сделаны в деталях в пределах объема и диапазона эквивалентов формулы изобретения без отхода от изобретения.

1. Способ уменьшения размера частиц топлива, впрыскиваемого из инжектора, содержащий этапы:a) обеспечения потока топлива по топливопроводу, причем топливопровод имеет первую металлическую сетку и вторую металлическую сетку, расположенные внутри топливопровода;b) обеспечение работы средства электропитания, соединенного с первой металлической сеткой и второй металлической сеткой для генерирования электрического поля между первой металлической сеткой и второй металлической сеткой, причем электрическое поле является достаточным для уменьшения вязкости топлива в топливопроводе;c) передачи топлива из топливопровода в упомянутый топливный инжектор, расположенный после первой металлической сетки; иd) впрыска топлива из упомянутого инжектора.

2. Способ по п.1, в котором этапы а) и b) содержат обеспечение потока топлива в направлении, параллельном направлению электрического поля.

3. Способ по п.2, в котором этапы а) и b) содержат обеспечение потока топлива в направлении, противоположном направлению электрического поля.

4. Способ по п.1, в котором этап b) содержит воздействие на жидкость электрическим полем, имеющим силу между приблизительно 800 В/мм и приблизительно 1500 В/мм.

5. Способ по п.1, в котором этап b) содержит воздействие на жидкость электрическим полем в течение приблизительно от 5 с до приблизительно 15 с.

6. Устройство для уменьшения размера частиц топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания, содержащее:топливопровод;первую металлическую сетку, расположенную внутри топливопровода;вторую металлическую сетку, расположенную внутри топливопровода, перед первой металлической сеткой; исредство электропитания, электрически соединенное с первой металлической сеткой и второй металлической сеткой, причем работа средства электропитания производит электрическое поле между первой металлической сеткой и второй металлической сеткой; итопливный инжектор, расположенный на конце топливопровода после первой металлической сетки.

7. Устройство по п.6, в котором электрический источник содержит источник постоянного тока.

8. Устройство по п.6, в котором первая металлическая сетка содержит анод.

9. Устройство по п.6, в котором первая металлическая сетка расположена на расстоянии от второй металлической сетки, достаточном для движения топлива в топливопроводе приблизительно от 5 с до приблизительно 15 с между первой сеткой и второй сеткой.

10. Способ улучшения топливной экономичности транспортногосредства, содержащий:а) прохождение топлива по топливопроводу, причем топливопровод имеет первую металлическую сетку и вторую металлическую сетку, расположенные внутри топливопровода;b) обеспечение работы средства электропитания, соединенного с первой металлической сеткой и второй металлической сеткой для генерирования электрического поля между первой металлической сеткой и второй металлической сеткой для снижения вязкости топлива; иc) выпуск топлива, имеющего сниженную вязкость, через топливный инжектор, расположенный после первой металлической сетки, в камеру сгорания для сгорания.

11. Способ увеличения выходной мощности от двигателя внутреннего сгорания, содержащий:a) прохождение топлива по топливопроводу, причем топливопровод имеет первую металлическую сетку и вторую металлическую сетку, расположенные внутри топливопровода;b) обеспечение работы средства электропитания, соединенного с первой металлической сеткой и второй металлической сеткой для генерирования электрического поля между первой металлической сеткой и второй металлической сеткой для снижения вязкости топлива; иc) выпуск топлива, имеющего сниженную вязкость, через топливный инжектор, расположенный после первой металлической сетки, в камеру сгорания для сгорания.

12. Способ улучшения выбросов из двигателя внутреннего сгорания, содержащий:a) прохождение топлива по топливопроводу, причем топливопровод имеет первую металлическую сетку и вторую металлическую сетку, расположенные внутри топливопровода;b) обеспечение работы средства электропитания, соединенного с первой металлической сеткой и второй металлической сеткой для генерирования электрического поля между первой металлической сеткой и второй металлической сеткой для снижения вязкости топлива; ис) выпуск топлива, имеющего сниженную вязкость, через топливный инжектор, расположенный после первой металлической сетки, в камеру сгорания для сгорания.

www.findpatent.ru

распыление жидкого топлива - это... Что такое распыление жидкого топлива?

 распыление жидкого топлива n

silic. Ölzerstäubung

Универсальный русско-немецкий словарь. Академик.ру. 2011.

  • распыление газопоглотителя
  • распыление жидкости

Смотреть что такое "распыление жидкого топлива" в других словарях:

  • КАРБЮРАТОРНЫЕ ДВИГАТЕЛИ — (двигатели внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием), двигатель, в котором горючая смесь приготавляется карбюратором вне камеры сгорания и воспламеняется в камере сгорания свечой зажигания. Первый такой двигатель был создан Э. Ленуаром… …   Энциклопедический словарь

  • пневматическая форсунка — Распыление жидкого топлива происходит за счёт кинетической энергии его струи и распыляющего пара. [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN air stream atomizerpneumatic atomizer …   Справочник технического переводчика

  • жидкое топливо — [liquid fuel] горючее вещество, имеющее общее для всех его видов жидкое агрегатное состояние. Жидкое топливо представлено своими естественными видами (разными сортами нефти) и постянно расширяющимся перечнем искусствен видов. Нефть природный… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • клапан — 1.3.1.3 клапан: Подвижная часть многофункционального регулирующего устройства, которая открывает, изменяет степень открытия или закрывает подачу газа. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Карбюратор — Карбюратор  узел системы питания ДВС Отто, предназначенный для создания горючей смеси оптимального состава путём смешивания (карбюрации, фр. carburation) жидкого топлива с воздухом и регулирования количества её подачи в цилиндры… …   Википедия

  • ГОСТ 22350-91: Корпус ракеты на жидком топливе. Термины и определения — Терминология ГОСТ 22350 91: Корпус ракеты на жидком топливе. Термины и определения оригинал документа: 27*. Стрингер (лонжерон) сухого отсека корпус а ракеты на жидком топливе Стрингер (лонжерон) Прямой стержень, являющийся элементом продольного… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • диффузионное горение — [diffusion combustion] взаимодействие топлива и окислителя, при котором горение протекает одновременно с образованием горючей смеси. Скорость диффузионного горения зависит от диффузионных процессов смешения. При этом в условиях гетерогенного… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • диффузионное горение — Взаимодействие топлива и окислителя, при к ром горение протекает одноврем. с образов. горючей смеси. Скорость д. г. зависит от диффузионных процессов смешения. При этом в условиях гетерогенного горения необх. распыление и испарение жидкого… …   Справочник технического переводчика

  • АЭРОЗОЛИ — [от греч. аёг воздух и лат. sol(utio) раствор], дисперсные системы с газовой дисперсионной средой и твердой или жидкой дисперсной фазой. Классификация. По способу образования различают конденсационные и диспергационные А. Первые возникают в… …   Химическая энциклопедия

  • ФОРСУНКА — прибор для подачи жидкого топлива (нефти) в топочное пространство парового котла в распыленном состоянии для последующего его сгорания в таком виде. Распыление нефти производится при помощи пара или сжатого воздуха. На паровозах для этой цели… …   Технический железнодорожный словарь

  • Диспергирование — [dispersion] тонкое измельчение твердых тел или распыление жидкостей, приводящее к образованию дисперсных (коллоидных) систем: порошков, суспензий, эмульсий. Диспергирование жидкостей в газовой среде называется распылением, а в жидкостях… …   Энциклопедический словарь по металлургии

universal_ru_de.academic.ru


Смотрите также