10.3.Электростатическое распыление водо-топливных эмульсий

  Электрическое поле может обеспечить Кулоновскими силами отталкивания и дробления капель идеальное распыление топлива в форсунках при минимальных энергозатратах. В сочетании с вихревым смешиванием компонентов топливной смеси с окислителем, это приведет к наилучшей гомогенизации топливной смеси и, как следствие, глубокому сгоранию топлива и существенной экономии топлива.

  На рис.10.3 показано устройство электростатического распыления 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 последущей подачей их тангенциально в конический патрубок 11, в зону вихревой закрутки основного потока окислителя – воздуха. Вихревой смеситель 9 соединен коническим патрубком 11 с впускным отверстием 13

Рис.10.3. Горелка-форсунка с электростатическим распылением и одновременной активацией топлива

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. Устройство работает следующим образом.

  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 вследствие электрической зарядки струи топлива электрическим зарядом одноименного знака, и одновременно активизируется в электростатическом поле. Одновременно в вихревом смесителе 9 зоне распыления топлива происходит и интенсивное 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 и полнота ее сгорания, т.е. существенно улучшается экология ДВС и топливная экономичность ДВС и прочих горелок.

ЛЕКЦИЯ 11

ВРАЩЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ ДЛЯ ИНТЕНСИВНОГО ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА

11.1. Эффективная магнитная свеча зажигания

с вращением электрической дуги

 Новая технология – включает метод и устройства интенсивного воспламенения и сжигания любой топливно-воздушной смеси, например, значительно обедненной, приготовленной из низкосортного топлива посредством оригинального простого плазмотрона с вращающейся электрической дугой. Пока практически во всех запальных устройствах для горелок и в двигателях внутреннего сгорания применяют обычные электроискровые методы и устройства. Однако они не позволяют обеспечить эффективное воспламенение и горение топлива, и как следствие ведут к перерасходу топлива и повышенной токсичности отходящих газов.

Пока электрические свечи зажигания – весьма несовершенны в бензиновых автомобилях, в том числе и в инжекторных – и во многом именно они повинны в прожорливости бензиновых авто ДВС и их низкой экологии, потому что топливная смесь (ТВС) не успевает эффективно воспламеняться и сгорать в цилиндрах мотора за короткие промежутки рабочего такта двигателя. Предлагается более эффективная свеча зажигания, которая повысит полноту сгорания топливной ТВС, даже в случае ее обеднения или переобогащения. Для радикального усовершенствования штатной свечи зажигания необходимо сделать совсем немного перейти от одиночного электрического разряда к кольцевому плазменному пятну вращающихся электрических искр. В этом случае топливная смесь намного быстрее и эффективнее воспламенится, а значит лучше сгорит, что ведет к экономичности мотора и идеальной экологической чистоте выхлопных газов с уровнем токсичности как минимум в рамках норм Евро 3–4 вообще без внешнего нейтрализатора ВГ ДВС. А устранение внешнего нейтрализатора ВГ – сразу даст экономию топлива не менее 10–15%.