Высокоэффективный экологически чистый топливный экономайзер

 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к экономайзерам для магнетизации топлива в автомобильных двигателях. Магнитный топливный экономайзер для двигателей внутреннего сгорания содержит два постоянных магнита, установленных в камере магнитизации, полюсы указанных магнитов обращены друг к другу и разделены зазором шириной 0,5-2 мм для прохода топлива, камеру магнитного фильтра, сообщенную с продольным сквозным каналом экономайзера и параллельную камере магнетизации. В камере магнитного фильтра также установлен постоянный магнит. Внешние концы постоянных магнитов, установленных в камере магнетизации, снабжены шайбами, образующими замкнутую цепь. Один конец постоянного магнита, установленного в камере магнитного фильтра, снабжен замыкающей шайбой, а другой его конец расположен против аналогичной шайбы, установленной в дне камеры магнитного фильтра, указанные шайбы образуют замкнутую магнитную цепь и фиксированный зазор для прохода топлива между магнитом и последней из упомянутых шайб. Изобретение включает также многокамерный и многоконтурный магнитные экономайзеры. Изобретение позволяет улучшить магнетизацию топлива, уменьшить расход топлива и повысить чистоту выхлопа. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, конкретно к экономайзерам для магнетизации топлива в автомобильных двигателях.

Для того чтобы уменьшить расход топлива путем улучшения его сгорания, существует способ магнетизации топлива. В соответствии с этим способом топливо пропускают через устройство для его магнетизации с целью улучшения дисперсности топлива при распыливании. Благодаря этому повышается степень сгорания топлива и достигается уменьшение его расхода.

В полезной модели N ZL 92206719.8 описан экономайзер - магнитизатор топлива, показанный на фиг. 1. Экономайзер имеет продольный сквозной канал в алюминиевом корпусе. По концам этого канала выполнены резьбы, в которые завинчены переходники для присоединения трубопроводов. В корпусе выполнена сообщенная с продольным каналом поперечная камера магнетизации, в которой установлены два цилиндрических магнита. Имеется также камера магнитного фильтра с установленным в ней цилиндрическим постоянным магнитом. После того, как в камере магнетизации установлены два магнита, обращенные друг к другу северными полюсами, камера магнетизации герметизируется цилиндрической пробкой. Преимущества этой полезной модель заключаются в том, что постоянные магниты имеют повышенные энергетические характеристики и увеличенную коэрцитивную силу, что приводит к уменьшению расхода топлива, улучшению полноты сгорания топлива и повышению мощности двигателя за счет улучшенной магнетизации топлива без наведения электростатического поля. В то же время уменьшается содержание в выхлопных газах моноокиси углерода и углеводородов, а магнитные вещества в меньшей степени накапливаются в камере магнитного фильтра вследствие адсорбции магнитом этих веществ.

Однако, в упомянутой полезной модели устройство постоянных магнитов не предусматривает образования замкнутых магнитных цепей. Поэтому имеется необходимость дальнейшего повышения напряженности магнитного поля для улучшения магнетизации топлива.

Целью данного изобретения является создание такой новой конструкции экономайзера для магнетизации топлива, в которой могли бы быть образованы замкнутые магнитные цепи, что должно улучшить магнетизацию топлива и в результате приведет к более эффективному сгоранию, повышению мощности двигателя, уменьшению расхода топлива и повышению чистоты выхлопа. Причем напряженность магнитного поля в камере магнитного фильтра должна быть увеличена настолько, чтобы магнитные вещества, имеющиеся в топливе, адсорбировались в камере магнитного фильтра без ее засорения.

Изобретением является магнитный топливный экономайзер для двигателей внутреннего сгорания, который содержат корпус, имеющий сквозной продольный канал. К обоим концам последнего герметично прикреплены переходники для присоединения топливных трубопроводов. Переходники имеют расширяющуюся часть. Перпендикулярно продольному каналу расположена камера магнетизации, в которой установлены два постоянных магнита, обращенных друг к другу полюсами, а между полюсами образован зазор шириной 0,5 - 2 мм для прохода топлива. Кроме того, имеется также камера магнитного фильтра, сообщенная с продольным каналом и параллельная камере магнетизации. В этой камере расположен постоянный магнит. Особенность данного экономайзера в том, что концы магнитов, противоположные тем, которые расположены один против другого в камере магнетизации, снабжены замыкающими шайбами, образующими замкнутую магнитную цепь, а один конец постоянного магнита, расположенного в камере магнитного фильтра, также снабжен замыкающей магнитной шайбой. Другой конец этого магнита расположен против замыкающей магнитной шайбы, установленной в днище камеры магнитного фильтра, образуя таким образом замкнутую магнитную цепь и фиксированный зазор для прохода топлива между указанным магнитом и магнитной замыкающей шайбой.

По сравнению с известными устройствами в данном экономайзере в связи с созданием замкнутых магнитных цепей стало возможным увеличить напряженность магнитного поля и повысить степень магнетизации топлива. Благодаря этому удалось достичь цели изобретения - уменьшить расход топлива и повысить чистоту выхлопа.

На фиг. 1 показано сечение известного магнитного топливного экономайзера.

На фиг. 2 представлено сечение первого варианта магнитного топливного экономайзера, являющегося предметом данного изобретения.

На фиг. 3 показан вид сверху на первый вариант магнитного экономайзера.

На фиг. 4 представлено сечение второго варианта магнитного топлива экономайзера, являющегося предметом данного изобретения.

На фиг. 5 показано сечение третьего варианта магнитного топливного экономайзера, являющегося предметом данного изобретения.

Данное изобретение описано ниже на примере вариантов со ссылками на чертежи, на которых идентичные элементы обозначены одинаковыми позициями.

Показанный на фиг. 2 корпус, обозначенный позицией 1, выполнен из алюминиевого сплава. Корпус 1 имеет сквозной продольный круглый в сечении канал, на концах которого выполнена внутренняя резьба. В корпусе 1 выполнены также камера магнитного фильтра и камера магнетизации, причем обе эти камеры перпендикулярны сквозному каналу и соединены с ним. К обоим концам продольного канала герметично присоединены переходники 13, 14, служащие для крепления трубопроводов. Переходники 13, 14 выполнены из алюминиевого сплава или бронзы. Внутренние отверстия переходников имеют расширяющиеся участки в месте присоединения к корпусу, в то время как их внешние участки, соединенные с топливоподводящей трубой, карбюратором или инжекционным насосом, имеют постоянный по длине диаметр.

Камера магнетизации представляет собой круглое в сечении гнездо, в котором установлены два постоянных магнита 3, 4 таким образом, что их полюсы обращены друг к другу. Между магнитами 3 и 4 имеется зазор для прохода топлива. Величина зазора 0,5 - 2 мм. Магниты могут быть обращены друг к другу одноименными и разноименными полюсами. Магниты снабжены замыкающими магнитными шайбами 7, 8, расположенными на их противоположных концах и образующими замкнутую магнитную цепь.

Камера магнитного фильтра имеет ступенчатую форму. Она сообщает продольный канал корпуса 1 с окружающей средой. Постоянный магнит 2 установлен в камере магнитного фильтра, причем один из концов магнита 2 снабжен магнитной замыкающей шайбой 6, также расположенной в камере магнитного фильтра. Другой конец магнита расположен против замыкающей магнитной шайбы 5, установленной на дне камеры магнитного фильтра, причем упомянутые шайбы образуют с магнитом замкнутую магнитную цепь. Между постоянным магнитом 2 и замыкающей магнитной шайбой 5 образован фиксированный зазор для прохода топлива.

В данном варианте ширина этого зазора приблизительно равна 1-5 мм, а предпочтительная его величина 2-3 мм. Магнитная шайба 5 установлена в выемке, выполненной в корпусе 1 на дне камеры магнитного фильтра. В эту выемку шайба может быть запрессована или установлена на клею.

Магнитные шайбы описанного типа, установленные в камере магнитного фильтра и камере магнетизации, образуют замкнутые магнитные поля высокой напряженности, что значительно увеличивает эффект магнетизации топлива в топливных магистралях, приводит к существенной экономии топлива и повышает чистоту выхлопных газов.

В данном варианте постоянные магниты 2, 3 и 4 выполнены в виде цилиндров из материала NF 30 с диаметрами и высотами в диапазоне 6-80 мм. Коэрцитивная сила постоянного магнита находится в диапазоне 1800-20000 Э. Магнетизация обычными методами дает магнитную индукцию на поверхности северного полюса 4000-5200 Гс.

В данном изобретении магнитные шайбы 5, 6, 7 и 8 выполнены в виде круглых дисков или цилиндров с диаметром 6-80 мм и толщиной 0,3 - 10 мм. Эти шайбы сделаны из магнитопроводящего материала, такого как DT-4, с промышленной чистотой или из листа кремниевистой стали.

Во время работы двигателя топливо проходит через топливоподводящие трубки в двухкамерный магнитный топливный экономайзер. Во время прохождения топлива по фиксированному зазору между постоянным магнитом 2 и магнитной шайбой 5 на дне камеры магнитного фильтра ввиду резкого уменьшения площади проходного сечения скорость топлива в зазоре резко увеличивается, а поток значительно турбулизируется. В турбулентном потоке группы молекул интенсивно трутся и сталкиваются, переходя в метастабильное состояние под влиянием броуновского движения. Под действием предварительной магнетизации в замкнутой магнитной цепи, созданной постоянным магнитом 2 вместе с шайбами 4, 3 в камере магнитного фильтра, группы молекул в метастабильном состоянии частично распадаются, частицы топлива уменьшаются и одновременно частицы металла, содержащиеся в топливе, извлекаются постоянным магнитом 2, топливо очищается. Далее топливо, вытекающее из упомянутого зазора, движется по продольному каналу корпуса и попадает в зазор, образованный полюсами постоянных магнитов 3 и 4. Поперечное сечение потока топлива вновь резко уменьшается, а скорость и турбулизация потока возрастают. Турбулизированный поток подвергается воздействию высоконапряженного магнитного поля с замкнутыми силовыми линиями. Указанное поле образуется постоянными магнитами 3, 4 и магнитными шайбами 7, 8. В магнитном поле происходит дальнейшее дробление метастабильных частиц, вязкость и плотность топлива уменьшаются, топливо приобретает свойство лучше распыляться, значительно улучшается способность топлива соединяться с кислородом. Такое топливо сгорает более интенсивно, чем необработанное, поэтому мощность двигателя возрастает, а выхлопные газы очищаются.

Во время сборки магнитные шайбы 7 и 8 первоначально прикрепляют к тыльным сторонам постоянных магнитов 3, 4. После этого постоянные магниты 3 и 4 устанавливают в камеру магнетизации и закрывают круглой пробкой 10, причем пробку 10 уплотняют и герметизируют, чтобы избежать утечек. Зазор между магнитами 3 и 4 для потока топлива должен иметь ширину 5-2 мм. После установки переходников 13, 14 в выемке корпуса 1 устанавливается (запрессовывается или ставится на клей) шайба 5. Диаметр шайбы 5 должен быть примерно на 1 мм меньше диаметра постоянного магнита 2. Затем в камеру магнитного фильтра помещают постоянный магнит 2. Причем полюс магнита должен быть расположен против шайбы 5, а ограничитель, фиксирующий осевое положение магнита 2, должен обеспечивать величину зазора между полюсом магнита и шайбой 5 в диапазоне 2-3 мм. В заключение закручивается и герметизируется пробка 9.

Когда магнитный топливный экономайзер, выполненный согласно данному изобретению, устанавливается на двигатель, его подключение зависит от типа двигателя. Если экономайзер используется на бензиновом двигателе, его вход подключают к напорному трубопроводу бензонасоса, а выход - к карбюратору. Предпочтительно, чтобы в этом случае экономайзер закреплялся непосредственно на карбюраторе. Если экономайзер применяется на дизельном двигателе, его вход сообщен с выходным трубопроводом фильтра, а выход - с топливным инжекционным насосом, причем в этом случае желательно, чтобы экономайзер устанавливался непосредственно на входе инжекционного насоса.

На фиг. 4 и 5 показаны соответственно второй и третий варианты изобретения, которые представляют собой многоконтурные топливные экономайзеры. Такие экономайзеры предназначены для мощных двигателей внутреннего сгорания многотоннажных автомобилей, тракторов, локомотивов и судов.

На фиг. 4 показан многоконтурный магнитный топливный экономайзер, который имеет три и более камеры магнетизации, расположенные рядом по длине. Камеры расположены вертикально, параллельно друг другу. В этих камерах установлены пары постоянных магнитов с замыкающими магнитными шайбами. Расположение постоянных магнитов и шайб в каждой камере такое же, как в варианте 1. Несколько пар постоянных магнитов здесь использованы для того, чтобы повторно магнетизировать топливо и повысить эффект магнетизации.

На фиг. 5 показан многоконтурный топливный экономайзер с несколькими параллельными продольными каналами в корпусе, причем каждый из каналов на входе сообщен с общим входным, а на выходе - с общим выходным коллекторами. В каждом канале установлено соответствующее количество пар постоянных магнитов и магнитных шайб, которые расположены так же, как в варианте 2. Такой вид топливного экономайзера разработан специально для мощных двигателей внутреннего сгорания.

По сравнению с известными подобными устройствами данный экономайзер обладает следующими преимуществами.

1. Замкнутые магнитные цепи, сформированные в экономайзере с помощью шайб, изготовленных из промышленно чистого железа или кремниевистой стали, значительно увеличивают напряженность магнитного поля. Так напряженность магнитного поля в камере магнитного фильтра увеличивается на 50 процентов, а в камере магнетизации - более чем на 10 процентов, в связи с чем существенно повышается эффект магнетизации топлива.

2. Применение двух и более интенсифицирующих ступеней магнетизации создает эффект суперпозиции, что может существенно увеличить эффект магнетизации топлива под действием высоконапряженного поля постоянных магнитов. Следствием этого является увеличение экономии топлива и уменьшение эмиссии вредных веществ. Эксперименты и натурные опыты показывают, что изобретение позволяет уменьшить расход топлива на 10-25 процентов, снизить эмиссию CO и HC соответственно на 20-80 процентов, причем уменьшение эмиссии CO происходит на 35 процентов в среднем и максимум на 80 процентов. Эмиссия HC в среднем уменьшается на 30 процентов и максимум на 80 процентов. Плотность дыма уменьшается более чем на 20 процентов.

3. Индуктивность магнитного поля в камере магнитного фильтра составляет более 6000 Гс. Такое поле может быть использовано не только для магнетизации топлива на первой стадии, но и для эффективной адсорбции частиц железа, содержащихся в топливе. Благодаря этому постоянный магнит в камере магнитного фильтра предохраняется от заноса частицами железа.

Варианты данного изобретения были рассмотрены со ссылками на прилагаемые чертежи. Однако изобретение может иметь различные изменения и модификации, не выходящие за рамки его существа.

Формула изобретения

1. Магнитный топливный экономайзер для двигателей внутреннего сгорания, содержащий корпус (1), имеющий сквозной продольный канал, в оба конца которого герметично установлены переходники (13, 14), сообщенные с топливоподводами, каждый переходник имеет расширяющийся канал, в корпусе выполнена перпендикулярная сквозному каналу камера магнетизации, в которой установлены два постоянных магнита (3, 4) с расположенными один против другого полюсами, между которыми образован зазор для прохода топлива шириной 0,5 - 2 мм, кроме того, в корпусе выполнена камера магнитного фильтра, соединенная со сквозным каналом и параллельная камере магнетизации, в этой камере помещен постоянный магнит (2), отличающийся тем, что внешние концы постоянных магнитов (3, 4) в камере магнетизации снабжены магнитными замыкающими шайбами (7, 8), образующими замкнутую магнитную цепь, один из концов постоянного магнита (2) камеры магнитного фильтра снабжен замыкающей магнитной шайбой (6), а против другого конца магнита (2) установлена замыкающая магнитная шайба (5), помещенная в дне камеры магнитного фильтра и образующая с магнитом (2) зазор и замкнутую магнитную цепь.

2. Магнитный топливный экономайзер по п.1, отличающийся тем, что два постоянных магнита (3, 4), установленных в камере магнетизации, обращены друг к другу одноименными или разноименными полюсами, а замыкающие магнитные шайбы (7, 8) расположены на других концах магнитов.

3. Магнитный топливный экономайзер по п.1, отличающийся тем, что зазор для прохода топлива между магнитом (2) камеры магнитного фильтра и замыкающей магнитной шайбой (5), расположенной в дне камеры магнитного фильтра, имеет ширину 1 - 5 мм.

4. Магнитный топливный экономайзер по п.1, отличающийся тем, что замыкающие магнитные шайбы (5, 6, 7, 8) выполнены в форме круглых дисков или цилиндров с диаметром 6 - 80 мм и толщиной 0,3 - 10 мм.

5. Магнитный топливный экономайзер по п.1, отличающийся тем, что замыкающие магнитные шайбы выполнены из магнитопроводящего материала, такого как железо DT4 промышленной чистоты или кремниевистая сталь.

6. Магнитный топливный экономайзер по п.1, отличающийся тем, что постоянные магниты (2, 3, 4) изготовлены из материала NF30H с коэрцитивной силой 18000 - 20000 Э и магнитной индукцией 4000 - 5200 Гс.

7. Магнитный топливный экономайзер по пп.1 - 6, отличающийся тем, что он представляет собой многокамерный топливный экономайзер с несколькими парами постоянных магнитов.

8. Магнитный топливный экономайзер по пп.1 - 6, отличающийся тем, что он выполнен в виде многоконтурного экономайзера с несколькими продольными каналами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5