Способ подготовки топливной смеси двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области двигателестроения и позволяет повысить эффективность работы двигателя внутреннего сгорания и снизить содержание токсичных веществ в выхлопных газах. Способ подготовки топливной смеси двигателя внутреннего сгорания характеризуется тем, что одновременно с воздействием магнитным полем смесь подвергают обработке катализатором, содержащим элементы 1, 7 и 8 группы Периодической системы. При этом магнитное поле создают постоянными магнитами, магнитное насыщение которых составляет не менее 1,1 Тл. Устройство для подготовки топливной смеси содержит корпус с размещенными в нем постоянными магнитами, между магнитами расположен и закреплен ряд пластин из ферромагнитного материала, образующих систему щелей, количество которых выбрано из условия прохождения необходимого объема топливной смеси, магниты расположены с обеспечением однородного магнитного поля поперечному движению горючей смеси, а на пластины нанесен катализатор; магниты и пластины заключены в чехол из сетки, на поверхности которой нанесен катализатор, на поверхности магнитов также нанесен катализатор. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, преимущественно к системам питания двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известно, что обработка топливной смеси в магнитном поле [1], а также небольшие добавки молекулярного водорода к бензовоздушной горючей смеси [2] приводят к более полному сгоранию углеводородной части горючего, что сопровождается значительным снижением в выхлопных газах содержания токсичных примесей СО, NO и СН. Атомы водорода можно отрывать от углеводородных молекул горючей смеси, если подобраны соответствующие катализаторы. В описании патента [3] к горючей смеси добавляют водяной пар, прошедший через цериевый катализатор, который частично разлагается до водорода. Водород, добавленный к смеси воздух-горючее, вызывает более полное сгорание топлива, что приводит к уменьшению токсичных составляющих в выхлопных газах.

Известен способ подготовки топливной смеси двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в прохождении топливной смеси через катализатор, что снижает содержание токсичных веществ в выхлопных газах. Способ реализуется устройством, защищенным патентом [4].

Наиболее близким из известных способов является способ, заключающийся в том, что на топливную смесь в многокамерном коллекторе двигателя внутреннего сгорания воздействуют магнитным полем постоянных магнитов [5 - прототип].

Наиболее близким из известных является устройство для омагничивания топливной смеси, содержащее постоянные магниты с отверстием, размещенные в немагнитном кожухе и установленные на топливопроводе так, что диаметр отверстия постоянного магнита равен диаметру топливопровода, а полюса магнитов ориентированы с обеспечением направления движения топливной смеси [5 - прототип].

Недостатком прототипа является малая эффективность, связанная с неоднородностью и низким уровнем его напряженности (5-25 мTл) и нестабильностью параметров в процессе эксплуатации.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении эффективности работы двигателя внутреннего сгорания и снижении содержания токсичных веществ в выхлопных газах.

Технический результат изобретения аналогичен решаемой задаче.

Указанная задача решается тем, что в способе подготовки топливной смеси двигателя внутреннего сгорания, заключающемся в воздействии на нее магнитным полем, согласно изобретению одновременно с воздействием магнитным полем смесь подвергают обработке катализатором, содержащим элементы 1, 7 и 8 групп Периодической системы; магнитное поле создают постоянными магнитами, магнитное насыщение которых составляет не менее 1,1 Тл.

Задача решается также тем, что в устройстве для подготовки топливной смеси, установленном в топливопроводе (проставке) двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус с размещенными в нем постоянными магнитами, согласно изобретению между магнитами расположен ряд пластин из ферромагнитного материала, образующих систему щелей, количество которых выбрано из условия прохождения необходимого объема топливной смеси, магниты расположены с обеспечением однородного магнитного поля, поперечного движению горючей смеси, при этом на пластины нанесен катализатор; магниты и пластины заключены в чехол из сетки, на поверхности которой нанесен катализатор и на поверхности магнитов нанесен катализатор.

Заявленный способ может быть также реализован с помощью устройств, отличающихся от представленного в настоящем изобретении.

Сущность изобретения заключается в следующем:

Поверхность катализатора, соприкасаясь с горючей смесью, адсорбирует молекулы углеводорода, которые под действием катализатора способны лишаться части атомов водорода, причем атомы с параллельными магнитными моментами, ориентированные под действием магнитного поля, имеют сравнительно большое время жизни до рекомбинации в молекулы водорода. Следовательно, часть из них успеет достигнуть камеры сгорания ДВС. Одновременное воздействие на топливную смесь магнитного поля и катализатора обеспечивает появление атомарного водорода в камере сгорания, вызывая более полное окисление углеводородного топлива, что приводит к снижению содержания токсичных веществ в выхлопных газах.

В устройстве для реализации способа необходимо выполнить два условия, чтобы атомарный водород мог достигнуть камеры сгорании. Первое условие, чтобы он образовался в достаточном количестве, надо иметь большую площадь катализатора. Второе условие - необходимо выстроить магнитные моменты атомов водорода параллельно, что достигается магнитным полем, в этом состоянии время жизни атомов до их рекомбинации в молекулы водорода увеличится на несколько порядков. Учитывая эти условия, было определено оптимальное сечение площади для прохода объема топливной смеси, необходимой для работы двигателя. Эта площадь должна быть больше размера площади проходных отверстий стандартной проставки, причем активная каталитическая площадь должна быть в несколько раз больше проходной площади. Активную каталитическую площадь можно увеличить нанесением катализатора как на сетку чехла, так и на поверхность магнитов.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид устройства (проставки), вид сверху, на фиг.2 - сечение А-А вида сверху, где 1 - корпус проставки; 2 - постоянные магниты; 3 - пластины из ферромагнитного материала с нанесенным катализатором; 4 - чехол из сетки; на фиг.3 представлен график содержания оксида углерода (СО) в выхлопных газах при работе ДВС, со стандартной проставкой и с проставкой по изобретению при различных оборотах двигателя, где кривая 1 - содержание СО при стандартной проставке, а кривая 2 - при проставке по изобретению.

В корпусе 1 проставки расположены четыре ряда постоянных магнитов, между которыми расположены ферромагнитные пластины 3, покрытые катализатором, образующие систему щелей. Магниты 2 и пластины 3 могут быть помещены в чехол 4 из сетки, служащей для предотвращения попадания деталей устройства в коллектор ДВС.

Пример реализации изобретения. Изобретение осуществлено на карбюраторном двигателе внутреннего сгорания модели ВАЗ 21083.

Предложенное устройство устанавливали в топливопроводе ДВС вместо серийной проставки.

Корпус устройства (проставки) 1 является стандартной деталью. Для выполнения условий, описанных выше, в середине проставки выполнено прямоугольное окно 40×80, в котором в чехле 4 из сетки размещены ферромагнитные пластины 3, расположенные между четырьмя рядами постоянных магнитов 2, диаметром 10 мм и высотой 4 мм, образующих систему щелей общей площадью 1600 мм², немного больше площади двух проходных отверстий стандартной проставки. На пластины 3 нанесен слой катализатора - соединения элементов 1 и 7 групп Периодической системы. Результаты испытаний показали значительное уменьшение содержания токсичных составляющих в выхлопных газах. Испытания проводили на холостом ходу при оборотах двигателя: 900, 2000, 3000, 4000 и 5000 в минуту. Результаты приведены на графике фиг.3. Результаты испытаний показали значительное уменьшение содержания токсичных составляющих в выхлопных газах. При испытании на холостом ходу при минимальных оборотах двигателя (930 об./мин) содержание СО уменьшилось с 2,7 до 0,3%.

Источники информации

1. Патент RU 2146015, МПК F 02 М 27/04, опубл. 27.02.2000.

2. Патент RU 2117178, МПК F 02 М 25/10, опубл. 10.08.1998.

3. Патент SU 1530082, МПК F 02 М 27/02, опубл. 15.12.1989.

4. Патент ЕР 0716225, МПК F 02 M 27/02, опубл.21.07.1999.

5. Авторское свидетельство SU 968502, МПК F 02 M 27/04, опубл. 15.03.1984. - прототип.

Формула изобретения

1. Способ подготовки топливной смеси двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в воздействии на нее магнитным полем, отличающийся тем, что одновременно с воздействием магнитным полем смесь подвергают обработке катализатором, содержащим элементы 1, 7 и 8 группы Периодической системы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что магнитное поле создают постоянными магнитами, магнитное насыщение которых составляет не менее 1,1 Тл.

3. Устройство для подготовки топливной смеси в ДВС, содержащее корпус с размещенными в нем постоянными магнитами, отличающееся тем, что между магнитами расположен и закреплен ряд пластин из ферромагнитного материала, образующих систему щелей, количество которых выбрано из условия прохождения необходимого объема топливной смеси, магниты расположены с обеспечением однородного магнитного поля поперечному движению горючей смеси, а на пластины нанесен катализатор.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что магниты и пластины заключены в чехол из сетки, на поверхности которой нанесен катализатор.

5. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что на поверхности магнитов нанесен катализатор.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3