Способ распыла топлива | Способ подачи топлива |
Механический пропуск через отверстия различной формы | Открытой форсункой |
Распыл с помощью эффекта гидродинамического излучателя, акустического излучателя | Закрытой форсункой с запорной иглой и колодцем перед сопловыми отверстиями |
Распыл за счет вихревого потока | Подача топлива с завихрениями перед распыливающими отверстиями |
Распыл за счет электроискрового способа | Подача топлива в виде пара |
Распыл за счет взаимодействия с воздушным потоком | Подача топлива в виде топливно-водяной эмульсии |
За счет микро взрывов эмульгированного топлива | Подача топлива в смеси с кислородом |
Наложение электростатического поля на процесс распыливания | Подача дизельного топлива с добавкой водорода |
Наложение электромагнитного поля на процесс распыливания | Омагничивание топлива перед подачей его в форсунку |
Наложение акустического поля на процесс распыливания | Предварительный нагрев топлива |
С помощью воздуходувки С помощью турбовоздуходувки | Равномерная подача по объему камеры сгорания через симметрично расположенные отверстия |
С помощью винтового компрессора в виде вихря, пересекающего факел топлива: Обогащенного кислородом Обогащенного водородом С добавлением выхлопных газов С парами топлива С водяным паром Ионизированного Активизированного электромагнитным полем Активизированного электростатическим полем Активизированного радиоактивным излучением | В виде концентрированной струи Равномерная подача по всему объему в виде пара В виде нескольких струй с различными направлениями В виде нескольких противоположно направленных струй В виде вихреобразного потока В виде нескольких вихреобразных струй |
Таблица 3.2
|
|
Морфологическое исследование системы подачи воздуха
в камеру сгорания дизеля
Название способов | А | Б | В | Г | Д | Е | Ж | З |
1. Способ подачи воздуха в камеру | От центробежного компрессора | От винтового компрессора | От поршневого компрессора | Прямым всасываем | - | х | х | х |
2. Способ предварительной активизации воздуха | Магнитное воздействие | Электростатическое воздействие | Термическое воздействие | Акустическое воздействие | - | В поле конденсатора | Облучение электромагнитными волнами | Искровой разряд |
3. Способ снижения аэродинамического сопротивления | Волновая поверхность всасывающей системы | Завихрение потока в зоне трения | Структурирование потока | Повышение чистоты отенки |
Испытания проводились на экспериментальной установке, состоящей из воздушного роторно-шестеренчатого компрессора и приводом от электродвигателя постоянного тока, всасывающего коллектора в виде круглой трубы, куда был установлен самодельный заверитель в виде ротора с направляющими лопатками, который вращался за счет потока воздуха вокруг оси, закрепленной на опоре и изолированной от корпуса коллектора. В продолжение трубы была вмонтирована форсунка открытого типа с трубоприводом от топливоподкачивающего насоса шестеренчатого типа и эрозийная свеча авиационного типа, на которую подавалось пульсирующее напряжение от индуктивной катушки зажигания авиационного типа IKHOII.
|
|
Испытание проводилось в два этапа:
1. Определялись эффект вращательного движения воздуха и сопротивление вентилятора при вращении.
При этих испытаниях обороты компрессора менялись за счет величины напряжения, подаваемого на электродвигатель постоянного тока, скорость потока воздуха измерялась анемометром чашечного типа У-5, обороты ротора завихрителя с помощью стробоскопического тахометра 23Ст 32-456.
Результаты испытаний приведены в табл. 3.3.
Таблица 3.3
Зависимость скоростей потока воздуха от напряжения электродвигателя компрессора при наличии завихрителя и без него
№ п/п | Напряжение электродвигателя компрессора В | Скорость потока воздуха при отсутствии завихрителя, м/с | Скорость потока воздуха при наличии завихрителя, м/с | Скорость оборотов завихрителя, об/мин |
4,6 | 4,8 | |||
5,5 | 5,6 | |||
5,7 | 5,9 | |||
6,3 | 6,6 | |||
6,7 | 7,1 | |||
7,0 | 7,6 | |||
7,6 | 8,3 | |||
8,1 | 8,8 | |||
8,6 | 9,3 | |||
9,0 | 9,7 | |||
9,4 | 10,1 | |||
9,9 | 10,8 |
2. Определялся эффект влияния электростатического поля в зазоре между ротором завихрителя и корпусом коллектора на процесс горения топлива. При этих испытаниях напряжение измерялось вольтметром MI06, кл.05, давление топлива-манометром, анализ газов - газоанализатором ВТИ-2.
Использовалось дизельное топливо, которое подавалось к форсунке при давлении 4 кгс/см. Анализ газов производился в трех точках: в центре трубы, на половине радиуса трубы и около стенки трубы.
Визуальные наблюдения показали, что вращающийся факел горящего топлива формировался в центре трубы. Данные анализа газов приведены при скорости потока V = 8,3 м/с в табл. 3.8, а приV= 4,8 м/с - в табл. 3.5. Анализ СО производился в первых опытах, но более 0,2 %ни в одном опыте не было обнаружено, что объясняется горением дизельного топлива при большом избытке воздуха. Поэтому эти данные в таблице не даны.
Таблица 3.4.
Зависимость содержания СО2 и О2 от расстояния до центра вращающегося горящего факела при скорости потока 8,3 м/с
Место отбора газа | СО2 % | О2 % |
Без напряжения: | ||
край трубы | 4,9 | 12,2 |
половина радиуса | 10,5 | 2,7 |
центр трубы | 11,9 | 1,5 |
При напряжении 200 В (+ на корпус коллектора): | ||
край трубы | 4,1 | 11,3 |
половина радиуса | 10,3 | 4,4 |
центр трубы | 9,7 | 5,8 |
При напряжении 200 В (+ на ротор завихрителя): | ||
край трубы | 9,7 | 2,5 |
половина радиуса | 9,6 | 4,5 |
центр трубы | 10,1 | 5,1 |
Таблица 3.5
Зависимость содержания СО2 и О2 от расстояния до центра вращающегося горящего факела при скорости потока 4,8 м/с
Место отбора газа | СО2 % | О2 % |
Без напряжения: | ||
край трубы | - | 20,9 |
половина радиуса | 1,42 | 18,9 |
центр трубы | 5,6 | 11,7 |
При напряжении +200 В на корпус трубы: | ||
край трубы | - | 20,5 |
половина радиуса | 0,6 | 19,6 |
центр трубы | 5,5 | 12,5 |
При напряжении +200 В на вентилятор: | ||
край трубы | - | 20,9 |
половина радиуса | 0,5 | 19,7 |
центр трубы | 9,6 | 0,5 |
Результаты испытаний показали, что при установке во всасывающем коллекторе круглого сечения завихрителя в виде вращающегося под действием потока воздуха ротора с направляющими лопатками сопротивление завихрителя меньше, чем уменьшение трения при вращательном движении воздуха. Причем эта разность при увеличении скорости потока воздуха увеличивается. При скорости потока воздуха 9,9 м/с за счет завихрителя скорость потока увеличивается до 10,8 м/с, т.е на 9 %.
|
|
При подаче напряжения с положительным зарядом на ротор завихрителя воздух, прошедший через завихритель, обеспечивает распространение горения по всему объему камеры сгорания. При скорости потока воздуха 8,3 м/с содержание СО2 у края трубы при подаче напряжения было в 2 раза больше, чем без напряжения, а при скорости потока 4,8 м/с содеркание СО2, в центре трубы при подаче напряжения было на 74,5 % больше, чем без напряжения.
Проведенные испытания показали, что процесс горения во вращающемся факеле сосредоточен в центральной части факела, которая увеличивается по мере увеличения скорости потока. При этом приложение положительного потенциала к придающее ротору, а отрицательного к корпусу интенсифицирует процесс сгорания при сравнительно низком напряжении 200 В. Получение эффекта при таком низком напряжения можно объяснить тем, что в объеме нейтральной среды воздуха всегда имеется определенное количество отрицательных и положительных ионов. При вращательном движении вихря молекулы воздуха за счет центробежных сил будут постоянно ударяться о внутреннюю поверхность корпуса, имеющую отрицательный заряд. При этом отрицательные ионы за счет взаимодействия зарядов отскакивают, а положительные ионы нейтрализуются или принимают отрицательный заряд. В результате в объеме будет постоянно расти количество отрицательных ионов кислорода, которые обеспечивают улучшение процесса сгорания. Таким образом, положительный эффект достигается за счет совместного воздействия вращательного движения воздуха и воздействия электростатического поля указанной полярности.
Опыты при наложении электростатического поля высокого напряжения на пламя (1...3 кВ) показали, что при положительной полярности
подаваемого напряжения прогрев топлива значительно ускоряется, а
при отрицательной замедляется по сравнению, с отсутствием поля [14].
Кроме того, при данной полярности происходит увеличение скорости
выгорания топлива [15].
|
|
Качественно данный эффект авторы [16, 17, 18] объясняют тем, что при наложении электростатического поля возникает "ионный ветер", т.е. направленное движение газа, вызываемое увеличением движущихся ионов электрически нейтральных молекул. При этом направление "ионного ветра" совпадает с направлением движения более тяжелых ионов (положительных) и деформирует пламя, приближая его к поверхности жидкости. За счет этого возрастает тепловой поток на поверхность жидкости и увеличивается скорость его выгорания.
Результаты, полученные на нашей опытной установке при низком напряжении электростатического поля и вращающемся вихре, согласуются с вышеприведенными данными при высоком напряжении. Это указывает на общую природу явлений, которые зависят от многих вышеприведенных факторов.
Таким образом, на оснований синтеза вариантов матрицы 1 (Л,Б,В), 2Б, 3БВ и приведения экспериментальных работ автором разработано новое техническое решение, по которому получено авторское свидетельство на способ работы двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления [19].