Технические науки/4. Транспорт

 

К.т.н. Морозов В.И., Морозова И.В.

Национальный авиационный университет, Украина

Повышение эксплуатационных показателей работы двигателя внутреннего сгорания

 

Сегодня сложно представить современную жизнь без транспорта. Транспорт является одной из важных составляющих экономики любого государства, поскольку обеспечивает нормальное функционирование практически всех остальных ее отраслей. При помощи транспортных перевозок не только обеспечивается бесперебойное функционирование  экономики, но также повышается ее эффективность. Это происходит благодаря возможности более рационального размещения предприятий и организаций по региональному признаку. Современный быстрый темп жизни и стремительный рост населения привели к тому, что количество личных автомобилей за последние годы существенно увеличилось, следовательно, и увеличились требования  к  конструкции   автомобиля.    Большое  внимание  уделяется  двигателю внутреннего сгорания,  надежность и долговечность которого на 30% зависит от эксплуатационных свойств горюче-смазочных материалов (ГСМ). Поэтому в экономике наблюдается не только непрерывный рост потребления топлива и смазочных материалов, но и повышение требований к их качеству и улучшению эксплуатационных свойств.  Существует много методов улучшения эксплуатационных  свойств  ГСМ: путём применения рецептур  различных  присадок  и  безреагентные  методы (ультразвуковая гомогенизация, кавитация, диспергация, создание топливных эмульсий, обработка магнитным и электромагнитным полем),  к  которым  относится  и  электрофизическое  воздействие.

Магнитным воздействием на жидкие системы начали заниматься еще в прошлом веке. Увеличение количества выдаваемых патентов по совершенствованию сжигания топлива свидетельствует о большом внимании к этому вопросу в разных странах. Анализ патентной литературы, показывает, что в ведущих странах мира (Россия, США, Япония и др.) уделяется большое внимание магнитной обработке ГСМ и  других водородсодержащих жидкостей.

В настоящее время  применяются различные конструкции устройств для магнитодинамической активации топлива (активатор). По принципу действия можно выделить два типа магнитных устройств:  на постоянных магнитах  и  электромагнитного типа.

Довольно широкое применение нашли активаторы на постоянных магнитах, которые можно разделить на две группы: врезного и  накладного типа.

Активатор накладного типа выполнен в виде двух полухомутов, в которых вмонтировано по два магнита. Полухомуты устанавливаются на топливопровод и стягиваются гибкой защелкой.

Активатор врезного типа выполнен в виде патрубка, который имеет корпус, в нем размещены магниты. К корпусу присоединены соединительные штуцера. В качестве магнитов применены либо тонкие пластины, либо кольца, либо  магнитная  крошка  насыпанная  в  корпус.

Авторами разработана модель устройства  врезного типа, на основе электрофизического воздействия (ЭФВ) в неоднородных магнитных полях, которое обеспечивает снижение расхода топлива (3-5%), уменьшает износ двигателя,  уменьшает   выброс  отработавших  газов  в  атмосферу  ( на  25-30%,   на  29-38%).

Способ заключа­ется в комплексном воздействии постоянного и переменного электромагнитного полей на ядра элементов, имеющих магнитный момент (в данном случае на  водородосодержащие  жидкости). В результате этого происходит резо­нансное поглощение  энергии  протонной  системой  жидкости.

Принцип работы основан на пропускании технологической жидкости с определённой скоростью через устройство ЭФВ, в котором создано  постоянное магнитное поле с известными характеристиками и топографией, а также резонансное переменное электромагнитное поле. В результате ЭФВ происходит повышение “энергозапаса” молекулярной системой жидкости и за счет поглощенной электромагнитной энергии увеличивается максимальная энергия  межмолекулярного взаимодействия  при постоянном числе  молекул  в  ассоциированном  осцилляторе.

Так как энергия активации  является функцией максимальной энергии межмолекулярного   взаимодействия  , то можно заключить, что энергия  активации  убывает с ростом , при этом создаются благоприятные условия для подготовки активированного комплекса к процессу сгорания. Иными словами можно сказать, что электрофизическое воздействие на углеводородные жидкости приводит к уменьшению энергии активации , необходимой для предварительного ослабления или разрыва внутренних связей стабильной молекулы с целью дальнейшего совершения химической  реакции  горения.

Величина энергии активации  оказывает влияние на период задержки воспламенения    (ПЗВ), который  определяется  по формуле  Н.Н.Семенова

                (1)

где   – множитель, зависящий от состава реагирующей смеси;   –давление  воздуха  в  цилиндре;   – суммарный порядок реакций разветвления;   – энергия  активации;   – температура  реагирующей  смеси.

        На основании проведенных исследований электрофизического воздействия на физико-химические и эксплуатационные свойства топлив и масел  разработано и изготовлено устройство ЭФВ (см. рис.), которое устанавливается в топливную систему двигателя между топливным баком и топливо-подкачивающим насосом. При этом через устройство проходит все топливо, подаваемое  к  двигателю. Проведены исследования на установке ИДТ-90 с рабочим объёмом цилиндра 652 см3 и переменной степенью сжатия (ГОСТ 3122). Показано, что цетановое  число (ЦЧ) дизельного топлива после воздействия возросло на 2-3 единицы. Следует иметь в виду, что  сильно подвержен флуктуациям. Длительности периода задержки воспламенения , измеренные в последовательных опытах при одинаковых условиях быстрого сжатия топливной смеси, оказываются различными,  причем разница в определении  превышает погрешность измерения,  т.е.  является  статистической  величиной.

При увеличении ЦЧ период задержки воспламенения становится короче, более плавно нарастает давление  и снижается его максимальное значение, увеличивается доля топлива, сгораемого во второй  фазе.  Снижается  удельный  расход топлива     и    уменьшается        содержание продуктов сгорания (, ) в отработавших газах (ОГ) вследствие увеличения скорости  сгорания  во  всех  фазах.

Литература:

1.     Гуреев А.А.,  Фукс И.Г. и др.  Химмотология. – М. : Химия, 1986г. – 368с.

2.     Инюшин Н.В., Ишемчужин Е.И., Каштанова Л.Е. Аппараты для магнитной обработки жидкостей. – М.: Недра, 2001г., –144с.

3.     Звонов В.А., Макаров Н.А.  Влияние на рабочий процесс ДВС активированного топлива внешних физических воздействий. // Двигатели внутреннего  сгорания. – 2008. – №2. – С.112-121.

4.     Пат. 2011880 Россия, МПК F02M27/04. Устройство для магнитной обработки топлива двигателя внутреннего сгорания / Ворожейнов А.И., Цибанов С.Г., Скрипник Е.А., Мищенко П.П. – Опубл. 30.04.1994, Бюл. №2.

5.     Пат. 2168052 Россия, МПК F02M27/04. Устройство магнитной обработки топлива для карбюраторных двигателей / Самойлов П.Ф. – Опубл. 27.05.2001. Бюл.№3.