назад Головна \ технічний розділ \ NdFeb

Магнітоелектрична обробка вуглеводневого палива (теорія)

Відомо, що для нормального згоряння палива в камері ДВС воно повинно бути змішане з окислювачем (як правило, повітрям) в певному співвідношенні. Найчастіше вуглеводневе паливо для цього розпорошують на дрібні краплі різними способами (інжектори, карбюратори), багаторазово збільшуючи поверхню контакту палива з повітрям. При цьому утворюється так звана аерозоль. Чим дрібніше краплі палива, розпорошені в повітрі, тим більше поверхня контакту і тим інтенсивніше і повніше буде відбуватися згоряння палива. Крім того важливо, щоб паливно-повітряна суміш рівномірно розподілялася за обсягом камери згоряння. Розмір же крапель залежить від багатьох факторів, в т.ч. від пристрої розпилювання і від властивостей самого палива. Перш за все, від його в'язкості і поверхневого натягу. Як же зменшити розмір краплі палива, і забезпечити його рівномірний розподіл по камері згоряння, нічого не змінюючи в конструкції двигуна? Широко відомий спосіб отримати дуже дрібні краплі аерозолі і в той же час забезпечити макроскопічну рівномірність аерозолі: електростатична обробка розпилюється рідини. Простіше кажучи, рідина, яку розпилюють, проганяючи, наприклад, через форсунки піддається електростатичного заряджання (рис. 1) тим чи іншим способом. Спосіб широко застосовується в фарбувальних технологіях, даючи чудову якість фарбування навіть дуже складних поверхонь. В даний час вважають за краще заряджання рідини здійснювати трибоелектричних способом (рис. 2), який дешевше, простіше і безпечніше інших. Тобто рідина або порошок фарби просто проходить через ділянку труби, покритий зсередини спеціальним трибоелектричних матеріалом, який при зіткненні з рухомої рідиною заряджається носіями заряду одного знака, а рідина заряджається, відповідно, носіями протилежного знака.

Рис. 1. Ручний електростатичний «пістолет» для забарвлення і принцип його дії

Ідея використовувати електростатичне (і, зокрема, трибоелектричних) заряджання палива для отримання більш дрібнодисперсного і однорідної суміші, поліпшення повноти згоряння та інших характеристик, не нова і навіть вже увійшла в підручники [1]. Проблем на цьому шляху кілька, в т.ч. пов'язаних з безпекою. Висока напруга, необхідне для заряджання палива створює небезпеку іскри, зайве нагадувати, чим це загрожує поблизу горючих вуглеводнів.

Рис. 2. Трибоелектричних спосіб заряджання фарби

Трибоелектричних способи більш безпечні, так як питома заряд палива і потенціал на його поверхні обмежені струмами витоку, так що запобігти іскроутворення легше, ніж при інших способах. Однак саме тому такими способами важко зарядити паливо до високих значень потенціалу і забезпечити суттєве підвищення якості згоряння палива в камері ДВС.

Нами була поставлена ​​задача поліпшити результат звичайної трибоелектричних обробки палива безпечним, дешевим і максимально простим способом. Такий спосіб був знайдений протягом багаторічної роботи і показав високі результати в експлуатації. Суть його гранично проста: ділянка паливопроводу, на якому здійснюється трибоелектричних зарядка палива поміщається в поздовжнє магнітне поле (рис.3). При цьому відбувається наступне. Паливо, що входить в трибоелектричних ділянку з магнітним полем в результаті тертя і трибоелектричного ефекту починає заряджатися і поляризуватися поблизу поверхні. У міру руху вглиб трибоелектричного ділянки заряд поблизу поверхні труби зростає. Це означає, що від п оверхностей труби до її геометричній осі протікає струм I з. Цей струм спрямований перпендикулярно силовим лініям поздовжнього магнітного поля і, отже, відчуває дію сили F м з боку поля. Ця сила спрямована перпендикулярно швидкості руху потоку палива і вздовж внутрішньої поверхні труби, тобто змушує струм I з (а, значить і паливо, в якому він протікає) обертатися при русі в трубі, подібно до того, як обертається куля в стволі нарізної зброї.

Трибоелектричних ділянку паливопроводу Схематичний розріз участк а

Рис. 3. Магнітне посилення трибоелектричного ефекту

Таке обертання палива подовжує його шлях по трибоелектричних ділянці труби і призводить до ще більш інтенсивному заряджання (оскільки заряд залежить не тільки від швидкості руху палива і властивостей трибоелектричного матеріалу, але і від того, як довго відбувається тертя палива про матеріал труби). Більш інтенсивне заряджання палива викликає більший струм зарядки I з, що призводить до збільшення сили F м і до ще більшого закручування потоку палива. І так далі. В результаті частина енергії паливного насоса ефективно використовується для електричного заряджання палива. При обертанні рухається палива відбувається також механічне перемішування вже заряд шарів з ще не отримали заряду, що дозволяє фактично домогтися об'ємного заряджання палива, а не тільки чисто поверхневого, як в звичайних трибоелектричних способах. Цей механізм магнітного посилення трибоелектричного явища, наскільки нам відомо, ніде досі не описаний. Однак ефективність його настільки висока, що навіть без використання спеціальних трибоелектричних покриттів паливопроводу (використовуючи тільки слабкий природний трибоелектричних ефект паливних шлангів) вже вдається істотно поліпшити повноту утилізації палива в ДВС і підвищити їх робочі характеристики. Не виключено також, що магнітне поле і саме по собі якось позитивно впливає на стан палива [1, 2, 5]. Багатьма авторами відзначається, що досить сильне магнітне поле змінює властивості рухомих в полі вуглеводнів (проте в пропонованих раніше магнітних системах силові лінії магнітного поля орієнтовані поперек напрямку руху потоку палива, а не вздовж, як в описуваної системі). В результаті, при використанні, наприклад, в якості трибоелектричного матеріалу скла і комерційно доступних постійних магнітів нам вдавалося отримати економію палива в середньому (для різних автомобілів) близько 20% і збільшення потужності ДВС близько 10%. І це при зниженні вихлопу СО і деяких інших шкідливих речовин. Багатьма авторами усвідомлюється необхідність забезпечувати високу ефективність трибоелектричних зарядки тими чи іншими додатковими заходами, а також бажаність не тільки поверхневої, а й об'ємної зарядки палива [3,4], однак запропоноване і випробуване нами решени е представляється одночасно і більш дешевим і більш ефективним.

Один з варіантів практичної реалізації вищеописаного механізму обробки палива наведено на рис. 4. ділянку топлівопроводного шланга невеликої довжини (і внутрішнім діаметром близько 8-10-12 мм) щільно заповнюється орієнтованими вздовж шланга скляними трубочками діаметром близько 2-3 мм. скло має вдале положення в трибоелектричних ряду щодо бензину. крім того, велика кількість трубочок призводить до збільшення поверхні трибоелектричного контакту скла з паливом, що підвищує ефективність роботи системи. із зовнішнього боку паливного шланга на ділянку, заповнений скляними трубочками (він повинен бути розташований якомога ближче до камери згоряння ДВС), встановлюється або порожнистий циліндричний магніт (НІОД-залізо-бор або самарій-кобальт), намагнічений вздовж своєї осі, або кілька кільцевих магнітів впритул. в результаті всередині ділянки паливного шланга, заповненому скляними трубочками, встановлюється постійне і досить сильне магнітне поле. втікає в ділянку паливо виявляється одночасно під впливом а) трібоелектрізаціі, посиленою по вищеописаному механізму б) сильного магнітного поля в) імпульсу магнітного поля (оскільки паливо проходить ділянку з полем досить швидко за часом, а це еквівалентно дії імпульсу магнітного поля на нерухоме паливо) г ) градієнта магнітного поля на вході і виході в робочий ділянку д) механічних пондеромоторних сил, закручують потік палива навколо осі скляних трубочок і забезпечують в підсумку об'ємну електрич ацию.

Рис. 4. Варіант практичної реалізації пристрою

Магнітоелектрична обробка вуглеводневого палива (практика)

Практична реалізація магнітоелектричної обробки вуглеводневого палива можлива як для бензину, так і для дизельного палива. Однак, у зв'язку з різницею фізико-хімічних властивостей цих палив, результат обробки бензину більш відчутний, ніж в разі дизельного палива. Положення дизельного палива (солярки) в трибоелектричних ряду не дозволяє провести ефективну електростатичну зарядку палива з використанням доступних матеріалів.

Магнітні сегменти на більшість автомобілів виготовляються під замовлення з наступними розмірами: циліндрична трубка (Рис. 5), довжина 50 мм, внутрішній діаметр 18 мм, товщина стінки 3 мм, намагніченість - аксіальна (уздовж осі циліндра). Матеріал вибирається з економічних міркувань і залишкової індукції до 1 Тл. Паливний шланг повинен бути гумовим (ПВХ, фторопласт та інші варіанти пластмас не підходять через невдале розташування матеріалу в трибоелектричних ряду по відношенню до бензину) і не мати магнітної (сталевий) обплетення. Для збільшення трибоелектричного ефекту можлива установка скляних трубок всередину паливного шланга безпосередньо в зоні встановлених магнітних сегментів. Як скляних вкладишів можливе застосування скляних частин медичних піпеток з сточеним завужені кінцем (Рис. 6). Використовується така ж кількість скляних вкладишів, як і магнітних сегментів (2 або 3).

Рис. 5. Розміри магнітного сегмента і орієнтація магнітів при установці

Рис. 6. Скляний вкладиш (з медичної піпетки)

Пристрій встановлюється на інжекторний двигун якомога ближче до рампи, на що подає паливо шланг. У разі, якщо у автомобіля є злив палива з рампи ( «обратка») - встановлюється 2 (два) магнітних сегмента загальною довжиною 10 см. При відсутності зливу палива з рампи ( «обратки») - Евро4 - встановлюються 3 (три) магнітних сегмента загальною довжиною 15 см. Більша кількість встановлених магнітних сегментів недоцільно, тому що ефект значуще не змінюється, а витрати збільшуються. Після установки і перевірки, що двигун запускається, бажано перезавантажити блок керування двигуном (ЕСКД) - зняти «+» клему акумулятора на 10-15 хв. Ефект проявляється відразу і потім кілька збільшується зі збільшенням пробігу. Відзначається збільшення динамічного діапазону роботи двигуна (починає «тягнути» з менших оборотів і стабільно працює на великих оборотах), зменшується середня витрата палива, причому витрата при їзді по трасі і по місту стають приблизно однаковими, збільшується прийомистість двигуна. Конкретні цифри змін залежать від моделі двигуна і блоку управління.

Пристрій можна встановити і на карбюраторні двигуни. У цьому випадку встановлюється така ж кількість магнітних сегментів, як і на инжекторном двигуні, в залежності від наявності «обратки». Магніти встановлюються якомога ближче до карбюратора. Додатково потрібні налаштування кута випередження запалювання.

Приклад установки пристрою на автомобіль Нива Шевроле.

Як шланга використаний гнучкий паливопровід «обратки» (тому що він довше - можна більш зручно розташувати пристрій в підкапотному просторі). Для розташування магнітних сегментів на шлангу необхідно з одного боку зняти штуцер (наприклад, розрізавши вальцювання «болгаркою»), протягнути шланг всередину магнітних циліндрів так, щоб циліндри стикалися різнойменними полюсами (притягувалися). Після цього вставляються всередину шланга підготовлені скляні вкладиші таким чином, щоб вони знаходилися безпосередньо під магнітними сегментами. Вставляється знятий штуцер і фіксується хомутом. Для фіксації магнітних сегментів на шлангу можна, наприклад, використовувати термоусадочну трубку.

Рис. 7. Паливний шланг з встановленим пристроєм

При установці виготовлений шланг встановлюється таким чином, щоб його вигини запобігали вільний рух скляних вкладишів всередині паливопроводу.

Рис. 8. Пристрій на Ниві Шевроле

Після установки пристрою магнітоелектричної обробки палива на штатну Ниву Шевроле досягнуті наступні результати (пробіг з пристроєм 70 000 км):

1. 1.Средняя витрата бензину по трасі і по місту 9-10 л на 100 км влітку, 10-11 л на 100 км взимку при неагресивному стилі їзди;
2. 2.Сніженіе оборотів «підхоплення» двигуна до1800-1900 об / хв;
3. 3.увелічілся динамічний діапазон роботи двигуна -стабільності працює від холостих обертів до 4-5 тис. Об / хв, з більш рівномірним моментом ,;
4. 4.Збільшення потужності двигуна близько 15-20%.

Суб'єктивно - збільшення прийомистості двигуна, іноді плутається 1 і 3 передача при рушанні з місця і двигун не глухне, двигун працює тихіше і рівніше. Під позашляхових умовах набагато рідше необхідне включення понижуючого режиму. Цей пристрій встановлювалося на карбюраторні двигуни вітчизняні (ВАЗ, УАЗ), імпортні (Ауді, Фольксваген), двигун з моновриску (Ауді), інжекторні двигуни (ВАЗ, Chevrolet, Ауді, Лексус, Тойота). На всіх моделях двигунів досягнуто приблизно такі ж результати. Можливо при зміні програми роботи блоку управління двигуном можна домогтися більш виражених результатів.

література

1. 1. Мікіпоріс Ю.А. Поліпшення екологічних показників автомобільних двигунів електромагнітної обробкою палива. Навчальний посібник - за Килими: КГТА, 2008.- 168 с. ISBN / ISSN: 978-5-86151-289-3
2. 2.Інжекторний активатор палива. http://shop.new-energy21.ru/inzhektorniy-aktivator-topliva-2.html
3. 3.Устройство для трибоелектричних обробки палива і паливо-повітряної суміші http://www.ideasandmoney.ru/Ntrr/Details/122101
4. 4.Устройство для обробки палива http://www.ntpo.com/patents_fuel/fuel_2/fuel_64.shtml
5. 5.Магнітний активатор палива http://www.vaztt.ru/2006/08/16/magnitnyjj_aktivator_topliva.html