К числу основных эксплуатационных и общих технических проблем этого типа дизельных двигателей следует отнести невозможность поднять или увеличить число оборотов двигателя в силу того, что невозможно в существующих условиях уменьшить время, необходимое для смешивания дизельного топлива с воздухом и этот параметр сдерживает процесс увеличения числа оборотов такого типа двигателей;

ХАРАКТЕР И ОПИСАНИЕ ПРОБЛЕМ В ЭКСПЛУАТАЦИИ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ , УСТАНОВЛЕННЫХ НА ТЯЖЁЛЫХ , ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЯХ И АНАЛОГИЧНЫХ ПО РАЗМЕРАМ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВАХ;

К числу основных эксплуатационных и общих технических проблем и этого типа дизельных двигателей следует отнести невозможность поднять или увеличить число оборотов двигателя в силу того, что невозможно в существующих условиях уменьшить время, необходимое для смешивания дизельного топлива с воздухом и этот параметр сдерживает процесс увеличения числа оборотов такого типа двигателей и соответственно снижает уровень эффективности этих двигателей;

В существующих условиях невозможны существенные качественные изменения в основных выходных характеристиках дизельных двигателей, так как имеют место лишь частные локальные модификации не меняющие принципиальных зависимостей и характеристик топливных смесей;

ХАРАКТЕР И ОПИСАНИЕ ПРОБЛЕМ В ЭКСПЛУАТАЦИИ И ПРИМЕНЕНИИ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В СПЕЦИАЛЬНОЙ ТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКЕ , В ТОМ ЧИСЛЕ В БОЕВЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВАХ, КАК НАПРИМЕР В ТАНКАХ;

К числу основных эксплуатационных и общих технических проблем и этого типа дизельных двигателей следует отнести невозможность поднять или увеличить число оборотов двигателя в силу того, что невозможно в существующих условиях уменьшить время, необходимое для смешивания дизельного топлива с воздухом и этот параметр сдерживает процесс увеличения числа оборотов такого типа двигателей и соответственно снижает уровень эффективности этих двигателей;

Существующие конструктивные схемы не позволяют применения более эффективных версий топливных смесей, что снижает общую эффективность дизельных двигателей и усложняет их модернизацию и оптимизацию параметров;

ТРЕБОВАНИЯ СТАНДАРТОВ И ДРУГИХ РЕГУЛИРУЮЩИХ И РЕГЛАМЕНТИРУЮЩИХДОКУМЕНТОВ И ИНСТРУКЦИЙ;

Для сравнения существующих технологий подготовки топливных смесей на базе дизельного топлива с предлагаемой технологией, принимаем те параметры стандартов, которые в той или иной степени могут быть улучшены при использовании предлагаемой технологии.

К числу таких параметров относится ,- power per unit of volume of the diesel engine( kW/dm3 ); weight per power ratio ( kg/ kW );

The basic parameter is : Best brake specific Diesel fuel consumption of Diesel fuel conversion efficiency ( g/ kW x h );

ОПИСАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ В ОБЛАСТИ ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВА ДЛЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВСЕХ УКАЗАННЫХ ТИПОВ;

В настоящее время применяется технология подготовки и подачи в камеру сгорания топливной смеси, которая практически не изменилась с момента создания первых дизельных двигателей;

При всех современных модернизациях дизельных двигателей , в основном усовершенствуются электронные системы управления и контроля, но не затрагиваются ключевые моменты , которые могут кардинально изменить условия эксплуатации дизельных двигателей и могут существенно поднять их эффективность;

НАИБОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ИЗ ВСЕХ СУЩЕСТВУЮЩИХ

Определены основные направления в развитии дизельных двигателей и двигателей внутреннего сгорания в общем плане, которые можно оценить по наиболее важному критерию , - коэффициенту полезного действия двигателя.

Сегодня наиболее эффективные технологии позволяют за счёт усовершенствования систем процессорного управления подачи топлива, подбора наиболее оптимальных значений временных интервалов для всей цепочки операций от бака с топливом до выпуска выхлопных газов добиться значений эффективности

ПРИЧИНЫ НЕДОСТАТОЧНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ У СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ:

При практически полном контроле за временными и физическими параметрами процесса подачи , впрыска и горения топливной смеси, при существующей системе реализации этих процессов отсутствует возможность активного контроля параметров , физического состояния и пропорций смешивания самой топливной смеси;

Повышение эффективности практически ограничено параметрами энергетических предельных возможностей топливной смеси;

Все известные технологии подготовки топливных смесей для дизельных двигателей не предусматривают изменения базовых свойств и характеристик самого дизельного топлива и образованной на его основе топливной смеси;

В основном все процессы по смешиванию дизельного топлива с воздухом происходят уже непосредственно в камере сгорания, когда контроль процессов крайне затруднён или вообще невозможен, и с момента впрыска топливной смеси в камеру сгорания , дальнейшие явления происходят без какой либо регулировки , и результат может быть известен только после завершения всего рабочего цикла двигателя;

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ВОЗМОЖНОСТИ У СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВНЫХ СМЕСЕЙ , КОТОРЫЕ ПРЕДЛАГАЕМАЯ ТЕХНОЛОГИЯ УЛУЧШАЕТ;

Время , которое необходимо для смешивания дизельного топлива с воздухом , при использовании предлагаемой технологии сокращается как минимум в два раза;

Уровень дисперсности распыления топливной смеси при её впрыске в камеру сгорания увеличивается как минимум на 50%;

Равномерность распределения воздуха в объёме дизельного топлива после впрыска , увеличивается как минимум в 2-3 раза;

Уровень турбулентности в топливной смеси до впрыска увеличивается как минимум в 5-8 раз;

Уровень турбулентности топливной смеси после впрыска увеличивается в 5-10 раз;

Температура топливной смеси до впрыска понижается на 7-11 градусов;

Температура выхлопных газов уменьшается как минимум на 7 – 11 градусов;

В топливной смеси до её попадания на насос высокого давления , появляется сжимаемый газовый буфер, который при сжатии поднимает уровень турбулентности в объёме топливной смеси и, после впрыска , обеспечивает более высокий уровень перемешивания и разделения дозы топлива на дисперсные частицы;

Система вихревого перемешивания дизельного топлива и система аэродинамического насыщения его объёма пузырями воздуха , являются эквивалентом турбонаддува и промежуточного охлаждения, которые в совокупности позволяют поднять коэффициент полезного действия дизельного двигателя до 50%;

Длительность цикла смешивания дизельного топлива с воздухом сокращается в , как минимум 2 – 2.5 раза;

При вводе в поток дизельного топлива сжатого воздуха под давлением более 10 атмосфер, часть воздуха растворяется в дизельном топливе, что повышает в нём концентрацию водорода и кислорода; это способствует повышению тепловой отдачи топлива при сгорании;

Вязкость топливной смеси уменьшается при всех вариантах предварительного смешивания , как с воздухом , так и при более сложных вариантах смешивания ,- с воздухом и с водой; с воздухом и водой и дополнительными компонентами топливной смеси;

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДЛАГАЕМОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ, ПРЕИМУЩЕСТВА ПРЕДЛАГАЕМОЙ ТЕХНОЛОГИИ;

Изобретённое устройство для динамического смешивания не имеет подвижных частей и необходимо отметить , что в нём применена исключительно эффективная схема ориентации деталей устройства , при которой наружный корпус одновременно является трёхмерным калибром, который фиксирует и ориентирует все компоненты устройства

Предложено изобретение предметом которого является метод эффективного смешивания компонентов топливной смеси при помощи постепенного ступенчатого динамического воздействия на поток указаннной смеси и система эффективного бесконтактного контроля всех основных параметров смеси после завершения процессов воздействия и перед впрыском в камеру сгорания;

Изобретение включает также метод и принципиальные решения системы для регулировки параметров процесса воздействия на компоненты топливной смеси и на саму смесь, с целью достижения заданных и необходимых конечных параметров и свойств топливной смеси перед её впрыском в камеру сгорания;

Предлагаемое устройство для реализации изобретённого метода, имеет три основных рабочих секции в которых последовательно дизельное топливо в потоке увеличивает уровень турбулентности

В первой по ходу движения дизельного топлива от бака к камере сгорания, является гидравлическая секция, в которой уровень турбулентности потока дизельного топлива увеличивается почти на порядок и поток преобразуется по форме своего сечения от круглого к кольцевому; учитывая высокую вязкость дизельного топлива, вторая задача , которая стоит перед гидравлической секцией ,- это задача создания у потока дизельного топлива рыхлой структуры, для того, что бы на последующих этапах внедрить в этот поток дополнительные топливные компоненты;

Во второй секции происходит внедрение в поток дизельного топлива равномерно распределённого в его объёме потока сжатого воздуха ; эта операция проходит в условиях эквивалентных параметрам и свойствам , соответствующим теореме Bernoulli;

На кольцевой границе между первой и второй секциями соединяются выходы из гидравлической и аэродинамической операций воздействия на поток дизельного топлива, и в этом месте создаются специальные условия, в которых проходит интенсивное смешивание жидкой и газообразной фазы топливной смеси и , кроме того , условия создаваемые в этой кольцевой пограничной зоне обеспечивают всасывание дополнительных компонентов топливной смеси , например ,- воды, из трубопроводов соединённых с этой кольцевой пограничной зоной;

При прохождении второй секции смесь топливных компонентов продолжает насыщаться пузырями сжатого воздуха , и при определённой степени насыщения из топливной смеси формируется пена, состояние которой может квалифицироваться как псевдо кипящий объём;

Третья секция аккумулирует активированную топливную смесь и, если необходимо , оказывает дополнительное воздействие на эту смесь, выражающееся в или,- нагреве или в электромагнитной акселерации потока этой смеси и подаче её на насос высокого давления;

К числу преимуществ предлагаемой технологии следует отнести несколько групп технологических и конструктивных факторов, каждая из которых в той или другой степени влияет на повышение эффективности дизельных двигателей всех типов и размеров;

Предлагаемая система позволяет получить гомогенную смесь топливных компонентов в необходимых пропорциях за очень короткое время, в пределах 10 милисекунд, при полном контроле за пропорциями и другими физическими параметрами смеси, перед её впрыском в камеру сгорания; этот параметр решает и основную проблему , например длительность процесса смешивания дизельного топлива с воздухом в необходимых пропорциях и концентрациях , обеспечивающих процесс горения и получения необходимого уровня энергии;

Предлагаемая система позволяет в тех же временных интервалах смешать не только дизельное топливо с воздухом , но и смешать дизельное топливо с дополнительными топливными компонентами , в том числе и неорганической природы, с получением топливной смеси в виде стабильной эмульсии;

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВСЕХ ТИПОВ, ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ПРЕДЛАГАЕМОЙ ТЕХНОЛОГИИ;

Время , которое необходимо для смешивания дизельного топлива с воздухом , при использовании предлагаемой технологии сокращается как минимум в два раза;

Сокращение времени , которое необходимо для смешивания дизельного топлива с воздухом , позволяет вести более уверенное управление и регулировку процессом подачи топливной смеси и её горения в камере сгорания;

Уровень дисперсности распыления топливной смеси при её впрыске в камеру сгорания увеличивается как минимум на 50%;

Равномерность распределения воздуха в объёме дизельного топлива после впрыска , увеличивается как минимум в 2-3 раза;

Уровень турбулентности в топливной смеси до впрыска увеличивается как минимум в 5-8 раз;

Уровень турбулентности топливной смеси после впрыска увеличивается в 5-10 раз;

Температура топливной смеси до впрыска понижается на 7-11 градусов;

Температура выхлопных газов уменьшается как минимум на 7 – 11 градусов;

В топливной смеси до её попадания на насос высокого давления , появляется сжимаемый газовый буфер, который при сжатии поднимает уровень турбулентности в объёме топливной смеси и, после впрыска , обеспечивает более высокий уровень перемешивания и разделения дозы топлива на дисперсные частицы;

Система вихревого перемешивания дизельного топлива и система аэродинамического насыщения его объёма пузырями воздуха , являются эквивалентом турбонаддува и промежуточного охлаждения, которые в совокупности позволяют поднять коэффициент полезного действия дизельного двигателя до 50%;

Длительность цикла смешивания дизельного топлива с воздухом сокращается в , как минимум 2 – 2.5 раза;

При вводе в поток дизельного топлива сжатого воздуха под давлением более 10 атмосфер, часть воздуха растворяется в дизельном топливе, что повышает в нём концентрацию водорода и кислорода; это способствует повышению тепловой отдачи топлива при сгорании;

Вязкость топливной смеси уменьшается при всех вариантах предварительного смешивания , как с воздухом , так и при более сложных вариантах смешивания ,- с воздухом и с водой; с воздухом и водой и дополнительными компонентами топливной смеси;

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА И ОСОБЕННОСТИ ПРЕДЛАГАЕМОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Возможность комбинировать различные варианты техники смешивания жидкостей и газов , жидкостей с жидкостями и газов с газами для повышения эффективности различных вариантов дизельных двигателей;

На приведенном рисунке изображена схема такого комбинированного соединения двух устройств для смешивания и активирования топливной смеси на базе дизельного топлива и устройства для вихревого смешивания сжатого воздуха и природного газа ;

Увеличение концентрации водорода в топливной смеси для дизельного двигателя на 1% может поднять эффективность дизельного двигателя на 5 – 8 %, так как теплотворная способность водорода в 4 – 5 раз выше чем у дизельного топлива;

Для этой цели предполагается использовать природный сжиженный газ , который превращают в газообразное состояние, смешивают вихревым методом с сжатым воздухом и подают сжатый воздух в смеси с природным газом для смешивания с дизельным топливом и для активирования топливной смеси;

Технический вариант реализации этой идеи следующий ,-

Устанавливают на магистрали подачи сжатого воздуха смешивающие устройства для вихревого смешивания сжатого воздуха с природным газом в необходимых пропорциях и концентрациях;

Направляют смесь газов на основное устройство для смешивания и активирования дизельного топлива;

Вводят в создаваемую топливную смесь на базе дизельного топлива , смесь газов с высокой концентрацией водорода, формируют газовые пузыри в объёме дизельного топлива, и таким образом увеличивают эффективность и все основные характеристики дизельного топлива;

Улучшают все параметры , регламентированные стандартами для дизельных двигателей;

На фото показано пламя , полученное от смеси дизельного топлива с сжатым воздухом и водой; Пропорции смешивания с воздухом в пределах от 5 до 7 процентов от полного количества стехиометрического воздуха , необходимого для оптимального режима горения и количество воды в пределах от 5 до 7 процентов от веса дизельного топлива;

Температура пламени на 250 градусов превышает температуру пламени , полученного при горении обычной стехиометрической смеси с аналогичными параметрами расхода и давления топлива

... продолжение следует ...