Повышение топливной экономичности двигателя внутреннего сгорания | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 3 августа, печатный экземпляр отправим 7 августа.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №24 (158) июнь 2017 г.

Дата публикации: 17.06.2017

Статья просмотрена: 640 раз

Библиографическое описание:

Конов М. Ю. Повышение топливной экономичности двигателя внутреннего сгорания // Молодой ученый. — 2017. — №24. — С. 155-159. — URL https://moluch.ru/archive/158/44604/ (дата обращения: 22.07.2019).



В статье рассматриваются особенности процесса магнитной активации топлива. Представлены результаты разработки и исследования магнитного активатора на основе неодимового магнита.

Ключевые слова: магнитный активатор, технико-экономические показатели, экономия топлива, углеводородные связи

Современные двигатели внутреннего сгорания (ДВС) — гораздо мощные и экономичные по сравнению с теми, которые выпускались ещё 40–50 лет назад. Тем не менее, производители непрерывно работают над совершенствованием ДВС, делая основной упор на их топливную экономичность.

К ДВС предъявляются следующие требования:

– высокая агрегатная и удельная мощности, обеспечивающие требуемые технико-экономические и динамические показатели транспортного средства;

– низкий удельный расход топлива;

– низкий расход смазочных, охлаждающих и других рабочих материалов;

– хорошие экологические показатели (низкий уровень химического, теплового загрязнения окружающей среды);

– высокая эксплуатационная надежность в любых климатических условиях и условия эксплуатации (высокие долговечность, наработка на отказ, ремонтопригодность, сохраняемость);

– хорошие показатели маневренности (легкий пуск при низких и повышенных температурах, минимальное время подготовки к приему нагрузки);

– низкая стоимость изготовления;

– малые затраты на обслуживание и ремонт;

– технологичность конструкции;

– низкая металлоемкость;

– высокий уровень стандартизации и унификации;

Среди приведенных показателей качества ДВС основными на настоящем этапе являются технико-экономические показатели, экологические показатели, а так же надежность, стоимость изготовления и эксплуатации, удельная мощность при сохранении на приемлемом уровне других показателей качества.

В настоящее время существует множество вариантов повышения технико– экономических показателей. Одним из таких способов является подготовка топливной смеси перед подачей в ДВС. Подготовка топлива осуществляется за счет обработки топлива магнитным полем неодимового магнита. Магнитная обработка топлива осуществляется за счет установки магнитного активатора после топливного насоса на топливопровод или в его разрыв. Магнитный активатор (МА) представляет собой электромагнит, либо неодимовый магнит. Магнитные активаторы топлива, улучшают качество любого топлива, увеличивая полноту его горения. Основные различия конструкций МА состоят в расположении магнитов относительно корпуса магнитного активатора. Они могут быть расположены как внутри, так и снаружи корпуса активатора. Магнитные активаторы достаточно просты по конструкции и не требуют дополнительного обслуживания и никаких дополнительных расходных материалов в течение периода эксплуатации. Простота конструкции магнитного активатора с внешним размещением магнитов позволяет устанавливать его на топливопровод без его разборки, укрепив хомутами. Дальнейший уход за ним не требуется [1].

Принцип работы магнитного активатора заключается в том, что своим мощным магнитным полем МА разрывает углеводородные связи топлива, модифицируя воздушно-топливную смесь в однородную массу, повышает её теплотворность и до 5–10 % экономит исходное топливо для любого ДВС, поскольку обеспечивает полное сгорание уже иного, более энергетического топлива, полученного на выходе магнитного активатора [2]. Под действием сильных магнитных полей молекулы топлива изменяют свою конфигурацию, вследствие этого сила связи между молекулами значительно уменьшается, т. е. повышается внутренняя энергия топлива. В то же время сложные молекулы топлива частично дробятся и ионизируются, двигаясь в направлении противоположном направлению внешнего магнитного поля [4]. Сгорание топлива в ДВС становится более эффективным, а количество выхлопных газов уменьшается. На рис.1 схематично показан принцип работы магнитного активатора.

Рис. 1. Принцип работы магнитного активатора

Магнитные активаторы топлива обеспечивают для ДВС следующие положительные эффекты на чистом топливе:

– снижение расхода любого топлива до 5 -10 %;

– увеличение срока службы двигателей;

– не требует специального инструмента и навыков;

– уменьшение выброса вредных газов в атмосферу;

– могут использоваться на любых ДВС;

На белее низких сортах топлива эффект от магнитной обработки становится мало заметным. Таким образом, совершенствование магнитной обработки топлива в системе топливоподачи ДВС является актуальным и практически значимым.

Для решения поставленных задач была разработана и выполнена экспериментальная установка, представляющая собой физическую модель магнитного активатора топлива. Она предназначена для изучения влияния магнитного поля на молекулы топлива.

На рис. 2 показана экспериментальная установка, которая представляет собой топливный насос ГАЗ-53 с латунной проставкой (рис. 3), установленной в топливном насосе выше диафрагмы. В проставку устанавливается неодимовый магнит, который является активатором топлива.

Рис. 2. Схема принципиальной установки (бензонасоса)

Устройство включает основные элементы: 1 — электромагнитная катушка; 2 — якорь; 3 — привод якоря; 4 — пружина; 5 — диафрагма; 6 — топливная камера; 7 — впускной клапан; 8 — выпускной клапан; 9 — латунная проставка с неодимовым магнитом.

Рис. 3. Проставка под неодимовый магнит

Устройство работает следующим образом. К двигателю марки «40210А» подключался бензонасос со встроенным в него неодимовым магнитом. Топливо проходя через магнитное поле изменяет свою конфигурацию, вследствие этого сила связи между молекулами топлива и их поверхностное натяжение в кластерах топлива уменьшается, т. е. повышает тем самым внутреннюю энергию топлива и равномерно распределяет их в потоке таким образом, чтобы горение топлива в ДВС происходило эффективнее. Схема установки магнитного активатора на ДВС приведена на рис.4.

Рис. 4. Схема установки магнитного активатора на ДВС

Результаты эксперимента были получены следующим образом. К двигателю марки «40210А» номинальной мощностью 66,2 кВт подключался бензонасос со встроенным в него неодимовым магнитом, и учитывался расход топлива за определенный промежуток времени при определенных оборотах двигателя в минуту (1500 об/мин). Затем магнит с бензонасоса извлекался и проводились те же испытания. В результате были получены данные по расходу топлива с использованием магнита в бензонасосе и без него (таблица 1,2).

Таблица 1

Данные по расходу топлива при нагрузке двигателя 3 кВт*ч.

Нагрузка двигателя— 3 кВт*ч

Время, мин

С магнитным активатором

Без магнитного активатора

Расход топлива, г

Расход топлива за 30 минут, г

Расход топлива, г

Расход топлива за 30 минут, г

1

10,66

10,66

10,66

10,66

2

10,33

20,99

10,33

20,99

3

11

31,99

10,66

31,65

4

10,66

42,65

10,66

42,31

5

10,33

52,98

11

53,31

6

10,66

63,64

10,66

63,97

7

11

74,64

10,66

74,63

8

10,33

84,97

11

85,63

9

10,33

95,3

10,66

96,29

10

10,66

105,96

10,66

106,95

11

10,66

116,62

10,66

117,61

12

10,33

126,95

11

128,61

13

10,66

137,61

10,66

139,27

14

10,33

147,94

10,66

149,93

15

11

158,94

10,33

160,26

16

10,66

169,6

10,66

170,92

17

10,33

179,93

10,66

181,58

18

10,66

190,59

10,33

191,91

19

10,66

201,25

10,33

202,24

20

10,33

211,58

10,66

212,9

21

10,66

222,24

11

223,9

22

10,66

232,9

10,66

234,56

23

10,33

243,23

10,66

245,22

24

11

254,23

10,33

255,55

25

10,66

264,89

10,33

265,88

26

10,66

275,55

10,66

276,54

27

10,66

286,21

11

287,54

28

10,33

296,54

10,66

298,2

29

10,66

307,2

10,66

308,86

30

10,66

317,86

10,33

319,19

Таблица 2

Данные по расходу топлива при нагрузке двигателя 6 кВт*ч.

Нагрузка двигателя— 6 кВт*ч

Время, мин

С магнитным активатором

Без магнитного активатора

Расход топлива, г

Расход топлива за 30 минут, г

Расход топлива, г

Расход топлива за 30 минут, г

1

11

11

11

11

2

10,83

21,83

11

22

3

11

32,83

10,83

32,83

4

10,83

43,66

10,83

43,66

5

10,83

54,49

11,16

54,82

6

11,16

65,65

10,83

65,65

7

10,66

76,31

11,16

76,81

8

11

87,31

11

87,81

9

11

98,31

11

98,81

10

10,83

109,14

10,83

109,64

11

10,83

119,97

11,16

120,8

12

10,66

130,63

11

131,8

13

10,83

141,46

10,66

142,46

14

10,66

152,12

11

153,46

15

11

163,12

10,66

164,12

16

10,83

173,95

10,83

174,95

17

11

184,95

10,83

185,78

18

10,83

195,78

11

196,78

19

10,66

206,44

10,83

207,61

20

11

217,44

11

218,61

21

11,16

228,6

11

229,61

22

10,83

239,43

10,83

240,44

23

10,83

250,26

11

251,44

24

11

261,26

10,83

262,27

25

10,66

271,92

11,16

273,43

26

11

282,92

10,66

284,09

27

10,83

293,75

10,83

294,92

28

10,66

304,41

11

305,92

29

10,83

315,24

10,83

316,75

30

11

326,24

10,83

327,58

По данным таблиц 1 и 2 можно сделать вывод, что экономия топлива за 30 минут работы двигателя и при нагрузке 3 кВт*ч составляет 1,33 грамма (0,417 %), а при нагрузке 6 кВт*ч составляет 1,34 грамм (0,356 %).

Таким образом в результате проведения экспериментального исследования магнитной обработки топлива путем установки магнита в корпус топливного насоса существенных результатов не дало (эффект на уровне 0,5 %). Дальнейшее повышение топливной экономичности ДВС в данной конструкции возможно с использованием кавитатора топлива в камере насоса перед магнитом.

Литература:

1. Пирсол И., Кавитация. — М.: Изд-во «Мир», 1975. — 95 с.

2. Левцев А. П., Импульсные системы тепло- и водоснабжения: монография / А. П. Левцев, А. Н. Макеев; под общ. ред. д-ра техн.наук проф. А. П. Левцева. — Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2015. — 172 с.

3. Потапков Д. В., Любинский С. В., Патент № 2435649, B05B1/00. Топливный кавитатор; Заявл. 08.07.2010; Опубл. 10.12.2011; Бюл. № 34.

4. Страйер Л. Биохимия. — М.: Изд-во «Мир», 1984. –232 с.

5. Карбушев А. А., Антонян Е. В., Карбушева Г. Н., Карбушев В. Ф., Милокостенко Т. П. Патент № 2324838, F02M27/04. Магнитный активатор топлива; Заявл. 05.04.2006; Опубл. 20.05.2008; Бюл № 14.

Основные термины (генерируются автоматически): магнитный активатор, расход топлива, топливный насос, нагрузка двигателя, молекула топлива, магнитный активатор топлива, неодимова магнитом, принцип работы, магнитная обработка топлива, магнитное поле.


Похожие статьи

Разработка генератора постоянного тока на неодимовых...

Описан положительный опыт применения неодимовых магнитов в технике и быту разного вида конструкций магнитоэлектрических машин с

А также было рассмотрено использование магнитных подшипников, их принцип действия, разновидности с отличиями друг от друга.

Энергетическая установка на постоянных магнитах

магнитотепловой двигатель, магнитное поле, рабочее тело, традиционная энергетика, альтернативный источник энергии, ферромагнитное тело, парамагнитное состояние, магнитотепловая технология, магнитная...

Способы улучшения эксплуатационных свойств дизельного топлива

Ключевые слова: дизельное топлива, обработка, кавитация.

Основные физико-химические и химические эффекты, которые возникают в жидкости под действием акустических полей, связывают с кавитацией [5].

Обзор электроракетных двигателей холловского типа...

магнитная система, двигатель, PHALL, магнит, PPI, удельный импульс, магнитное поле, постоянная, малая мощность, необходимая конфигурация.

Современные дизельные двигатели. Топливная система

Принцип работы основан на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления — топливной рампы. Давление в топливной системе создается и поддерживается независимо ни от частоты вращения коленчатого вала двигателя...

Обзор применения водно-топливных эмульсий в ДВС

цилиндр двигателя, дизельное топливо, моторное топливо, топливо, высокая температура, удельный расход топлива, реостатное испытание дизеля, показатель токсичности, концентрация воды, этап горения.

Влияние цетаноповышающих присадок на работу двигателей...

Особенности топливных систем двигателей, работающих на водороде. Получение зимних дизельных топлив из летних топлив с применением депрессорных присадок. Фильтр-водоотделитель для дизельных двигателей автомобилей.

Использование магнитных подвесов при проектировании ВЭУ...

магнитное поле, магнит, магнитный модуль, постоянная, подвес, свободное кольцо, магнитный поток, магнитный подвес, алюминиевый сплав, верхняя платформа.

Разработка генератора постоянного тока на неодимовых...

Описан положительный опыт применения неодимовых магнитов в технике и быту разного вида конструкций магнитоэлектрических машин с

А также было рассмотрено использование магнитных подшипников, их принцип действия, разновидности с отличиями друг от друга.

Энергетическая установка на постоянных магнитах

магнитотепловой двигатель, магнитное поле, рабочее тело, традиционная энергетика, альтернативный источник энергии, ферромагнитное тело, парамагнитное состояние, магнитотепловая технология, магнитная...

Способы улучшения эксплуатационных свойств дизельного топлива

Ключевые слова: дизельное топлива, обработка, кавитация.

Основные физико-химические и химические эффекты, которые возникают в жидкости под действием акустических полей, связывают с кавитацией [5].

Обзор электроракетных двигателей холловского типа...

магнитная система, двигатель, PHALL, магнит, PPI, удельный импульс, магнитное поле, постоянная, малая мощность, необходимая конфигурация.

Современные дизельные двигатели. Топливная система

Принцип работы основан на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления — топливной рампы. Давление в топливной системе создается и поддерживается независимо ни от частоты вращения коленчатого вала двигателя...

Обзор применения водно-топливных эмульсий в ДВС

цилиндр двигателя, дизельное топливо, моторное топливо, топливо, высокая температура, удельный расход топлива, реостатное испытание дизеля, показатель токсичности, концентрация воды, этап горения.

Влияние цетаноповышающих присадок на работу двигателей...

Особенности топливных систем двигателей, работающих на водороде. Получение зимних дизельных топлив из летних топлив с применением депрессорных присадок. Фильтр-водоотделитель для дизельных двигателей автомобилей.

Использование магнитных подвесов при проектировании ВЭУ...

магнитное поле, магнит, магнитный модуль, постоянная, подвес, свободное кольцо, магнитный поток, магнитный подвес, алюминиевый сплав, верхняя платформа.

Похожие статьи

Разработка генератора постоянного тока на неодимовых...

Описан положительный опыт применения неодимовых магнитов в технике и быту разного вида конструкций магнитоэлектрических машин с

А также было рассмотрено использование магнитных подшипников, их принцип действия, разновидности с отличиями друг от друга.

Энергетическая установка на постоянных магнитах

магнитотепловой двигатель, магнитное поле, рабочее тело, традиционная энергетика, альтернативный источник энергии, ферромагнитное тело, парамагнитное состояние, магнитотепловая технология, магнитная...

Способы улучшения эксплуатационных свойств дизельного топлива

Ключевые слова: дизельное топлива, обработка, кавитация.

Основные физико-химические и химические эффекты, которые возникают в жидкости под действием акустических полей, связывают с кавитацией [5].

Обзор электроракетных двигателей холловского типа...

магнитная система, двигатель, PHALL, магнит, PPI, удельный импульс, магнитное поле, постоянная, малая мощность, необходимая конфигурация.

Современные дизельные двигатели. Топливная система

Принцип работы основан на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления — топливной рампы. Давление в топливной системе создается и поддерживается независимо ни от частоты вращения коленчатого вала двигателя...

Обзор применения водно-топливных эмульсий в ДВС

цилиндр двигателя, дизельное топливо, моторное топливо, топливо, высокая температура, удельный расход топлива, реостатное испытание дизеля, показатель токсичности, концентрация воды, этап горения.

Влияние цетаноповышающих присадок на работу двигателей...

Особенности топливных систем двигателей, работающих на водороде. Получение зимних дизельных топлив из летних топлив с применением депрессорных присадок. Фильтр-водоотделитель для дизельных двигателей автомобилей.

Использование магнитных подвесов при проектировании ВЭУ...

магнитное поле, магнит, магнитный модуль, постоянная, подвес, свободное кольцо, магнитный поток, магнитный подвес, алюминиевый сплав, верхняя платформа.

Разработка генератора постоянного тока на неодимовых...

Описан положительный опыт применения неодимовых магнитов в технике и быту разного вида конструкций магнитоэлектрических машин с

А также было рассмотрено использование магнитных подшипников, их принцип действия, разновидности с отличиями друг от друга.

Энергетическая установка на постоянных магнитах

магнитотепловой двигатель, магнитное поле, рабочее тело, традиционная энергетика, альтернативный источник энергии, ферромагнитное тело, парамагнитное состояние, магнитотепловая технология, магнитная...

Способы улучшения эксплуатационных свойств дизельного топлива

Ключевые слова: дизельное топлива, обработка, кавитация.

Основные физико-химические и химические эффекты, которые возникают в жидкости под действием акустических полей, связывают с кавитацией [5].

Обзор электроракетных двигателей холловского типа...

магнитная система, двигатель, PHALL, магнит, PPI, удельный импульс, магнитное поле, постоянная, малая мощность, необходимая конфигурация.

Современные дизельные двигатели. Топливная система

Принцип работы основан на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления — топливной рампы. Давление в топливной системе создается и поддерживается независимо ни от частоты вращения коленчатого вала двигателя...

Обзор применения водно-топливных эмульсий в ДВС

цилиндр двигателя, дизельное топливо, моторное топливо, топливо, высокая температура, удельный расход топлива, реостатное испытание дизеля, показатель токсичности, концентрация воды, этап горения.

Влияние цетаноповышающих присадок на работу двигателей...

Особенности топливных систем двигателей, работающих на водороде. Получение зимних дизельных топлив из летних топлив с применением депрессорных присадок. Фильтр-водоотделитель для дизельных двигателей автомобилей.

Использование магнитных подвесов при проектировании ВЭУ...

магнитное поле, магнит, магнитный модуль, постоянная, подвес, свободное кольцо, магнитный поток, магнитный подвес, алюминиевый сплав, верхняя платформа.

Задать вопрос