Способ сокращения фазы быстрого горения топлива в дизеле

Название	Способ сокращения фазы быстрого горения топлива в дизеле
Разработчик (Авторы)	Плотников С.А., Бузиков Ш.В., Мотовилова М.В.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2708484
Дата регистрации	09.12.2019
Правообладатель	федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" (ВятГУ)
Область применения (класс МПК)	F02M 31/00 (2006.01) F02M 31/02 (2006.01) F02M 31/12 (2006.01) F02M 31/125 (2006.01) F02M 53/00 (2006.01)
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно, двигателестроения.

Известен способ воспламенения впрыскиваемого топлива в камеру сгорания поршневого двигателя от нагретого в результате сжатия свежего воздушного заряда [Р.З. Кавтарадзе. Теория поршневых двигателей. Специальные главы, 2-е издание, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 2016].

Недостатком известного способа воспламенения впрыскиваемого топлива является наличие фазы быстрого горения [И.Ш. Аднан, Г.М. Камфер, В.Н. Луканин. Расчет периода задержки воспламенения в дизеле в условиях двухфазного смесеобразования. Совершенствование автотракторных двигателей внутреннего сгорания: Тр. МАДИ. - Москва, 1985. С. 10-19]. Наличие данной фазы приводит к увеличению скорости тепловыделения при сгорании топлива и как следствие повышает теплонапряженность и снижает надежность цилиндропоршневой группы дизельного двигателя.

Техническим результатом предлагаемого способа является возможность сократить фазу быстрого горения, которая достигается путем нагрева впрыскиваемого в камеры сгорания дизеля топлива до температуры равной выкипанию его 10% фракции при помощи электронагревательных нихромовых нитей, намотанных вдоль оси топливопроводов высокого давления.

Известно, что поступающее в камеры сгорания дизеля топливо в виде струй посредством форсунок, первоначально деструктурирует на капли, далее фракционирует, в результате теплообмена с воздухом за счет адиабатного сжатия нагревается, затем испаряется, после чего диффундирует со свежим зарядом и лишь через какое-то время самовоспламеняется [Р.З. Кавтарадзе. Теория поршневых двигателей. Специальные главы, 2-е издание, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 2016]. На самовоспламеняемость топлив оказывает существенное влияние его фракционный состав, определяющий скорость его испарения и образования смеси с воздухом после впрыскивания [Исакович Р.Я. Технологические измерения и приборы 2-е изд., перераб. - М.: Недра. 1979 г. 344 с]. Температура фракционной разгонки топлива, соответствующая выкипанию 10% топлива, определяет начало процесса самовоспламенения легких фракций топлива [Богомолов А.И., Гайле А.А., Громова В.В. и др. Химия нефти и газа 3-е издание, дополненное и исправленное. - Под ред. Проскурякова В.А. - СПб: Химия, 1995. - 446 с]. Период времени от начала процесса самовоспламенения топлива до достижения максимального давления газов в цилиндрах дизеля составляет фазу быстрого горения [И.Ш. Аднан, Г.М. Камфер, В.Н. Луканин. Расчет периода задержки воспламенения в дизеле в условиях двухфазного смесеобразования. Совершенствование автотракторных двигателей внутреннего сгорания: Тр. МАДИ. - Москва, 1985. С. 10-19]. Продолжительность данной фазы определяется количеством испарившихся легких фракций топлива впрыснутых в камеры сгорания дизеля. Наличие фазы быстрого горения приводит к росту скорости тепловыделения при сгорании топлива и как следствие повышает теплонапряженность и снижает надежность цилиндропоршневой группы дизельного двигателя.

Применение электронагревательных нихромовых нитей, намотанных вдоль оси топливопроводов высокого давления, позволит нагреть впрыскиваемое в камеры сгорания дизеля топливо до температуры равной выкипанию его 10% фракции. Это приведет к увеличению количества испарившихся легких фракций топлива впрыснутых в камеры сгорания дизеля, ускорит их диффузионное перемешивание со свежим зарядом и как следствие сократит продолжительность фазы быстрого горения.

При нагреве впрыскиваемого в камеры сгорания дизеля топлива до температуры равной выкипанию его 10% фракции, самовоспламенение начинается практически без задержки в результате сокращения времени на испарение легких фракций топлива и ускорения их диффузионного перемешивания со свежим зарядом. Следовательно, фаза быстрого горения значительно сокращается при этом уменьшается скорость тепловыделения. Это дает возможность снизить теплонапряженность и повысить надежность цилиндропоршневой группы дизельного двигателя.

Определение температуры топлива равной выкипанию его 10% фракции определяется согласно методике [ГОСТ 2177-99. Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава]. Температуру нагрева топлива равную температуре выкипания 10% фракции контролируют при помощи регулирования силы тока на концах электронагревательных нихромовых нитей, намотанных вдоль оси топливопроводов высокого давления.

Технико-экономическое обоснование предлагаемого изобретения заключается в возможности снижения скорости тепловыделения при сгорании топлива и как следствие снижения теплонапряженности и повышения надежности цилиндропоршневой группы дизельного двигателя.

Промышленная применимость данного способа заключается в нагреве впрыскиваемого в камеры сгорания дизеля топлива до температуры равной выкипанию его 10% фракции при помощи электронагревательных нихромовых нитей, намотанных вдоль оси топливопроводов высокого давления. Двигатель, в котором применен данный способ сокращения фазы быстрого горения топлива конструктивно не отличается от серийных дизелей, поэтому при конструктивных доработках, связанных с нагревом впрыскиваемого в камеры сгорания топлива до температуры равной выкипанию его 10% фракции, может быть промышленно применен во всех конструкциях дизелей с использованием любых углеводородных топлив.

Формула изобретения

Способ сокращения фазы быстрого горения топлива в дизеле, имеющем в составе топливной аппаратуры топливопроводы высокого давления и форсунки, отличающийся тем, что нагрев впрыскиваемого в камеры сгорания дизеля топлива до температуры, равной выкипанию его 10% фракции, осуществляется при помощи электронагревательных нихромовых нитей, намотанных вдоль оси топливопроводов высокого давления.

Изобретение "Способ сокращения фазы быстрого горения топлива в дизеле" (Плотников С.А., Бузиков Ш.В., Мотовилова М.В.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога