початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2296152

СПОСІБ ПОЛІПШЕННЯ РОБОТИ СИСТЕМ спалювання ДИЗЕЛЬНОГО ПАЛЬНОГО

Ім'я винахідника: Гинтер Грегорі Х. (US); Девлін Марк Т. (US); РУС Джозеф В. (US); Хьюман Девід М. (US)
Ім'я патентовласника: Афтон КЕМІКАЛ КОРПОРЕЙШН (US)
Адреса для листування: 129010, Москва, вул. Б.Спасская, 25, стор.3, ТОВ "Юридична фірма Городиський і Партнери", пат.пов. С.А.Дорофееву
Дата початку дії патенту: 2004.10.01

Винахід відноситься до використання присадки до палива для захисту систем спалювання дизельних двигунів і поліпшення їх роботи. Спосіб полягає в поліпшенні, щонайменше, одного з таких показників в системі спалювання дизельного палива: зносостійкості двигуна, економії палива та утворення плівки на кордоні мастила з двигуном. Спосіб включає подачу дизельного палива, що містить присадку з з'єднанням марганцю, в камеру згоряння дизельного палива в системі спалювання дизельного палива, спалювання палива в камері згоряння з отриманням, щонайменше одного побічного продукту, що містить з'єднання з марганцем, подачу з'єднання, що містить марганець, в кількості, достатній для утворення комплексної сполуки щонайменше з одним побічним продуктом згоряння, причому з'єднання, що містить марганець, включає в себе приблизно від 5 до 30 мг марганцю / л палива. При цьому машинне масло містить, щонайменше, 3% мас. сажі. Система спалювання дизельного палива складається з одного або більше компонентів: системи рециркуляції газів, що відходять, гарячих або охолоджених, турбонагнетателей із змінною спіраллю або турбонагнетателей змінної геометрії, системи інжекції палива із загальною рейкою, електронно-керовані блокові інжектори з гідравлічним приводом, турбонагнетаемие і постохлаждаемие топливовоздушная системи , системи з підвищеним середнім тиском при інжекції палива і з підвищеною швидкістю інжекції, системи електронного управління топлівовоздушной сумішшю, паливом і відходять побічними продуктами в двигуні, системи із змінним приводом клапанів, системи з однорідним стисненням при запалюванні, і покриття з низьким коефіцієнтом тертя на поверхнях двигуна. Робота системи спалювання дизельного палива поліпшується завдяки підвищенню якості мастила, що містить частинки сажі в якості побічного продукту від згоряння палива.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до використання присадки до палива для захисту систем спалювання дизельного палива і поліпшення їх роботи. Присадка містить одне або більше з'єднань марганцю. Присадка може бути введена в камеру згоряння як частина палива. Помічник покращує роботу систем спалювання дизельного палива завдяки, наприклад, підвищення зносостійкості двигуна, терміну служби мастильних матеріалів і економії палива.

Добре відомо в автомобільній промисловості або в будь-якій галузі промисловості, де використовується вуглеводневе паливо, прагнення зменшити обсяг і кількість газів, що виділяються при згоранні палива, використовуючи для цього різні стратегії. Наприклад, найбільш загальноприйнятим способом зменшення утворюються при згорянні палива газів, що відходять з двигунів зі свічками запалювання є ретельне управління вмістом паливоповітряної суміші і часом її запалювання. Затримка часу запалювання при найбільш ефективному співвідношенні між паливом і повітрям в суміші зменшує викид вуглеводнів і оксидів азоту в атмосферу, а надлишкова затримка часу запалювання підвищує вихід окису вуглецю і вуглеводнів. Збільшення швидкості двигуна зменшує вихід вуглеводнів, але обсяг утворюються окислів азоту збільшується з підвищенням навантаження. Підвищення температури охолоджуючого засобу зменшує виділення вуглеводнів, але призводить до збільшення виходу окислів азоту.

Дизельні системи висувають цілий ряд проблем, пов'язаних з управлінням та відходять газами. Стратегії зменшення дисперсних і газоподібних вуглеводневих викидів включають в себе оптимізацію інжекції палива і руху повітря, ефективне розпилення палива при різних навантаженнях, управління часом інжекції палива, мінімізацію паразитних втрат в камерах згоряння, малий обсяг камери або сопел в кришці клапана для прямої інжекції, зменшення подачі змащуючого масла і швидкий підігрів двигуна.

Були створені нові системи спалювання дизельного палива з метою поліпшення їх різних робочих характеристик і були використані деякі нові технології, які можуть містити одну або більше технологій з числа таких, як вдосконалені турбонагнетатели, пристрої для інжекції палива, електронне управління двигуном, покриття з низьким коефіцієнтом тертя на поверхнях двигуна і пристрої для рециркуляції газів, що відходять. Багато з цих пристроїв і систем в свою чергу призводять до нових вимог до роботи двигуна і до пошуку компромісів між цими вимогами. Наприклад, використання систем для рециркуляція газів, що відходять призводить до збільшення кількості побічних продуктів згоряння палива, що означає збільшення вмісту сажі в оліях, застосовуваних у двигунах. Іншими словами, компроміс при використанні систем рециркуляції газів, що відходять може полягати в тому, що в мастильних маслах для дизельних двигунів можна очікувати більш високого вмісту сажі. Інші типи технологій і призводять до порівняно високому вмісту сажі в мастильних маслах дизельних двигунів.

Присадки, використовувані в описуваних тут способах, є неорганічними або металоорганічними сполуками, що містять марганець і розчинними в паливах. Це паливо потім спалюється в системі спалювання дизельного палива з утворенням побічних продуктів згоряння, що включають в себе і з'єднання марганцю.

Спосіб поліпшення роботи системи спалювання дизельного палива полягає в подачі дизельного палива, що містить присадку у вигляді з'єднання з марганцем, в камеру згоряння дизельного палива; спалюванні палива в камері згоряння з утворенням щонайменше одного побічного продукту згоряння, що містить з'єднання з марганцем, яке додається в кількості, що дозволяє створювати комплексне з'єднання з щонайменше одним побічним продуктом згоряння палива, при цьому система спалювання дизельного палива містить мастило з по щонайменше 3 мас.% сажі, і її робочі характеристики поліпшуються.

До систем згоряння на дизельному паливі, робота яких поліпшується при використанні винаходу, можна адресувати двигуни згоряння, що працюють на дизельному паливі. Під системами спалювання тут розуміються будь-які і всі для внутрішнього і зовнішнього спалювання пристрої, машини, двигуни, турбіни, котли, установки для спалювання, пальники для випарювання, стаціонарні камери згоряння тощо, які можуть спалювати і в яких спалюється дизельне паливо. В одному прикладі система спалювання дизельного палива вимагає використання машинного масла, склад якого дозволяє мати в ньому щонайменше 3 мас.% Сажі. (Склад масел для двигунів з високим навантаженням, що відповідає стандарту API CH-4, повинен запобігати знос двигуна при вмісті сажі щонайменше 3 мас.%). В іншому прикладі склад машинного масла повинен забезпечити утримання в ньому сажу щонайменше близько 5 мас.%.

Системи спалювання дизельного палива створюються з використанням одного або більше нових компонентів, що може привести до збільшення рівнів вмісту сажі в мастильних маслах для двигунів. Ці нові компоненти можуть і вимагати збільшення зносостійкості двигунів і підвищення робочих характеристик мастил. Такі компоненти для систем спалювання дизельного палива включають в себе (але не обмежуються тільки ними): системи рециркуляції відпрацьованих газів (гарячих або охолоджених), турбонагнетатели із змінною спіраллю / турбонагнетатели із змінною геометрією, пристрої інжекції палива із загальною рейкою, блокові інжектори з гідравлічним приводом і електронним управлінням, системи для турбонагнетанія повітря після охолодження, пристрої для підвищення середнього тиску інжектіруемого палива і швидкості інжекції палива, електронні системи управління подачею повітря і палива в камеру згоряння двигуна і відведення відпрацьованих газів встановлювалися, пристрої із змінним приводом для клапанів, однорідні системи стиснення і запалювання інжектіруемого палива і покриття з низьким коефіцієнтом тертя (наприклад, на основі вуглецю і з політетрафторетилену) на поверхнях двигуна.

Кожен з цих нових компонентів для систем спалювання дизельного палива особливо сприяє підвищенню ефективності і робочих характеристик всієї системи. Серед кількох компромісів, викликаних їх використанням, можна назвати підвищення вмісту сажі в мастильних маслах двигунів і поліпшення робочих характеристик масел для підвищення зносостійкості двигуна (нова технологія для зменшення зносу двигуна).

Під "дизельним паливом" тут розуміється одне або більше палив, вибраних з групи, що складається з дизельного палива, біодизельного палива, біодізельпроізводного палива, синтетичного дизельного палива, дизельного палива, обробленого окислювачами для контролю за дисперсними складовими і їх суміші, а й інші продукти, відповідають будь стандарту ASTM D975. В одному прикладі вміст сірки в дизельному паливі повинно бути менше 100 ppm (часток на мільйон), а в іншому прикладі вміст сірки має бути менше 30 ppm.

Металом, які згадуються тут, є елементарний марганець і іон марганцю, необхідні матеріали з цим елементом і суміші сполук, що містять марганець. Такі сполуки, що містять марганець, можуть бути неорганічними або органічними. і економічно ефективно отримувати, виділяти або виробляти марганець або іони марганцю на місці їх використання.

Неорганічними сполуками, що містять марганець, в цьому винаході можуть бути без обмеження, наприклад, фториди, хлориди, броміди, йодиди, оксиди, нітрати, сульфати, фосфати, нітриди, гідриди, гідроксиду, карбонати і їх суміші. Сульфати і фосфати марганцю можуть використовуються оперативно і в деяких паливах і установках для їх спалювання можуть не допустити в побічних продуктах згоряння додаткового присутності сірки і фосфору. Мінеральні й металоорганічні з'єднання містять сполуки марганцю зі спиртами, альдегідами, кетонами, складними ефірами, ангідридами, сульфонати, фосфонатами, хелатами, феноляти, простими ефірами, нафтанатамі, карбоксилової кислотами, амидами, ацетилацетонату і з їх сумішами як частиною лігандових систем.

В одному прикладі металоорганічними сполуками, що містять марганець, є сполуки типу трікарбоніла марганцю. Такі сполуки пропонуються в патентах США №№ 4568357, 4674447, 5113803, 5599357, 5944858 і в європейському патенті № 466512B1

Відповідними сполуками типу трікарбоніла марганцю, які можуть бути використані, є циклопентадієніл трікарбоніл марганцю, метілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, діметілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, тріметілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, тетраметілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, пентаметілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, етілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, діетілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, пропілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, ізопропілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, терт-бутілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, октілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, додеціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, етілметілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, інден трікарбоніл марганцю і т.п., включаючи суміші двох або більше таких сполук. В одному прикладі наведені ціклопентадіеніли трікарбоніли марганцю, які є рідинами при кімнатній температурі, такі як метілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, етілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, рідкі суміші циклопентадієніл трікарбоніла марганцю і метілціклопентадіеніла трікарбоніла марганцю, суміші метілціклопентадіеніла трікарбоніла марганцю і етілціклопентадіеніла трікарбоніла марганцю і т.д.

Приготування таких з'єднань описано в літературі, наприклад, в патенті США № 2818417, дані про який тут повністю вказані.

Коли складають присадки для використання в способах і системах винаходу, сполуки, що містять марганець, застосовуються в кількостях, достатніх для поліпшення роботи систем спалювання дизельного палива, подібних тут описаним. Кількість або концентрація присадки може бути обрана на основі конкретних компонентів, введених в певну систему для спалювання, і на основі того, як ці компоненти впливають, наприклад, на кількість сажі, що з'являється в мастилі, використовуваному для роботи системи спалювання палива. Кількість або концентрація присадки може і вибиратися на підставі концентрації сірки в дизельному паливі. Зразкові швидкості обробки з'єднаннямарганцю можуть перевищувати 100 мг / л, бути до 50 мг / л, і в одному прикладі бути від 5 до 30 мг / л.

Розкрита тут сажа призводить до зменшення загальної маси утворилася сажі. Однак, крім того, ця присадка підвищує якість частинок сажі щонайменше щодо їх впливу на мастила дизельного двигуна. Присадки, що містять марганець, зменшують величину відносини між елементарним вуглецем (ЕУ) і розчинної органічної фракцією (РОФ). Це ставлення ЕУ до РОФ, як вважають, впливає на твердість часток сажі і тим самим на міцність плівки. Зменшення відносини ЕУ до РОФ, мабуть, підвищує якість мастила, що містить сажу. Вплив властивостей сажі на освіту плівок на межі поділу і тим самим на здатність мастила, що містить сажу, запобігати знос, було описано в SAE 2002-01-2793 (Devlin et al, "Film formation Properties of Polymers in the Presence of Abrasive Contaminants") . У цій статті знос дизельних двигунів, що працюють з високими навантаженнями, скоррелировать з утворенням плівок на межі поділу, присутність яких визначаються за допомогою високочастотної взаємодіє установки (ВЧВУ).

Описана тут присадка підвищує якість частинок сажі, як показує вимірювання товщини плівки на межі поділу в першому порівняльному дослідженні. За допомогою ВЧВУ були випробувані мастила, що містять різні кількості сажі, що утворилася при використанні присадки, що містить марганець, і без цієї присадки. Швидкість обробки присадки, що містить марганець, в цих випробуваннях була 10 мг-Mn / літр. Були отримані наступні результати:

1. Ці рідини були досліджені в зв'язку з тим, що присадки в них були обрані такі, які утворюють плівки на межі поділу (див. 2003-01-2793). Чим вище результат випробувань, тим краще здатність рідини утворити плівку на кордоні розділу в присутності сажі.

2. Див. Патент США № 5075383.

3. Див. Патент США № 6107257.

У другому порівняльному випробуванні мастила, що містять рівні кількості сажі, але при різних швидкостях обробки присадки, що містить марганець, були випробувані за допомогою ВЧВУ. Зміст золи в тестових зразках було 6 мас.%.

1. Ці рідини досліджувалися в зв'язку з тим, що присадки в них були обрані такі, які утворюють плівки на межі поділу (див. 2003-01-2793). Чим вище результат випробувань, тим краще здатність рідини утворити плівку на кордоні розділу в присутності сажі.

2. Див. Патент США № 5075383.

3. Див. Патент США № 6107257.

Як можна бачити з таблиць, товщина плівки збільшувалася в кожному випадку, коли використовувалася присадка ММТ. Тому робота двигунів на дизельному паливі з присадкою поліпшується при меншій витраті палива, нижчому терті (підвищується зносостійкість) і при підвищенні терміну служби мастил (подовжується проміжок часу між замінами масла).

Термін "комплекс" або "комплексообразование" використовується тут для опису комбінації або реакції з'єднання, що містить марганець, з побічними продуктами згоряння палива, такими як токсичні речовини, сажа та інші дисперсні речовини. Комбінація містить ковалентні або іонні реакції або інший зв'язок з'єднання металу з побічним продуктом згоряння палива. Термін "побічний продукт згоряння" і позначає, але не тільки, дисперсні речовини, сажу, незгорілі сажу, незгорілі вуглеводні, частково згорілі вуглеводні, згорілі вуглеводні, оксиди азоту та сірки, і будь-які інші гази, пари, частки або з'єднання, які утворюються при згорянні палива.

і дається посилання на термін "поліпшена" в контексті роботи систем спалювання дизельного палива. Термін "поліпшена" означає поліпшення в роботі системи спалювання дизельного палива по відношенню до роботи аналогічної системи, в якій не спалюється паливо з з'єднанням марганцю. Покращена робота включає в себе, але не обмежується тільки збільшенням терміну служби мастил для дизельного двигуна і зменшенням зносу двигуна і витрати палива.

Слід враховувати, що реактиви і компоненти, згадані в описі або в формулі винаходу, своїми хімічними назвами в єдиному або множині ідентифіковані як існуючі до вступу в контакт з іншою речовиною, позначених своїм хімічним назвою або хімічним типом (наприклад, базове паливо, розчинник і т.д.). Важливо не те, які хімічні зміни, перетворення і / або реакції відбуваються в отриманої суміші, розчині або в реакційній середовищі, а то, що ці зміни, перетворення і / або реакції є природним результатом відомості разом заданих реактивів і / або компонентів в умовах, які розкриті в описі. Таким чином, реактиви і компоненти ідентифіковані в якості інгредієнтів, що з'єднуються між собою або для проведення заданої хімічної реакції (наприклад, для отримання металоорганічного з'єднання) або для освіти заданої композиції (наприклад, присадочного концентрату або суміші палива з присадкою). і вважається, що присадочні компоненти можуть бути додані до базових палив або підмішані до них окремо і / або в якості компонентів, вони можуть бути використані при отриманні заздалегідь приготовлених присадних комбінацій і / або субкомбінацій. Тому навіть якщо формула винаходу може називати речовини, компоненти і / або інгредієнти в теперішньому часі ( "містить", "є" і т.д.), але ця речовина, компонент або інгредієнт називається так, як він називався безпосередньо перед тим, як вперше його змішали з одним або більше інших речовин, компонентів і / або інгредієнтів відповідно до цього описом. Той факт, що речовина, компонент або інгредієнт міг втратити свій початковий стан через хімічної реакції або перетворення в результаті операцій змішування або безпосередньо після цього, таким чином не має ніякого значення для точного розуміння і оцінки цього опису і формули винаходу.

У багатьох місцях опису даються посилання на цілий ряд патентів США, на опубліковані іноземні заявки про винаходи і на опубліковані технічні статті. Всі такі зазначені документи введені в цей опис.

Цей винахід на практиці може бути істотно змінено. Тому попереднє опис не призначене для обмеження і не повинно розумітися як обмеження винахід конкретними прикладами, наведеними вище. Те, що підлягає охопленням, викладено в пунктах формули винаходу, і їх еквіваленти дозволені законом.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб поліпшення, щонайменше, одного з таких показників в системі спалювання дизельного палива: зносостійкості двигуна, економії палива та утворення плівки на кордоні мастила з двигуном, що містить подачу дизельного палива, що містить присадку з з'єднанням марганцю, в камеру згоряння дизельного палива в системі спалювання дизельного палива, спалювання палива в камері згоряння з отриманням, щонайменше одного побічного продукту, що містить з'єднання з марганцем; причому з'єднання, що містить марганець, включає в себе приблизно від 5 до 30 мг марганцю / л палива, в якому машинне масло містить, щонайменше, 3 мас.% сажі, при цьому система спалювання дизельного палива складається з одного або більше компонентів: системи рециркуляції газів, що відходять, гарячих або охолоджених, турбонагнетателей із змінною спіраллю або турбонагнетателей змінної геометрії, системи інжекції палива із загальною рейкою, електронно-керовані блокові інжектори з гідравлічним приводом, турбонагнетаемие і постохлаждаемие топливовоздушная системи, системи з підвищеним середнім тиском при інжекції палива і з підвищеною швидкістю інжекції, системи електронного управління топлівовоздушной сумішшю, паливом і відходять побічними продуктами в двигуні, системи із змінним приводом клапанів, системи з однорідним стисненням при запалюванні і покриття з низьким коефіцієнтом тертя на поверхнях двигуна, що сприяє поліпшенню роботи системи спалювання дизельного палива.

2. Спосіб за п.1, в якому дизельне паливо вибирають з групи, що складається з дизельного палива, біодизельного палива, палива, отриманого з біодизельного палива, синтетичного дизельного палива і їх сумішей.

3. Спосіб за п.1, в якому дизельне паливо містить менше ніж близько 30 ppm сірки.

4. Спосіб за п.1, в якому з'єднання, що містить марганець, є неорганічним з'єднанням марганцю.

5. Спосіб за п.4, в якому неорганічна сполука марганцю вибирають з групи, що складається з фторидів, хлоридів, бромідів, йодидів, оксидів, нітратів, сульфатів, фосфатів, нітридів, гідридів, гідратів окисів, карбонатів і їх сумішей.

6. Спосіб за п.1, в якому з'єднання, що містить марганець, є мінеральні й металоорганічні з'єднання.

7. Спосіб за п.6, в якому металлоорганическое з'єднання вибирають з групи, що складається зі спиртів, альдегідів, кетонів, складних ефірів, ангідридів, сульфонатов, фосфонатов, хелатов, фенатов, простих ефірів, нафтенатів, карбоксилової кислот, амідів, ацетилацетонатів і їх сумішей.

8. Спосіб за п.6, в якому металлоорганическое з'єднання містить метілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю.

9. Спосіб за п.1, в якому з'єднання, що містить марганець, вибирають з наступної групи: циклопентадієніл трікарбоніл марганцю, метілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, діметілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, тріметілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, тетраметілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, пентаметілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, етілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, діетілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, пропілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, ізопропілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, терт-бутілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, октілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, додеціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, етілметілціклопентадіеніл трікарбоніл марганцю, інден трікарбоніл марганцю тощо, включаючи суміші двох або більше таких сполук.

10. Спосіб за п.1, в якому побічний продукт від згоряння вибирають з групи, що складається з дисперсних речовин, сажі, несгоревшей сажі, незгорілих вуглеводнів, частково згорілих вуглеводнів, згорілих вуглеводнів, оксидів азоту і сірки.

11. Спосіб за п.1, в якому масло в двигуні має склад, що дозволяє запобігати знос при вмісті в ньому щонайменше 3 мас.% Сажі, як визначено відповідно до стандарту API СН-4 на випробування двигуна.

12. Спосіб за п.1, в якому масло для двигуна містить щонайменше 6 мас.% Сажі.

Версія для друку
Дата публікації 07.04.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів