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 RU2134715

ЖИДКОЕ ПАЛИВО ДЛЯ двигунів внутрішнього згоряння

Ім'я винахідника: Рудольф В.Гуннерман (US)
Ім'я патентовласника: Рудольф В.Гуннерман (US)
Адреса для листування: 129010, Москва, ул.Б.Спасская, д.25, стор.3, Союзпатент, пат.поверенному Лебедєвої Н.Г.
Дата початку дії патенту: 1995.03.29

Описується рідке паливо для двигуна внутрішнього згоряння, стабільне і здатне зберігатися, що представляє собою щонайменше двухфазовость рідку емульсію у воді, що є безперервною фазою на основі вуглець палива з додаванням 2-20 об.% Спирту, 0,3-1 об.% Неионного емульгатора, що відрізняється тим, що містять вуглець паливо вибирають з групи: бензин прямої перегонки, бензин, дизельне паливо, гас, газове углеродсодержащими паливо, синтетичне углеродсодержащими паливо, вироблене з біомаси масел і їх сумішей, і містить воду в кількості 40 - 80 об.% технічний результат - створення стабільного, здатного зберігатися і не багаття поза двигуном, палива.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до нового Водовмісні палива для двигуна внутрішнього згоряння. Точніше, даний винахід відноситься до Водовмісні паливу, здатному згоряти в камері / ах / згоряння двигунів внутрішнього згоряння, наприклад тих, які використовуються в моторах засобів пересування, і більш точно, винахід відноситься до Водовмісні палив, які можуть бути спалені в двигуні внутрішнього згоряння, в якому камера / и / згоряння, що включають в себе каталізатор виробництва водню такий, який розкритий, наприклад, в патенті США N 5156114.

Як вказується в патенті США N 5156114, існує потреба в пальному, які можуть замінити дизельне паливо або бензин для використання в двигунах внутрішнього згоряння, особливо в двигунах, що застосовуються в моторах засобів пересування. Двигуни внутрішнього згоряння, наприклад ті, які працюють на бензиновому або дизельному паливі, виробляють неприйнятно великі кількості забруднень, шкідливих для здоров'я людей і здатних зруйнувати земну атмосферу. Несприятливий вплив таких забруднень на здоров'я і атмосферу є предметом широкого обговорення в суспільстві. Небажані забруднення з'являються при згорянні містять вуглець палива в повітрі для горіння, який містить азот. Згоряння звичайних палив з повітрям для горіння в звичайних двигунах і щодо неповне згоряння таких палив є основними причинами незадовільних рівнів забруднень, що виділяються засобами пересування з двигунами внутрішнього згоряння.

Відомо паливо для двигунів внутрішнього згоряння типу масло / вода і вода / масло, що представляє собою двухфазовость рідку емульсію, що містить 0,5-40% води, містять вуглець паливо, вибране з групи, включающeй бензин, дизельне паливо, до 30% спирту і 0, 5-4,8% неіоногенних ПАР - японська публікація 54-10308, C 10 L 1/32 від 25.01.79. Однак це паливо має низку недоліків, які усунуті в новому складі палива.

розкриття винаходу

Розкривається нове водне (Водовмісні) паливо, яке додатково призводить до скорочення забруднень, вироблених двигунами внутрішнього згоряння, включаючи двигуни з запалюванням від іскри та від стиснення, є до того ж стабільним, здатним зберігатися і в основному незаймисту поза двигуном внутрішнього згоряння. Нове паливо містить рідку емульсію з щонайменше двома фазами, що містять від понад 40 до 80% за обсягом води і вуглець палива, переважно від більш 40 до 60% за обсягом вуглець палива, більш переважно, коли углеродсодержащими паливо вибирається з групи, що складається з бензинових, "отриманих прямою перегонкою" бензинових, гасових видів палива, дизельних палив, газоподібних углеродсодержащих палив і їх сумішей, від 2 до менш 20% за обсягом спирту, переважно - від 2 до 10%, і приблизно від 0.3 до 1% за обсягом неионного емульгатора, переважно - від 0.5 до приблизно 0.7%. Як відомо, "отриманий прямий перегонкою" бензин відомий як "отриманий прямий перегонкою" атмосферне нафта, який є продуктом первинної перегонки нафти в виробництві типових бензинових продуктів. Углеродсодержащими паливо може і містити вуглець, який утворює синтетичні (нафтохімічні) продукти, і як і масла, вироблені з біомаси, додатково до вуглецю, що утворює викопні види палива. Емульсія містить стандартну водно-масляну (в / м) емульсію у воді, що є однорідною (безперервної) фазою. Третя фаза може бути утворена спиртовим компонентом. Можуть бути і включені добавки, що збільшують жирність палива і / або поліпшують опір до поділу фаз при нагріванні. Перевага збільшувачі маслянистості включають в себе кремнійсодержащіе компоненти, які і служать в якості антіпенообразующіх речовин і / або речовин проти іржі.

Приготування нового палива є дуже критичним. Воно виготовляється за допомогою первинного змішування разом вуглецевого палива і емульгатора, введення в суміш спирту і води за допомогою роздільного додавання спирту, наприклад етанолу, метанолу і т.д., до води і додавання водно-спиртової суміші до попередньо приготованої суміші палива і емульсії для отримання суміші , що містить вуглецеве паливо з більш 40 до 80 об.% води і приблизно від 0.3 до 1% за обсягом емульгатора. З іншого боку, вода і спирт можуть бути додані окремо до попередньо виготовленої суміші вуглецевого палива і емульгаторів. Отримана суміш інтенсивно перемішується і при достатньому перемішуванні виходить стабільне здатне зберігатися паливо. У тих випадках, коли паливо має включати збільшує жирність речовина і / або добавку для утруднення поділу при підвищених температурах, такі речовини додаються до суміші палива, що спалюється, емульгатора, спирту і води перед стадією інтенсивного перемішування. Перевага паливні склади утворюються з бензиновим або дизельним паливом. Бензинові і дизельні потяги (версії) позначаються "А-55" і "D-55" відповідно і як нафта і вода. А-55 і D-55 номінально містять відповідно приблизно 51% за обсягом води, приблизно 48.5% бензину і приблизно 0.5% емульгатора; і приблизно 47% за обсягом води, приблизно 52.5% дизельного палива і приблизно 0.5% емульгатора. Інший кращий склад палива може бути виготовлений з бензином прямої перегонки. Лигроиновой і водне палива номінально містять воду і приблизно 40% лигроина. Переважно використовується деіонізірованная вода, а найбільш переважно - відфільтрована активованим вугіллям деіонізованной вода. Углеродсодержащими паливо присутній в кількостях приблизно від 40 до приблизно 80%, переважно - приблизно від 40% до приблизно 60% за обсягом.

Використовуваний термін "двигун внутрішнього згоряння" призначений для будь-якого двигуна, в якому містять вуглець паливо згорає разом з киснем в одній або більше камер згоряння двигуна. Відомі в даний час двигуни включають в себе двигуни з переміщенням поршня, роторно-поршневі двигуни і газотурбінні (реактивні) двигуни, включаючи двигуни з електричним запалюванням і від стиснення, наприклад дизельні двигуни.

Докладний опис

Нове водне паливо відповідно до даного винаходу має меншу потенційну енергію, ніж значення BTU (британська теплова одиниця - 1054.8 Дж) углеродсодержащих палив, але є тим не менш здібним розвивати щонайменше таку ж потужність. Наприклад, водне паливо відповідно до винаходу, що містить емульгованих суміш води і бензину має енергію, яка дорівнює приблизно одній третині потенційної енергії (BTU's) бензину, але при використанні для роботи в двигуні внутрішнього згоряння розвиває приблизно таку ж потужність в порівнянні з таким же кількістю бензину. Це дійсно дивно і хоча до кінця не зрозуміло і не претендує бути теорією, але видається, що це відбувається через те, що нова паливна суміш, яка виходить в результаті вивільнення водню і кисню і згоряння водню, коли нове водне паливо вводиться в камеру згоряння двигуна внутрішнього згоряння і згоряє з повітрям згоряння в присутності каталізатора отримання водню за допомогою, наприклад способу і системи, описаних в патенті США 5,156,114. Термін "каталізатор отримання водню" використовується в його найширшому сенсі. Каталізатор взагалі визначається як речовина, що викликає прискорення активності між двома або більше силами без впливу на них самих. При використанні нового водного палива для згоряння в двигуні внутрішнього згоряння було визначено, що без присутності цієї речовини в камері згоряння, згорання водного палива не має місця у такий спосіб, який необхідний для отримання бажаного ступеня або потужності для того, щоб працював двигун внутрішнього згоряння. Придатні каталізатори розкриті в патенті США 5,156,114.

Знову без претензії на теорію видається, що при запаленні наприклад за допомогою генерування електричної іскри або стисненням, в камері згоряння в присутності областей, утворених каталізатором отримання водню, має місце дисоціація молекул води, що виходить від згоряння компонента вуглець речовини водного палива під час ходу стиснення, який разом зі згорянням вивільняється водню забезпечує енергію для роботи двигуна.

У двигунах із запалюванням від іскри для запалювання палива в камері згоряння може використовуватися нормальна іскра системи свічки запалювання стандартного автомобіля двигуна, генеруюча приблизно від 25000 до 28000 B, проте краще генерувати іскру більш "гарячу", наприклад іскру, що генерується за допомогою приблизно 35000 В. на ринку є електричні системи генерування іскри до 90000 в, і виявляється, що більш високі напруги призводять до кращого дисоціації молекул води в камері згоряння.

Хоча придатні для вищеописаних завдань палива розкриті в патенті США 5,156,114, даний винахід є результатом зусиль подальшої оптимізації водного палива для згоряння в камері згоряння двигуна внутрішнього згоряння, забезпеченого каталізатором отримання водню. Паливо відповідно до даного винаходу є стабільним, здатним зберігатися і в основному не займистих поза двигуном. Тести, проведені за допомогою впливу паяльної лампи на паливо продемонстрували суттєву незаймистість нового палива, що є результатом палива самого по собі і виготовлення палива способом, який створює емульсію, що має воду в якості однорідної (безперервної) середовища. Хоча коротка початкова спалах може спостерігатися, коли запалюється спиртової компонент, присутній в кількостях приблизно 5% або більше, але потім паливо стає самозатухаючим і невогненебезпечний. Точка займання в новому паливі вище, ніж точка займання вуглеводню, тобто вуглець палива. Наприклад, точка займання бензину і дизельного палива становлять приблизно 43.33 ^{o C} і 48.89 ^{o C} відповідно, після того як спирт випарується, точки займання бензінсодержащіх і дизель-містять палив становить приблизно 137.78 ^{o C} і приблизно 148.89 ^{o C} відповідно.

В даний час передбачається, що причина того, що водне паливо відповідно до даного винаходу може давати задовільні результати при роботі двигуна внутрішнього згоряння в практиці цього винаходу полягає в тому, що водень і кисень імовірно вивільняються в камері згоряння, як описано вище. Водень і кисень виходять при дисоціації молекул води, а водень згорає разом з углеродсодержащими паливом з водної суміші. В результаті досягається вихідна потужність двигуна з меншою кількістю вуглець палива і меншою кількістю сгораемого повітря в порівнянні з потужністю, що досягається при використанні звичайного згоряння того ж містять вуглець палива з великою кількістю повітря згоряння.

Додатково зазначається, що з водним паливом відповідно до даного винаходу водний компонент випаровується у вигляді водяної пари в камері згоряння. Водяна пара розширюється до великих меж, ніж повітря, і камера згоряння може бути відповідно заповнена меншою кількістю повітря згоряння. Таким чином, перетворюючись на пару, водний компонент палива розширюється в камері згоряння і заміщає частина повітря згоряння, використовуваного в згорають звичайних паливах в камері згоряння двигуна. Розширення водяної пари разом зі спалюванням вуглець палива і водню, вивільненого дисоціацією молекул води, призводить до генерування необхідної вихідної потужності, необхідної для задовільної роботи двигуна.

і відзначається, що, так як водень і кисень присутні в паливній суміші для спалювання в камері згоряння двигуна внутрішнього згоряння відповідно до винаходу, можуть виникнути обставини, при яких дуже мала кількість води в водному паливі може бути незадовільним. Наприклад, в разі, коли углеродсодержащими паливо має властиву йому низьку вихідну енергію, тобто низьку потенційну енергію виходу в одиницях BTU на одиницю об'єму, то можуть бути бажані великі кількості води, так як вивільнення водню і кисню за допомогою дисоціації молекул води і згоряння водню будуть належним чином збільшувати загальну вихідну енергію вуглець палива і водної суміші. З цієї причини встановлюється більш низька межа в 20% в якості придатного практичного мінімальної кількості води у водному паливної суміші відповідно до винаходу так, щоб пристосувати більшу різноманітність углеродсодержащих палив в рамках винаходу. Верхня межа встановлюється в 80%, так як мінімальна кількість газоподібного або рідкого вуглець палива потрібно для ініціювання реакції. За допомогою іскри, що генерується в камері згоряння, або за допомогою стиснення молекули води дисоціюють в камері згоряння. Було визначено, що для реакції дисоціації води переважне кількість енергії палива складає від 8356356.2 Дж / л до 16712712.3 Дж / л.

У кращому втіленні даного винаходу Водовмісні паливо містить воду приблизно від 40% до приблизно 60% за обсягом від загального обсягу водного палива і переважно летюча рідке углеродсодержащими паливо, наприклад паливо, обиране з групи, що складається з бензину, бензину прямої перегонки, дизельного палива, палива типу гасу, синтетичні палива на основі вуглецю, похідні з біомаси масла і їх суміші. Спирт додається для зниження точки замерзання палива і збільшення опору палива поділу на свої компоненти. Необхідно і невелике, але ефективна кількість неионного емульгатора. Виявлено, що емульгатор повинен бути неіонних, на противагу іонного, так як останній є незадовільним з жорсткою водою, а й веде до утворення опадів в двигунах. Неіонні емульгатори групуються в три категорії: алкілетоксалати, лінійні спиртові етоксілати (такі як використовуються в пральних порошках) і алкілглікозіди. Кращим емульгатором в даний час є "Igepal C0-630" (алкілфеноксіполіспірт, особливо нонілфеноксіполі (етіленоксіетанол)), що поставляється від Rhone-Paulenc, Inc. , Princeton, New Jersey. Збільшувачі маслянистості вуглець палива добре відомі, і в даний час найбільш переважними збільшувачами є кремнійсодержащіе компоненти, такі як поліорганосилоксани, наприклад "Rhodorsil Antifoam 416", що поставляється від Rhone-Paulenc, який і розширює антіпенообразующую здатність. Доведено, що ефективна кількість збільшувача маслянистості становить приблизно до 0.03% за обсягом, переважно 0.001 до 0.03%, як описано вище. і може бути бажано відразу включати добавку (присадку) для збільшення опірності поділу фаз при підвищених температурах. Для цієї мети може бути використано приблизно до 0.1% за обсягом, переважно від 0.001 до 0.1%, наприклад дігідроксіетіл жирний гліцинат, наприклад "Miratain", що поставляється від Rhone-Paulenc.

Емульгатор важливий для того, щоб сприяти стабільності і здатності зберігання палива. і було визначено, що порядок додавання і змішування паливних компонентів є критичним для досягнення стабільності і здатності до зберігання. Наприклад, важливо додати емульгатор до углеродсодержащими паливному компоненту перед додаванням води. і важливо окремо додавати спирт до води перед змішуванням з паливом. До того ж, кількість води і вуглець паливного компонента регулюється таким чином, щоб вода була однорідною фазою емульсії. Розмір частки та форма води може бути відрегульована за допомогою модифікації характеристик емульгатора, який і робить можливим регулювання в'язкості.

Дивним перевагою паливного складу є те, що двигуни внутрішнього згоряння, що використовують це паливо, здатні до холодного запуску навіть при температурах, що досягають -40 ^o С. Візуальна перевірка стінок циліндра, поршнів, каталізаторів та свічок запалення не виявила відкладення вуглецю, окислення або точкового виразки . Двигуни внутрішнього згоряння працювали з паливом при числі оборотів в хвилину до 4000 без якого-небудь зниження продуктивності. Іншою перевагою палива є істотно збільшений пробіг автомобіля при розрахунку на галон звичайного вуглець палива, наприклад дизельного або бензинового, за таких же умовах застосування. Паливо є невогненебезпечний і засоби пересування, що використовують паливо, виявляють еквівалентну здатність їзди в порівнянні із засобами пересування, які застосовують звичайні углеродсодержащие палива. Виділення газів можуть бути скорочені до однієї десятої або менш у порівнянні з виділеннями газів, що мають місце при використанні традиційного палива, а виділення CO ₂ можуть бути скорочені приблизно наполовину. Спостерігалося виділення парів нового палива приблизно близько половини від виділення парів при відповідних традиційних паливах. Нове паливо не приводить до якого-небудь відкладенню вуглецю в двигуні, а скоріше сприяє більш тривалого терміну служби компонентів двигуна. Дуже важливо, що паливо в основному невогненебезпечний поза двигуном і тому являє значне вдосконалення безпеки в порівнянні зі звичайними углеродсодержащими паливами, які легко спалахують. Було і виявлено, що паливо є не піддаються корозії гуму і залізовмісні метали, і тому може бути використано з звичайними трубопроводами і речовинами в моторах засобів пересування. Така комбінація характеристик робить паливо кращим для використання у всіх моторних засобах пересування, включаючи вантажівки, засоби наземного пересування і літаки.

Іншою перевагою винаходу є те, що можуть використовуватися більш дешеві і, з іншого боку, менш бажані углеродсодержащие палива. Наприклад, для традиційних бензинів потрібні мінімальні рівні октанового числа вище 80 і значення пружність парів за Рейдом (УПР), рівне 9. На противагу цьому відповідно до даного винаходу можуть бути використані палива з октановим співвідношенням менше 75 і УПР, рівним 6 або нижче, а й бензини прямої перегонки. Такі углеродсодержащие палива не можуть бути придатні в звичайних двигунах внутрішнього згоряння.

Для того, щоб розширити жирність палива, бажано додати збільшувач, переважно горючий розширювач маслянистості і антіпенообразующее речовина. Було визначено, що кремнийсодержащими компонент не тільки збільшує жирність палива, але і скорочує піноутворення палива, що розширює здатність до згорання палива в камері згоряння. Корисно використовувати речовини, які є і збільшувачами (маслянистості) і антіпенообразующімі речовинами для того, щоб уникнути необхідності включення окремих речовин для виконання цих функцій.

Передбачається, що водне паливо відповідно до даного винаходу буде придатне для всіх двигунах внутрішнього згоряння, включаючи звичайні бензинові двигуни або дизельні двигуни внутрішнього згоряння для застосування в автомобілях, вантажівках і т.п., використовуючи звичайні карбюратори або системи інжектування палива, і як і роторно- поршневі двигуни і газотурбінні (реактивні) двигуни. Передбачається і, що даний винахід буде застосовано для будь-якого двигуна, в якому летюча рідке або газоподібне углеродсодержащими паливо згорає з киснем (O ₂₎ в одній або більше камерах згоряння двигуна.

Кілька модифікацій необходимo для того, щоб зробити такі двигуни придатними до палива відповідно до даного винаходу. Наприклад, як це описано в патенті США N 5,156,114, для використання водного палива важливо ввести каталізатор отримання водню в камеру або камерах згоряння двигуна, як описано в вищезгаданому патенті, щоб задіяти такий каталізатор при дисоціації молекул води для виробництва водню і кисню. Додатково для оптимальної роботи двигуна можуть бути використані будь-які відповідні кошти для подачі і управління введенням, кількістю і потоком повітря згоряння і палива в камеру (и) згоряння. Відзначимо в цьому зв'язку, що співвідношення повітря / паливо є значним фактором у процесі згоряння в камері (ах). З практичної точки зору і бажано виготовити системи подачі і зберігання палива з коррозійнностійких матеріалів. і кращою є система високовольтного електрозажіганія, використовувана потім звичайним чином в двигунах внутрішнього згоряння із запалюванням від свічки в моторах засобів пересування, що працюють з типовими углеродсодержащими паливами, наприклад бензиновими. Системи для забезпечення "гарячого запалювання" комерційно доступні, наприклад від Chrysler Motor Company. Як подальшої модифікації для оптимізації використання винаходу бажано застосовувати систему, електронно-керовану комп'ютером, для подачі палива в паливні інжектори або інші системи подачі палива під час ходу всмоктування двигуна внутрішнього згоряння.

Дисоціація молекул води сама по собі добре відома. Наприклад, термодинаміка і фізична хімія водно / парової дисоціації описується в тексті "Chemistry of Dissociated Water Vapor and Related Systems", M.Vinigopalan and RAJones (1968), яка опублікована John Wiley & Sons, Inc.,; Plysical Chemistry for Colleges, EBMellard (1941), яка опублікована McGraw-Hill Book Company, Inc. ; Advanced Inorganic Chemistry, F.Albert Cotton and Geoffrey Wilkinson (1980), стор. 215-228.

Як приклад водне паливо і повітря згоряння можуть бути введені в карбюратор або систему впорскування палива при температурах навколишнього середовища, а повітряно / паливна суміш потім вводиться в камеру або камери згоряння, де спалах від свічки запалювання запалює повітряно / паливну суміш звичайним способом, коли поршень камери згоряння досягає стадії згоряння циклу згоряння. Передбачається, що присутність каталізатора отримання водню в камері згоряння діє як каталізатор для дисоціації молекул води в водному паливі, коли свічка запалювання запалює повітряно / паливну суміш. Водень і кисень, що вивільняються дисоціацією, і запалюються під час згорання для збільшення кількості енергії, що надається паливом.

Як приклад способу виготовлення палива можна застосовувати наступний спосіб змішування:

1. Введення бажаного обсягу вуглець палива, наприклад дизельного масла або бензину, в ємність.

2. Об'єднання отмеренного кількості емульгатора в окремій ємності з тим же дизельним паливом або бензином для отримання співвідношення палива і емульгатора, приблизно рівним 1: 1.

3. Змішування емульгатора і палива до отримання насиченого кольору. Змішування знижує питома вага суміші емульгатора, і ця процедура запобігає емульгатор від осадження на дно ємності після його додавання до залишився дизельному або бензиновому паливу.

4. Додавання суміші емульгатора і дизельного або бензинового палива до залишився углеродсодержащими паливу, яке повинно бути введено до складу, і перемішування.

5. В окремій ємності додавання спирту і бажаного обсягу води. Переважно змішувати, наприклад перемішувати, водно-спиртову суміш протягом, наприклад, приблизно від 15 до 30 с.

6. Об'єднання водно-спиртової суміші і суміші паливо-емульгатор і перемішування до тих пір, поки вона не прийме однорідний колір.

7. Інтенсивне перемішування всієї суміші гідрорассекающім або рассекающим насосом (гідроножицями), причому відповідним тиском є тиск із значенням від 14763.46 до 19684.62 г / см ^2. Отриману речовину після гідрорассекающего або рассекающего насоса потім стає насичено забарвленим, наприклад молочно-білим паливним складом.

Наступний приклад ілюструють вплив емульгатора на склад палива. Тестові порції були приготовлені в такий спосіб: все суміші складаються з 8 частин дизельного масла і 6 частин води, але концентрація емульгатора змінювалася за обсягом від 0.2 до 0.7% з кроком 0.1%. Зразки кожної тестової порції були взяті після кожної з триразового проходженням гідроножиців.

Було визначено, що емульгатор з концентрацією менше 0.5% має тенденцію до нестабільності, в той час як емульгатор з концентрацією від 0.2 до 0.7% кожен були однаково стабільні.

Тести паливних сумішей з перемінним вмістом спирту встановили, що стабільність складу є хорошою при щонайменше 2% спирту. При верхній межі паливні суміші з 20% спирту виявляють значне відділення дизельного масла швидше, ніж відділення води.

Спостереження за точкою замерзання вказують на істотне зниження точки замерзання при збільшенні процентного вмісту спирту, що і повинно очікуватися, але і те, що змінюється процентний вміст води в суміші має мале вплив на точку замерзання.

У специфічних тестах паливо з 0% спирту повністю розділилося. Зразки з переважним діапазоном вмісту спирту від 2 до 10% ніколи не розділялися при відтаванні. При змісті щонайменше 2% спирту фазового поділу не було протягом тривалого часу, наприклад 6 місяців.

Проводилось тестування для вимірювання потужності, і було виявлено, що швидке зниження потужності має місце після деякого збільшення вмісту у відсотках води. Потужність і поступово знижувалася при збільшенні вмісту спирту.

При звичайному міркуванні можна передбачити, що ці зміни в потужності повинні бути викликані через зміну теплоємності (BTU / галон або BTU / фунт). Однак це не було виявлено. Аналіз внеску в теплоємність від кожного компонента палива не дозволив ці аномалії.

Представлені типові характеристики (див. Таблиці в кінці опису) складів номінального бензинового і дизельного палив, розкритих вище, в порівнянні зі стандартними бензиновими і дизельними паливами, "А-55" відноситься до бензиново-паливної суміші, a "D-55" відноситься до дизельно-паливної суміші. Після цих таблиць наводиться додаткова таблиця, що порівнює лигроиновой і нафта-водну емульсію.

Змішування палив А-55 і D-55

Як зазначено вище, правильне змішування палив або А-55, або D-55 є важливим для граничної продуктивності палива. Неправильне змішування може викликати поділ бензинового і водного компонентів, викликаючи за допомогою цього неоднорідні умови в двигуні, які збільшують виділення і знижують продуктивність. Поділ палива може і знизити огнебезопасний палива, яка обговорюється нижче.

Першою стадією правильного змішування є визначення послідовності, в якій компоненти повинні бути об'єднані разом. Розмішування або перемішування на цій стадії можуть бути відносно легкими, наприклад ручне перемішування буде достатнім при приготуванні малих порцій або А-55, або D-55 палив. Попередньо відведені кількість емульсії додається до заздалегідь відміряному кількості бензинового або дизельного палива. Додавання емульсії до води спочатку викличе ГЕЛЕУТВОРЕННЯ емульсії, яке сильно заважає правильному процесу змішування. Після того, як емульсія додана до бензиновому або дизельному паливу, вони повинні бути слабо перемішані так, щоб емульсія увійшла в контакт з більшою площею поверхні бензинового або дизельного палива. Попередньо відведені кількість води потім успішно домішується в суміш бензинового або дизельного палива і емульсії. Після того, як вода додана до суміші бензинового або дизельного палива і емульсії, суміш стане непрозорою і не білою за кольором при легкому помішуванні.

Коли додається спирт, наприклад метанол, для запобігання замерзання палива, попередньо відведені кількість метанолу успішно перемішується з водою перед тим, як вода буде додана до суміші бензинового або дизельного палива і емульсії. Коли додається збільшувач маслянистості і антіпенообразующее речовина для запобігання піноутворення в деяких системах подачі палива, речовина повинна бути додано після того, як всі інші компоненти змішані разом на цій першій стадії для правильного змішування.

Нижче наводиться приклад способу змішування для приготування порції в 14.06 л палива А-55:

1. Взяти 8 л бензину.

2. Додати 60 мл емульгатора до бензину і слабо перешкодити.

3. Додати 300 мл метанолу до 6 л деионизированной і очищеної активованим вугіллям води.

4. Додати суміш води і метанолу до суміші бензину і емульгатора і перемішати до тих пір поки вся суміш не стане непрозорою і не білою.

5. Додати 5 крапель антіпенообразующего речовини / збільшувача маслянистості і слабо перемішати.

Компоненти, об'єднані таким способом, є підготовленими для другої стадії способу змішування. Друга стадія включає в себе циркуляцію палива через насос так, щоб компоненти правильно змішалися. Чим більше насос, тобто, скажімо, чим більший тиск розсічення в насосі, тим стає краще і зберігається змішане паливо. Наприклад, якщо паливо тільки змішується за допомогою відносно малим насосом, таким як паливний насос розміром зі стандартні автомобільні паливні насоси, то протягом трьох тижнів може спостерігатися деякий поділ. З іншого боку, насос з приблизно 100-кратним збільшеним об'ємною витратою збереже змішане паливо без поділу протягом більше трьох місяців. Експерименти показують, що паливо, змішане малими насосами, незалежно від того, скільки разів циркулювало паливо, розділяється протягом декількох тижнів. Паливо, змішане допомогою великого насоса, залишається нерозділеним протягом трьох місяців без детектируемого поділу.

Коли паливо правильно змішується, воно зазвичай відображає чотири характеристики: (1) насичений колір, зазвичай молочно-білий, (2) повторення зчитування показань гідрометрії і питомої ваги, які відрізняються від бензину прямої перегонки або дизельного палива, як показано нижче, (3) паливо не матиме видимого поділу або у формі шару бензину, або дизельного палива на поверхні паливної суміші, або в формі плям бензину, або дизельного палива на поверхні паливної суміші, (4) паливо при правильному змішуванні НЕ буде загорятися під паяльною лампою, як описано нижче, після початкового займання або вигорання спирту.

Правильне змішування на гідросчетчіка для кожного палива при 15,56 ^{o C}

А-55 - 165 показання за шкалою випробувань - Бензин прямої перегонки з октановим числом 87 - більш 200 показання за шкалою випробувань

D-55 - 130 показання за шкалою випробувань - Перегонка N 2 дизельного палива - 161 показання за шкалою випробувань

Питома вага для кожного палива при 15,56 ^{o C} **

А-55 - 0,84 - Бензин прямої перегонки з октановим числом 87 - 0,72

D-55 - 0,89 - 0,91 - Перегонка N 2 дизельного палива - 0,84

* Як виміряна на гідрометрії зі шкалою Proof і Tralle

** Як виміряна на Ohaus 1500D електронної шкалою

Використання добавок або в А-55, або в D-55 для особливих умов.

Показання бажані палива застосовні в холодну погоду до -53.88 ^{o C,} так само як і жарку погоду - до 54.44 ^{o C.} Умови збігаються з їздовими циклами і стаціонарним енергетичним циклом для середніх і екстремальних умов, виявлених в світових умовах експлуатації. Як описано раніше, додавання спирту до води запобігає замерзанню в більшості температурних діапазонів. Наприклад, додавання 300 мл метанолу до води в вищеописаних видах палива запобігає замерзанню палива аж до температури нижче -17.78 ^{o C.} Паливо, яке змішане так, як описано вище, може протистояти температурам до 54.44 ^{o C} без поділу. І А-55 і D-55 палива можуть показувати ознаки розшарування при більш високих температурах, однак паливо може бути змішане таким чином, щоб воно включало в себе більше емульгатора, який запобіжить поділ до 76.67 ^{o C.} При температурах вище 76.67 ^{o C} для запобігання палива від занадто швидкого поділу повинні використовуватися більш потужний насос і система рециркуляції. Для отримання кращих результатів можуть включатися відповідні добавки, які описані вище, для перешкоди фазового поділу або підвищених температур.

При змішуванні палива необхідно уникати утворення великих кількостей піни. Піна в паливі може спотворити результати продуктивності і виділення. Для виключення таких проблем можна додати малі кількості антіпенообразующего речовини.

Огнебезопасний А-55 або D-55 палив

І А-55, і D-55 палива містять фазу води, яка робить ці палива огнебезопасний. Для демонстрації того, що палива містять фазу води, виконувався наступний тест: приблизно 200 мл деионизированной і очищеної активованим вугіллям випущеної води міститься в одну ємність, і приблизно 200 мл бензину прямої перегонки - в другу. Шприцом в кожну ємність вводиться одна крапля палива А-55. Коли крапля А-55 вдаряється об поверхню води в першій ємності, то крапля палива А-55 миттєво "розсіюється" по поверхні, залишаючи слабкий темний осад нагорі ємності. Крапля палива А-55, вміщена в ємність з бензином, реагує по-іншому. В цьому випадку крапля палива А-55 залишається необроблений при ударі об поверхню бензину і опускається на дно ємності. Крапля залишається цілої тривалий час після введення в цей бензин. За допомогою цього тесту і може бути продемонстрована безперервна водна фаза палива D-55. Ті ж самі результати спостерігаються при використанні палива D-55 і ємності з деионизированной і очищеної активованим вугіллям водою і ємністю з дизельним паливом прямий перегонки.

Якщо паливо правильно змішано, то ніяке паливо не може бути запалав паяльною лампою. Наприклад, 60 мл А-55 і D-55 палив були налиті на металеву пластину у вигляді малих калюж. Полум'я паяльної лампи було потім проведено над паливами з нахилом полум'я так, щоб воно стосувалося верхніх поверхонь палив. Палива не зайнялися. Тільки в разі, коли полум'я впливало прямо на паливо в одному місці протягом приблизно 20 с, на мить з'явилося слабке блакитне полум'я приблизно 0.635 см заввишки і згасло само по собі. Якщо углеродсодержащими паливо, бензин і емульсія змішані невірно, то суміш буде запалюватися дуже легко.

Вигоди низького тиску парів А-55 і D-55 палив

Іншим фактором, що робить паливо важким для займання, є вкрай низький тиск парів палив. Більш того, палива з більш низьким тиском пари приводять до скорочення виділення парів, за допомогою цього значно скорочуючи необхідність в системах уловлювання парів в бензинових насосах або системах уловлювання парів в автомобілях і стаціонарних двигунах. Низький тиск парів за Рейдом і скорочує шкідливі виділення в навколишнє середовище.

Октанове і цетанове співвідношення

У загальному випадку в сучасних двигунах автомобілів і вантажівок рекомендується використовувати високооктановий бензин. Зазвичай найменше октанове число бензину, який використовується на станціях обслуговування, становить 87. Високооктановий бензин буває 92 або вище. Паливо А-55 працює ефективно навіть з бензином на основі лигроина з вкрай низьким октановим числом, що дорівнює приблизно 75, так як видається, що октанове число не грає ролі з цим паливом. Цетанове число в паливі D-55 і значно нижче, ніж в звичайних дизельних паливах, без несприятливого впливу на продуктивність. Тому нові палива повинні бути дешевше у виробництві, ніж традиційні бензинове або дизельне не тільки через водного компонента, а й тому, що базові бензинове або дизельне палива не вимагають додаткової і дорогий очищення.

паливні фільтри

Звичайні паливні фільтри для двигунів внутрішнього згоряння мають паперову внутрішню систему для фільтрації. А-55 або D-55 можуть використовувати ці фільтри, однак після порівняно короткого часу роботи ці фільтри можуть діяти в якості системи зворотного осмосу і можуть викликати поділ палива перед використанням в інжекторах. Щоб уникнути ефекту поділу з паперовими фільтрами переважно, щоб замість паперових фільтрів палива проходили або крізь повнопотоковий фільтр, який затримує тільки відносно великі частки, або крізь металевий сітчастий фільтр. Палива можуть бути відфільтровані до розміру часток нижче 10 мкм за допомогою цих металевих сітчастих фільтрів без зміни будь-якої характеристики палива перед інжекторами. Пластикові або металеві пластинчасті фільтри і були протестовані з дуже хорошими результатами.

Порівняння потужності А-55 і D-55 палив з бензиновим і дизельним відповідно

При порівняльному тестуванні паливо А-55 порівнювався з високооктанових бензином на одному і тому ж двигуні, використовуючи динамометр двигуна. Паливо А-55 мало приблизно таку ж вихідну потужність плюс-мінус 4%, ніж при роботі того ж двигуна на бензині, використовуючи однакову кількість повітря згоряння, яке було для обох палив при підвищених вимогах потужності. Використовувався при цьому тестуванні двигун був модифікований у відповідності з описом в патенті США N 5,156,114. Результати потужності працюючого на бензині модифікованого двигуна відрізнялися незначно від результатів у аналогічних двигунів, що працюють на бензині і тестованих таким же способом. Аналогічні результати були отримані з D-55. Найвища вихідна потужність може бути досягнута і, використовуючи паливо D-55, в три-п'ять разів швидше, ніж при використанні звичайного дизельного палива. Зміна процентного вмісту води в паливах А-55 і D-55 до меж плюс-мінус 10% не викликало відповідного зростання або зменшення потужності.

тимчасові вимоги

Для оптимальних результатів при використанні А-55 кут (випередження) займання повинен бути пересунутий до 50 ^o, який приблизно в два рази більше, ніж це потрібно для звичайного бензинового палива. D-55 паливо і працює краще, коли час інжекції присувається до інжекторам і на колінчастому валу за допомогою до двох зубців.

Співвідношення повітря / паливо при використанні А-55 і D-55 палив.

Для холостого ходу А-55 або D-55 можуть бути застосовані з мінімальними співвідношеннями повітря згоряння.

Коли А-55 або D-55 палива використовуються в умовах навантаження (потужності), то застосовуються в основному однакові кількості повітря згоряння, що і з традиційним бензиновим або дизельним паливом. Співвідношення повітря / паливо в нормальних двигунах внутрішнього згоряння з запалюванням від свічки становить 14.7: 1, в дизельному циклі 16.5: 1. Якщо ці співвідношення збільшуються більш ніж на 10%, то загоряння в двигуні внутрішнього згоряння пропадає. Використовуючи паливо А-55, співвідношення повітря / паливо при вимогах потужності, виміряні до вуглецевого компоненту палива, приблизно рівні 29-38 повітря до 1 вуглецевого компоненту в двигуні внутрішнього згоряння з запалюванням від свічки. Використовуючи паливо D-55, співвідношення повітря / паливо при вимогах потужності, виміряні до вуглецевого компоненту палива, приблизно рівні 32-40 повітря до 1 вуглецевого компоненту в дизельному двигуні.

Виділення при використанні А-55 і D-55 палив в модифікованих двигунах

Було проведено багато порівнянь між паливом А-55 і бензином прямої перегонки з високим октановим числом з бігових барабаном Clyton, модель C796, який управляє швидкістю і потужністю. Було проведено порівняння 6-циліндрового 1989 Ford Taurus з 3-літровим двигуном, перетвореним для роботи на паливі А-55, і 1989 Ford Taurus з аналогічними показниками одометра, який працює на традиційному бензині. Каталітичні перетворювачі на обох автомобілях були видалені. Було виявлено, що застосовуючи паливо А-55, майже всі реєстровані виділення скоротилися в 6-8 разів за умов навантаження. Тільки свідчення O ₂ були аналогічні для обох автомобілів. Показання O ₂ знаходилися в межах від 0 до 3% при найкращій вихідної потужності. У цьому діапазоні інші зареєстровані виділення були наступними: CO - 0.10% або нижче, _NO x - від 20 до 200 частин на мільйон, вуглеводні - від 50 до 200 частин на мільйон. Всі свідчення виділень були взяті за стандартним автомобільному аналізатору виділень Sun. Коли двигун знаходився при робочій температурі, не було видимого пара, що виділяється з вихлопної труби незалежно від температури зовнішнього середовища. Це значення можна порівняти зі змістом в 10 або більше разів частин на мільйон _NO x від аналогічних двигунів, що працюють з традиційним бензином як паливо.

Виділення навіть ще різкіше знижуються в перероблених дизельних двигунах. Для подальших обговорюваних цілей тестування на руховому стенді використовувався перероблений 2-тактний 4-циліндровий дизельний двигун # 53 Detroit Diesel. Цей перероблений дизельний двигун був приєднаний до беговому барабану Clyton, модель САМ 250E, який зчитує швидкість, потужність і момент обертання. Перероблений дизельний двигун при холодному запуску виявив тільки видимий дим протягом від 2 до 5 с. Зазвичай аналогічний дизельний двигун з типовим паливом може виділяти дим протягом 5-10 хв під час періоду прогріву між холодним запуском і робочою температурою. Двигун не виробляє звичайної сажі в будь-якому діапазоні, як це виявляється в дизельних двигунах, що працюють на дизельному паливі прямий перегонки. При потужності приблизно в 100 к.с. результати виділення були наступними: O ₂ - 10%, HC - 0 частин на мільйон і CO - 0.01%. В'язкість в основному зберігається і, як і при углеродсодержащими паливі, згоряння є чистим навіть після тривалого користування. Всі свідчення виділення були взяті за стандартним автомобільному аналізатору виділень Sun. Жодного разу під час робочого циклу дизельного палива не спостерігалося якогось пара, що виділяється з вихлопної труби незалежно від температури навколишнього середовища. Ці результати можна порівняти з виділеннями HC, щонайменше в два-три рази більшими в аналогічних двигунах, що використовують звичайне дизельне паливо.

Додаткові тести і продемонстрували, що скорочення _NO x досягає 80% при використанні палива D-55, ніж при традиційному дизельному паливі.

Ефективність палив А-55 і D-55

Ефективність, отримана при обох паливах для більшої частини є значно більше, ніж з традиційним бензиновим або дизельним паливом. Природно, можуть виходити відмінності в ефективності в залежності від того, як модифікований двигун і яке процентний вміст вуглецевого палива до води використовується. Тести ефективності традиційного бензину або дизельного палива замість вуглецевого компоненту палив А-55 і D-55 і з паливами, і з двигунами, модифікованими повністю або певною мірою, як описано в патенті США 5.156.114, показують різке зростання ефективності при використанні цих палив до 100% при роботі того ж або аналогічного двигуна на традиційних вуглеводневих паливах.

Холодний запуск з паливами А-55 і D-55

І А-55, і D-55 палива можуть застосовуватися в якості особливого палива в двигунах внутрішнього згоряння. Немає необхідності використовувати вторинну паливо або стартове паливо в комбінації або з А-55, або з D-55. Ніяке паливо не виявило будь-які труднощі при холодному запуску, коли використовувалося в модифікованих двигунах з деякими або всіма модифікаціями, описаними в патенті США 5,156,114.

Порівняння застосування дизельних двигунів

Для подальшої ілюстрації переваг нового водного палива в дизельних двигунах потрібно звернутися до супроводжуючих кресленнями, включаючи графіки, зображені на фіг.1 - 3. Ці графіки представляють результати тестів, виконаних з складами палива D-55 при порівнянні нового палива з традиційним дизельним паливом.

На фіг. 1 зображено співвідношення між тиском в циліндрі і обсягом і для D-55, і для дизельного палива. Як можна бачити, криві тиску в циліндрі, яке порівнюється з обсягом нового палива, дуже близькі до кривим для дизельного палива. Тому D-55 є повною заміною дизельного палива в дизельних двигунах.

Співвідношення між тиском і кутом повороту колінчастого вала зображено на фіг.2, яка демонструє, що хоча тиск циліндра, виявлене з паливом D-55, є трохи збільшеним в порівнянні зі звичайним дизельним паливом, ця різниця трохи. Як показує графік, D-55 має більш високий скидання тиску, але одне значення все ще краще в специфікаціях конструкції для існуючих дизельних двигунів.

Найбільш значні результати наведені на Фіг.3, яка порівнює вивільнення накопиченого тепла у вигляді процентного вмісту до кута повороту колінчастого вала (кривошипа) в градусах і для D-55, і для традиційного дизельного палива. Очевидно, що D-55 є найбільш швидким для досягнення і підтримки 100% -ного вивільнення тепла, ніж традиційне дизельне паливо і, таким чином виявляє суттєво покращена термічну ефективність. Це видно з крутого підйому вивільнення тепла для D-55, яке протиставляється вивільненню тепла для традиційного дизельного палива. D-55 досягає 100% -ного вивільнення тепла після того, як кут повороту кривошипа досягне 10% в порівнянні з традиційним дизельним паливом, яке досягає 100% при куті повороту кривошипа 80 ^o. Хоча паливо D-55 має більш низьке початкове згоряння, воно має більш високу вивільнення тепла, ніж дизельне. Більш того, можливо мати вивільнення тепла близько при вугіллі кривошипа 0 ^o за допомогою регулювання синхронізації так, щоб паливо в циклі вводилося трохи раніше.

З розгляду даних, зображених на фіг. 1-3, що включають в себе покращене вивільнення тепла паливом D-55 в порівнянні з традиційним дизельним паливом, очевидно, що нове паливо забезпечує істотно збільшений зростання потужності. Використовуючи кут кривошипа 0 ^o в якості початку відліку, несподівані результати від нового палива, яке використовує приблизно 1/2 кількості дизельного палива, є скоріше вражаючими. Більш того, збільшення потужності виходить без істотного збільшення в тиску, як зображено на фіг. 2, і, таким чином, без руйнування двигуна. Іншими словами, потужність головним чином виходить від такого ж тиску циліндра, але з паливом, яке має значення BTU, рівну приблизно 1/2 від BTU вуглецевого компоненту при порівнянні з традиційним дизельним паливом.

З вищесказаного очевидно, що різні зміни і модифікації можуть бути зроблені без відриву від винаходу до такої формули винаходу.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Рідке паливо для двигуна внутрішнього згоряння, стабільне і здатне зберігатися, що представляє собою щонайменше двухфазовость рідку емульсію у воді, що є безперервною фазою на основі вуглець палива з додаванням 2-20 об.% Спирту, 0,3-1 об.% неионного емульгатора, що відрізняється тим, що містять вуглець паливо вибирають з групи: бензин прямої перегонки, бензин, дизельне паливо, гас, газове углеродсодержащими паливо, синтетичне углеродсодержащими паливо, вироблене з біомаси масел і їх сумішей, і містить воду в кількості від більш 40 до 80 про.%.

2. Рідке паливо по п. 1, яке відрізняється тим, що містить в основному прямогонний бензин з добавкою від більш 40 до 60 об.% Води, 2-10 об.% Спирту, від 0,3 до приблизно 0,7 об.% емульгатора і додатково від 0,001 об.% до приблизно 0,1 об. % Збільшувача маслянистості, від приблизно 0,001 об.% До приблизно 0,1 об.% Добавки для поліпшення опірності поділу фази при температурах вище приблизно 77 ^{o C.}

3. Паливо по п.2, що відрізняється тим, що в якості збільшувача маслянистості містить поліорганосілоксановой компонент.

4. Паливо з п.1, що відрізняється тим, що містить в основному дизельне паливо з добавкою від більш 40 до 60% води, від 2 до менш 20% спирту, приблизно від 0,3 до приблизно 0,7% емульгатора і додатково від приблизно 0,001% до приблизно 0,1% збільшувача маслянистості і приблизно від 0,001% до приблизно 0,3% добавки для поліпшення опірності поділу фази при температурах вище приблизно 77 ^{o C.}

5. Паливо по п.4, що відрізняється тим, що в якості збільшувача маслянистості містить поліорганосілоксановой компонент.

6. Паливо з п.4, що відрізняється тим, що в якості збільшувача маслянистості містить алкілфенолетоксілат.

7. Паливо по п.1, що відрізняється тим, що додатково містить 0,03 об. % Дігідроксіетіл жирного гліцинат як добавки для опору фазового поділу при підвищених температурах.

8. Паливо по п.1, що відрізняється тим, що містить в основному бензин прямої перегонки, від більш 40 до приблизно 60% води, приблизно від 2 до 10% спирту, приблизно від 0,3 до приблизно 0,7% емульгатора і додатково від приблизно 0,001% до приблизно 0,1% збільшувача маслянистості і від приблизно 0,001% до приблизно 0,03% добавки для поліпшення опірності поділу фаз при температурах вище приблизно 77 ^{o C.}

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