СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ Российский патент 2005 года по МПК F02B43/12 F02M31/08 

Описание патента на изобретение RU2261345C2

Настоящее изобретение относится к способу эксплуатации двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, и особенно эксплуатации таких двигателей с первичным топливом, содержащим метанол.

Самым типичным примером двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия является двигатель Дизеля, работающий с дизельным топливом с высоким цетановым числом. Чтобы понизить загрязнение окружающей среды, возникающее при сжигании дизельного топлива, было предпринято, в прошлом, несколько попыток заменить дизельное топливо альтернативными топливами, оказывающими пониженное воздействие на окружающую среду.

Такое альтернативное топливо для использования в дизельных двигателях раскрыто в европейской заявке на патент ЕР 775185. Топливо согласно этому патенту состоит, в основном, из диметилового эфира с содержанием метанола и воды до 20%.

Несмотря на присутствие в нем горючих элементов без примесей и высокую эффективность в дизельном двигателе, основным недостатком топлив на основе диметилового эфира является трудность хранения и заправки их в транспортные средства. В обычных условиях диметиловый эфир находится в газовой фазе. Чтобы превратить это топливо в его более удобную жидкую форму, топливо из диметилового эфира необходимо хранить и заправлять при высоком давлении.

Основной задачей настоящего изобретения является создание способа превращения первичного топлива из метанола на борту транспортного средства в топливо, содержащее диметиловый эфир для эксплуатации двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия без трудностей заправки и хранения топлива, особенно, в транспортных средствах.

В соответствии с вышеуказанной задачей, настоящее изобретение состоит в способе эксплуатации двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия на топливе, содержащем диметиловый эфир, полученном конверсией первичного метанольного топлива, включающим следующие стадии:

- сжатие первичного метанольного топлива в его жидкой форме до конечного давления впрыска двигателя;

- подогрева сжатого первичного топлива теплом, содержащимся в отработанных газах двигателя;

- введение и превращение первичного топлива при температуре впрыска двигателя и давлении впрыска в топливо, содержащее диметиловый эфир, за счет контакта с катализатором дегидратации метанола; и

- впрыска топлива, содержащего диметиловый эфир при давлении и температуре впрыска в двигатель.

Во время рабочего цикла с низкой нагрузкой или при запуске двигателя отработанные газы могут быть при такой температуре, которая недостаточна, чтобы создать температуру, необходимую для воспламенения первичного метанольного топлива. В этих условиях предпочтительно включить в качестве еще одной стадии в вышеуказанный способ эксплуатации дополнительный подогрев топлива теплом от сгорания части полученного топлива, содержащего диметиловый эфир, в горелке.

Условия эксплуатации в способе настоящего изобретения будут регулироваться, чтобы получить топливо из диметилового эфира с желаемыми свойствами воспламенения.

Эфирные топлива для использования в условиях воспламенения от сжатия с нужными характеристиками воспламенения и сгорания представляют собой вышеуказанную смесь диметилового эфир, метанола и воды с содержанием метанола до 20% и содержанием воды до 20%. В международной патентной заявке номер РСТ/ЕР 00/05275 показано, что дизельное топливо, содержащее диметиловый эфир, метанол и до 48% воды, является эффективным топливом в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.

Внутри вышеуказанных интервалов состава топлива на основе диметилового эфира условия эксплуатации способа настоящего изобретения обычно будут устанавливаться для температуры впрыска между 250°С и 350°С и давления впрыска между 15 и 30 МПа. При этом конверсия метанола в смесь из диметилового эфира, воды и метанола протекает с приемлемой скоростью на катализаторе дегидратации адиабатически.

Термины "температура впрыска" и "давление впрыска", как они использованы здесь ранее и в последующем описании, будут означать температуру и давление, при которых топливо из диметилового эфира, воды и метанола впрыскивают в цилиндры двигателя.

Вышеуказанные особенности и аспекты настоящего изобретения объясняются более детально в следующем описании со ссылкой на чертеж, который показывает схематически систему впрыска топлива с общим каналом, снабженную реактором дегидратации метанола, для использования в изобретенном способе.

Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия с системой впрыска топлива с общим каналом для использования в специфическом варианте осуществления настоящего изобретения включает бак для метанола 2, присоединенный линией 3 к адиабатически работающему реактору дегидратации метанола. Далее система содержит общий канал для впрыска 12 с инжекторными клапанами (не показаны), чтобы контролировать поток топлива, инжектируемого в двигатель 14. Горячие отработанные газы выпускают из двигателя через выпускной канал 16. При работе системы при нормальной нагрузке метанол закачивают и сжимают до давления впрыска из бака 2 метанольным насосом 20. Сжатый метанол затем подогревают непрямым теплообменом в теплообменнике 22 до температуры реакции, например, от 250°С до 300°С теплом от отработанных газов двигателя, текущих с наружной стороны теплообменника 22 в канале 16. При циклах с нормальной нагрузкой двигателя подогретый метанол пропускают в реактор дегидратации метанола 4, который снабжен фиксированным слоем катализатора дегидратации метанола. Топливо из диметилового эфира, метанола и воды с вышеуказанным интервалом состава отводят из реактора 4 и пропускают в систему впрыска с общим каналом 12. При циклах запуска или низкой нагрузки двигателя температура отработанных газов двигателя может быть недостаточно высокой, чтобы обеспечить необходимое тепло в теплообменнике 22. В этих циклах двигателя часть топлива на основе диметилового эфира пропускают в обход инжекторного канала 12 через линию 24 и сжигают в подогревателе 26, чтобы обеспечить дополнительное тепло для подаваемого метанола перед введением в реактор 4.

Предыдущее описание и чертеж являются чисто схематическими, чтобы объяснить существенные особенности настоящего изобретения. Части и средства, являющиеся очевидными в двигателе внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, включая инжекторные клапана в системе с общим каналом и байпасные линии, не показаны.

Похожие патенты RU2261345C2

название год авторы номер документа
НЕПРЕРЫВНАЯ ДЕГИДРАТАЦИЯ СПИРТА ДО ПРОСТОГО ЭФИРА И ВОДЫ, ПРИМЕНЯЕМЫХ КАК ТОПЛИВО ДЛЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 2000
  • Миккельсен Свенн-Эрик
  • Лехрманн Петер
  • Бёгильд Хансен Йохн
RU2205861C1
СПОСОБ И СИСТЕМА РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ 2011
  • Габриэльссон Пэр Лт.
  • Янссенс Тон Ф.В.
  • Миккельсен Свенд Эрик
  • Андерсен Симон Ивар
RU2557965C2
СПОСОБ И СИСТЕМА РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ НА СПИРТСОДЕРЖАЩИХ ПЕРВИЧНЫХ ТОПЛИВАХ 2011
  • Дювиг Кристоф
  • Габриэльссон Пэр
  • Миккельсен Свенд-Эрик
  • Янссенс Тон Ф. В.
RU2566859C2
СПОСОБ ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ И ТОПЛИВО ДЛЯ НЕГО 2011
  • Моррис Грег
  • Брир Майкл Джон
  • Слокомб Роналд Эндрю
RU2604535C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОДУКТА, СОДЕРЖАЩЕГО ДИМЕТИЛОВЫЙ ЭФИР, ДО 20% ПО МАССЕ МЕТАНОЛА И ДО 20% ПО МАССЕ ВОДЫ 1996
  • Бодил Фосс
  • Финн Енсен
  • Ен Хансен
RU2144912C1
Способ работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с искровым зажиганием и устройство подачи топлива для него 2019
  • Шарапов Нурислям Нуруллович
RU2722006C1
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ С РАСПЫЛЕНИЕМ ТОПЛИВНОГО ВОЗДУХА С ПОМОЩЬЮ ЭФИРА ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СПОСОБ РАСПЫЛЕНИЯ ТОПЛИВНОГО ВОЗДУХА С ПОМОЩЬЮ ЭФИРА В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2009
  • Эберхардт Якоб
RU2442013C1
СИСТЕМА УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 1992
  • Звонов Василий Алексеевич[Ua]
  • Черных Виктор Иванович[Ua]
  • Баранов Виталий Юрьевич[Ua]
  • Муза Игорь Анатольевич[Ua]
  • Ушакова Наталия Николаевна[Ua]
RU2046979C1
ТОПЛИВО ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ НА ОСНОВЕ ДИМЕТИЛОВОГО ЭФИРА МОНООКСИМЕТИЛЕНА 2014
  • Якоб Эберхард
RU2642067C2
УСТРОЙСТВО ПРЕДПУСКОВОГО ПОДОГРЕВА ДВИГАТЕЛЯ, АВТОНОМНОГО ОТОПЛЕНИЯ, ГЕНЕРАЦИИ ВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕГО ГАЗА И СПОСОБ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА 2010
  • Снытников Павел Валерьевич
  • Кириллов Валерий Александрович
  • Собянин Владимир Александрович
  • Пармон Валентин Николаевич
RU2440507C1

Реферат патента 2005 года СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам эксплуатации двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия с первичным топливом, содержащим метанол. Изобретение позволяет превращать первичное топливо из метанола на борту транспортного средства в топливо, содержащее диметиловый эфир для эксплуатации двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия без трудностей заправки и хранения топлива, особенно в транспортных средствах. Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия на топливе, содержащем диметиловый эфир, полученном конверсией первичного метанольного топлива, включает стадии: сжатия первичного метанольного топлива в его жидкой форме до конечного давления впрыска двигателя; подогрева сжатого первичного топлива теплом, содержащимся в отработанных газах двигателя; введения и превращения первичного топлива при температуре впрыска двигателя и давлении впрыска в топливо, содержащее диметиловый эфир, за счет контакта с катализатором дегидратации метанола; и впрыска топлива, содержащего диметиловый эфир, при давлении и температуре впрыска в двигатель. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 261 345 C2

1. Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия на топливе, содержащем диметиловый эфир, полученном конверсией первичного метанольного топлива, включающий стадии (а) сжатия первичного метанольного топлива в его жидкой форме до конечного давления впрыска двигателя; (б) подогрева сжатого первичного топлива теплом, содержащимся в отработанных газах двигателя; (в) введения и превращения первичного топлива при температуре впрыска двигателя и давлении впрыска в топливо, содержащее диметиловый эфир, за счет контакта с катализатором дегидратации метанола; (г) впрыска топлива, содержащего диметиловый эфир при давлении и температуре впрыска в двигатель.2. Способ по п.1, включающий еще стадию дополнительного подогрева топлива теплом от сгорания части полученного топлива, содержащего диметиловый эфир, в горелке.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2261345C2

WO 9605274 В1, 22.02.1996
СПОСОБ ХИМИЧЕСКОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ ТЕПЛА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ 1991
  • Аникеев В.И.
  • Ханаев В.М.
  • Бобрин А.С.
  • Кириллов В.А.
RU2011864C1
Двигатель внутреннего сгорания 1987
  • Алейников Юрий Петрович
  • Рудяк Эмиль Маркович
  • Маркус Александр Семенович
SU1467234A1
Способ работы двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия и двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия 1980
  • Франц Пишингер
  • Корнелис Хавенит
SU1269745A3
US 4892561 А, 09.01.1990
US 4422412 A, 27.12.1983
JP 58135361 А, 11.08.1983.

RU 2 261 345 C2

Авторы

Шоубие Петер

Нильсен Поль Эрик Хейлюнд

Блом Нильс Йорген

Даты

2005-09-27Публикация

2000-12-08Подача