BRPI0706612A2 - sistema de motor movido a biodiesel e método de operação de motor movido a biodiesel - Google Patents
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Abstract
SISTEMA DE MOTOR MOVIDO A BIODIESEL E MéTODO DE OPERAçãO DE MOTOR MOVIDO A BIODIESEL. A presente invenção refere-se a um sistema de motor movido a biodiesel e método de operação de motor movido a biodiesel que é capaz de produzir um combustível de biomassa a partir de um material de fonte de biomassa em estado líquido de um óleo vegetal ou animal que contém gordura por meio do qual o dito combustível pode ser queimado em um motor a diesel convencional enquanto proporciona os benefícios de um baixo consumo de combustível, operação de motor estável e vida de serviço do motor prolongada quando comparados a uso de um combustível de biomassa reformado pelo método de metil-éster. Meios Um tensoativo é adicionado em um material de fonte de biomassa em estado líquido de um óleo vegetal ou animal que contém gordura, após isto o material é atomizado por um atomizador 1 para produzir um combustível de biomassa atomizado que tem um diâmetro de particulado menor que 10 <109>m. O combustível de biomassa atomizado é fornecido para um injetor de combustível 51 através de um sistema de fornecimento de combustível de biomassa 50 e aspergido em um cilindro de motor 52 por um injetor de combustível como o combustível que alimenta um motor a diesel 53.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DEMOTOR MOVIDO A BIODIESEL E MÉTODO DE OPERAÇÃO DE MOTORMOVIDO A BIODIESEL".
CAMPO DA TÉCNICA
A presente invenção refere-se a um sistema de motor movido abiodiesel e um método de operação de motor movido a biodiesel que permiteque um motor a diesel convencional opere de maneira segura e econômicacom o consumo de combustível reduzido através da combustão de um com-bustível de biomassa reformulado a partir e um material de fonte de biomas-sa em estado líquido de um óleo animal ou vegetal que contém gordura a-través de um processo que não emprega a reformação de metil-éster.
TÉCNICA RELACIONADA
A tecnologia que refere-se ao uso de óleos animais e vegetaispara combustão é descrita nos Documentos de Referência 1 e 2 notadosneste relatório descritivo. O biodiesel vem ganhando uma atenção crescentenos últimos anos como um combustível para uso em motores a diesel. Estebiodiesel foi reformado a partir de óleos animais e vegetais que utilizam oprocesso metil-éster. O processo de metil-éster reduz o ponto de fulgor dosóleos animais e vegetais e suas viscosidades para aprimorar suas compati-bilidades com a injeção de combustível, permitindo, desta maneira, que es-tes óleos sejam usados em motores a diesel convencionais.
[Documento de Referência 1 ] publicação de patente japonesa não-examinada Número 2003-294221
[Documento de Referência 2] publicação de patente japonesa não-examinada Número 2004-198050
Descrição da Invenção
Deficiências Resolvidas pela Invenção
Os seguintes fatores devem ser considerados na reformação deóleos animais e vegetais com o processo metil-éster.
1. Os óleos animais e vegetais podem ser reformados em com-bustível através de uma reação química com metanol. À medida que estaenvolve o gasto do equipamento necessário para o processo de reformaçãoe o gasto d próprio processo de reformação, os custos de combustível resul-tantes são maiores que os requeridos para produzir óleo combustível leve.
2. O trabalho e custo adicionais são requeridos para remover aglicerina que é um subproduto gerado no processo. Também, o rendimentodo biodiesel proveniente dos óleos animais e vegetais é relativamente baixodevido à geração deste subproduto.
3. O processo de remoção de glicerina reduz a saída térmica dobiodiesel resultante limitando, desta maneira, a potência que pode ser obtidaa partir do combustível.
4. O uso de 100% de biodiesel em um motor a diesel pode resul-tar em corrosão e dano mecânico devido à falta de um componente lubrifi-cante, a menos que o combustível seja misturado com um combustível àbase de petróleo tal como um óleo leve.
Em consideração às deficiências na técnica anterior menciona-das acima, o inventor propõe um sistema de motor movido a biodiesel e ummétodo de operação de motor movido a biodiesel por meio do qual um com-bustível de biomassa, para uso em motores a diesel convencionais, pode sergerado sem empregar um processo de reformação de metil-éster, provenien-te de um material de fonte de biomassa em estado líquido de óleos animaisou vegetais que têm um componente de gordura. A invenção proporciona asvantagens de um processo de reformação de combustível de biomassa sim-ples e econômico em que um subproduto é reduzido, um alto rendimento éobtido, o combustível de biomassa reformado tem propriedades de Iubrifica-ção desejáveis que promovem a durabilidade do motor e uma alta capacida-de térmica que atua para estabilizar a operação de motor e reduzir o consu-mo de combustível.
Meios para Solucionar as Deficiências da Técnica Anterior
A invenção do sistema de motor movido a biodiesel é caracteri-zada pelo meio de reformulação para reformar um material de fonte de bio-massa em estado líquido de um óleo animal ou vegetal que contém gorduraque é usado como uma base de combustível líquida na qual se adiciona umtensoativo ém um combustível de biomassa cujo diâmetro de particulado émenor que 10 μιτι por meio da atomização de base de combustível líquidaatravés de um atomizador. O combustível de biómassa atomizado é forneci-do através de um sistema de fornecimento de combustível de biomassa paraum injetor de combustível que asperge o combustível de biomassa no cilin-dro de um motor a diesel para acionar o motor.
O sistema de motor movido a biodiesel é adicionalmente carac-terizado por um sistema de fornecimento de combustível à base de petróleoque é proporcionado além do sistema de fornecimento de combustível debiomassa e um dispositivo de comutação que conecta o sistema de forneci-mento de combustível de biomassa e o sistema de fornecimento de combus-tível à base de petróleo, o dispositivo de comutação que comuta o forneci-mento de combustível tanto do sistema de fornecimento de combustível co-mo do injetor de combustível.
O sistema de motor movido a biodiesel é adicionalmente carac-terizado por um dispositivo de aquecimento instalado no sistema de forneci-mento de combustível de biomassa como um meio de aquecimento do com-bustível de biomassa.
O sistema de motor movido a biodiesel é adicionalmente carac-terizado por uma unidade de reformulação que produz o combustível de bi-omassa proveniente da base de combustível líquida, incorpora o atomizadore é conectado de maneira separável ao sistema de fornecimento de combus-tível de biomassa.
O sistema de motor movido a biodiesel é adicionalmente carac-terizado pela unidade de reformulação que tem um tanque de retenção decombustível de biomassa que armazena o combustível de biomassa refor-mulado.
O sistema de motor movido a biodiesel é adicionalmente carac-terizado por um sistema de armazenamento de combustível estruturado queinclui o tanque de retenção de combustível de biomassa e um tanque de re-tenção de combustível de petróleo, sendo que o dito tanque de retenção decombustível de petróleo é conectado de maneira separável ao sistema defornecimento de combustível à base de petróleo.A invenção do método de operação de motor movido a biodieselé caracterizada pela reformulação de um material de fonte de biomassa emestado líquido de um óleo animal ou vegetal que contém gordura que é usa-do como uma base de combustível líquida em que se adiciona um tensoati-vo, sendo que a base de combustível líquida é, então, atomizada por umatomizador com um diâmetro de particulado menor que 10 μιη. O combustí-vel de biomassa atomizado é, então, fornecido através de um sistema defornecimento de combustível de biomassa para um injetor de combustívelque asperge o combustível de biomassa no cilindro de um motor a dieselpara acionar o motor.
Efeito da Invenção
A invenção do sistema de motor movido a biodiesel e do métodode operação de motor movido a biodiesel torna possível formular um com-bustível de biomassa para uso em motores a diesel convencionais proveni-ente de um material de biomassa de base líquida de óleo animal ou vegetalque contém gorduras sem empregar um processo de reformação de metil-éster. A invenção proporciona a vantagem de um processo de reformação decombustível de biomassa mais simples econômico que não produz subpro-dutos e assegura o alto rendimento em que o combustível de biomassa re-formado apresenta as propriedades de lubrificação desejáveis e uma altacapacidade térmica para promover a durabilidade do motor, estabilizar a o-peração de motor e reduzir o consumo de combustível.
Modalidades Preferidas da Invenção
A seguir, proporciona-se uma descrição detalhada de uma mo-dalidade preferida do sistema de motor movido a biodiesel e do método deoperação de motor movido a biodiesel com referência aos desenhos em a-nexo. Conforme mostrado nas figuras 1 a 4, a invenção é estruturada paraproduzir um combustível de biomassa formulado a partir de uma base decombustível líquida sob a forma de um material de fonte de biomassa emestado líquido de um óleo animal ou vegetal que contém gordura. Adiciona-se um tensoativo na base de combustível líquida, após isto o mesmo é ato-mizado com um diâmetro de particulado menor que 10 μιη por um atomiza-dor 1. O combustível de biomassa é, então, enviado através de um sistemade fornecimento de combustível de biomassa 50 para um injetor de combus-tível 51 que asperge o combustível de biomassa em um cilindro de motor 52para operar um motor a diesel 53.
Proporciona-se um sistema de fornecimento de combustível depetróleo 54 adjacente ao sistema de fornecimento de combustível de bio-massa 50 a fim de fornecer um combustível à base de petróleo tal como óleoleve ou óleo pesado. Ambos os sistemas de fornecimento de combustível 50e 54 são conectados a uma válvula de comutação 55 que proporciona ummeio de fornecimento do injetor de combustível 51 com combustível à basede petróleo ou combustível de biomassa. O aquecedor 56 é instalado no sis-tema de fornecimento de combustível de biomassa 50 a fim de elevar a tem-peratura do combustível de biomassa. Uma unidade de reformulação 57,que produz o combustível de biomassa a partir da base de combustível Ii-quida e que inclui o atomizador 1, é conectada de maneira separável ao sis-tema de fornecimento de combustível de biomassa 50. A unidade de refor-mulação 57 inclui um tanque de retenção de combustível de biomassa 58que armazena o combustível de biomassa produzido pela unidade de refor-mulação 57. Um tanque de retenção de combustível de petróleo 59, que éproporcionado adjacente ao tanque de retenção de combustível de biomassa58, é conectado de maneira separável ao sistema de fornecimento de com-bustível de petróleo 54, formando, deste modo, uma estrutura de retençãode combustível que incorpora ambos os tanques 58 e 59.
Basicamente, o método de operação de motor movido a biodie-sei opera motores a diesel convencionais através da combustão de um com-bustível de biomassa que foi atomizado com um tamanho de particuladomenor que 10 μητι pelo atomizador 1, sendo que o combustível de biomassafoi previamente reformulado a partir de uma base de combustível líquida deum óleo vegetal ou animal que contém gordura na qual um tensoativo foiadicionado. O combustível de biomassa é fornecido para o injetor de com-bustível 51 através do sistema de fornecimento de combustível de biomassa50 e aspergido pelo injetor de combustível 51 no cilindro de motor 52 onde ocombustível é queimado para acionar o motor a diesel 53.
Esta modalidade do sistema de motor movido a biodiesel com-preende principalmente uma unidade de motor a diesel 60 que inclui um mo-tor a diesel 53 e que é usada em diversas fábricas ou veículos e um sistemade combustível 61 que prepara e fornece o combustível de biomassa para aunidade de motor a diesel 60.
A base de combustível líquida, que pode ser inúmeros materiaisde fonte de biomassa em estado líquido sob a forma de um óleo animal ouvegetal que contém gordura, tem como seu componente principal ou parteprincipal deste, um ácido graxo geralmente não considerado apropriado parase transformar em combustível. Estes materiais de fonte podem adotar di-versos óleos animais ou vegetais e gorduras, por exemplo, óleos processa-dos tal como manteiga; óleos animais graxos tal como gordura de carne bo-vina ou de porco; óleos vegetais graxos tais como óleo de semente de pal-ma, óleo de palma, óleo de coco, óleo de soja, óleo de gergelim, óleo de fa-relo de arroz, óleo de açafrão, óleo de oliva, óleo de semente de colza (altaoleína ou alto linoléico), óleo de semente de girassol ou óleo de milho; e ó-leos de peixe tais como aqueles extraídos do atum amarelo, sardinhas ousalmão. A água pode ou não ser adicionada ao material de fonte de biomas-sa em estado líquido. Além disso, as substâncias sólidas apropriadas podemser termicamente fundidas e usadas como os materiais de fonte de biomas-sa em estado líquido.
Uma unidade de reformulação 57, que produz a combustível debiomassa a partir da base de combustível líquida, é instalada no sistema decombustível 61. A unidade de reformulação 57 compreende principalmenteum tanque de material de fonte de biomassa líquida 62 que retém a base decombustível líquida, o atomizador 1 (que será subseqüentemente descrito)que atomiza a base de combustível líquida fornecida a partir do tanque 62com um diâmetro de particulado menor que 10 μιτι, o sistema aditivo 38, queinclui um tanque de aditivo 63, através do qual um tensoativo é adicionadona base de combustível líquida que entra no atomizador 1 e um tanque deretenção de combustível de biomassa 58 que armazena temporariamente ocombustível de biomassa atomizado que sai do atomizador 1.
Um filtro 64 é instalado no lado de descarga do tanque de reten-ção de combustível de biomassa 58 para permitir somente a passagem departículas de combustível que têm um diâmetro de 10 μηπ ou menos. Alémdisso, um sistema de recirculação 65 é proporcionado entre o tanque de re-tenção de combustível de biomassa 58 e o lado de entrada do atomizador 1a fim de fornecer o combustível de biomassa previamente atomizado de vol-ta para o atomizador 1 como um meio de aumentar a efetividade do proces-so de atomização. Uma mangueira de fornecimento de óleo 66 é conectadade maneira separável no lado de descarga do tanque de retenção de com-bustível de biomassa 58 a fim de fornecer o combustível de biomassa para aunidade de motor a diesel 60. Além disso, o sistema de combustível 61 incluium tanque de retenção de combustível de petróleo 59 adjacente ao tanquede retenção de combustível de biomassa 58, sendo que o tanque 59 tem opropósito de armazenar temporariamente o combustível à base de petróleotal como um óleo combustível leve ou pesado. Uma mangueira de forneci-mento de óleo 67 é conectada de maneira separável ao tanque 59 com opropósito de fornecer combustível à base de petróleo para a unidade de mo-tor a diesel 60.
A unidade de motor a diesel 60 é estruturada principalmente apartir de um sistema de fornecimento de combustível de biomassa 50 que éconectado de maneira separável ao tanque de retenção de combustível debiomassa 58 na unidade de reformulação 57 através da mangueira de forne-cimento de óleo 66, um sistema de fornecimento de combustível de petróleo54 que é conectado de maneira separável ao tanque de retenção de com-bustível de petróleo 59 através da mangueira de fornecimento de óleo 67, omotor a diesel 53, um injetor de combustível 51 que injeta combustível nocilindro de motor 52 do motor a diesel 53 e uma válvula de comutação 55que conecta os sistemas de fornecimento de combustíveis 50 e 54 ao injetorde combustível 51, a operação da válvula de comutação 55 que proporcionaum meio de fornecer de maneira seletiva o combustível tanto a partir do sis-tema de fornecimento de combustível de petróleo 54 como do sistema defornecimento de combustível de biomassa 50 para o injetor de combustível51.
O sistema de fornecimento de combustível de biomassa 50 incluium tanque de combustível de biomassa 68 que retém o combustível de bio-massa fornecido a partir da unidade de reformulação 57 no sistema de com-bustível 61. O sistema de fornecimento de combustível de petróleo 54 incluium tanque de combustível de petróleo 69 que retém o combustível à basede petróleo fornecido a partir do tanque de retenção de combustível de pe-tróleo 59 no sistema de combustível 61. O controle da operação de comuta-ção da válvula de comutação 55 entre o sistema de fornecimento de com-bustível de petróleo 54 e o sistema de fornecimento de combustível de bio-massa 50 é conduzido com base no tempo desejado. Por exemplo, a válvulade comutação 55 pode operar para conectar o sistema de fornecimento decombustível de petróleo 54 ao injetor de combustível 51 quando o motor es-tiver frio, tal como quando este é ligado primeiro ou quando funciona em bai-xa velocidade, a fim de operar o motor a diesel 53 no combustível à base depetróleo. Outras condições de operação requerem que a válvula de comuta-ção 55 possa operar para conectar o sistema de fornecimento de combustí-vel de biomassa 50 ao injetor de combustível 51 a fim de ativar o motor adiesel 53 em combustível de biomassa.
A unidade de motor a diesel 60 incorpora um aquecedor 56 queaquece o combustível de biomassa, a fim de reduzir sua viscosidade. O a-quecedor 56 inclui um trocador de calor 71 que é conectado ao sistema deexaustão 70 do motor a diesel 53 e que transfere a energia térmica proveni-ente do gás de escape do motor a diesel 53 para um meio térmico, um ele-mento aquecedor 72 que é conectado ao tanque de combustível de biomas-sa 68 a fim de transferir a energia térmica no meio térmico mencionado aci-ma para o combustível de biomassa e um sistema de circulação de meiotérmico 73 que circula o meio térmico entre o elemento aquecedor 72 e otrocador de calor 71. O combustível de biomassa do sistema de fornecimen-to de combustível de biomassa 50 ou o combustível à base de petróleo dosistema de fornecimento de combustível de petróleo 54, pode ser seletiva-mente fornecido para o injetor de combustível 51 através da operação daválvula de comutação 55. O combustível de biomassa ou petróleo fornecidopara o injetor de combustível 51 é aspergido no cilindro de motor 52 ondeeste é queimado através de ignição por compressão gerando, deste modo, asaída de energia através do motor a diesel 53. Os elementos 74 mostradosna figura 1 representam as rodas de um veículo, que poderiam ser usadasna unidade de motor a diesel 60 como a estação de força de um veículo.
As figuras 2 e 3 descrevem um exemplo do atomizador 1 queatomiza a base de combustível líquida (daqui por diante referida como o"combustível"), ou seja, o material de fonte de biomassa em estado líquido,com um diâmetro de particulado menor que 10pm. O atomizador 1, que re-cebe o combustível a partir de uma bomba de pressão (não-mostrada nosdesenhos), incorpora os primeiro e segundo bocais 2 e 3 que aceleram ocombustível que entra no atomizador 1 e giram livremente os primeiro e se-gundo rotores 4 e 5 que são dispostos em alinhamento axial oposto aos bo-cais 2 e 3, os rotores 4 e 5 têm faces de rotor 4a e 5a dispostas em ângulosretos na trajetória de fluxo de combustível que proporcionam, deste modo,superfícies contra as quais o combustível colide. Uma primeira fenda diago-nal 6 e uma segunda fenda diagonal 7 são formadas através dos rotores 4 e5 respectivamente no perímetro das faces de rotor 4a e 5a, a rotação dosrotores 4 e 5 que resulta em fendas 6 e 7 que corta e separa o fluxo de com-bustível enquanto gera simultaneamente um padrão de fluxo de combustívelaxialmente giratório. Os bocais 2 e 3 são dispostos na direção do fluxo decombustível com o diâmetro do primeiro bocal 2 no lado a montante que émenor que aquele do segundo bocal 3 no lado a jusante. Os rotores 4 e 5são dispostos na trajetória de fluxo de combustível com o diâmetro do rotor 4no lado a montante que é menor que o diâmetro do rotor 5 no lado a jusante.As fendas diagonais 6 e 7 são dispostas na trajetória de fluxo de combustívelcom o tamanho da fenda 6 no lado a montante que é menor que o da fenda7 no lado a jusante. Uma câmera de mistura 9, que incorpora uma superfíciecôncava curva sob a forma da primeira parede cônica 8, é proporcionada nolado a jusante dos bocais 2 e 3 e dos rotores 4 e 5 criando, deste modo, umaestrutura na qual o combustível de fluxo laminar é agitada e misturada den-tro da câmera de mistura 9 como um resultado de sua colisão com a primei-ra parede cônica 8.
Proporciona-se uma unidade de magnetização 10 a fim de mag-netizar o combustível. A unidade de magnetização 10 fica alinhada com adireção do fluxo de combustível à medida que uma estrutura similar à cami-sa que se estende e abrange os bocais 2 e 3, rotores 4 e 5 e a câmera demistura 9.
O atomizador 1 mostrado nos desenhos é estruturado principal-mente com cinco blocos cilíndricos, mostrados como elementos 11-15 nosdesenhos, que são presos uns nos outros em alinhamento axial por fechosrosqueados removíveis. O primeiro bloco de cilindro 11 é formado de ummaterial não-magnético a fim de suprimir o influxo de ondas magnéticas.Uma câmara 18 e uma primeira parte côncava 19 definida por uma paredecilíndrica 16 do primeiro bloco de cilindro 11 são seqüencialmente dispostasdentro do primeiro bloco de cilindro 11 em alinhamento com a trajetória dofluxo de combustível. A câmara 18 tem uma porta de influxo 17 na extremi-dade desta e uma primeira parte côncava 19 é conectada ao segundo blocode cilindro 12. Um coador 20 é montado de maneira rosqueada na porta desaída 20a na circunferência interna da parede de partição cilíndrica 16 nacâmara 18 a fim de remover qualquer material estranho do combustível.Uma bucha de entrada 21 é montada de maneira rosqueada na porta de in-fluxo 17 da câmara 18 e tem uma porta de entrada 21a para direcionar ofluxo de combustível nesta. O sistema aditivo 38 é conectado à bucha deentrada 21 a fim de adicionar um tensoativo ao influxo do combustível. Umaválvula de cisalhamento de tensoativo 39 que tem o propósito de permitir ouinterromper o fluxo de tensoativo e uma válvula de bloqueio de fluxo reverso40 que tem o propósito de evitar o fluxo reverso do tensoativo são instaladasno sistema aditivo 38. O combustível, que foi fornecido a partir do tanque dematerial de fonte de biomassa líquida 62 e no qual o tensoativo foi adiciona-do pelo sistema aditivo 38, flui para dentro do primeiro bloco de cilindro 11através da porta de entrada 21a da bucha de entrada 21 e flui adicionalmen-te em direção à primeira parte côncava 19 a partir da porta de saída 20a a-través do coador 20 que remove o material estranho.
As partes de extremidade convexas 12a e 12b são formadasrespectivamente nas extremidades opostas do segundo bloco de cilindro 12.
A parte convexa 12a na extremidade do segundo bloco de cilindro 12 é co-nectada à primeira parte côncava 19 do primeiro bloco de cilindro 11 por umaconexão de rosca dé parafuso. Além disso, uma saliência protuberante 12c,que se situa dentro da porta de saída 20a do coador 20, é formado na partede extremidade convexa 12a. O segundo bloco de cilindro 12 incorpora umorifício de influxo 22, um canal de fluxo em formato de cone 23 que tem umcorte transversal continuamente estreito, o primeiro bocal 2 mencionado a-cima que acelera o fluxo de combustível e uma primeira câmara de rotor 24na qual se situa o primeiro rotor 4 ao longo da trajetória de fluxo de combus-tível a partir da parte de extremidade convexa 12a da saliência protuberante12c na parte de extremidade convexa seqüencialmente oposta 12b. O orifí-cio de influxo 22 é formado dentro da saliência protuberante 12c e se conec-ta à porta de saída 20a do coador 20.
O canal de fluxo em formato de cone 23 é criado no espaço en-tre um bloco em formato de cone 26 e um recesso em formato de cone 25formado dentro do segundo bloco de cilindro 12, sendo que o bloco em for-mato de cone 26 é sustentado por uma conexão apropriada à superfície dorecesso em formato de cone 25. Uma parede de faceamento 26a é formadana extremidade grande do bloco em formato de cone 26 em oposição aoorifício de influxo 22. Uma extremidade do canal de fluxo em formato de co-ne 23 que tem o maior corte transversal se conecta ao orifício de influxo 22 ea outra extremidade que tem o menor corte transversal se conecta ao primei-ro bocal 2. O primeiro bocal 2 se situa entre e conecta o canal de fluxo emformato de cone 23 e uma primeira câmara de rotor 24 que é formada comum diâmetro interno maior que o do primeiro bocal 2.
O primeiro rotor 4 é instalado como um elemento livremente gira-tório dentro da primeira câmara de rotor 24 sendo que a primeira face derotor 4a do rotor 4 fica oposta ao primeiro bocal 2. O primeiro rotor 4 tambémé instalado de modo a ser capaz de deslizar livremente dentro da primeiracâmara de rotor 24 ao longo do eixo geométrico do fluxo de combustível.Duas primeiras fendas diagonais 6 são formadas no perímetro externo doprimeiro rotor 4 em locais mutuamente separados a 180°. Cada uma dasfendas diagonais 6 é completamente formada através da superfície circunfe-rencial do primeiro rotor 4 na direção de espessura em um ângulo que levaem direção à circunferencial do primeiro rotor 4. As direções destas fendasdiagonais 6 são ajustadas da mesma maneira.
O combustível que sai porta de saída 20a do coador 20 flui paradentro do orifício de influxo 22 do segundo bloco de cilindro 12, onde estecolide com parede de faceamento 26a do bloco em formato de cone 26. Acolisão faz com que o combustível se dispense, atomize e flua para fora emum padrão radialmente amplo ao longo da parede de faceamento 26a emdireção ao canal de fluxo em formato de cone 23. O combustível é cortado enovamente fragmentado ao redor da borda do bloco em formato de cone 26conectado ao canal em formato de cone 23 à medida que este flui para den-tro do canal em formato de cone 23. A pressão de fluido é novamente au-mentada à medida que os fluxos de combustíveis fluem para dentro do pri-meiro bocal 2 devido ao canal de fluxo em formato de cone 23 previamentenotado que tem um corte transversal que se estreita continuamente na dire-ção de fluxo de combustível. O primeiro bocal 2 acelera para fazer com ofluxo de combustível flua em direção à primeira câmara de rotor 24.
O combustível que entra na primeira câmara de rotor 24 colidecom a face de rotor 4a do primeiro rotor 4 resultando, deste modo, na frag-mentação de combustível, atomização e fluxo para fora em um padrão radi-almente amplo contra à face de rotor 4a, onde este flui para dentro das pri-meiras fendas diagonais 6. O fluxo de combustível através das primeirasfendas diagonais 6 gera um efeito de torque unidirecional que resulta na ro-tação unidirecional do primeiro rotor 4. Como um resultado da rotação doprimeiro rotor 4, o combustível que passa através das primeiras fendas dia-gonais 6 também é submetido a uma ação de cisalhamento que confere umpadrão de fluxo axialmente giratório ao combustível à medida que este flui apartir do primeiro rotor giratório 4 e é adicionalmente fragmentado pela açãodas primeiras tendas diagonais 6. O fluxo de combustível axialmente girató-rio gerado pelo primeiro rotor 4 cria uma força centrífuga dentro do combus-tível atomizado que separa, deste modo, o combustível através de movimen-tos das moléculas mais pesadas em direção à parte externa do fluxo e dasmoléculas mais leves em direção à parte interna deste. Além disso, o fluxoaxialmente giratório unidirecional torna-se um fluxo laminar em espiral. Oprimeiro rotor 4 é capaz de deslizar dentro da primeira câmara de rotor 24em reação com a pressão de fluido aplicada contra suas superfícies anterio-res e posteriores que criam, deste modo, um mecanismo que equilibra apressão de fluido em ambos os lados do rotor e estabiliza o fluxo do com-bustível.
As partes côncavas 13a e 13b são formadas nas respectivasextremidades do terceiro bloco de cilindro 13 sendo que a parte de extremi-dade convexa 12b do segundo bloco de cilindro 12 é fixada à parte côncava13a por meio de uma conexão de parafuso rosqueado. O quarto bloco decilindro 14 se fixa à parte côncava 13b por meio de uma conexão de parafu-so rosqueado. Uma câmara de fluxo giratório 27 e o segundo bocal 3 sãorespectivamente formados dentro do terceiro bloco de cilindro 13, na trajetó-ria de fluxo de combustível que se estende a partir da parte côncava 13a emuma extremidade até a parte côncava 13b na outra extremidade, a câmarade fluxo giratório 27 que opera para manter o fluxo axialmente giratório dofluxo de combustível do primeiro rotor 4 e, o segundo bocal 3 opera paraacelerar o fluxo de combustível. O fluxo de combustível axialmente giratórioque sai do primeiro rotor 4 passa através da câmara de fluxo giratório 27 eentra no segundo bocal 3 onde o mesmo é acelerado. O diâmetro do segun-do bocal 3 é maior que o do primeiro bocal 2. Considerando-se que a veloci-dade do fluxo de combustível diminui gradualmente devido às perdas depressão, o tamanho do diâmetro de bocal é aumentado em relação à redu-ção na velocidade de fluxo a fim de que o volume de fluxo seja constante emrelação ao tempo [(velocidade de fluxo) χ (diâmetro de bocal)].
As saliências 14a e 14b são formadas nas respectivas extremi-dades do quarto bloco de cilindro 14 sendo que a saliência 14a é fixada àparte côncava 13b do terceiro bloco de cilindro 13 por meio de uma conexãode parafuso rosqueado. Uma extremidade do quinto bloco de cilindro 15 co-necta a saliência 14b do quarto bloco de cilindro 14 por meio de uma cone-xão de parafuso rosqueado. O quarto bloco de cilindro 14 inclui, disposto emseqüência e alinhado ao longo da trajetória de fluxo de combustível, umasegunda câmara de rotor 28 que aloja um segundo rotor 5 e uma segundaparede cônica 29 que forma parte de parede côncava da câmera de mistura9 e uma porta de aspersão 30 que conecta a segunda parede cônica 29 àsegunda câmara de rotor 28. O diâmetro interno da segunda câmara de rotor28 é maior que o do segundo bocal 3.
O segundo rotor 5 que incorpora um par de segundas fendasdiagonais 7, orientadas na mesma direção que as primeiras fendas diagonais6 é essencialmente estruturado da mesma maneira que o primeiro rotor 4 etem um diâmetro maior que o do primeiro rotor 4. Com os primeiro e segun-do rotores 4 e 5 que giram na mesma velocidade, a maior circunferência dosegundo rotor 5 se move em uma taxa mais rápida que a menor circunferên-cia do primeiro rotor 4. Portanto, mesmo se a taxa de fluxo de combustíveldiminuir, a força do padrão de fluxo axialmente giratório aumenta à medidaque o combustível sai das segundas fendas diagonais 7. Além disso, à me-dida que as segundas fendas diagonais 7 são formadas em uma dimensãomaior que as primeiras fendas diagonais 6, as segundas fendas diagonais 7se tornam capazes de manter um volume de fluxo uniforme da mesma ma-neira aplicada à determinação dos diâmetros de bocal.
O combustível, que flui agora em um padrão axialmente giratórioem que as moléculas mais leves foram separadas das mais pesadas, sai dosegundo bocal 3 do terceiro bloco de cilindro 13, entra na segunda câmarade rotor 28, colide com a face de rotor 5a do segundo rotor 5 onde este éadicionalmente fragmentado e atomizado e se move para fora em um padrãoradial amplo ao longo da face de rotor 5a e através das segundas fendasdiagonais 7. Passando através das segundas fendas diagonais 7, o combus-tível faz o segundo rotor 5 girar na mesma direção que a força de rotaçãoaplicada ao primeiro rotor 4. Simultaneamente, o movimento giratório do se-gundo rotor 5 faz com que as segundas tendas diagonais 7 apliquem umaforça de cisalhamento no combustível que reforça o fluxo em espiral e frag-menta adicionalmente o combustível à medida que este sai do segundo rotor 5.
A atomização do combustível é adicionalmente promovida noquarto bloco de cilindro 14 e o segundo rotor 5 que tem um diâmetro maiorque o do primeiro rotor 4 opera para manter o padrão fluxo giratório enquan-to reforça o efeito de separação centrífuga entre as moléculas mais pesadase mais leves através de uma força centrífuga mais efetiva. Além disso, assegundas fendas diagonais 7 ficam dispostas no mesmo ângulo direcionalque o das primeiras fendas diagonais 6 a fim de manter o fluxo de combustí-vel como um fluxo laminar axialmente giratório. O segundo rotor 5 também écapaz de deslizar livremente dentro da segunda câmara de rotor 28 em res-posta à pressão de fluido aplicada contra suas superfícies anteriores e pos-teriores, o movimento deslizante do segundo rotor 5 que tem o efeito de e-quilibrar a pressão em ambos os lados do segundo rotor 5 e, deste modo,estabilizar o fluxo de combustível. O combustível que passa através do se-gundo rotor 5 é um fluxo laminar axialmente giratório atomizado em que asmoléculas mais pesadas ficam na parte externa do fluxo e as moléculasmais leves na parte interna deste e, é aspergido a partir da porta de asper-são 30 nesta condição.
O quinto bloco de cilindro 15 incorpora uma câmara de aloja-mento 32 onde se situa um bloco de parede 31 que tem uma parte de pare-de convexa sob a forma de uma primeira parede cônica 8. Uma extremidadedo quinto bloco de cilindro 15 se fixa à saliência 14b na extremidade doquarto bloco de cilindro 14 por meio de roscas de parafuso e a outra extre-midade, que é formada como uma porta de descarga 33, se conecta a umabucha de descarga 34 que incorpora um orifício de descarga 34a, por meiode roscas de parafuso. O bloco de parede 31 é preso fixadamente ao quintobloco de cilindro 15 por parafusos rosqueados 35. A primeira parede cônica8 fica disposta em oposição à porta de aspersão 30 e à segunda parede cô-nica 29, o espaço entre as paredes cônicas 8 e 29 definem a câmera de mis-tura esfericamente conformada 9. A câmera de mistura 9 se conecta ao orifí-cio de descarga 34a através do espaço definido pelo bloco de parede 31,das superfícies internas da câmara de alojamento 32 do quinto bloco de ci-lindro 15 e da saliência 14b do quarto bloco de cilindro 14.
A câmera de mistura 9 consiste em um espaço esférico em queo combustível que sai da porta de aspersão 30 em um padrão de fluxo axi-almente giratório é adicionalmente atomizada através da colisão com a pri-meira parede cônica 8 disposta em oposição à porta de aspersão 30. Alémdisso, como um resultado da configuração do espaço hemisférico criado en-tre a primeira parede cônica 8 e a segunda parede cônica 29, o combustívelque passou pela colisão supramencionada não é imediatamente descarre-gado da câmera de mistura 9 mas ricocheteia repetidamente dentro da câ-mara 9 e, deste modo, momentaneamente coletado nesta. Além disso, ocombustível dentro da câmera de mistura 9 é repetidamente agitado peloseguinte combustível que sai da porta de aspersão 30 em um fluxo laminaraxialmente giratório unidirecional. Devido ao fato de o combustível ser agita-do a partir de um fluxo laminar axialmente giratório, este é mantido em umacondição altamente atomizada em que a floculação das partículas atomiza-das é suprimida em um grau para não ser obtido por meio de agitação atra-vés do fluxo axialmente giratório com turbulência. O mecanismo de agitaçãodentro da câmera de mistura 9 tem o efeito de atomizar adicionalmente emais completamente o combustível que entrou em um estado atomizado,porém com as moléculas mais pesadas e mais leves separadas e, destemodo, a câmara 9 é capaz de auxiliar na geração de um combustível de bi-omassa altamente atomizado.
O combustível de biomassa que foi reformado e gerado atravésdeste mecanismo é descarregado da câmera de mistura 9 através do orifíciode descarga 34a dentro do tanque de retenção de combustível de biomassa58. Embora o fluxo de abastecimento do tanque de material de fonte de bio-massa líquida 62 através da porta de entrada 21a seja de uma consistêncianão uniforme que tem diversos tamanhos de partículas em um estado flocu-lado e exiba ligações moleculares irregulares, a operação que ocorre dentrodos blocos de cilindro 11-15 torna possível gerar um combustível de bio-massa estável e finamente atomizado com consistência uniforme que temum tamanho de particulado de aproximadamente 10 μιτι e que não exibefloculação nem ligação irregular. Além disso, a estabilidade do combustívelde biomassa é mantida através da adição do tensoativo que envolve cadapartícula de combustível.
Além disso, a unidade de magnetização 10 é instalada para ioni-zar o combustível através da aplicação de uma força magnética. A unidadede magnetização 10 mostrada nos desenhos é formada como uma estruturaem formato de tubo que envolve os blocos de cilindro 11 - 15. Além disso, aunidade de magnetização 10 envolve os blocos de cilindro 11-15 através deuma estrutura que compreende grupos de quatro magnetos 41 montados emuma placa de suporte magnética 42 onde os dois magnetos 41 no plano ver-tical são orientados em oposição mútua com seus pólos norte que fazemface uns com os outros e, os dois magnetos 41 no plano horizontal são ori-entados em oposição mútua com seus pólos sul que fazem face uns com osoutros. Múltiplos conjuntos dos quatro magnetos 41 ficam dispostos ao longodo primeiro bloco de cilindro 11 através do quinto bloco de cilindro 15 do a-tomizador 1. Dispondo-se os pólos de cada magneto 41 em oposição aomesmo pólo do magneto oposto 41, um forte campo magnético 'M' é geradoentre os pólos norte e sul dos magnetos adjacentes 41 ao redor da circunfe-rência externa dos blocos de cilindro 11 - 15 em um ângulo reto na direçãodo fluxo de combustível. A região de perímetro dos blocos de cilindro 11-15consiste em uma área onde as moléculas centrifugamente acionadas maispesadas são coletadas como um resultado do fluxo axialmente giratório T.Em outras palavras, esta estrutura torna possível ionizar de forma efetiva eeficiente as moléculas mais pesadas que têm estruturas poliméricas eleva-das e, deste modo, promove a atomização precisa do combustível.
A operação da unidade de magnetização 10 é bem conhecida. Ageração de um campo magnético ao redor do fluxo de abastecimento atra-vés dos blocos de cilindro 11-15 promove um baixo peso molecular nocombustível interrompendo-se o equilíbrio elétrico, evita a religação e reflo-culação e atomiza magneticamente o combustível. Cada partícula do com-bustível de biomassa atomizado é envolvida dentro do tensoativo a fim demanter o combustível em um estado atomizado estável. Conforme mostradonos desenhos, uma blindagem magnética cilíndrica 36 com um material não-magnético envolve tanto os blocos de cilindro 11-15 como a unidade demagnetização 10.
Conforme ilustrado nos desenhos do atomizador 1, os bocais 2 e3, que aceleram o fluxo de combustível, ficam dispostas na trajetória de fluxode combustível com ò primeiro bocal a montante 2 que tem um diâmetromenor que o do segundo bocal a jusante 2. Além disso, as fendas diagonais6 e 7 ficam dispostas na trajetória de fluxo de combustível, sendo que asprimeiras fendas diagonais a montante 6 são dimensionalmente menoresque as segundas fendas diagonais a jusante 7. Esta estrutura pode manterum volume de fluxo de combustível uniforme dentro dos blocos de cilindro11-15 contra a redução da velocidade do fluxo através da perda de pressãoestabilizando, deste modo, o volume de fluxo para aumentar a eficiência doprocesso de atomização.
Além disso, com relação às dimensões dos rotores 4 e 5 queficam dispostos na trajetória de fluxo de combustível, os rotores 4 e 5 sãocapazes de proporcionar um efeito operacional desejado em resposta à de-saceleração do fluxo de combustível, devido ao diâmetro externo do primeirorotor a montante 4 ser menor que o do segundo rotor a jusante 5. Ou seja,no estágio onde o fluxo de combustível é mais rápido, um fluxo de combustí-vel axialmente giratório que tem uma ação centrífuga forte é gerado, mesmose as diferenças de velocidade forem menores entre as regiões circunferen-ciais centrais, intermediárias e externas do primeiro rotor 4. No estágio ondeo fluxo de combustível torna-se mais lento, a rotação do maior diâmetro dosegundo rotor 5 pode fortalecer o fluxo axialmente giratório de combustívelcomo um resultado da maior^diferença de velocidade entre as regiões circun-ferenciais centrais e externas do segundo rotor 5. A configuração dos rotores4 e 5 e o volume de fluxo de combustível estabelecido pelo ajuste das di-mensões das dimensões das fendas 6 e 7 mencionadas acima combinaramo efeito da atomização eficiente do combustível, separando as moléculasmais pesadas das moléculas mais leves e gerando um fluxo laminar axial-mente giratório no segundo bloco de cilindro 12 através do quarto bloco decilindro 14 reduzindo, deste modo, o número de operações requerido dentrodo atomizador 1 e aprimorando altamente o processo de atomização.
Além disso, devido ao fato de a estrutura da câmera de mistura9 em que o fluxo de combustível laminar axialmente giratório ser misturadocomo um resultado da colisão contra as primeira e segunda parede cônicas8 e 29, o mecanismo através do qual o combustível é mantido e agitado den-tro da câmera de mistura esférica 9 após o combustível ter entrada em umestado de fluxo laminar axialmente giratório molecularmente separado, podeobter um processo de agitação e mistura altamente eficiente que é mais efi-caz que aquele onde o combustível tinha que colidir contra as paredes pla-nas. O resultado consiste em um nível significativamente mais alto de refor-mação de combustível a partir de um único processo de atomização.
Além disso, devido ao fato de a unidade de magnetização 10envolver os bocais 2 e 3, os rotores 4 e 5 e a câmera de mistura 9, a estrutu-ra com a qual a unidade de magnetização 10 fecha axialmente os blocos decilindro 11-15 têm o efeito de reduzir o tamanho do atomizador 1 enquantofornece um processo de atomização mecânica e magneticamente simultâ-nea que proporciona um nível de eficiência de atomização que não é possí-vel nestes dois processos que serão separados.
Embora não mostrado nos desenhos, o atomizador 1 pode serestruturado para fazer uso de inúmeros dispositivos para decompor as molé-culas em um estado molecular baixo. Estes dispositivos podem incluir ho-mogeneizadores, geradores de microondas, geradores de ondas magnéticasultracurtas, geradores de ondas ultra-sônicas, dispositivos de resfriamento avapor, separados centrífugos, geradores de substância supercrítica, disposi-tivos de irradiação e similares.
A seguir, explica-se a operação do sistema de motor movido abiodiesel e método de operação de motor movido a biodiesel conforme des-crito na modalidade acima. O combustível à base de petróleo é transportadopor um caminhão-tanque e depositado no tanque de retenção de combustí-vel de petróleo 59 do sistema de combustível 61. A base de combustível lí-quida, sob a forma de um material de fonte de biomassa, é transportada porum caminhão-tanque e armazenada no tanque de material de fonte de bio-massa líquida 62 do sistema dè combustível 61. Um tensoativo é adicionadoà base de combustível de biomassa líquida à medida que este sai do tanquede material de fonte de biomassa líquida 62 e a base de combustível de bi-omassa líquida é, então, atomizada à medida que esta flui através do atomi-zador 1, após isto é armazenado no tanque de retenção de combustível debiomassa 58. O combustível de biomassa no tanque 58 é, até a extensãorequerida, recirculado e re-atomizado à medida que passa através do atomi-zador 1 novamente através do sistema de recirculação 65.
O filtro 64 permite somente o combustível de biomassa que temum tamanho de particulado menor que 10μιη passe do tanque de retençãode combustível de biomassa 58 para dentro do tanque de combustível debiomassa 68 da unidade de motor a diesel 60. O combustível à base de pe-tróleo é fornecido para o tanque de combustível de petróleo 69 da unidadede motor a diesel 60 a partir do tanque de retenção de combustível de petró-leo 59 através da mangueira de fornecimento de óleo 67. A válvula de comu-tação 55 é usada para fornecer o tipo desejado de combustível para o motora diesel 53 em resposta ao tempo que o combustível específico é requerido.Por exemplo, no momento em que o motor a diesel 53 liga, a válvula de co-mutação 55 pode operar para conectar o injetor de combustível 51 ao siste-ma de fornecimento de combustível de petróleo 54 para fornecer combustí-vel à base de petróleo. Após motor a diesel 53 ligar, a válvula de comutação55 opera para direcionar o combustível de biomassa atomizado gerado pre-viamente pela unidade de reformação 57, a partir do sistema de fornecimen-to de combustível de biomassa 50 para o injetor de combustível 51 que inje-ta o combustível de biomassa no cilindro de motor 52.
A figura 4a descreve a condição nebulizada de um combustívelconvencional quando aspergido a partir de um injetor de combustível con-vencional 51. A figura 4b descreve a condição nebulizada do combustível debiomassa líquido preparado de acordo com a invenção quando aspergido apartir de um injetor de combustível convencional 51. A névoa de combustívelconvencional que depende do desempenho do injetor de combustível 51 temum tamanho de particulado de aproximadamente 20 μιη quando oposto aotamanho de particulado menor que 10μηι do combustível de biomassa pre-parado de acordo com o processo de atomização especificado pela inven-ção. Devido ao fato de a invenção ser capaz de fornecer um combustível debiomassa pré-atomizado que tem um diâmetro de particulado menor que 10μηι para o injetor de combustível 51, esta torna possível que o injetor decombustível 51 injete um combustível de biomassa finamente nebulizadoque foi produzido a partir de um material de fonte de biomassa de um óleoanimal ou vegetal que contém gordura dentro do cilindro de motor 52.
A modalidade previamente descrita da invenção de sistema demotor movido a biodiesel e método de operação de motor movido a biodieseloferece uma estrutura para o atomizador 1 capaz de gerar um combustívelde biomassa muito finamente atomizado antes de ser fornecido para o injetorde combustível 51. Como um resultado, o combustível de biomassa líquidoproduzido pela invenção pode ser reformado a partir de diversos tipos deóleos que contêm glicerina e/ou óleos altamente viscosos que convencio-nalmente provara ser difíceis de usar como um material de base para umcombustível de biomassa. O combustível de biomassa, portanto, é capaz deser injetado pelo injetor de combustível convencional 51 no cilindro de motor52 onde este pode ser apropriadamente queimado.
As partículas extremamente finas de combustível atomizado peloatomizador 1 têm uma área de superfície de 1/100 do tamanho de partículasde combustível que foram atomizadas somente através da operação do inje-tor de combustível 51 e têm uma área de superfície de gotícula de óleo total,ou seja, uma área de superfície de combustível-ar total que é dez vezesmaior. O combustível proporciona, deste modo, um nível significativamentemais alto de eficiência de combustão do que aquele alcançado com um mo-tor a diesel que opera normalmente. Além disso, devido ao leve peso de ca-da gotícula combustível atomizado, a dispersão de névoa por injeção é alta-mente uniforme, o tempo de elevação de combustão é muito aprimorado,uma ignição aperfeiçoada é introduzida a partir de um índice de número decetano avançado e a velocidade de propagação de chama é significativa-mente aumentada. Portanto, o combustível de biomassa produzido pela in-venção auxilia no estabelecimento da mistura de combustível-ar desejadadentro do cilindro de motor 52, promove a rápida ignição, uma alta taxa decombustão e dispersão de combustão altamente uniforme.
A invenção não é um processo de reformação baseado em umareação química de metil-éster mas, de preferência, um processo de reforma-ção com o qual o atomizador 1 atomiza uma base de biomassa líquida emque somente um tensoativo foi adicionado a fim de produzir um biodiesel apartir de um óleo vegetal ou animal que contém gordura. O processo de re-formação é pouco dispendioso, não requer equipamento caro nem o gasto ea inconveniência de processar subprodutos e, é capaz produzir um combus-tível de biomassa que é mais barato que o óleo combustível leve. O proces-so de reformação sem reações químicas não torna substancialmente o cará-ter básico da alteração de combustível de biomassa. Além disso, uma taxade rendimento próxima a 100% é realizada e um processo que não gerasubprodutos tal como a glicerina gerada no processo de metil-éster. Alémdisso, o processo de atomização permite que o óleo de palma e outras subs-tâncias similares, que provaram ser difíceis de se processar em, sejam usa-das no biodiesel. O material de fonte de biomassas para uso neste processoé facilmente encontrado e o biodiesel resultante é uma excelente substitui-ção para o óleo combustível leve.
Considerando que os óleos que contêm gorduras comestíveisnão tem componente de enxofre e que os óleos animais e vegetais, damesma forma, não tenham componente de enxofre, pode-se permitir que umconversor catalítico, tal como aquele usado em um motor alimentado porgasolina, seja usado para remover óxido nitroso do gás de escape de ummotor a diesel que queima o biodiesel. Devido ao fato de um conversor cata-lítico ser usado para remover óxido nitroso do gás de escape, o motor a die-sei pode ser projetado com maior ênfase na supressão de emissões de par-ticulado tornando possível, deste modo, produzir um motor a diesel que emi-te um gás de escape altamente limpo.
Não somente a invenção elimina a necessidade de um processode reação química na reformação de biodiesel, como permite a reformaçãode um combustível de biomassa sem a remoção do componente de gliceri-na, então, a glicerina pode ser usada como um lubrificante que aprimora omovimento reciprocante do pistão do cilindro, que por sua vez reduz o con-sumo de combustível, aumenta a saída de torque, reduz o ruído de motor ereduz a possibilidade de dano mecânico que resulta da queima de um com-bustível produzido através do processo de reformação de metil-éster. A altasaída térmica de um combustível de biomassa queimado é mantida porquenão existe a necessidade de empregar um processo de remoção de gliceri-na. Portanto, estes fatores tornam possível a utilização do combustível debiomassa "conforme ocorre" nos motores a diesel existentes.
Em outras palavras, apesar do fato de o desempenho do injetorde combustível usado em um motor a diesel convencional ser submetido àdiversas limitações que se referem aos fatores físicos e químicos que inclu-em as características de viscosidade do combustível, a invenção torna pos-sível operar um motor a diesel em uma ampla variedade de combustíveisderivados de líquidos de base de biomassa não sulfurosos, para não men-cionar óleo combustível leve e pesado e para obter um processo de combus-tão limpo que queima um óleo vegetal ou animal como combustível reduzin-do significativamente, deste modo, a dependência do motor a diesel de umcombustível à base de petróleo. Além disso, o combustível de biomassa épouco dispendioso, aprimora a durabilidade do motor e apresenta excelenteeficiência térmica promovendo, portanto, a combustão limpa dentro de ummotor a diesel.
Além disso, o atomizador 1 especificado pela invenção é capazde quebrar o equilíbrio elétrico de base de combustível molecular poliméricoque tem geralmente ligações estáveis, atomizar o combustível em um estadomolecular baixo e evitar que as moléculas se religuem, através da aplicaçãode uma força de cisàlhamento mecânica e energia magnética no combustí-vel de biomassa e, então, é possível gerar um combustível de diesel atomi-zado que tem um tamanho de particulado de aproximadamente poucos mí-crons a "ΙΟμηι quando oposto a aproximadamente um tamanho de 20μηη daspartículas de combustível atomizadas em um motor a diesel convencional.
Além disso, o tensoativo adicionado reveste as moléculas de nível baixo pa-ra evitar a religação e refloculação, estabiliza a estrutura de particulado docombustível e preserva o combustível por longos períodos de tempo promo-vendo, deste modo, a utilização estável do combustível para a operação domotor a diesel.
A unidade de reformulação 57 pode ser estruturada como umaúnica unidade transportável permitindo, deste modo, que esta seja transpor-tada e conectada a qualquer tipo de unidade de motor a diesel 60. O tanquede retenção de combustível de petróleo 59 e o tanque de retenção de com-bustível de biomassa 58 podem ser instalados juntos para servirem comotanques de retenção de combustível fixos em estações de abastecimento ououtros locais apropriados. Em qualquer caso, o combustível de biomassaque é produzido em qualquer lugar pode ser transportado até o tanque deretenção de combustível de biomassa 58 por um caminhão-tanque ou outrotransporte apropriado. Além disso, a unidade de reformulação 57 pode serestruturada para instalação em um veículo e, deste modo, pode ser usadacomo uma fonte de combustível integrada para um automóvel alimentadopor diesel ou outro dispositivo similar.
A Tabela 1 mostra a eficiência de consumo de combustível obti-da quando um caminhão de 7 toneladas (fabricado por Hino Motors Inc.,700.000 de quilometragem) foi equipado com o sistema de motor movido abiodiesel, como incorporado nesta especificação e operado em estradas pú-blicas para uma execução de teste. O veículo foi submetido a uma inspeçãode veículo comandada pelo governo que é requerida para todos os veículosoperados em estradas públicas. A válvula de comutação 55 foi usada paracomutar de maneira alternada entre os combustíveis.Tabela 1
<table>table see original document page 26</column></row><table>
As quantidades de biodiesel usadas no teste são mostradas naTabela 1 como uma percentagem do combustível total em que a parte denão-biodiesel era óleo combustível leve. Conforme a Tabela 1 ilustra, commais de 80% do combustível sendo biodiesel, a distância percorrida foi me-nor que 4km por litro de combustível em março de 2005 quando o teste co-meçou. O teste foi realizado por seis meses durante os quais um aprimora-mento do consumo de combustível foi observado.
Breve Descrição dos Desenhos
A figura 1 é um desenho esquemático de uma modalidade prefe-rida da invenção de sistema de motor movido a biodiesel.
A figura 2 é um corte transversal lateral de um exemplo do ato-mizador que pode ser usado, de preferência, no sistema mostrado na figura 1.
A figura 3 é uma vista em planta da unidade de magnetização doatomizador mostrado na figura 2
A figura 4 é um desenho esquemático que mostra uma condiçãode névoa do combustível convencional aspergido a partir de um injetor decombustível convencional e uma condição de névoa do combustível de bio-massa líquido da invenção quando aspergido a partir de um injetor de com-bustível convencional.
Referências Numéricas
1: atomizador51: injetor de combustível
50: sistema de fornecimento de combustível de biomassa
52: cilindro de motor
53: motor a diesel
54: sistema de fornecimento de combustível de petróleo
55: válvula de comutação
56: aquecedor
57: unidade de reformulação
58: tanque de retenção de combustível de biomassa
59: tanque de retenção de combustível de petróleo
Claims (7)
1. Sistema de motor movido a biodiesel que usa um material defonte de biomassa em estado líquido de um óleo animal ou vegetal que con-tém gordura como uma base de combustível líquida, que compreende:meios para produzir um combustível de biomassa por meio daadição de um tensoativo à base de combustível líquida e atomizar a base decombustível líquida Com um diâmetro de particulado menor que 10 μηη atra-vés de um atomizador, eum sistema de fornecimento de combustível de biomassa quefornece o combustível de biomassa para um injetor de combustível que as-pe rge o combustível de biomassa nos cilindros de motor para alimentar ummotor a diesel.
2. Sistema de motor movido a biodiesel, de acordo com a reivin-dicação 1, em que um sistema de fornecimento de combustível à base depetróleo que fornece um combustível à base de petróleo é proporcionadojunto com o dito sistema de fornecimento de combustível de biomassa e, umdispositivo de comutação conecta o dito sistema de fornecimento de com-bustível de biomassa e sistema de fornecimento de combustível à base depetróleo ao dito injetor de combustível, o dito dispositivo de comutação co-muta o fornecimento de combustível a partir de cada sistema de fornecimen-to de combustível com o dito injetor de combustível.
3. Sistema de motor movido a biodiesel, de acordo com a reivin-dicação 1 ou 2, em que um dispositivo de aquecimento é instalado no ditosistema de fornecimento de combustível de biomassa como meio de aque-cer o combustível de biomassa.
4. Sistema de motor movido a biodiesel, de acordo com qualqueruma das reivindicações 1 a 3, em que uma unidade de reformulação, queinclui o dito atomizador e que produz o combustível de biomassa a partir dabase de combustível líquida, é conectado de maneira separável ao dito sis-tema de fornecimento de combustível de biomassa.
5. Sistema de motor movido a biodiesel, de acordo com a reivin-dicação 4, em que a dita unidade de reformulação é equipada com um tanque de retenção de combustível de biomassa que armazena o combustívelde biomassa.
6. Sistema de motor movido a biodiesel, de acordo com a reivin-dicação 5, em que uma estrutura de armazenamento de combustível é estru-turada pelo dito tanque de retenção de combustível de biomassa e um tan-que de retenção de combustível de petróleo, sendo que o dito tanque de re-tenção de combustível de petróleo é conectado de maneira separável ao ditosistema de fornecimento de combustível à base de petróleo.
7. Método de operação de motor movido a biodiesel que usa ummaterial de fonte de biomassa em estado líquido de um óleo animal ou vege-tal que contém gordura como uma base de combustível líquida, que com-preende:uma etapa de produção de um combustível de biomassa em queum tensoativo é adicionado à base de combustível líquida e a base de com-bustível líquida é atomizada com um diâmetro de particulado menor que 10μm por um atomizador, euma etapa de fornecimento de combustível de biomassa, atravésde um sistema de fornecimento de combustível de biomassa, para um injetorde combustível que asperge o combustível de biomassa dentro dos cilindrosde motor para alimentar um motor a diesel.
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| B08F | Application fees: application dismissed [chapter 8.6 patent gazette] |
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| B08K | Patent lapsed as no evidence of payment of the annual fee has been furnished to inpi [chapter 8.11 patent gazette] |
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