CN105909429A

CN105909429A - 液体碳氢燃料处理装置

Info

Publication number: CN105909429A
Application number: CN201610286077.9A
Authority: CN
Inventors: 帕瓦尔·弗德拉维奇·安尼斯莫夫; 马丁·保罗·雷米斯
Original assignee: Fuel Power Co
Current assignee: Fuel Power Co
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2016-05-03
Publication date: 2016-08-31

Abstract

本发明涉及一种用于处理液体碳氢燃料的装置。该装置包括一个圆筒形壳体(201)包含燃料入口通道(202)和出口通道(203)，该壳体适用于充当接地电极，入口通道和出口通道之间的燃料处理通道(204)，该处理通道适用于容纳燃料，一个第一空心圆柱形电极(205)包含一个开口，设在壳体内的第一电极，一个中心电极(206)同轴地定位在第一中空圆筒状电极的开口，和一个第二中空圆筒状电极(207)包含一个开口，所述第一中空圆柱形电极定位在第二中空圆筒状电极的开口。这些电极适用于为通过处理通道内的燃料生成AC交流电场，使得燃料质量得以提高。

Description

液体碳氢燃料处理装置

技术领域

本发明涉及一种用于在电场下处理液体碳氢燃料的装置。本发明还涉及包括一个依据本发明的装置的系统和运输工具。

背景技术

柴油排气烟尘是可见的黑色的含碳烟雾云，出现在发动机起动后和正常的柴油发动机运行期间。炭黑危害健康，并引起一系列的其他问题，例如看得见的系统污染和污迹。人们还认为炭黑是在气候变化的促成因素之一。

完全燃烧只产生二氧化碳、水和氮的最终产品。在实际生活中，燃烧并不完全，并可以产生包括氮氧化物、二氧化碳、一氧化碳、水和未燃烧的碳氢化合物等排放。废气也包括未燃烧的碳颗粒、发动机油、碎片、烟灰和灰渣颗粒，其被称为柴油颗粒物(diesel particulate matter，DPM)。

目前有若干设备用于降低排气烟尘。其中最常用的是一个柴油颗粒过滤器(diesel particulate filter，DPF)，通过物理过滤装置捕集废气流中的的颗粒物。然而，与其它过滤器一样，DPF必须清除累积的柴油颗粒物。不做清除将最终阻塞过滤器，这相应地又可能损坏或毁灭过滤器，甚至由于背压增加而损坏发动机。这个问题可以通过去除旧的DPF过滤器和更换新的过滤器来解决。为了避免更换过滤器，也已经开发出来可再生的DPF过滤器。

虽然DPF是一个可以过滤出排气系统中的黑烟的有效的烟尘捕捉器，但在排气系统中安装这种过滤器会限制气流，导致在功率方面限制发动机。与没有安装DPF的相同的发动机相比较，排气系统中的这个额外限制也降低了燃料效率。当过滤器因颗粒累积而逐步填满时，额外限制因此变得更加严重，燃油效率的降低也更为明显。

美国专利US5377648公开了一种安装在燃料箱和燃料燃烧发动机之间的用于净化燃料的装置，在该装置的燃料处理通道的周边布置了面向彼此之间的弧形导电板。该装置还包括AC交流电信号生成器，用于在弧形导电板之间施加低频、低电流和低电压的交流信号。导电板之间形成静电感应，净化燃料，减少燃料燃烧时生成的NOx和CO。

欧洲专利EP2610475A1公开了一种用于处理碳氢燃料的另一种装置(100)(图1)。该设备包括一个有燃料入口通道(102)和出口通道(103)的圆筒形壳体(101)，该壳体适用于充当接地电极，并在所述入口通道和出口通道之间形成一个燃料处理通道(104)。图1中的箭头显示燃料流动的方向。该装置还包括一个中空的圆筒状电极(105)和位于中空圆筒状电极开口的棒状中心电极(106)。供给的燃料通过入口通道到达处理通道后，分成两个支流：第一支流流经所述壳体和所述中空电极，第二支流流经中空电极和中心电极，并在此被施加电流。其结果是，燃料的燃烧值增大和废气毒性降低。

然而，市场仍具有对处理碳氢燃料装置的进一步需要。

发明内容

本发明是基于对使用一个依据权利要求1的装置可以影响液体碳氢燃料的质量、从而内燃机性能和排烟毒性的观察而来的。

因此，本发明的目的之一是为处理液碳氢燃料提供一种装置，该装置包括：

-一个圆柱形壳体包括燃料入口通道和出口通道，所述壳体适用于充当接地电极，

-入口通道和出口通道之间的燃料处理通道，该处理通道适用于容纳燃料，

-一个第一中空圆筒状电极包括一个开口，设在壳体内的第一电极，以及

-一个中心电极同轴地位于与第一中空圆筒状电极的开口。

该装置还包含一个第二中空圆筒状电极包括一个开口，第一中空圆柱形电极位于第二中空圆筒状电极的开口处。根据该装置，这些电极适用于为通过处理通道的燃料提供AC交流电场。

本发明的另一个方面是提供一种包括一台内燃机和一个依据权利要求1-9中任一要求的装置的系统。

本发明还有的另一个方面是提供一种包括一个依据权利要求1-9中任一要求的装置的运输工具。

动词“包括”和“包含”用于本文件中是开放的限制词，它既不排除也不强制未记载的特性的存在。除非另有明确说明，伴随的从属权利要求中记载的特征可以相互自由组合。此外，要理解的是在本文档中使用“一”或“一个”，即单数形式，并不排除多个。

附图说明

图1是本技术领域一个用于处理液态碳氢的先进装置的示意性横截面视图。

图2是根据本发明的一个非限制性的示例性装置的示意性横截面视图。

具体实施方式

图2是一个根据本发明的用于降低燃料燃烧发动机排气烟的示例性装置。该装置(200)包括：

-一个外壳(201)，其包括一个燃料入口通道(202)和一个出口通道(203)，该壳体适用于充当接地电极，

-一个位于入口通道和出口通道之间的燃料处理通道(204)，燃料处理通道适用于容纳燃料，

-一个第一中空圆筒状电极(205)包括一个开口，设在壳体内的第一电极，

-一个中心电极(206)同轴地位于第一中空圆筒状电极的开口，并且

-一个第二中空圆筒状电极(207)包括一个开口，第一中空圆柱形电极位于第二中空圆筒状电极的开口。

所述中央电极、第一中空圆柱形电极和第二中空圆柱形电极适用于为通过处理通道内的燃料生成AC交流电场。

根据本发明，该装置包括至少两个中空圆筒状电极，一个中心电极和一个壳体充当接地电极。根据一个优选的实施方案，这些电极相对于优选为圆柱形的壳体是中心和同轴的。燃料处理通道优选使用适当尺寸的重型标准管。

根据一个优选的实施方案，该装置包括一个第一电介质套筒(208)，其包括在壳体和中心电极之间的绝缘插入件，一个第二介电套筒(209)，其包括在壳体和第一中空圆筒状电极之间的绝缘插入件，和一个介电套筒之间的导电套筒(210)。具有这些介电套筒和一个导电套筒将交变电势供给中空圆筒状电极，将这些电极围绕在处理室的纵向轴线上，并在壳体和电极之间设置所需要的距离。此外，采用第二个中空圆筒状电极增加了燃料处理的容量，降低了电极之间的间隙，相应地增加了施加在液体碳氢类燃料上的电场强度(V/m)。

根据一个示范性实施方案，该装置包括一个壳体(201)包含插头(211，212)，入口通道、出口通道处设置有电极来生成电场施加在处理室中流过的燃料上。

根据一个实施方案，该装置还包括电源(213，未标出)。优选的动力源是交流电压发生器。典型的电压范围为24V至80V。优选的最大电流为100毫安。

根据一个示范性实施方案，第一中空圆筒状电极(205)电连由一个紧固装置，例如螺钉(214)，连接到外壳，并且中心电极(206)用导电套筒(210)连接到第二空心圆筒状电极(207)。这些介电套筒和导电套筒用一个螺母(215)按轴向连接到中心电极。

根据一个优选的实施方式，燃料处理通道的设计使燃料经过位于壳体一侧的入口通道进处理入通道后，以90度角导向经过整个通道，而在这些电极的附近，并经由位于壳体端部的出口通道端口流出。图2中的箭头表示燃料流过的方向。入口通道和出口通道优选标准部件，以便它们可以使用各种配件安装在不同的发动机箱罩上。燃料通过燃料处理通道时优选整个通道都加以电流。

根据本发明，燃料通过入口通道供给处理通道，并分流到电极和外壳之间。根据图2所示的非限制性的示例性装置，该装置分成三个支流：第一流(216a)流经壳体和第二空心电极之间，第二流(216b)在第一和第二空心电极之间，第三流(216c)和第一空心电极和中心电极之间。根据优选实施方案，这些电极中的至少一个电极长度基本上同燃料处理通道长度一致，使处理通道内的最大量的燃料得到处理。

根据一个优选的实施方案，S_in≤S_c，其中S_in是入口通道的横截面面积和S_c是处理室的横截面面积。

根据另一个优选的实施方案，S_in＝(由1.0至1.5)X S_out,，其中S_in是入口通道的横截面面积和S_out为出口通道的横截面面积。

根据另一个实施方案，本发明涉及包括一台内燃机和一个根据权利要求1-9中的任一要求的装置构建的一个系统。一个示例性系统是一个使用液态碳氢燃料的发电装置。

根据另一个实施方案，本发明涉及包括根据权利要求1-9中的任一要求的装置和一台用于燃烧液态碳氢燃料的发动机构建的一部运输工具。示例性运输工具是汽车、卡车、货车、和船只，而示例性的燃料是柴油。

测试

该测试是在圣彼得堡国立工业大学的发动机系和汽车/履带式发动机系的燃烧测试实验室进行的。试验是对柴油发动机(ЯМЗ-238)在安装和不安装一个根据本发明的装置的条件下进行的。

该测试的试验方法如下：

a.发动机预热启动

b.测量发动机ЯМЗ-238的基础特性：在不同发动机负荷时，曲轴恒定转速(1200和1500转/分)的两种负载情景

c.安装经过测试的MMT试验板装置，发动机运行30分钟

d.在所述情景下重复测量发动机特性

测试结果收集在表1中。

表1.根据本发明的装置的平均效果(％)

如表所示，所获取的结果验证了测试设备对柴油发动机化油和燃烧过程存在有显著影响，由此有效性得到改善且排气烟的生成得到降低。

上面给出的描述中提供的具体实施方案不应被解释为对所附权利要求的范围和/或适用性的限制。

Claims

1.一个用于处理液碳氢燃料的装置(200)，该装置包括

-一个圆柱形壳体(201)包括燃料入口通道(202)和出口通道(203)，该壳体适用于充当接地电极，

-入口通道和出口通道之间的燃料处理通道(204)，该处理通道适用于容纳燃料，

-一个第一中空圆筒状电极(205)，包括一个开口，设在壳体内的第一电极，

-一个中心电极(206)同轴地定位在所述第一中空圆筒状电极的开口，其特征在于

-该装置还包括第二中空的圆筒状电极(207)包括一个开口，第一中空圆筒状电极位于第二中空圆筒状电极的开口，并在这

-所述中心电极，所述第一中空圆柱形电极和第二中空圆柱形电极适用于为通过处理通道内的燃料生成一个AC交流电场。

2.根据权利要求1所述的装置，其中装置包括一个第一电介质套筒(208)，其包含壳体和所述中心电极之间的绝缘插件。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中装置包括一个第二介电套筒(209)，其包含壳体和第一中空圆筒状电极之间的绝缘插件。

4.根据权利要求1-3的任一要求所述的设备，其中S_in≤S_c,S_in是入口通道的横截面面积和S_c是处理通道的横截面面积。

5.根据权利要求1-4的任一要求所述的装置，其中S_in＝(1.0-1.5)X S_out，其中S_in是入口通道的横截面面积和S_out为出口通道的横截面面积。

6.根据权利要求1-5的任一要求所述的装置，其中装置还包括一个动力源(213)适用于为电极(204-206)提供一个AC交流电信号。

7.根据权利要求1-6的任一要求所述的装置，其中这些电极(204-206)中至少一个的长度基本上与燃料处理通道的长度一致。

8.根据权利要求1-7的任一要求所述的装置，其中所述电极适用于为通过处理通道内的燃料生成由24伏至80伏的电压。

9.根据权利要求1-8中的任一要求所述的装置，其中电极适用于为通过处理通道内的燃料生成最大100mA的电流。

10.根据权利要求1-9的任一要求所述的装置，其中所述燃料是柴油。

11.一种系统，包括一个内燃机，和根据权利要求1-9中的任一要求所述的装置。

12.一种运输工具，包括根据权利要求1-9中的任一要求所述的装置。