DE102009048223A1 - Verfahren zur In-Situ-Herstellung von Treibstoff-Wasser-Gemischen in Verbrennungsmotoren - Google Patents
Verfahren zur In-Situ-Herstellung von Treibstoff-Wasser-Gemischen in Verbrennungsmotoren Download PDFInfo
- Publication number
- DE102009048223A1 DE102009048223A1 DE102009048223A DE102009048223A DE102009048223A1 DE 102009048223 A1 DE102009048223 A1 DE 102009048223A1 DE 102009048223 A DE102009048223 A DE 102009048223A DE 102009048223 A DE102009048223 A DE 102009048223A DE 102009048223 A1 DE102009048223 A1 DE 102009048223A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- component
- fuel
- water
- diesel
- mixtures
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 130
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 99
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 118
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 56
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 56
- 239000004530 micro-emulsion Substances 0.000 claims description 49
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 32
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 24
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 claims description 14
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 13
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 13
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 13
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 12
- -1 ammonium nitrate Chemical class 0.000 claims description 11
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims description 11
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 claims description 11
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004064 cosurfactant Substances 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 6
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 claims description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 6
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 claims description 6
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 claims description 5
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 claims description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 claims description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002563 ionic surfactant Substances 0.000 claims description 4
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 claims description 4
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 3
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 claims description 3
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 claims description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002280 amphoteric surfactant Substances 0.000 claims description 2
- 239000003139 biocide Substances 0.000 claims description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 2
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000007908 nanoemulsion Substances 0.000 claims 2
- 125000005907 alkyl ester group Chemical group 0.000 claims 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 claims 1
- 229920000469 amphiphilic block copolymer Polymers 0.000 claims 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 claims 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 claims 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 claims 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims 1
- 229920001983 poloxamer Polymers 0.000 claims 1
- 229940068965 polysorbates Drugs 0.000 claims 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims 1
- 239000008307 w/o/w-emulsion Substances 0.000 claims 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 33
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 27
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 22
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 20
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 13
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- OGQYPPBGSLZBEG-UHFFFAOYSA-N dimethyl(dioctadecyl)azanium Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)CCCCCCCCCCCCCCCCCC OGQYPPBGSLZBEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 9
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 9
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 5
- 239000000244 polyoxyethylene sorbitan monooleate Substances 0.000 description 5
- 235000010482 polyoxyethylene sorbitan monooleate Nutrition 0.000 description 5
- 229920000053 polysorbate 80 Polymers 0.000 description 5
- 229940068968 polysorbate 80 Drugs 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- ZORQXIQZAOLNGE-UHFFFAOYSA-N 1,1-difluorocyclohexane Chemical compound FC1(F)CCCCC1 ZORQXIQZAOLNGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 3
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000001593 sorbitan monooleate Substances 0.000 description 3
- 235000011069 sorbitan monooleate Nutrition 0.000 description 3
- 229940035049 sorbitan monooleate Drugs 0.000 description 3
- JNYAEWCLZODPBN-JGWLITMVSA-N (2r,3r,4s)-2-[(1r)-1,2-dihydroxyethyl]oxolane-3,4-diol Chemical class OC[C@@H](O)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1O JNYAEWCLZODPBN-JGWLITMVSA-N 0.000 description 2
- LPMBTLLQQJBUOO-KTKRTIGZSA-N (z)-n,n-bis(2-hydroxyethyl)octadec-9-enamide Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)N(CCO)CCO LPMBTLLQQJBUOO-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 2
- KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 1-Octanol Chemical compound CCCCCCCCO KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N Ammonium acetate Chemical compound N.CC(O)=O USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 2
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000035 biogenic effect Effects 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 1
- 229930186217 Glycolipid Natural products 0.000 description 1
- UEEJHVSXFDXPFK-UHFFFAOYSA-N N-dimethylaminoethanol Chemical group CN(C)CCO UEEJHVSXFDXPFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282320 Panthera leo Species 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000532345 Rallus aquaticus Species 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000863032 Trieres Species 0.000 description 1
- OBOXTJCIIVUZEN-UHFFFAOYSA-N [C].[O] Chemical compound [C].[O] OBOXTJCIIVUZEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 150000003973 alkyl amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229960002887 deanol Drugs 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012972 dimethylethanolamine Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 150000002191 fatty alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000013020 final formulation Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004668 long chain fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 description 1
- 239000012875 nonionic emulsifier Substances 0.000 description 1
- 229920000847 nonoxynol Polymers 0.000 description 1
- SNQQPOLDUKLAAF-UHFFFAOYSA-N nonylphenol Chemical class CCCCCCCCCC1=CC=CC=C1O SNQQPOLDUKLAAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940049964 oleate Drugs 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 238000000819 phase cycle Methods 0.000 description 1
- 230000005501 phase interface Effects 0.000 description 1
- 229920000151 polyglycol Polymers 0.000 description 1
- 239000010695 polyglycol Substances 0.000 description 1
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000007928 solubilization Effects 0.000 description 1
- 238000005063 solubilization Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000012899 standard injection Substances 0.000 description 1
- KZNICNPSHKQLFF-UHFFFAOYSA-N succinimide Chemical class O=C1CCC(=O)N1 KZNICNPSHKQLFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005270 trialkylamine group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007762 w/o emulsion Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
- C10L1/328—Oil emulsions containing water or any other hydrophilic phase
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/12—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with non-fuel substances or with anti-knock agents, e.g. with anti-knock fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
- F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
- F02M25/0228—Adding fuel and water emulsion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
- F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
- F23K5/02—Liquid fuel
- F23K5/08—Preparation of fuel
- F23K5/10—Mixing with other fluids
- F23K5/12—Preparing emulsions
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur in-situ-Herstellung von Kraftstoffmischungen wie Treibstoff-Wasser-Gemischen, insbesondere (Mikro-/Nano-)Emulsionen in Verbrennungsmotoren, sowie geeignete Additivzusammensetzungen hierfür und spezielle, durch dieses Verfahren hergestellte Kraftstoffmischungen.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur in-situ-Herstellung von Kraftstoffmischungen wie Treibstoff-Wasser-Gemischen, insbesondere (Mikro-/Nano-)Emulsionen in Verbrennungsmotoren, sowie geeignete Additivzusammensetzungen hierfür und spezielle, durch dieses Verfahren hergestellte Kraftstoffmischungen.
- Hintergrund der Erfindung
- Die Schadstoffbildung bei der Verbrennung fossiler und biogener Kraftstoffe ist ein bisher ungelöstes Problem. Im Idealfall der vollständigen Verbrennung werden Kohlenwasserstoffverbindungen CxHy zu Kohlendioxid CO2 und Wasserdampf H2O umgesetzt. Unter realen Bedingungen entstehen in Abhängigkeit der im Brennraum herrschenden Temperaturen und Drucke aus Kraftstoffmolekülen und Luft, die zum größten Teil aus Stickstoff und Sauerstoff besteht, Rußpartikel, Stickoxide, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid. Zum Teil können diese Emissionen durch Variation der innermotorischen Parameter (Abgasrückführung, Einspritzzeit, -dauer und -druck, Brennraumgeometrie etc) gemindert werden. Bei allen innermotorischen Maßnahmen zur Reduktion des Schadstoffausstoßes kommt es zu einem Zielkonflikt, der als Ruß-NOx-Trade-Off bezeichnet wird. Wird die Verbrennungstemperatur herabgesetzt, werden weniger Stickoxide gebildet. Dagegen entsteht Ruß während der Verbrennung vermehrt bei niedrigen Temperaturen. Um die Abgasnormen für Dieselmotoren zu erfüllen sind zusätzlich Abgasnachbehandlungstechnologien, wie zum Beispiel SCR-Katalysator und Dieselpartikelfilter erforderlich. Führt man dem Verbrennungsprozess Wasser hinzu, so werden gleichzeitig die Emissionen der Stickoxide und des Rußes reduziert und der Ruß-NOx-Trade-Off wird durchbrochen. Aufgrund der hohen Verdampfungsenthalpie des Wassers und der daraus folgenden niedrigeren Verbrennungstemperatur wird die Bildung von thermischem, sogenanntem Zeldovic NO reduziert (Warnatz, J. et al., Verbrennung, Springer, Berlin (2001)). Da das thermische NO prozentual den größten Anteil der Stickoxide ausmacht, kann die Wasserzugabe die Stickoxidemissionen minimieren. Bei hohen Temperaturen (> 2000 K) bilden sich aus Wassermolekülen im Brennraum erhebliche Konzentrationen an Radikalen (·OH, ·O, ·O2H), die in der radikalischen Kettenverzweigungsreaktion den Abbau von Kohlenwasserstoffketten beschleunigen (Warnatz, 3. et al., Verbrennung, Springer, Berlin (2001)).
- Das Wasser kann man auf unterschiedlichen Wegen zuführen, zum Beispiel als direkte Einspritzung unmittelbar in den Brennraum (Bedford, F. et al., SAE Technical Papers, 2000-01-2938 (2000)). An der FH Trier wurde eine Methode entwickelt, eine geschichtete Einspritzung des Wassers vorzunehmen, bei der in der Einspritzdüse neben der Kraftstoffleitung durch einen zusätzlichen Kanal Wasser zugegeben wird. Das Wasser wird durch den statischen Druckabfall beim Öffnen der Nadel während des Einspritzvorgangs unmittelbar vor die Düsenöffnung gelegt und so werden Diesel und Wasser abwechselnd in den Brennraum injiziert. Abgasuntersuchungen zeigen, dass die NOx-Emissionen je nach Lastzustand mit einem Wasseranteil von 40 Vol.-% um mehr als 50% reduziert werden können. Sowohl die Rußemissionen, als auch der Kraftstoffverbrauch bleiben unverändert (Dörksen, H. et al., Vorgelagerte Kraftstoffmenge bei geschichteter Diesel-Wasser-Einspritzung, MTZ (2007); Simon, C. and Pauls, R., Einfluß der geschichteten Wassereinspritzung auf das Abgas- und Verbrauchsverhalten eines Dieselmotors mit Direkteinspritzung, MTZ (2004)). Die Wassereindüsung in die Ladeluft in Spray-Form bringt eine moderate Absenkung des NOx-Ausstoßes (bei 30% Wasser, ca. 20% NOx-Absenkung), aber auch eine geringfügige Steigerung der Schwärzungszahl. Das Wasser kann auch als wasserhaltiger Kraftstoff in den Brennraum gegeben werden. Solche Kraftstoffe sind als Wasser-Diesel Emulsionen (Schmelzle, P. et al., Aquazole: An Original Emulsified Water-Diesel Fuel for Heavy-Duty Applications, SAE Technical Papers, 2000-01-1861 (2000) oder Mikroemulsionen (Nawrath, A. et al., Mikroemulsionen und deren Verwendung als Kraftstoff,
DE10334897A1 (2003)) bereits verfügbar. Bei der Verwendung der fertig gemischten wasserhaltigen Kraftstoffe ist man auf einen konstanten Wassergehalt angewiesen, was beim Kaltstart des Motors zur verschlechtertem Zündverhalten führen kann. Im Niederlastbereich beobachtet man zudem einen vermehrten Ausstoß der unverbrannten Kohlenwasserstoffe und bei hohen Lasten nur eine geringe Absenkungen des Rußes und der Stickoxide. Aus unseren Untersuchungen folgt, dass der Wasseranteil in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Motors variiert werden muss, damit die Schadstoffemissionen effizient herabgesetzt und der spezifische Kraftstoffverbrauch gemindert werden können. Der Lastwechsel in dynamisch betriebenen Verbrennungsmotoren erfolgt sehr schnell, so dass innerhalb weniger Kurbelwellenumdrehungen ein neu definiertes Wasser-Kraftstoff Gemisch bereit gestellt werden soll. Ein weiterer Punkt betrifft die Güte der Mischung. Je gröber die Verteilung der Wasser-Kraftstoff Domänen desto mehr Ruß wird produziert. Daher ist die weitere Anforderung innerhalb kürzester Zeit und mit möglichst wenig Energieaufwand eine Feinstverteilung des Wassers im Kraftstoff zu erreichen. - Feuerman formulierte bereits 1979 eine Emulsion aus Benzin, Wasser und nichtionischen Tensiden und erzielte so bei der Verbrennung eine Reduzierung umweltschädlicher Abgase (Feuerman, A. I., Gasoline-water emulsion,
US4158551 (1979)). Boehmke (Bayer AG) formulierte 1980 opaleszierende, bis zu Temperaturen von T = –15°C stabile Benzin- und Diesel-Emulsionen mit Carbonsäureamiden aus biogenen und synthetischen Fettsäuren und Alkoholen (Boehmke, G., Motor fuels and furnace oils, preparation thereof and their application, (DE), B. A.,EP0012292 (1980)), zwei Jahre später, 1982, folgten Kraftstoff-Emulsionen mit einem nichtionischen Emulgator aus einem Anlagerungsprodukt von Ethylenoxid oder Propylenoxid an ein Carbonsäureamid mit 9-21 Kohlenstoffatomen in der hydrophoben Kette (Boehmke, G., Aqueous Hydrocarbon Fuel Containing Alkylene Oxide-Carboxylic Acid Amide Emulsifier, AG, B.,CA1137751 (1982)). Alliger fand 1981 eine Methode zur Produktion von Emulsionen mit Bunker Öl (Alliger, H., Emulsified fuel oil and method of production,US4244702 (1981)), welches als Treibstoff in der Schifffahrt Verwendung findet. Von der Firma Lubrizol wurde der Diesel-Emulsionstreibstoff PuriNOx mit 10 bis 20% Wasser zur Verbesserung der Schadstoff- und Energiebilanz auf den Markt gebracht (Matheaus, A. C. et al., Society of Automotive Engineers, PT-111 (Alternative Diesel Fuels): p. 1–11 (2004)). Die Firma wirbt mit der Reduzierung der NOx-Emission um 20 bis 30% und der Rußpartikel um 50 bis 65%. Bock et al. vermischten 1992 verschiedene Treibstoffe mit Wasser, kurz- und mittelkettigen Alkoholen mit Tensidkombinationen aus hydrophilen und hydrophoben Tensiden (Bock, J., Robbins et al., Microemulsion Diesel Fuel Compositions and Method of Use,CA2048906 (1992)). Mit einem ganz anderen Ansatz entwickelte Gunnerman 1998 zweiphasige Treibstoffe mit hohen Wasseranteilen zwischen 20 und 80% (Gunnerman, R., Aqueous Fuel for Internal Combustion Engine and Method of Preparing Same,MX9604555 US5104418 (1992)). Anschließend erweiterten sie 1993 diese wasserhaltigen Dieselkraftstoffe um weitere Treibstoffarten (Genova, C. and Pappa, R., Hybrid liquid fuel composition in aqueous microemulsion form, (IT), E. S.,US5259851 (1993)). Aslachanov et al. (Aslachanov, A. A. et al., Fuel for internal combustion engines, (DE), A. O. W. H. G.,DE4307943 (1994)) haben 1993 stabile, niedrigviskose, hochdispergierte (0,1 μm) Emulsionen aus Benzin- oder Dieselkraftstoff mit nur einem Tensid: quaternärem Ammoniumsalz des Fettsäureamids (C21 + C30) hergestellt. Prüfstandversuche mit Benzin-Emulsionen zeigten eine um 5% verbesserte Wirtschaftlichkeit, Reduktion von Kohlenmonoxidemissionen, Stickoxidemissionen und eine höhere Oktanzahl des neuen Kraftstoffs. Die Firma Lubrizol entwickelte 2002 auf Basis aminneutralisierter Acylierungsreagenzien und nichtionischer Tenside stabilisierte Emulsionen mit Ammoniumnitrat als Cetanzahlverbesserer (Daly, D. T. et al., Emulsified water-blended fuel compositions,US2002129541 (2002)). David beschrieb 2002 klare stabile Emulsionen mit Emulgatorenmischungen aus Alkoholethoxylaten, Polyisobutylsuccinimiden, Sorbitanestern, Aminethoxylaten, Fettsäureaminen mit Zugabe von Ethylenglycol und Butoxyethanol (Martin, D. W., Compositions and a method for their preparation,US2003134755 (2003)). Jakush et al. formulierte 2004 für die Firma Clean Fuels Technology INC (USA) hochstabile inverse Wasser-Diesel Emulsionen, die in Australien durch die Shell AG Vertrieben wurden (Jakush, E. A. et al., Stabile invert fuel emulsion compositions and method of making, (US), C. F. T. I.,US2004255509 (2004)). Van de Berg et al. synthetisierten 2007 Polymere auf Basis des Esters der Bernsteinsäure, die unter anderem ihre Anwendung als Stabilisatoren für Formulierung von Kraftstoff-Emulsionen (Kerosin, Benzin, Diesel, Heizöl, RME) finden sollten. Das Polymer wurde in Kombination mit Emulgatoren und stabilisierenden Komponenten eingesetzt. Der wässrigen Phase wurden Biozide und kurzkettige Alkohole zugegeben (Van de Berg, A. et al., Surface-Active Polymer and its Use in a Water-in-Oil Emulsion, inWO 2007/063036 A2 WO 2007/063036 A2 US3876391 (1975)). Beachtenswert sind auch Kraftstoffentwicklungen mit geringen Wasser- und hohen Alkoholanteilen von Bourrel et al. von 1982 (Bourrel, M. et al., Microemulsion of water in a liquid fuel, Elf, A. F.,US4465494 (1982)), an denen der Konzern ELF Aquitaine beteiligt war. Später testete der Konzern wasserhaltige Diesel-Emulsionen in Bus- und LKW-Flotten in mehreren französischen Städten wie Paris, Lion und Chambery sowie anschließend in Berlin und führte das Produkt Aquazole für den Schwerlastverkehr bis 1999 zur Marktreife (Schmelzle, P. et al., Aquazole: An Original Emulsified Water-Diesel Fuel for Heavy-Duty Applications, SAE Papers, 2000-01-1861 (2000)). Schwab entwickelte 1984 tieftemperaturstabile Wasser-Diesel Mikroemulsionen mit einer Tensidkomposition aus Dimethylethanolamin und langkettigen Fettsäuren (Schwab, A., Diesel fuel-aqueous alcohol microemulsions, (US), U. A.,US4451265 (1984)) 1984 und 1985 unterschiedlich zusammengesetzte alkohol- und wasserhaltige Pflanzenölmikroemulsionen für die motorische Verbrennung (Schwab, A. and Pryde, E., Microemulsions from vegetable oil and aqueous alcohol with trialkylamine surfactant as alternative fuel for diesel engines, (US), U. A.,US4451267 (1984); Schwab, A. and Pryde, E., Microemulsions from vegetable oil and aqueous alcohol with 1-butanol surfactant as alternative fuel for diesel engines, (US), U. A.,US4526586 (1985); Schwab, A. and Pryde, E., Microemulsions from vegetable oil and lower alcohol with octanol surfactant as alternative fuel for diesel engines, (US), U. A.,US4557734 (1985)). Hazbun et al. haben bereits 1986 Kraftstoff-Mikroemulsionen mit tert-Butylalkohol als Hauptkomponente, kleinen Wasseranteilen von bis zu 7 Gew.-% und Methanol entwickelt, wobei Tensidmischungen aus ionischen und nichtionischen Tensiden eingesetzt wurden (Hazbun, E. A. et al., Microemulsion fuel system,US4744796 (1988)). 1986 wurden von Davis et al. klare, stabile Lösungen auf Benzin-Basis mit Alkoholen, Nonylphenolethoxylaten und Wasser mit einer verbesserten Oktan-Zahl zum Patent angemeldet (Davis, M. and Sung, R., Clear Stable Gasoline-Alkohol-Water Motor Fuel Composition, Texaco Inc., W. P., N. Y.,US4599088 (1986)). In Neuseeland wurden von Wenzel 2003 verbrennungsverbessernde Mikroemulsionszusammensetzungen mit ionischen Tensiden aus Carbonsäuren, neutralisiert mit Ammoniak oder Harnstoff, und Alkohol entwickelt (Wenzel, D., Composition as an additive to create clear stable solutions and microemulsions with a combustible liquid fuel to improve combustion,NZ506262 RU2217479 MXPA03005242 GB2434372 - Alle genannten Artikel haben als Ziel die Herstellung eines wasserhaltigen Kraftstoffs mit einem definierten Wasseranteil. Die Verwendung eines solchen Kraftstoffs im Verbrennungsmotor führt zur ungleichmäßigen Reduktion des Schadstoffausstoßes in Abhängigkeit des Lastzustandes. Für die effiziente Absenkung der Ruß- und Stickoxidemissionen muss das Wasser in jedem Betriebspunkt optimal zudosiert werden. Dies ist nur dann möglich, wenn der Mischort möglichst nah der Einspritzdüse platziert wird. Somit kann die Reaktionszeit bis zur Einstellung eines neuen Mischungsverhältnisses minimal gehalten werden. Ein weiterer Punkt ist die Verteilung des Kraftstoffs und des Wassers im Treibstoff. Je feiner die Verteilung des Wassers desto niedriger die Emissionswerte.
- Es besteht also ein Bedarf an Mischungen, die die vorstehend genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen, die aus einer polaren Komponente A, einer unpolaren Komponente B und einer amphiphilen Komponente C und einer Hilfskomponente D bestehen, und die nicht früher als 10 Sekunden vor der Einspritzung in Verbrennungsmotoren oder Düsen, also räumlich dicht am Einspritzort, d. h. im Hochdruckteil des Kraftstoffsystems, zusammengemischt werden und die eine Feinstverteilung der Kraftstoff- und Wasser-Domänen gewährleisten. Diese Mischungen müssen demnach eine bei hohen Drucken im Einspritzsystem schnelle Mischkinetik aufweisen und mit einem variablen Wasseranteil formuliert werden können. Ein variables Wasser-Kraftstoff Verhältnis ist wichtig für den optimalen Verbrennungsablauf und eine schnelle Mischkinetik erlaubt eine, dem Wechsel des Lastzustandes des Motors entsprechende, schnelle Einstellung der neu dosierten feinstverteilten Mischung. Als hydrophobe Komponente B sollen Kraftstoffe im weitesten Sinne eingesetzt werden. Die Wahl der amphiphilen Komponente C und Hilfskomponente D soll einer Einschränkung unterliegen: die einzusetzende Substanzen sollen aschefrei verbrennbar sein, d. h. aus Elementen C (Kohlenstoff), H (Wasserstoff), O (Sauerstoff) und N (Stickstoff) bestehen. Die Mischungen sollen beliebige Additive enthalten können. Die hydrophile Komponente A soll aus Wasser, ein- und mehrwertigen Alkoholen, Peroxiden und/oder entsprechenden Mischungen zusammengesetzt sein. Ziel ist dabei die Entwicklung auf den jeweiligen Betriebspunkt des Motors optimierter und sauberer Treibstoffe und deren Herstellung direkt vor dem Verbrennungsprozess im Hochdruckbereich des Einspritzsystems. Diese Kraftstoffe sollen im Bezug auf den zur Verfügung gestellten Kohlenwasserstoffanteil möglichst effizient und vollständig mit Luft verbrannt werden können. Die entstehenden Abgase sollen möglichst nur aus Wasser und Kohlendioxid bestehen. Die Emissionen von NOx, CO, unvollständig verbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) und Rußpartikel sollen so weit wie möglich unterbunden und der Kraftstoffverbrauch verringert werden. Somit kann der Abgasnachbehandlungstrakt möglichst vereinfacht werden, indem auf einige Katalysatoren verzichtet, oder deren erhebliche Unterdimensionierung erreicht werden kann.
- Kurzbeschreibung der Erfindung
- Es wurden nun Mischungen aus einer polaren Komponente A, einer unpolaren Komponente B und einer amphiphilen Komponente C und einer Hilfskomponente D gefunden, die im Hochdruckbereich des Einspritzsystems eines Verbrennungsmotors hergestellt und als Kraftstoff verwendet werden können. Diese Mischungen werden nicht früher als 10 Sekunden vor der Einspritzung in Verbrennungsmotoren oder Düsen im Hochdruckteil des Kraftstoffsystems zusammengemischt und können als Kraftstoff verwendet werden. Dank der kurzen Mischzeit kann das Wasser/Kraftstoffmischungsverhältnis nach Bedarf betriebspunktgenau variiert werden, wodurch in jedem Betriebszustand ein Optimum bezüglich des Schadstoffausstoßes, Motorleistung und des Verbrauchs erreicht wird. Unter Ausnutzung der ultraniedrigen Grenzflächenspannung zwischen Wasser und Kraftstoff, die durch Zugabe von speziellen Tensiden/Tensidmischungen erreicht werden kann, wird eine Feinstverteilung der Wasser und Kraftstoffbereiche innerhalb kürzester Zeit erreicht. Das hat zur Folge, dass das Wasser und Kraftstoff optimal nebeneinander vorliegen und so effizient Schadstoffemissionen eines Verbrennungsmotors, insbesondere Ruß und Stickoxide, beseitigt werden können. Abhängig von tensidischen Molekülstruktur und/oder Konzentration kann eine Emulsion oder eine Mikroemulsion gebildet werden.
- Die Erfindung betrifft somit
- (1) ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors oder einer Düse, umfassend das in-situ Herstellen einer Kraftstoffmischung bestehend aus einer polaren Komponente A, einer unpolaren Kraftstoffkomponente B und einer amphiphilen Komponente C und einer Hilfskomponente D im Hochdruckbereich des Einspritzsystems des Verbrennungsmotors oder der Düse nicht früher als 10 Sekunden vor dem Einspritzvorgang;
- (2) eine Additivzusammensetzung zur in-situ-Herstellung einer Kraftstoffmischung im Hochdruckbereich des Einspritzsystems eines Verbrennungsmotors oder einer Düse bestehend aus den Komponenten (C) und (D) wie vorstehend in (1) definiert und optional Anteilen an der Komponente (A) wie vorstehend in (1) definiert; und
- (3) spezielle Kraftstoffmischungen erhältlich nach einem Verfahren wie vorstehend unter (1) definiert.
- Kurzbeschreibung der Figuren
-
1 : Prinzipskizze Hochruckeinspritzprüfstand. -
2 : Homogene Diesel/Wasser-Mischung. -
3 : Einspritzsystem am Einzylinder-Forschungsmotor. -
4 : Ruß- und NOx-Abnahme bei Emulsionsbetrieb im Vergleich zu reinem Dieselbetrieb. -
5 : Mit rot ist die Volllastkennlinie des MAN-Motors eingezeichnet und mit blauen Kreisen die für die Versuche angefahrenen Betriebspunkte. -
6 : Vergleich der Ruß-Emissionen (gemessen als FSN) im Mikroemulsions- bzw. Emulsionsbetrieb in Abhängigkeit des Betriebspunktes. -
7 : Vergleich der NOx-Emissionen im Mikroemulsions- bzw. Emulsionsbetrieb in Abhängigkeit des Betriebspunktes. -
8 : System H2O-Diesel-Lutensol®TO 5 mit α = 0.50, Variation des Druckes. -
9 : System H2O-Diesel-Lutensol®TO 5/APG 264-G mit α = 0.50. -
10 : System H2O-Diesel(Aral)-Lutensol®TO 5/AS 11 mit α 0.50 und δ = 20. -
11 : Phasenverhalten des Standardsystems H2O-Diesel(Aral)-Lutensol®TO 5/TEGO® SMO 80 V mit α = 0.50 und δ = 0.00/0.10. -
12 : System mit der mit der öligen Komponente Diesel-TO 5/Marlipal 1618/11/APG264-G/Edenor K12-18 mit wC,b = 0.11, δMarlpal,b = 0.14, δEdenor,b = 0.55, δAPG,b = 0.05, 0.48 Gew.-% NH4OAc und der wässrigen Komponente H2O/Ethanol – TO 5/APG264-G/Edenor K12-18 mit wC,a = 0.094, Ψ = 0.10, δEdenor,a = 0.30, δAPG,a = 0.25. -
13 : Standardsystem H2O-Diesel(Aral)-Lutensol®TO 5/Walloxen OA 20 mit α = 0.50 in einer δ-Variation. -
14 : Standardsystem H2O-Diesel(Aral)-Lutensol®TO 5/Wallamid OD/E mit α = 0.50 in einer δ-Variation. -
15 : Standardsystem H2O-Diesel-(Aral)-Lutensol®TO 5/Wallamid KM mit α = 0.50 in einer δ-Variation. -
16 : Standardsystem H2O-Diesel(Aral)-Lutensol®TO 5/TEGO® SMO V mit α = 0.50 in einer δ-Variation. - Detailierte Beschreibung der Erfindung
- Gemäß der Erfindung können als hydrophobe Komponente B Benzin (beliebige Oktanzahl), Diesel, Kerosin, Biodiesel, Fischer-Tropsch-Diesel, Fischer-Tropsch-Benzin, Kerosin, Heizöl, Schiffsdiesel, Rohöl und deren Derivate oder nachwachsende Rohstoffe wie Biodiesel oder Pflanzenöl eingesetzt werden. Die hydrophile Komponente A ist aus Wasser, ein- und mehrwertigen Alkoholen, Peroxiden und/oder entsprechenden Mischungen zusammengesetzt. Hydrophobe Komponente B und hydrophile Komponente A sind in jedem beliebigen Verhältnis miteinander mischbar. Die Mischungen sind so ausgelegt, dass bei einer extrem kurzen Mischzeit und ohne einen großen Energieeintrag eine Feinstverteilung der hydrophoben und hydrophilen Komponenten erreicht wird. Dabei ist die Wahl der amphiphilen Komponente C von großer Bedeutung. Amphiphile werden so ausgewählt, dass in dem gewünschten Temperaturintervall (zum Beispiel Betriebstemperatur des Einspritzsystems von ca. (80 ± 10)°C) die Grenzflächenspannung zwischen hydrophoben und hydrophilen Komponenten auf Minimum herabgesetzt wird. Dabei kann sich eine Mikroemulsion oder eine Emulsion ausbilden, je nach molekularen Struktur und Konzentration des Amphiphils. Aus dieser Sicht ist die Erfindung universell. Abhängig von den Anforderungen an die Abgaswerte kann die Menge der amphiphilen Komponente auf ein Minimum (z. B.: < 0,05 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge) reduziert werden. Die amphiphile Komponente C und Hilfskomponente D sind aus Substanzen ausgewählt, die aschefrei verbrennbar sind, d. h. aus Elementen C (Kohlenstoff), H (Wasserstoff), O (Sauerstoff) und N (Stickstoff) bestehen. Die Mischungen können außerdem beliebige Additive enthalten, bei denen es sich um verbrennungsbeschleunigende, katalytisch aktive, biozide, gefrierpunktabsenkende, viskositätsverändernde, leitfähigkeitsverändernde, antistatische Substanzen handeln kann. Die Herstellung der Mischung im Hochdruckbereich des Einspritzsystems, nicht früher als 10 Sekunden oder kurz vor der eigentlichen Einspritzung erlaubt sofortige Reaktion des Mischsystems auf Lastwechsel. Der Anteil der hydrophilen Komponente im Kraftstoff wird nach Bedarf entsprechend dem Lastwechsel variiert und der Verbrennungsprozess wird hinsichtlich des Schadstoffausstoßes und Kraftstoffverbrauchs optimiert.
- Durch Verlagerung der Mischkammer unmittelbar an die Einspritzdüse des Motors lässt sich die Totzeit zwischen Emulsions- und/oder Mikroemulsionsbildung und Bereitstellung im Injektor auf ein Mindestmaß reduzieren („On Injektor-Mischung”). Damit liegt bei einem Lastwechsel des Motors die „neue” Mischung nach nur wenigen Millisekunden (ms) praktisch sofort vor. Dieses Ziel wurde bei der Entwicklung eines neuen Einspritzsystems verfolgt (
1 und3 ). Voraussetzung hierzu ist jedoch die spontane Bildung einer homogenen Diesel/Wassermischung. Um diese Möglichkeit untersuchen und außerdem eine Optimierung der Mischkammergeometrie vornehmen zu können, wurde zunächst ein entsprechender Niederdruck-Modell-Einspritzprüfstand mit austauschbarer Mischkammer aufgebaut. An diesem Prüfstand wurden zahlreiche strömungstechnische Grundlagenversuche durchgeführt. Wie auf2 sichtbar, bildet sich durch Beigabe eines Tensids bereits nach einer Strömungsstrecke von etwa 1 cm eine homogene Mischung aus Diesel und Wasser aus. - Parallel zu diesen experimentellen Vorversuchen, wurde das Strömungs- und Mischungsverhalten von Diesel und Wasser in der Mischkammer zusätzlich durch umfangreiche CFD-Simulationen untersucht. Dies gilt insbesondere auch für den nachfolgend beschriebenen Hochdruckprüfstand.
- Der Hochdruckprüfstand bestand aus zwei Hochdruckpumpen für Diesel und Wasser (max. Druck bis 2000 bar), zwei Rail's ebenfalls für Diesel und Wasser, einer Mischkammer die unmittelbar vor der Einspritzdüse des Motors angebracht wurde, sowie einem zweiten Injektor zur Wassereinspritzung in die Mischkammer.
- Nach Abschluss dieser sehr umfangreichen grundlegenden Untersuchungen wurde der Aufbau des Hochdruckprüfstands so umgestaltet, dass die auf diesem Prüfstand installierten hydraulischen Komponenten unverändert am Einzylinder-Forschungsmotor eingesetzt werden konnten, wie
3 zeigt. - Der Kraftstoff wird von der Hochdruckpumpe über einen Druckspeicher zur Diesel-Rail und anschließend durch die Mischkammer zur Einspritzdüse gefördert. Als Einspritzdüse kommt ein handelsüblicher Piezoinjektor zum Einsatz. Der Injektor ermöglicht 5 Einspritzungen pro Arbeitsspiel. Die Ansteuerung des Hauptinjektors (Dieselinjektor), so wie die gesamte Motorsteuerung, erfolgt über eine entsprechend leistungsfähige Elektronik.
- Die Wasserdosierung geschieht über einen zur Dieseleinspritzung baugleichen Injektor, bei dem allerdings der Original-Düsenkörper durch einen solchen mit nur einer an der Düsenspitze zentrisch angebrachten Bohrung ersetzt wurde. Wie bereits bei der Dieselförderung, wird das Wasser von der Hochdruckpumpe, jetzt allerdings direkt zur Wasserrail und von dort zum Wasserinjektor gefördert. Der Wasserinjektor wird mit der Mischkammer über ein selbst entwickeltes Spannsystem verbunden. Um ein Abheben der Wasserdüsennadel während der Kraftstoffeinspritzung zu verhindern, was ein Überströmen von Diesel in den Wasserinjektor zur Folge hätte, ist es besonderes vorteilhaft, wenn der Wasserdruck geringfügig über dem Kraftstoffdruck liegt.
- Die Ansteuerung dieses Injektors erfolgt mit der gleichen Steuerelektronik wie beim Dieselinjektor. Dieses Steuersystem ermöglicht eine kontinuierliche oder wahlweise getaktete Wassereinspritzung in die Mischkammer. Die Wassermenge wird dabei über die Einspritzzeit gesteuert.
- Von dem ursprünglichen Vorhaben, das Wasser direkt in den Kraftstoffkanal des Dieselinjektors einzuleiten, musste aufgrund verengter Platzverhältnisse am Einzylinder-Forschungsmotor wieder abgerückt werden. Stattdessen wurde unmittelbar vor dem Dieselinjektor eine Mischkammer angebracht. Die Mischkammer besteht aus Edelstahl und ist für Drücke von weit über 2000 bar ausgelegt. Quer zur Hauptströmungsrichtung wird mit dem Wasserinjektor das Wasser in die Mischkammer injiziert (siehe
3 ). - Nach einem umfangreichen Funktionsnachweis mit reinem Dieselbetrieb, wurde anschließend Wasser in die Mischkammer eingespritzt. Hierbei wurde zunächst bei einem Einspritzdruck von 500 bar und Serieneinspritzzeitpunkt der Wasseranteil im Kraftstoff variiert.
- Wie
4 zeigt, nimmt die Rußbeladung mit zunehmendem Wasseranteil sichtbar ab. Im Vergleich zu reinem Dieselbetrieb (Messpunkt 1) liegt die Rußabnahme (FSN und Opazität) bei einem Wassergehalt von ca. 25% (bezogen auf die Kraftstoffmenge) bei etwa 34%. Gleichzeitig nimmt die Stickoxid-Konzentration ebenfalls um ca. 30% ab (Messpunkt 2). - Bei einem Wasseranteil von näherungsweise 40% (Messpunkt 3) reduziert sich die Rußbeladung um fast 60% und die NOx-Konzentration um ca. 40% gegenüber dem Dieselbetrieb.
- Da bei den vorgenannten Messungen die Diesel/Wasser-Emulsionen ohne Beigabe eines Tensids erzeugt wurden, ist mit der Beimischung eines Tensids mit einer weiteren Verbesserung des Durchmischungsverhaltens zu rechnen, was vermutlich mit einer noch stärkeren Absenkung der Ruß- und NOx-Konzentration verbunden ist.
- Es wurde exemplarisch für Dieselkraftstoff der günstigste Wassergehalt für jeden der 13 Betriebspunkte (13-Punkte Test) bestimmt, bei dem die Verbrennung bezüglich des Ausstoßes der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, Stickoxide, des Rußes und des spezifischen Kraftstoffverbrauches optimal abläuft. Die optimalen Wasserkonzentrationen können sich je nach Betriebspunkt um bis zu 30% unterscheiden (z. B.: Start des Motors mit reinem Kraftstoff und Betrieb im mittlerer Volllastbereich mit 27% Wasser im Kraftstoff). Dies erfordert eine minimale Reaktionszeit des Dosiersystems. Solche Reaktionszeit kann nur dann realisiert werden, wenn die Mischung kurz vor oder während des Einspritzvorganges hergestellt wird. Daher basiert unsere Erfindung auf der Verlagerung des Mischortes möglichst nah an die Einspritzdüse in den Hochdruckbereich des Einspritzsystems und der Verkürzung der Mischzeit auf das Minimum und nicht früher als 10 Sekunden vor dem Einspritzbeginn. Entscheidend ist, dass wir bei minimalem Tensideinsatz optimale Feinverteilung des Kraftstoffs und des Wassers in kürzester Mischzeit im Hochdruckbereich des Einspritzsystems für jedes Wasser-Kraftstoff-Verhältnis erreichen können. Dies unterscheidet unsere Mischungen und deren Herstellung von bisherigen Formulierungen und Mischeinheiten. Unser Prinzip gibt eine Anleitung zum technischen Handeln, hier der Formulierung, Optimierung, Herstellung und Anwendung neuer Mischungen und sowie zur Anpassung der Emulgatoren und Einspritzsysteme.
- Über den positiven Einfluss des Wassers auf die innermotorische Verbrennung wurde mehrfach berichtet. Dabei spielt die Verteilungsform des Wassers und Kraftstoffs eine entscheidende Rolle. Je enger die Wasser und Kraftstoffbereiche in der einzuspritzenden Mischung und später bei der Strahlausbreitung und Verdampfung im Brennraum nebeneinander vorliegen, desto höher ist die Minderung der Schadstoffemissionen (
6 ,7 ). In dem hier Beschriebenen Versuch wurden mikroemulgierte und emulgierte Kraftstoffe verglichen. Bei dem eingesetzten Nutzfahrzeugdieselmotor der Firma MAN (5 ) handelt es sich um einen direkt einspritzenden, ATL-aufgeladenen und mit Ladeluftkühlung ausgerüsteten 5-Zylinder-Dieselmotor, mit einer maximalen Leistung von 191 kW bei 2000 min–1 und einem maximalen Drehmoment von 1050 Nm zwischen 1000 und 1500 min–1. Die Einspritzung des Kraftstoffes erfolgt über eine elektronisch geregelte Reiheneinspritzpumpe. - Weitere technische Daten sind wie folgt gegeben:
- Hubraum VH = 9973 cm3
- Zylinderdurchmesser D = 128 mm
- Hub S = 155 mm
- Verdichtungsverhältnis ε = 17
- Für die Untersuchungen wurde das Konzentrat für die Mikroemulsion auf Basis des Systems H2O/Ethanol-Diesel(Aral)-NH4Oleat/Ölsäure(65%neutr.)/TEGO® SMO V, mit Ψ = 0.30; δ = 0.67; α = 0.61 (≙Gew.-% H2O 21–22) und entsprechendem γ-Wert γ = 0.20 erzeugt. Die Emulsion wurde mit dem im Mikroemulsionskraftstoff enthaltenen hydrophoben Emulgator TEGO® SMO V (Sorbitan Monooleat) (0.5 Gew.-% im Dieselkraftstoff) realisiert. In beiden Fällen wurden dieselhaltige Konzentrate hergestellt, mit dem Ziel die Fließfähigkeit der Emulgatorenmischung für die Mikroemulsion und des Emulgators für die Emulsion zu verbessern. Die Konzentrate wurden im angegebenen Mischungsverhältnis dem Dieselkraftstoff beigemischt. Ethanol für die Mikroemulsionsherstellung wurde dem Wasser beigemischt.
- Für die vollständige Optimierung des Motorbetriebs unter Ausnutzung des schadstoffmindernden Effektes des Wassers muss Wasser betriebspunktabhängig dosiert werden. Die dabei entstehende Problematik beruht auf der Reaktionszeit der Wasserdosierung und -zugabe, die im Bereich von einigen Millisekunden liegen muss um dem schnellen Lastwechsel entsprechen zu können. Und innerhalb von einigen Millisekunden muss eine maximale Feinverteilung des Wassers im Kraftstoff erreicht werden. Eine millisekundengenaue Dosierung des Wassers kann also nur im Hochdruckbereich des Einspritzsystems, möglichst nah an der Einspritzdüse oder in der Einspritzdüse realisiert werden.
- Im Hochdruckbereich des Einspritzsystems eines direkt einspritzenden Verbrennungsmotors herrschen üblicherweise laminare Strömungen. Eine kleine Menge des Kraftstoffs wird durch eine Hochdruckpumpe auf einen vom Motor- und Einspritzsystemtyp abhängenden Druck verdichtet und eingespritzt, wobei ein Teil des Kraftstoffs als Treibstoff für die Verbrennung und ein Teil als Schmiermittel und hydraulische Flüssigkeit für die Einspritzdüse benutzt werden. Die dabei entstehende Leckage wird in den Niederdruckbereich eingespeist und wiederholt durch die Hochdruckpumpe gefördert. Bei einem Piezoinjektor entfällt die Leckage. Durch eine optimale Anordnung der Wasserzuleitung und unter Ausnutzung des statischen Druckabfalls bei geringen Druckunterschieden in Kraftstoff- und Wasserleitungen, kann eine örtliche turbulente Strömung erzeugt werden, die auf makroskopischer Ebene eine Verwirbelung der Wasser- und Kraftstoffströme erzeugt. Auf mikroskopischer Ebene muss die Grenzflächenspannung zwischen Wasser und Kraftstoff auf einen Wertebereich von 10–6 bis 10–1 mN/m herabgesetzt werden, um eine Feinverteilung des Wassers im Kraftstoff innerhalb kürzester Zeit zu ermöglichen. Nur in so einem energetisch günstigen Zustand kann eine Domänengröße im Nanometer- bis Mikrometer-Bereich erzielt werden. Diese niedrigen Werte der Grenzflächenspannung zwischen zwei prinzipiell nicht mischbaren Flüssigkeiten, wie Wasser und Kraftstoff kann durch Zugabe von Amphiphilen (Tensiden) erreicht werden. Dabei werden die Amphiphile nach bestimmten Kriterien ausgesucht und auf das vorliegende System (abhängig von der chemischen Zusammensetzung und gewünschten Temperaturlage) angepasst. Die amphiphile Komponente (C) kann in der späteren Anwendung dem Kraftstoff (der hydrophoben Komponente (B)) beigemischt werden, wobei sich eine einphasige Lösung ausbildet und die Charakteristiken des Kraftstoffs (Viskosität, Gefrier- und Siedetemperaturen, Cetan- oder Oktanzahl, Zündwilligkeit) geringfügig beeinflusst werden. Da die Amphiphile meistens Sauerstoffatome in der molekularen Struktur enthalten, ändert sich das Sauerstoff-Kohlenstoffverhältnis im Kraftstoff, was ähnlich wie beim Biodiesel schon zu einer Minderung der Rußemissionen führen kann. Die amphiphile Komponente (C) kann in einem Zusatztank mitgeführt werden, wobei sich die größten Einsparungen der Masse der Komponente (C) ergeben, da die Dosierung an die Dosierung der hydrophilen Komponente (A) gekoppelt ist. Die Amphiphile Komponente (C) kann auch der hydrophilen Komponente (A) zugemischt werden. Im Fall der Rückgewinnung des Wassers aus der Verbrennungsreaktion durch Kondensation des Abgases, ist es sinnvoll die amphiphile Komponente dem Kraftstoff beizumischen und auf die Installation eines Zusatztanks zu verzichten. Im Folgenden werden die Zusammensetzungen der Systeme beschrieben, die für die Erzeugung der Mischung aus einer polaren Komponente A, einer unpolaren Komponente B und einer amphiphilen Komponente C und einer Hilfskomponente D im Hochdruckbereich des Einspritzsystems und für weitere Verwendung als Kraftstoff genutzt werden können.
- Definitionen:
- Im Folgenden werden die für das Verständnis der aufgeführten Phasendiagramme notwendige Größen aufgeführt. wobei Index B die hydrophobe Komponente (B) und Index A die hydrophile Komponente (A) bezeichnen und mi die Masse eines Stoffes bezeichnet. wobei Index C die amphiphile Komponente (C) bezeichnet. gibt den Massenanteil einer amphiphilen Substanz in der Gesamtmasse der amphiphilen Komponente C. gibt den Massenanteil eines Alkohols in der hydrophilen Komponente (A). gibt den Massenanteil eines Salzes in der hydrophilen Komponente (A)
-
- Anmerkungen zur Herstellung:
-
- a) Mischungen, Emulsionen: Für die Herstellung einer Emulsion ist der Tensidbedarf niedriger als für die Herstellung einer Mikroemulsion. Abhängig von der Tensidstruktur und Betriebstemperatur werden w/o (Wasser in Kraftstoff) oder o/w (Kraftstoff in Wasser) Emulsionen hergestellt, die sich in der dispergierten und kontinuierlichen Phasen unterscheiden.
- b) Mischungen, dreiphasige Mischungen mit einer bikontinuierlichen Phase: Herstellung von dreiphasigen Mischungen erfordert wie im Fall der Mikroemulsion die Kenntnis der Randparameter. Zusammensetzung wird so ausgewählt, dass bei der Betriebstemperatur und -druck des Einspritzsystems/Motors im Phasendiagramm ein Dreiphasenbereich vorliegt. Tensidbedarf ist ebenfalls niedriger, als für die Herstellung einer Mikroemulsion, die Grenzflächenspannung zwischen Wasser und Kraftstoff auf Minimum herabgesetzt, was eine Feinverteilung der Wasser und Kraftstoff Bereiche ermöglicht.
- c) Mischungen, Mikroemulsionen: Für die Herstellung einer Mikroemulsion (oder einer dreiphasigen Mischung mit einer bikontinuierlichen Phase) im Hochdruckbereich des Einspritzsystems ist die Kenntnis der Randparameter erforderlich. In der motornahen Umgebung beträgt die Betriebstemperatur ca. 80°C. Unter der Annahme, dass nur die Menge des wasserhaltigen Kraftstoffs hergestellt wird, die zur Verbrennung benutzt wird, und der Rücklauf im Kreis geführt wird, nimmt die Temperaturinvarianz der Mikroemulsion eine untergeordnete Rolle ein. Das System muss in einem Temperaturbereich von T = (80 ± 10)°C ein Einphasengebiet aufweisen und effizient sein. Ein weiterer Parameter, der bei der Formulierung berücksichtigt werden muss, ist der Druck. Änderung des Druckes beeinflusst das Phasenverhalten von komplexen Fluiden. Für den Fall einer Mikroemulsion wurde der Einfluss des Druckes am Beispiel eines ternären Systems überprüft (
8 ). Pro 100 bar werden die Phasengrenzen eines oder eines ionischen (Kahlweit, M. et al., General Patterns of the Phase-Behavior of Mixtures of H2O, Nonpolar-Solvents, Amphiphiles, and Electrolytes .2., Langmuir, 5(2): p. 305–315 (1989)) Mikroemulsionssystems (Phasenabfolge nichtionisch: 2 → 1 →2 2 - Im Folgenden werden Beispiele der Mischungen aufgeführt, die im Fall einer dreiphasigen Mischung oder einer Mikroemulsion für eine Betriebstemperatur von 80°C und den Betriebsdruck von 2000 bar ausgelegt sind. Durch die geringe Änderung der Tensidmischung können die Formulierungen problemlos auf andere Bedingungen, insbesondere Temperatur oder Druck, angepasst werden.
- 1. System H2O-Diesel-Lutensol®TO5/APG 264-G (
9 ) mit δ = 0.35 und α = 0.50, mit dem Fischschwanzpunkt bei T = 64.2°C und γ = 0.108. Das Technische Tensid Lutensol®TO5 entspricht strukturell dem reinen C12~14E5. Das technische Tensid Agnique APG 246-G ist ein technisches Äquivalent des reinen n-Decyl-b-D-glucopyranosids C10G1, wobei der Maximum der Verteilung der Länge der Kohlenstoffkette und Glykoseeinheiten der Gesamtformel C10~12G1,4 entspricht. - 2. System H2O-Diesel-Lutensol®TO5/AS 11 (
10 ) mit δ = 0.20 und α = 0.50, mit dem Fischschwanzpunkt bei T ~ = 65.5°C und γ ~ = 0.068. Das technische Tensid Lutensol®TO5 entspricht strukturell dem reinen C12~14E5. Das technische Tensid Emuldac®AS 11 entspricht strukturell dem reinen C16~18E11. - 3. System H2O-Diesel-Lutensol®TO5 und α = 0.50 (
11 ). Das Technische Tensid Lutensol®TO5 entspricht strukturell dem reinen C12~14E5. - 4. System H2O-Diesel-Lutensol®TO5/TEGO® SMO 80 V mit δ = 0.10 und α = 0.50. Das Technische Tensid Lutensol®TO5 entspricht strukturell dem reinen C12~14E5. Das technische Tensid TEGO® SMO 80 V ist ein Sorbitanmonooleatester, das mit etwa 20 mol Ethylenoxid pro mol Ester umgesetzt wird (Polysorbat 80).
- 5. System H2O/Ethanol/NH4OAc-Diesel-TO 5/APG264-G/Marlipal 1618/11/Edenor K12-18 (
12 ) wurde in eine wässrige und eine ölige Komponenten aufgetrennt. Die Zusammensetzung der öligen Komponente: Diesel-TO 5/Marlipal 1618/11/APG264-G/Edenor K12-18 mit γB. = 0.11, δMarlipal,b = 0.14, δEdenor,b = 0.55, δAPG,b = 0.05, 0.48 Gew.-% NH4OAc und der wässrigen Komponente: H2O/Ethanol – TO 5/APG264-G/Edenor K12-18 mit γA. = 0.094, Ψ = 0.10, δEdenor,a = 0.30, δAPG,a = 0.25. Edenor K12-18 ist ein Fettsäurengemisch mit der durchschnittlichen Länge der Kohlenstoffkette von 12 bis 18 C-Atomen. Marlipal 1618/11 entspricht strukturell dem reinen Alkylpolyglykolether C16~18E11. - 6. System H2O-Diesel(Aral)-Amphiphile Komponente (C) mit α= 0.50.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10334897 A1 [0003]
- US 4158551 [0004]
- EP 0012292 [0004]
- CA 1137751 [0004]
- US 4244702 [0004]
- CA 2048906 [0004]
- MX 9604555 [0004]
- US 5104418 [0004]
- US 5259851 [0004]
- DE 4307943 [0004]
- US 2002129541 [0004]
- US 2003134755 [0004]
- US 2004255509 [0004]
- WO 2007/063036 A2 [0004, 0004]
- US 3876391 [0004]
- US 4465494 [0004]
- US 4451265 [0004]
- US 4451267 [0004]
- US 4526586 [0004]
- US 4557734 [0004]
- US 4744796 [0004]
- US 4599088 [0004]
- NZ 506262 [0004]
- RU 2217479 [0004]
- MX 03005242 [0004]
- GB 2434372 [0004]
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- Warnatz, J. et al., Verbrennung, Springer, Berlin (2001) [0002]
- Warnatz, 3. et al., Verbrennung, Springer, Berlin (2001) [0002]
- Bedford, F. et al., SAE Technical Papers, 2000-01-2938 (2000) [0003]
- Dörksen, H. et al., Vorgelagerte Kraftstoffmenge bei geschichteter Diesel-Wasser-Einspritzung, MTZ (2007) [0003]
- Simon, C. and Pauls, R., Einfluß der geschichteten Wassereinspritzung auf das Abgas- und Verbrauchsverhalten eines Dieselmotors mit Direkteinspritzung, MTZ (2004) [0003]
- Schmelzle, P. et al., Aquazole: An Original Emulsified Water-Diesel Fuel for Heavy-Duty Applications, SAE Technical Papers, 2000-01-1861 (2000) [0003]
- Matheaus, A. C. et al., Society of Automotive Engineers, PT-111 (Alternative Diesel Fuels): p. 1–11 (2004) [0004]
- Schmelzle, P. et al., Aquazole: An Original Emulsified Water-Diesel Fuel for Heavy-Duty Applications, SAE Papers, 2000-01-1861 (2000) [0004]
Componente | Gew.-% | Gew.-% (Präferenz) | Gew.-% (bes. Präferenz) |
B: hydrophobe Komponente | |||
Diesel | 95.00–50.00 | 95.00–55.00 | 95.00–60.00 |
C: amphiphile Komponente | |||
C12~14E5 | 1.30–2.60 | 1.62–2.28 | 1.82–2.08 |
C10~12G1,4 | 0.70–1.40 | 0.88–1.23 | 0.98–1.12 |
A: hydrophile Komponente | |||
Wasser (destilliert) | 3.00–50.00 | 13.00–50.00 | 3.00–50.00 |
Komponente | Gew.-% | Gew.-% (Präferenz) | Gew.-% (bes. Präferenz) |
B: hydrophobe Komponente | |||
Diesel | 90.00–50.00 | 90.00–55.00 | 90.00–60.00 |
C: amphiphile Komponente | |||
C12~14E5 | 7.47–9.25 | 7.67–9.10 | 7.80–8.45 |
C10~12G1,4 | 4.03–5.25 | 4.13–4.90 | 4.20–4.55 |
A: hydrophile Komponente | |||
Wasser (destilliert) | 3.00–50.00 | 13.00–50.00 | 3.00–50.00 |
Komponente | Gew.-% | Gew.-% (Präferenz) | Gew.-% (bes. Präferenz) |
B: hydrophobe Komponente | |||
Diesel | 95.00–50.00 | 95.00–55.00 | 95.00–60.00 |
C: amphiphile Komponente | |||
C12~14E5 | 1.60–3.20 | 2.00–2.80 | 2.24–2.56 |
C16~18E11 | 0.40–0.80 | 0.50–0.70 | 0.56–0.64 |
A: hydrophile Komponente | |||
Wasser (destilliert) | 3.00–50.00 | 3.00–50.00 | 3.00–50.00 |
Komponente | Gew.-% | Gew.-% (Präferenz) | Gew.-% (bes. Präferenz) |
B: hydrophobe Komponente | |||
Diesel | 90.00–50.00 | 90.00–55.00 | 90.00–60.00 |
C: amphiphile Komponente | |||
C12~14E5 | 7.20–11.20 | 9.60–10.40 | 8.00–9.60 |
C16~18E11 | 1.80–2.80 | 1.90–2.60 | 2.00–2.40 |
A: hydrophile Komponente | |||
Wasser (destilliert) | 3.00–50.00 | 3.00–50.00 | 3.00–50.00 |
Componente | Gew.-% | Gew.-% (Präferenz) | Gew.-% (bes. Präferenz) |
B: hydrophobe Komponente | |||
Diesel | 95.00–50.00 | 95.00–55.00 | 95.00–60.00 |
C: amphiphlie Komponente | |||
C12~14E5 | 1.60–3.20 | 2.00–2.80 | 2.24–2.56 |
A: hydrophile Komponente | |||
Wasser (destilliert) | 3.00–50.00 | 3.00–50.00 | 3.00–50.00 |
Komponente | Gew.-% | Gew.-% (Präferenz) | Gew.-% (bes. Präferenz) |
B: hydrophobe Komponente | |||
Diesel | 90.00–50.00 | 90.00–55.00 | 90.00–60.00 |
C: amphiphile Komponente | |||
C12~14E5 | 4.00–7.00 | 4.50–6.50 | 5.00–6.00 |
A: hydrophile Komponente | |||
Wasser (destilliert) | 3.00–50.00 | 3.00–50.00 | 3.00–50.00 |
Componente | Gew.-% | Gew.-% (Präferenz) | Gew.-% (bes. Präferenz) |
B: hydrophobe Komponente | |||
Diesel | 95.00–50.00 | 95.00–55.00 | 95.00–60.00 |
C: amphiphile Komponente | |||
C12~14E5 | 1.90–3.60 | 2.25–3.15 | 2.52–2.70 |
Polysorbat 80 | 0.10–0.60 | 0.25–0.35 | 0.28–0.30 |
A: hydrophile Komponente | |||
Wasser (destilliert) | 3.00–50.00 | 3.00–50.00 | 3.00–50.00 |
Komponente | Gew.-% | Gew.-% (Präferenz) | Gew.-% (bes. Präferenz) |
B: hydrophobe Komponente | |||
Diesel | 90.00–50.00 | 90.00–55.00 | 90.00–60.00 |
C: amphiphile Komponente | |||
C12~14E5 | 3.60–6.30 | 4.05–5.95 | 4.50–5.40 |
Polysorbat 80 | 0.40–0.70 | 0.45–0.65 | 0.50–0.60 |
A: hydrophile Komponente | |||
Wasser (destilliert) | 3.00–50.00 | 3.00–50.00 | 3.00–50.00 |
Komponente | Gew.-% | Gew.-% (Präferenz) | Gew.-% (bes. Präferenz) |
B: hydrophobe Komponente | |||
Diesel | 90.00–50.00 | 90.00–55.00 | 90.00–60.00 |
C: amphiphile Komponente | |||
C12~14E5 | 0.58–1.16 | 0.73–1.02 | 0.81–0.93 |
Polysorbat 80 | 0.20–0.40 | 0.25–0.35 | 0.28–0.32 |
C16~18E11 | 0.23–0.45 | 0.28–0.40 | 0.32–0.36 |
D: Hilfskomponente | |||
Fettsäurengemisch C12~18 | 1.01–2.02 | 1.26–1.76 | 1.41–1.61 |
A: hydrophile Komponente | |||
Ethanol | 0.30–15.00 | 0.30–15.00 | 0.30–15.00 |
Wasser (destilliert) | 2.70–50.00 | 2.70–50.00 | 2.70–50.00 |
Componente | Gew.-% | Gew.-% (Präferenz) | Gew.-% (bes. Präferenz) |
B: hydrophobe Komponente | |||
Diesel | 95.00–50.00 | 95.00–55.00 | 95.00–60.00 |
C: amphiphile Komponente | |||
C12~14E5 | 2.32–4.66 | 2.91–4.37 | 3.49–4.07 |
Polysorbat 80 | 0.79–1.58 | 0.99–1.49 | 1.19–1.39 |
C16~18E11 | 0.91–1.81 | 1.13–1-70 | 1.36–1.58 |
D: Hilfskomponente | |||
Fettsäurengemisch C12~18 | 4.03–8.06 | 5.04–7.56 | 6.05–7.06 |
A: hydrophile Komponente | |||
Ethanol | 0.30–15.00 | 0.30–15.00 | 0.30–15.00 |
Wasser (destilliert) | 2.70–50.00 | 2.70–50.00 | 2.70–50.00 |
NH4OAc | 0.25–0.50 | 0.30–0.45 | 0.35–0.40 |
Komponente | Gew.-% | Gew.-% (Präferenz) | Gew.-% (bes. Präferenz) |
B: hydrophobe Komponente | |||
Diesel | 95.00–50.00 | 95.00–55.00 | 95.00–60.00 |
C: amphiphile Komponente | |||
C12~14E5 oder Ölsäurediethanolamin oder Ölsäurediethanolamid oder Kokosfettsäuremonoethanolamid oder Sorbitanmonooleat | 0.05–3.00 | 0.08–2.50 | 1.00–1.50 |
A: hydrophile Komponente | |||
Wasser (destilliert) • oder Wasser-Alkohol Gemisch mit beliebigem Alkoholanteil | 3.00 –50.00 | 3.00–50.00 | 3.00–50.00 |
Claims (17)
- Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors oder einer Düse, umfassend das in-situ Herstellen einer Kraftstoffmischung bestehend aus einer polaren Komponente A, einer unpolaren Kraftstoffkomponente B und einer amphiphilen Komponente C und einer Hilfskomponente D im Hochdruckbereich des Einspritzsystems des Verbrennungsmotors oder der Düse nicht früher als 10 Sekunden vor dem Einspritzvorgang, wobei der Druck im Bereich von 100 bis 4000 bar liegt, bevorzugt 200 bis 3000 bar, besonderes bevorzugt 500 bis 2500 bar.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Komponente A ausgewählt ist aus sauerstoffhaltigen Molekülen einschließlich Wasser, ein- und mehrwertigen Alkoholen, wie zum Beispiel Ethanol, Ethylenglycol und Glycerin, wasserlösliche Peroxide, wie Wasserstoffperoxid und Percarbonate, und Mischungen derselben, wobei Wasser besonders bevorzugt ist.
- Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Komponente (A) weiterhin wasserlösliche Additive, insbesondere verbrennungsfördernde Salze, wie Ammoniumnitrat, oder auch insbesondere Biozide beinhaltet.
- Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Komponente B ausgewählt ist aus Benzin, Diesel, Kerosin, Biodiesel, Fischer-Tropsch-Diesel, Fischer-Tropsch-Benzin, Kerosin, Heizöl, Schiffsdiesel, Rohöl und deren Derivaten, nachwachsenden Rohstoffe wie Biodiesel oder Pflanzenöl und Mischungen derselben, wobei Kraftstoffe, die strukturell den Mitteldestillaten (Dieselkraftstoff) und schweren Fraktionen (Marine Diesel) des Rohöls entsprechen, besonders bevorzugt sind.
- Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Komponente (B) öllösliche Additive, insbesondere cetanzahlverbessernde Alkylperoxide und/oder Alkylnitrate beinhaltet.
- Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Komponente C ausgewählt ist aus organischen Molekülen, die nur die Atomsorten C, H, O, N enthalten, und deren Molekülstruktur polare und unpolare Bereiche aufweist, wie zum Beispiel nichtionische Tenside (Fettsäuren, polyalkoxylierten Fette, Alkylester, Alkohole, Polysorbate usw.), ionische Tenside (die hydrophile Gruppe, bestehend aus dem Tensidion und einem Gegenion, wie Ammoniumsalze, Carboxylate usw.) und amphotere Tenside (Kation und Anion sind durch kovalente Bindungen verknüpft, wie Betaine usw.), amphiphilen Blockcopolymere (Pluronics, PEP-b-PEO usw.) und Mischungen derselben wobei ionische und/oder nichtionische Tenside besonders bevorzugt sind.
- Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Komponente D ausgewählt ist aus Molekülen, die nur die Atomsorten C, H, O, N enthalten, wie zum Beispiel Cotensiden, deren Molekülstruktur polare und unpolare Bereiche aufweist, wie ein- oder mehrwertige Alkohole mit einer Kohlenstoffkettenlänge von 3 oder mehr C-Atomen im hydrophoben Molekülteil, Schmiermitteln, Korrosionsschutzmitteln, Ammoniak, Ethanolamin und anderer basischer Aminen, Harnstoff und anderer NOx-reduzierender Substanzen und Mischungen derselben wobei basische Amine besonders bevorzugt sind.
- Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Anteil der Komponente A 1 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-%, besonderes bevorzugt 10 bis 35 Gew.-%. der Anteil der Komponente B 40 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise 55 bis 97 Gew.-%, und/oder 60 bis 95 Gew.-%. der Anteil der Komponente C 0 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0.05 bis 15 Gew.-%, und/oder 1 bis 10 Gew.-%. der Anteil der Komponente D 0 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0.05 bis 15 Gew.-%, und/oder 1 bis 10 Gew.-%. an der Kraftstoffmischung beträgt.
- Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kraftstoffmischung bei einem Druck im Bereich von 100 bis 4000 bar, bevorzugt 200 bis 3000 bar, besonderes bevorzugt 500 bis 2500 bar erfolgt.
- Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Kraftstoffmischung eine w/o Mikroemulsion, eine w/o Nanoemulsion, eine w/o Miniemulsion, eine w/o Emulsion, eine bikontinuierliche Mikroemulsion, eine o/w Mikroemulsion, eine o/w Nanoemulsion, eine o/w Miniemulsion, eine o/w Emulsion, eine w/o/w Emulsionen oder eine o/w/o Emulsion, eine dreiphasige Mischung mit einer Mikroemulsionsphase und insbesondere eine bikontinuierliche Mikroemulsion ist.
- Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Kraftstoffmischung ein dreiphasiges Gemisch ist, wobei eine der drei Phasen eine bikontinuierliche Mikroemulsionsphase darstellt.
- Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, wobei in den Kraftstoffmischungen die Grenzflächenspannung zwischen Komponente (B) und Komponente (A) von 10–6 bis 10–1 mN/m beträgt.
- Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Kraftstoffmischung eine interne Strukturgröße (Größe der hydrophoben Domäne (B) und/oder der hydrophilen Domäne (A) und oder der dispergierten Phase) im Bereich von 0.1 nm bis 500 μm aufweist.
- Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Kraftstoffmischung Leckölmischungen zugemischt werden, die im Einspritzsystem anfallen und im Kreis geführt anteilig im Hochdruckteil des Kraftstoffsystems erneut dem neuen Gemisch zugemischt werden.
- Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, wobei Wasser und unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) aus dem Abgas des Motors auskondensiert und zurückgeführt werden und als Teile der Komponenten (A) und (B) fungieren.
- Additivzusammensetzung zur in-situ-Herstellung einer Kraftstoffmischung im Hochdruckbereich des Einspritzsystems eines Verbrennungsmotors oder einer Düse bestehend aus den Komponenten (C) und (D) wie in Ansprüchen 1 bis 9 definiert und optional Anteilen an der Komponente (A) wie in Ansprüchen 1 bis 9 definiert.
- Kraftstoffmischung erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 13.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009048223A DE102009048223A1 (de) | 2009-10-05 | 2009-10-05 | Verfahren zur In-Situ-Herstellung von Treibstoff-Wasser-Gemischen in Verbrennungsmotoren |
US13/498,976 US8875666B2 (en) | 2009-10-05 | 2010-10-05 | Method for the in situ production of fuel/water mixtures in combustion engines |
PCT/EP2010/064821 WO2011042432A1 (de) | 2009-10-05 | 2010-10-05 | Verfahren zur in-situ-herstellung von treibstoff-wasser-gemischen in verbrennungsmotoren |
EP10766017A EP2486111A1 (de) | 2009-10-05 | 2010-10-05 | Verfahren zur in-situ-herstellung von treibstoff-wasser-gemischen in verbrennungsmotoren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009048223A DE102009048223A1 (de) | 2009-10-05 | 2009-10-05 | Verfahren zur In-Situ-Herstellung von Treibstoff-Wasser-Gemischen in Verbrennungsmotoren |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102009048223A1 true DE102009048223A1 (de) | 2011-06-16 |
Family
ID=43447155
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102009048223A Withdrawn DE102009048223A1 (de) | 2009-10-05 | 2009-10-05 | Verfahren zur In-Situ-Herstellung von Treibstoff-Wasser-Gemischen in Verbrennungsmotoren |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8875666B2 (de) |
EP (1) | EP2486111A1 (de) |
DE (1) | DE102009048223A1 (de) |
WO (1) | WO2011042432A1 (de) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012022498A1 (de) | 2012-11-19 | 2014-05-22 | L'orange Gmbh | Zweistoff-Injektor |
EP2772640A1 (de) | 2013-03-01 | 2014-09-03 | Roman Taniel | Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Dieselmotors mit Emulsionskraftstoffen variabler Zusammensetzung |
DE102013226524A1 (de) | 2013-12-18 | 2015-06-18 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Einspritzsystem, Brennkraftmaschine mit einem Einspritzsystem, und Verfahren zur Herstellung und Einspritzung einer Emulsion in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine |
DE102015014943A1 (de) | 2015-11-19 | 2017-05-24 | Roman TANIEL | Emulgiersystem und Emulgierverfahren |
DE102016000761A1 (de) | 2016-01-27 | 2017-07-27 | Roman TANIEL | Emulgiersystem und Emulgierverfahren |
DE102018107902B3 (de) | 2018-04-04 | 2019-04-25 | PID Prüfungen & industrielle Dienstleistungen GmbH & Co. KG | Prüfstandanordnung zur Durchführung von Tests mit flüssigen Prüfmedien |
WO2019224008A1 (de) | 2018-05-22 | 2019-11-28 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verbrennungskraftmaschine für ein kraftfahrzeug, insbesondere für einen kraftwagen, sowie verfahren zum betreiben einer solchen verbrennungskraftmaschine |
WO2019161852A3 (de) * | 2018-02-26 | 2019-12-26 | Kmitta Kurt | Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine, eine anordnung zur durchführung des verfahrens und eine vorrichtung zur erzeugung einer emulsion |
WO2021223899A1 (de) * | 2020-05-05 | 2021-11-11 | Felix Schiefer | Einspritzdüse und vorrichtung zur beladung eines kraftstoffes mit gas |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103965979B (zh) * | 2013-01-24 | 2016-07-27 | 冯崇谦 | 纳米乳化原油配制合成清洁型多品位乳化柴油 |
AU2015283227B2 (en) * | 2014-07-03 | 2019-02-21 | Avocet Ip Ltd | Combustion system and method |
DE102014109761B4 (de) | 2014-07-11 | 2020-07-09 | Melitta Single Portions Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung und Verfahren zur Zubereitung eines Brühgetränks |
DE102014109760B4 (de) * | 2014-07-11 | 2018-06-28 | Melitta Single Portions Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung und Verfahren zur Zubereitung eines Brühgetränks |
EP3023399B1 (de) * | 2014-11-18 | 2020-01-01 | Total Marketing Services | Staubschutz-Additivzusammensetzung für Baustoffe |
DE102014225815A1 (de) | 2014-12-15 | 2016-06-16 | Fachhochschule Trier | In-situ-Herstellung von Treibstoff-Wasser-Gemischen in Verbrennungsmotoren |
DE102015115168A1 (de) | 2015-09-09 | 2017-03-09 | Manfred Anders | Verfahren zum Konditionieren von flüssigen Kraftstoffen |
US10155913B2 (en) * | 2016-04-20 | 2018-12-18 | Next Alternative Inc. | Systems and methods for manufacturing emulsified fuel |
CN107022395A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-08-08 | 吕良德 | 一种烧烤炭消烟助燃剂的制备方法 |
DE102018204265A1 (de) | 2018-03-20 | 2019-09-26 | Mahle International Gmbh | Filtereinrichtung zum Reinigen von Kühlwasser für eine Brennkraftmaschine |
US20210393073A1 (en) * | 2018-10-23 | 2021-12-23 | Novadelta - Comércio E Indústria De Cafés, Lda | Systems and processes of distribution of edible products with selective access dispositions |
WO2021148673A1 (de) | 2020-01-23 | 2021-07-29 | Raptech Eberswalde Gmbh | Anlage und verfahren zur herstellung einer stabilen kohlenwasserstoff-wasser-dispersion für die verbesserung der verbrennungsprozesse und einer leicht in mindestens zwei phasen trennbaren wasser-kohlenwasserstoff-dispersion im rahmen des reinigungsverfahrens von havarieorten |
CA3197382A1 (en) * | 2020-11-04 | 2022-05-12 | Jochen Wagner | Emulsifier package with a short-chained and optionally with a long-chained surfactant for fuel emulsion |
KR20230098178A (ko) * | 2020-11-04 | 2023-07-03 | 바스프 에스이 | 연료 에멀젼을 위한 분지형 계면활성제 및 선택적으로 프로폭시화 계면활성제를 포함하는 유화제 패키지 |
US11655427B2 (en) * | 2020-11-17 | 2023-05-23 | Khalifa University of Science and Technology | Ammonia combustion and methods relating thereto |
WO2023137304A2 (en) * | 2022-01-11 | 2023-07-20 | Mighty Pipeline, Inc. | Ammonia-hydrocarbon fuel compositions, methods of use, and systems thereof |
Citations (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3876391A (en) | 1969-02-28 | 1975-04-08 | Texaco Inc | Process of preparing novel micro emulsions |
US4158551A (en) | 1975-01-27 | 1979-06-19 | Feuerman Arnold I | Gasoline-water emulsion |
EP0012292A1 (de) | 1978-12-16 | 1980-06-25 | Bayer Ag | Kraftstoffe und Heizöle, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung |
US4244702A (en) | 1979-02-26 | 1981-01-13 | Howard Alliger | Emulsified fuel oil and method of production |
CA1137751A (en) | 1978-12-16 | 1982-12-21 | Gunther Boehmke | Aqueous hydrocarbon fuel containing alkylene oxide-carboxylic acid amide emulsifier |
US4451265A (en) | 1981-04-21 | 1984-05-29 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Diesel fuel-aqueous alcohol microemulsions |
US4451267A (en) | 1982-09-29 | 1984-05-29 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Microemulsions from vegetable oil and aqueous alcohol with trialkylamine surfactant as alternative fuel for diesel engines |
US4465494A (en) | 1981-02-17 | 1984-08-14 | Societe Nationale Elf Aquitaine | Microemulsion of water in a liquid fuel |
US4526586A (en) | 1982-09-24 | 1985-07-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Microemulsions from vegetable oil and aqueous alcohol with 1-butanol surfactant as alternative fuel for diesel engines |
US4557734A (en) | 1984-08-08 | 1985-12-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Microemulsions from vegetable oil and lower alcohol with octanol surfactant as alternative fuel for diesel engines |
US4599088A (en) | 1984-08-30 | 1986-07-08 | Texaco Inc. | Clear stable gasoline-alcohol-water motor fuel composition |
US4744796A (en) | 1986-02-04 | 1988-05-17 | Arco Chemical Company | Microemulsion fuel system |
CA2048906A1 (en) | 1990-09-07 | 1992-03-08 | Jan Bock | Microemulsion diesel fuel compositions and method of use |
US5104418A (en) | 1989-05-26 | 1992-04-14 | Eniricerche S.P.A. | Hybrid diesel fuel composition |
US5259851A (en) | 1990-02-02 | 1993-11-09 | Eniricerche S.P.A. | Hybrid liquid fuel composition in aqueous microemulsion form |
DE4307943A1 (de) | 1993-03-12 | 1994-09-29 | Ancha Ost West Handels Gmbh | Brennkraftmaschinenkraftstoff |
MX9604555A (es) | 1995-03-29 | 1998-02-28 | Rudolf W Gunnerman | Combustible acuoso para motor de combustion interna y metodo para preparar el mismo. |
US20020129541A1 (en) | 1998-09-14 | 2002-09-19 | Daly Daniel T. | Emulsified water-blended fuel compositions |
US20030134755A1 (en) | 1997-05-02 | 2003-07-17 | Martin David William | Compositions and a method for their preparation |
NZ506262A (en) | 1998-01-12 | 2003-10-31 | Deborah Wenzel | Composition as an additive to create clear stable solutions and microemulsions with a combustible liquid fuel to improve combustion |
RU2217479C2 (ru) | 1998-11-23 | 2003-11-27 | Пьюэр Энерджи Корпорейшн | Состав дизельного топлива |
US20040255509A1 (en) | 1998-07-01 | 2004-12-23 | Clean Fuels Technology, Inc. | Stabile invert fuel emulsion compositions and method of making |
DE10334897A1 (de) | 2003-07-29 | 2005-03-10 | Univ Koeln | Mikroemulsionen und deren Verwendung als Kraftstoff |
DE202007002851U1 (de) * | 2007-02-27 | 2007-06-06 | Vitt, Elmar, Dr. | Treibstoffmischung |
WO2007063036A2 (en) | 2005-11-29 | 2007-06-07 | Akzo Nobel N.V. | Surface-active polymer and its use in a water-in-oil emulsion |
GB2434372A (en) | 2006-01-20 | 2007-07-25 | Palox Offshore S A L | Water-in-oil microemulsions |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3310049A1 (de) * | 1983-03-19 | 1984-09-20 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Kraftstoffeinspritzeinrichtung zur einspritzung einer aus mindestens zwei komponenten bestehenden kraftstoffmischung |
EP0263443B1 (de) * | 1986-10-08 | 1992-05-20 | Zugol AG | Verfahren und Gerät zur Erzeugung einer Wasser-in-Oel-Emulsion |
IT1202610B (it) * | 1987-03-03 | 1989-02-09 | Parmenide Srl | Dispositivo per l'iniezione in motori a combustione interna di emulsioni combustibili a rapporto prontamente variabile |
DE19609800C1 (de) * | 1996-03-13 | 1996-11-21 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Brennstoffeinspritzsystem für Emulsionsbetrieb |
DE19820707C1 (de) * | 1998-05-11 | 2000-02-17 | Guenther Kramb | Emulgiervorrichtung |
DE19917156B4 (de) * | 1999-04-16 | 2006-01-19 | INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH | Verfahren zur Herstellung einer Wasser-in-Dieselöl-Emulsion als Kraftstoff sowie dessen Verwendungen |
DE10003105A1 (de) * | 2000-01-25 | 2001-07-26 | Basf Ag | Kraftstoff-Wasser-Emulsionen, enthaltend Emulgatoren auf Polyisobuten-Basis |
SE523228C2 (sv) | 2000-12-15 | 2004-04-06 | Akzo Nobel Nv | Bränslekomposition innehållande en kolvätefraktion, etanol och ett additiv med vattensolubiliserande förmåga |
US20050126513A1 (en) * | 2002-01-29 | 2005-06-16 | Fredrick Hendren | On-board diesel oil and water emulsification system |
JP4119864B2 (ja) * | 2004-03-31 | 2008-07-16 | 三菱重工業株式会社 | 内燃機関の燃料噴射装置 |
FR2872550A1 (fr) * | 2004-07-05 | 2006-01-06 | Renault Sas | Dispositif d'injection d'eau dans un moteur a combustion interne et procede associe |
US7753034B2 (en) * | 2005-11-18 | 2010-07-13 | Basf Corporation, | Hydrocarbon adsorption method and device for controlling evaporative emissions from the fuel storage system of motor vehicles |
US7357101B2 (en) * | 2005-11-30 | 2008-04-15 | Ford Global Technologies, Llc | Engine system for multi-fluid operation |
US8434431B2 (en) * | 2005-11-30 | 2013-05-07 | Ford Global Technologies, Llc | Control for alcohol/water/gasoline injection |
US20070131180A1 (en) * | 2005-12-13 | 2007-06-14 | The University Of Chicago | Water and/or alcohol water secondary injection system for diesel engines |
US20080092859A1 (en) * | 2006-06-15 | 2008-04-24 | V.O. Tech Llc | Vegetable oil fuel system for diesel engines |
US7549408B2 (en) * | 2006-11-20 | 2009-06-23 | Ford Global Technologies, Llc | Flex-fuel variable displacement engine control system and method |
JP4807706B2 (ja) * | 2007-09-06 | 2011-11-02 | 本田技研工業株式会社 | ガソリン−エタノール分離装置 |
US20090107555A1 (en) * | 2007-10-31 | 2009-04-30 | Aradi Allen A | Dual Function Fuel Atomizing and Ignition Additives |
US20090178642A1 (en) * | 2008-01-15 | 2009-07-16 | Lai Shi Huang | Heat energy recycling device for an engine and two-stroke engine using the same |
US20110061622A1 (en) * | 2008-05-23 | 2011-03-17 | Lund Morten A | Fuel composition |
-
2009
- 2009-10-05 DE DE102009048223A patent/DE102009048223A1/de not_active Withdrawn
-
2010
- 2010-10-05 WO PCT/EP2010/064821 patent/WO2011042432A1/de active Application Filing
- 2010-10-05 US US13/498,976 patent/US8875666B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-10-05 EP EP10766017A patent/EP2486111A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3876391A (en) | 1969-02-28 | 1975-04-08 | Texaco Inc | Process of preparing novel micro emulsions |
US4158551A (en) | 1975-01-27 | 1979-06-19 | Feuerman Arnold I | Gasoline-water emulsion |
EP0012292A1 (de) | 1978-12-16 | 1980-06-25 | Bayer Ag | Kraftstoffe und Heizöle, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung |
CA1137751A (en) | 1978-12-16 | 1982-12-21 | Gunther Boehmke | Aqueous hydrocarbon fuel containing alkylene oxide-carboxylic acid amide emulsifier |
US4244702A (en) | 1979-02-26 | 1981-01-13 | Howard Alliger | Emulsified fuel oil and method of production |
US4465494A (en) | 1981-02-17 | 1984-08-14 | Societe Nationale Elf Aquitaine | Microemulsion of water in a liquid fuel |
US4451265A (en) | 1981-04-21 | 1984-05-29 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Diesel fuel-aqueous alcohol microemulsions |
US4526586A (en) | 1982-09-24 | 1985-07-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Microemulsions from vegetable oil and aqueous alcohol with 1-butanol surfactant as alternative fuel for diesel engines |
US4451267A (en) | 1982-09-29 | 1984-05-29 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Microemulsions from vegetable oil and aqueous alcohol with trialkylamine surfactant as alternative fuel for diesel engines |
US4557734A (en) | 1984-08-08 | 1985-12-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Microemulsions from vegetable oil and lower alcohol with octanol surfactant as alternative fuel for diesel engines |
US4599088A (en) | 1984-08-30 | 1986-07-08 | Texaco Inc. | Clear stable gasoline-alcohol-water motor fuel composition |
US4744796A (en) | 1986-02-04 | 1988-05-17 | Arco Chemical Company | Microemulsion fuel system |
US5104418A (en) | 1989-05-26 | 1992-04-14 | Eniricerche S.P.A. | Hybrid diesel fuel composition |
US5259851A (en) | 1990-02-02 | 1993-11-09 | Eniricerche S.P.A. | Hybrid liquid fuel composition in aqueous microemulsion form |
CA2048906A1 (en) | 1990-09-07 | 1992-03-08 | Jan Bock | Microemulsion diesel fuel compositions and method of use |
DE4307943A1 (de) | 1993-03-12 | 1994-09-29 | Ancha Ost West Handels Gmbh | Brennkraftmaschinenkraftstoff |
MX9604555A (es) | 1995-03-29 | 1998-02-28 | Rudolf W Gunnerman | Combustible acuoso para motor de combustion interna y metodo para preparar el mismo. |
US20030134755A1 (en) | 1997-05-02 | 2003-07-17 | Martin David William | Compositions and a method for their preparation |
NZ506262A (en) | 1998-01-12 | 2003-10-31 | Deborah Wenzel | Composition as an additive to create clear stable solutions and microemulsions with a combustible liquid fuel to improve combustion |
US20040255509A1 (en) | 1998-07-01 | 2004-12-23 | Clean Fuels Technology, Inc. | Stabile invert fuel emulsion compositions and method of making |
US20020129541A1 (en) | 1998-09-14 | 2002-09-19 | Daly Daniel T. | Emulsified water-blended fuel compositions |
RU2217479C2 (ru) | 1998-11-23 | 2003-11-27 | Пьюэр Энерджи Корпорейшн | Состав дизельного топлива |
DE10334897A1 (de) | 2003-07-29 | 2005-03-10 | Univ Koeln | Mikroemulsionen und deren Verwendung als Kraftstoff |
WO2007063036A2 (en) | 2005-11-29 | 2007-06-07 | Akzo Nobel N.V. | Surface-active polymer and its use in a water-in-oil emulsion |
GB2434372A (en) | 2006-01-20 | 2007-07-25 | Palox Offshore S A L | Water-in-oil microemulsions |
DE202007002851U1 (de) * | 2007-02-27 | 2007-06-06 | Vitt, Elmar, Dr. | Treibstoffmischung |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
Bedford, F. et al., SAE Technical Papers, 2000-01-2938 (2000) |
Dörksen, H. et al., Vorgelagerte Kraftstoffmenge bei geschichteter Diesel-Wasser-Einspritzung, MTZ (2007) |
Matheaus, A. C. et al., Society of Automotive Engineers, PT-111 (Alternative Diesel Fuels): p. 1-11 (2004) |
Schmelzle, P. et al., Aquazole: An Original Emulsified Water-Diesel Fuel for Heavy-Duty Applications, SAE Technical Papers, 2000-01-1861 (2000) |
Simon, C. and Pauls, R., Einfluß der geschichteten Wassereinspritzung auf das Abgas- und Verbrauchsverhalten eines Dieselmotors mit Direkteinspritzung, MTZ (2004) |
Warnatz, J. et al., Verbrennung, Springer, Berlin (2001) |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012022498A1 (de) | 2012-11-19 | 2014-05-22 | L'orange Gmbh | Zweistoff-Injektor |
US9890742B2 (en) | 2013-03-01 | 2018-02-13 | Roman TANIEL | Method and device for operating a diesel engine with emulsion fuels of variable composition |
EP2772640A1 (de) | 2013-03-01 | 2014-09-03 | Roman Taniel | Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Dieselmotors mit Emulsionskraftstoffen variabler Zusammensetzung |
DE102013226524A1 (de) | 2013-12-18 | 2015-06-18 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Einspritzsystem, Brennkraftmaschine mit einem Einspritzsystem, und Verfahren zur Herstellung und Einspritzung einer Emulsion in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine |
DE102013226524B4 (de) | 2013-12-18 | 2022-06-15 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Einspritzsystem, Brennkraftmaschine mit einem Einspritzsystem, und Verfahren zur Herstellung und Einspritzung einer Emulsion in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine |
US10731606B2 (en) | 2015-11-19 | 2020-08-04 | Roman TANIEL | Emulsifying system and emulsifying process |
WO2017084765A1 (de) | 2015-11-19 | 2017-05-26 | Roman Taniel | Emulgiersystem und emulgierverfahren |
DE102015014943A1 (de) | 2015-11-19 | 2017-05-24 | Roman TANIEL | Emulgiersystem und Emulgierverfahren |
WO2017129375A1 (de) | 2016-01-27 | 2017-08-03 | Roman Taniel | Emulgiersystem und emulgierverfahren |
DE102016000761A1 (de) | 2016-01-27 | 2017-07-27 | Roman TANIEL | Emulgiersystem und Emulgierverfahren |
US10947930B2 (en) | 2016-01-27 | 2021-03-16 | Roman TANIEL | Emulsifying system and emulsifying method |
WO2019161852A3 (de) * | 2018-02-26 | 2019-12-26 | Kmitta Kurt | Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine, eine anordnung zur durchführung des verfahrens und eine vorrichtung zur erzeugung einer emulsion |
DE102018107902B3 (de) | 2018-04-04 | 2019-04-25 | PID Prüfungen & industrielle Dienstleistungen GmbH & Co. KG | Prüfstandanordnung zur Durchführung von Tests mit flüssigen Prüfmedien |
WO2019224008A1 (de) | 2018-05-22 | 2019-11-28 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verbrennungskraftmaschine für ein kraftfahrzeug, insbesondere für einen kraftwagen, sowie verfahren zum betreiben einer solchen verbrennungskraftmaschine |
DE102018208000A1 (de) * | 2018-05-22 | 2019-11-28 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Verbrennungskraftmaschine |
US11125189B2 (en) | 2018-05-22 | 2021-09-21 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Internal combustion engine for a motor vehicle, and method for operating such an internal combustion engine |
WO2021223899A1 (de) * | 2020-05-05 | 2021-11-11 | Felix Schiefer | Einspritzdüse und vorrichtung zur beladung eines kraftstoffes mit gas |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US8875666B2 (en) | 2014-11-04 |
US20120180741A1 (en) | 2012-07-19 |
EP2486111A1 (de) | 2012-08-15 |
WO2011042432A1 (de) | 2011-04-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102009048223A1 (de) | Verfahren zur In-Situ-Herstellung von Treibstoff-Wasser-Gemischen in Verbrennungsmotoren | |
EP1656436A1 (de) | Mikroemulsionen und deren verwendung als kraftstoff | |
EP0012345B1 (de) | Kraftstoffe und ihre Verwendung | |
DE102008032254B4 (de) | Rußarme Dieselkraftstoffe, enthaltend einen Kraftstoffzusatz, deren Verwendung sowie die Verwendung des Kraftstoffzusatzes zur Herstellung von rußarmen Dieselkraftstoffen | |
DE19782068B4 (de) | Kraftstoffgemisch | |
DE60121851T2 (de) | Wasser in Öl Emulsion verwendbar als umweltfreundlicher Brennstoff und Verfahren zu dessen Herstellung | |
EP2208879B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Dieselmotors mit einem Mischkraftstoff | |
KR20090003360A (ko) | 바이오연료 조성물 및 바이오연료의 제조 방법 | |
WO2016096879A1 (de) | In-situ-herstellung von treibstoff-wasser-gemischen in verbrennungsmotoren | |
DE69918269T2 (de) | Verfahren zur herstellung eines emulgierten brennstoffes und vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens | |
DE60310879T2 (de) | Polyaphron-kraftstoffzusammensetzungen | |
DE19704874B4 (de) | Verfahren zum Herstellen und Verwenden eines viskosen Kohlenwasserstoffes | |
EP1252272A1 (de) | Kraftstoff-wasser-emulsionen, enthaltend emulgatoren auf polyisobuten-basis | |
DE112010002033B4 (de) | Biohydrofuel-Zusammensetzungen | |
DE69928847T2 (de) | Dieselmotorenbrennstoff und Verfahren zu dessen Herstellung, bestehend aus einer Wasser in viskosen Kohlenwasserstoff Emulsion | |
DE60109728T2 (de) | Brennstoffzusätze | |
DE60023749T2 (de) | Temperaturstabiler emulsionsbrennstoff | |
CH689981A5 (de) | Schwefelarmer, additivierter Diesel Kraftstoff mit verbesserter Schmierwirkung und erhöhter Dichte. | |
US20220370965A1 (en) | Method, system, apparatus and formulations for producing oil-based blends and microemulsions and nanoemulsions | |
EP1196514B1 (de) | Wässriges kraftstoffgemisch | |
DE102022114815A1 (de) | Verfahren zum Entfernen von Ablagerungen aus Verbrennungsmotoren | |
WO2017041791A1 (de) | Verfahren zum konditionieren von fluiden für verbrennungsvorrichtungen | |
AT376997B (de) | Treibstoff, insbesondere fuer verbrennungskraftmaschinen, additiv-system und verfahren zur herstellung des treibstoffes | |
DE102004011821A1 (de) | Treibstoffzusammensetzungen | |
WO2002079352A1 (de) | Verfahren zur reduktion von schadstoffemissionen für fossile kraftstoffe |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |