JP2003113384A - ガソリンとアルコール、エーテルとの混合燃料の理論空燃比の算出方法およびこの混合燃料の製造方法 - Google Patents

ガソリンとアルコール、エーテルとの混合燃料の理論空燃比の算出方法およびこの混合燃料の製造方法

Info

Publication number
JP2003113384A
JP2003113384A JP2001307058A JP2001307058A JP2003113384A JP 2003113384 A JP2003113384 A JP 2003113384A JP 2001307058 A JP2001307058 A JP 2001307058A JP 2001307058 A JP2001307058 A JP 2001307058A JP 2003113384 A JP2003113384 A JP 2003113384A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
twenty
fuel
fuel ratio
gasoline
alcohol
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.)
Pending
Application number
JP2001307058A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuo Kaneko
靖雄 金子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OPUTEI KK
Original Assignee
OPUTEI KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by OPUTEI KK filed Critical OPUTEI KK
Priority to JP2001307058A priority Critical patent/JP2003113384A/ja
Publication of JP2003113384A publication Critical patent/JP2003113384A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガソリンとアルコール、エーテルとの混合燃
料の理論空燃比を厳密に求めることができ、この算出方
法に基づいて所望の理論空燃比を有するガソリンとアル
コール、エーテルとの混合燃料を製造する方法を提供す
る。 【解決手段】 ガソリンとアルコール、エーテルとの混
合燃料の理論空燃比を138.03×y/Wfの式に基
づいて算出する。但し、yは、A+[B−(θ1+θ1
---+θ7)]/2、Wfは、ガソリンとアルコール、エ
ーテルとの混合燃料の重量である。A、Bは、燃焼生成
ガスACO2+BH2Oの係数、θn(n:1〜7)は、
アルコール、エーテル系燃料の各炭素数に対する容量%
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ガソリンとアル
コール、エーテルとの混合燃料の理論空燃比の算出方法
およびこの混合燃料の製造方法、特に、前記混合燃料の
理論空燃比を厳密に求めることができる方法、および、
所定の理論空燃比を有するガソリンとアルコール、エー
テルとの混合燃料を製造することができる方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】現在自動車用燃料の主体は、ガソリンエ
ンジンはガソリン、ディーゼルエンジンが軽油である。
すでに約100年、1世紀の歴史がある。それらのガソリ
ン、軽油ともに原油から精製してつくられている。21世
紀に入ってその原油の枯渇が一部囁かれだした。世界的
な経済発展ならびに人口の急激な増加などに伴うエネル
ギー消費量の急騰が原因である。そのような要因に対す
る省エネルギーの効果が十分にあらわれていない点が問
題である。そこで脱石油への流れがでてきた。その一つ
がガソリンの一部をアルコール燃料で代替しようとする
流れである。
【0003】アルコールは含酸素燃料といわれている。
炭化水素CnHmの中に酸素Oが入りこんでいる。この化学
式はCnHmOHである。この酸素Oが曲者である。自動車用
燃料としては、CnHmOHではなくCnHm-1・H2Oと酸素Oを水
H2Oと置き換えて考えたほうが考えやすい。すなわちア
ルコールは炭化水素と水が混合したものであると考えら
れる。水H2Oは水素H2が燃焼してできた燃焼生成物であ
るからエネルギーが0であり、アルコールのポテンシャ
ルエネルギーとしは残りの炭化水素CnHm-1になる。その
ためにアルコールの理論空燃比を求める式は、当然単純
な炭化水素CnHm燃料に比較してややこしくなる。しかも
新燃料の空燃比やオクタン価調整のためにいろいろなア
ルコールを任意の混合割合で混ぜ合わせたときの理論空
燃比は非常に複雑になる。
【0004】一方ガソリンは炭化水素CnHm燃料といわ
れ、主に炭素Cと水素Hが結合してつくられている約200
種類もの化合物CnHmの混合体である。決してガソリンは
単一炭化水素CnHmの化合物ではない。そういう意味では
ガソリンも非常に複雑な燃料である。
【0005】さてガソリンとアルコールを混合して新燃
料をつくるとき問題になるのが新燃料の理論空燃比であ
る。基準になる市販ガソリンの理論空燃比は14.6前後で
ある。空燃比の定義から空気重量14.6kgの空気とガソリ
ン1kgをよく予混合して燃焼させるとガソリンの炭素Cと
水素Hが完全燃焼して、それぞれ炭酸ガスCO2と水H2Oに
なる。ガソリンにアルコールを混合すると、その理論空
燃比はアルコールが含酸素燃料のため必然的に小さい値
になる傾向にある。
【0006】新燃料の理論空燃比が14.6より小さい値に
なり、13.0になったと仮定する。ガソリン車がガソリン
を使って理論空燃比14.6で運転されていたときに、燃料
を新燃料に突然切り替えたものとする。エンジンは空燃
比14.6を保つように制御し続ける。一方新燃料の理論空
燃比は13.0であり、空燃比14.6で運転すると理論空燃比
より、14.6/13.0=1.123の関係から約12.3%理論空燃比
より過薄空燃比で運転されることになる。その影響は、
出力、燃費、排気ガス値などにあらわれてくる。3元触
媒は理論空燃比で運転するときにCO、HC、NOXを同時に低
減する。理論空燃比より12.3%過薄空燃比の運転になる
と排気中に酸素を含むことになり、排ガスは酸化雰囲気
のためCO、HCはより低減されるが、NOXはガソリン運転時
より増加してしまう。
【0007】またリーンバーンエンジンはガソリンの安
定運転ぎりぎりの過薄空燃比に設定されているが、その
過薄空燃比より12.3%過薄空燃比になると運転不調に陥
ることも考えられる。したがって新燃料の理論空燃比は
可能な限りガソリンの理論空燃比14.6前後に近付けるこ
とが望まれる。そのような混合方法が必要になる。した
がってガソリンとアルコール、エーテルとの混合燃料の
厳密な理論空燃比を求める方法が重要になる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在、
ガソリンとアルコール、エーテルとの混合燃料の厳密な
理論空燃比を求める方法はなかった。
【0009】従って、この方法の目的は、ガソリンとア
ルコール、エーテルとの混合燃料の理論空燃比の算出方
法およびこの混合燃料の製造方法を提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するためになされたものであって、下記を特徴とす
るものである。
【0011】請求項1記載の発明は、ガソリンとアルコ
ール、エーテルとの混合燃料の理論空燃比を、下記
(1)式によって算出することに特徴を有するものであ
る。
【0012】 理論空燃比=138.03×y/Wf ---(1)
【0013】但し、上記(1)式において、 y=A+[B−(θ1+θ1+---+θ7)]/2 ---(2) A=α1+2α2+3α3+4α4+5α5+6α6+7α7+8α8+9α9+10α10+11α11+12α12 +13α13+14α14+15α15+16α16+17α17+18α18+19α19+20α20+21α21+22α22+2 3α23+24α24+25α25+6β6+7β7+8β8+9β9+10β10+11β11+12β12+13β13+14β 14 +15β15+16β16+17β17+18β18+19β19+20β20+21β21+22β22+23β23+24β24 +25β251+2γ2+3(γ33)+4(γ44)+5(γ55)+6(γ66)+7(γ77)+ 8(γ88)+9(γ99)+10(γ1010)+11(γ1111)+12(γ1212)+13(γ13+ δ13)+14(γ1414)+15(γ1515)+16(γ1616)+17(γ1717)+18(γ18 18 )+19(γ1919)+20(γ2020)+21(γ2121)+22(γ2222)+23(γ2323 )+24(γ2424)+25(γ2525) +θ1+2θ2+3θ3+4θ4+5θ5+6θ6+7θ7 ---(3) B=2α1+3α2+4α3+5α4+6α5+7α6+8α7+9α8+10α9+11α10+12α11+13α 12 +14α13+15α14+16α15+17α16+18α17+19α18+20α19+21α20+22α21+23α22 +24α23+25α24+26α25+3β6+4β7+5β8+6β9+7β10+8β11+9β12+10β13+11β1 4 +12β15+13β16+14β17+15β18+16β19+17β20+18β21+19β22+20β23+21β24+ 22β251+2γ2+3(γ33)+4(γ44)+5(γ55)+6(γ66)+7(γ77)+8 (γ88)+9(γ99)+10(γ1010)+11(γ1111)+12(γ1212)+13(γ13+ δ13)+14(γ1414)+15(γ1515)+16(γ1616)+17(γ1717)+18(γ18 18 )+19(γ1919)+20(γ2020)+21(γ2121)+22(γ2222)+23(γ2323 )+24(γ2424)+25(γ2525)+2θ1+3θ2+4θ3+5θ4+6θ5+7θ6+8θ7 ---(4) Wf=α1CH42C2H63C3H84C4H105C5H126C6H147C7H168 C8H189C9H2010C10H2211C11H2412C12H2613C13H2814C14H30 15 C15H3216C16H3417C17H3618C18H3819C19H4020C20H4221C21H 4422C22H4623C23H4824C24H5025C25H526C6H67C7H88C8H109C9H1210C10H1411C11H1612C12H1813C13H2014C14H2215C15 H2416C16H2617C17H2818C18H3019C19H3220C20H3421C21H36 22 C22H3823C23H4024C24H4225C25H441CH22C2H4+(γ33)C3H6+( γ44)C4H8+(γ55)C5H10+(γ66)C6H12+(γ77)C7H14+(γ88)C8H16 +(γ99)C9H18+(γ1010)C10H20+(γ1111)C11H22+(γ1212)C12H24+( γ1313)C13H26+(γ1414)C14H28+(γ1515)C15H30+(γ1616)C16H32+( γ1717)C17H34+(γ1818)C18H36+(γ1919)C19H38+(γ2020)C20H40+( γ2121)C21H42+(γ2222)C22H44+(γ2323)C23H46+(γ2424)C24H48+( γ2525)C25H501CH4O+θ2C2H6O+θ3C3H8O+θ4C4H10O+θ5C5H12O+θ6C6H14O +θ7C7H16O ---(5)
【0014】但し、上記(2)、(3)、(4)および
(5)式において、 αn(n:1〜25):パラフィン系炭化水素の各炭素
数に対する容量% βn(n:6〜25):アロマテイック系炭化水素の各
炭素数に対する容量% γn(n:1〜25):オレフィン系炭化水素の各炭素
数に対する容量% δn(n:3〜25):ナフテン系炭化水素の各炭素数
に対する容量% θn(n:1〜7) :アルコール、エーテル系燃料の各
炭素数に対する容量%
【0015】請求項2記載の発明は、ガソリンとアルコ
ール、エーテルとの混合燃料の理論空燃比が所定値にな
るように、アルコール、エーテルの混合量を請求項1記
載の方法により求めることに特徴を有するものである。
【0016】
【発明の実施の形態】次に、この発明の実施形態につい
て説明する。
【0017】ガソリン、アルコール、エーテル混合燃料
は、ガソリンとしてレギュラーガソリンあるいはガソリ
ン成分中のパラフィンを主成分とするガソリンの混合な
どいろいろの炭化水素が考えられる。アルコール、エー
テルは一般にはアルコール、エーテルのいろいろな組み
合わせの混合燃料となる。そのような混合燃料のそれぞ
れの理論空燃比の求め方から述べる。
【0018】ガソリン、アルコール、エーテル混合燃料
の理論空燃比は、ガソリンの理論空燃比と趣が異なって
くる。ガソリンは炭素Cと水素Hの結合の仕方によってい
ろいろの種類があるがすべて炭化水素である。一方、ア
ルコール、エーテルは含酸素燃料で考え方としては、炭
化水素と水が結合した燃料性状とも考えられ、水は燃焼
生成物とみなされる。
【0019】ガソリンの炭化水素系は炭素数別に分析す
ると、一般的には、パラフィン系炭化水素は炭素Cの数C
1〜C25の25種類、アロマテイック系はC6〜C25の20種
類、オレフィン系はC1〜C25の25種類、ナフテン系はC3
〜C25の23種類の容量含有率が分析される。アルコー
ル、エーテルは炭素数としては炭素数がC1〜C10であ
る。
【0020】いまnを炭素数とすれば、ガソリンを構成
する炭化水素ならびに含酸素炭化水素はつぎのように分
類することができる。
【0021】 (1)パラフィン系炭化水素はCnH(2n+2)、 (2)アロマテイック系炭化水素はCnH(2n-6)、 (3)オレフィンとナフテン系炭化水素はCnH2n、 (4)アルコール、エーテル系含酸素炭化水素CnH
(2n+2)O
【0022】ここでガソリンの定義は、原油に含まれる
パラフィン、アロマテイック、オレフィン、ナフテンの
炭化水素から構成されるが、すべての炭化水素をある容
量%で含む場合もあるし、たとえばパラフィン系炭化水
素を主成分として他の炭化水素をほとんど含まない場合
もある。
【0023】それぞれ単独の炭化水素ならびに含酸素炭
化水素の理論空燃比特性についてまず求めてみる。
【0024】パラフィン系炭化水素CnH(2n+2)の理論空
燃比 パラフィン系炭化水素CnH(2n+2)完全燃焼の化学反応式
は(6)式になる。
【0025】 CnH(2n+2)+(1.5n+0.5)(O2+3.785N2)→nCO2+(n+1)H2O+3.785(1.5n+0.5)N2 ---(6)
【0026】左辺は、燃焼前のパラフィン系炭化水素と
空気を示し、右辺は燃焼後の燃焼生成がスを示してい
る。燃焼により、炭化水素に含まれるCは炭酸がスCO
2に、Hは水蒸気H2Oになる。炭化水素に含まれるCはn
個、Hは(2n+2)個であるからH2としては(n+1)個になる。
したがって完全燃焼生成ガスはnCO2+(n+1)H2Oとなる。
空気に含まれる窒素N2は不活性ガスで、そのまま3.785
(1.5n+0.5)N2だけ排出される。(6)式右辺の燃焼生成
ガスに含まれる酸素O2の数はn+(n+1)/2=1.5n+0.5とな
る。したがってパラフィン系炭化水素CnH(2n+2)の完全
燃焼に必要な空気量は、O 2の数から(1.5n+0.5)(O2+3.78
5N2)となり(6)式が成立する。
【0027】パラフィン系炭化水素の完全燃焼に対する
空気重量と燃料重量の比がパラフィン系炭化水素の理論
空燃比である。(6)式左辺の空気重量は、(1.5n+0.5)
(O2+3.785N2)から求められる。酸素、窒素分子量をそ
れぞれ32.00、28.014とすれば、空気重量は138.03(1.5n
+0.5)となる。一方燃料重量はCnH(2n+2 )から、炭素、水
素原子量をそれぞれ12.011、1.008とすれば、(14.027n+
2.016)となる。
【0028】したがって、パラフィン系炭化水素CnH
(2n+2)の理論空燃比は、 理論空燃比=138.03×(1.5n+0.5)/(14.027n+2.018) ---(7) となる。(7)式から明らかなように、パラフィン系炭
化水素の理論空燃比はnの関数になる。ということは、
炭素数nによって理論空燃比が異なることを意味する。
炭素数C1〜C16に対する理論空燃比を求めると表1のよう
になる。
【0029】
【表1】
【0030】ガソリンの理論空燃比は14.6前後であるか
ら、パラフィン系炭化水素の理論空燃比はガソリンの理
論空燃比より数%大きい値を示すが、炭素数の増加とも
に理論空燃比は小さな値になる。すなわちパラフィン系
炭化水素は、ガソリンを構成する小さい値の理論空燃比
の炭化水素の理論空燃比を大きい値に補正するものであ
る。
【0031】アロマテイック系炭化水素CnH(2n-6)の理
論空燃比 アロマテイック系炭化水素CnH(2n-6)の完全燃焼の化学
反応式は(8)式になる。
【0032】 CnH(2n-6)+(1.5n-1.5)(O2+3.785N2)→nCO2+(n-3)H2O+3.785(1.5n-1.5)N2 ---(8)
【0033】燃焼により、n個の炭化水素Cは炭酸がスnC
O2に、(2n-6)個のHは水蒸気(n-3)H2Oになる。したがっ
て、(8)式右辺の燃焼生成ガスはnCO2+(n-3)H2Oとな
る。空気に含まれる窒素N2はそのまま3.785(1.5n-1.5)N
2だけ排出される。燃焼生成ガスに含まれる酸素O2の数
はn+(n-3)/2 =1.5n-1.5となる。したがってアロマテイ
ック系炭化水素CnH(2n-6)の完全燃焼に必要な空気量
は、(1.5n-1.5) (O2+3.785N2)となり(8)式が成立す
る。
【0034】アロマテイック系炭化水素の完全燃焼に対
する空気重量は、(1.5n-1.5)(O2+3.785N2)から求められ
る。酸素、窒素分子量から、空気重量は138.03(1.5n-1.
5)となる。一方燃料重量はCnH(2n-6)から、(14.027n-6.
048)となる。
【0035】したがって、アロマテイック系炭化水素Cn
H(2n-6)の理論空燃比は、 理論空燃比=138.03×(1.5n-1.5)/(14.027n-6.048) ---(9) となる。(9)式から明らかなように、アロマテイック
系炭化水素の理論空燃比もパラフィン系炭化水素と同様
にnの関数になる。炭素数C1〜C12に対する理論空燃比を
求めると表2のようになる。
【0036】
【表2】
【0037】アロマテイック系炭化水素の理論空燃比
は、ガソリンの理論空燃比14.6より約10%小さな値とな
り、炭素数の増加と共に理論空燃比は大きい値を示して
いる。アロマテイック系炭化水素はベンゼン核があり不
完全燃焼のとき、有害なベンゼン核を排出する。したが
ってアロマテイック系炭化水素のガソリンに占める容量
%はあまり大きくない。アロマテイック系炭化水素はパ
ラフィン系炭化水素とは逆に燃料の理論空燃比を小さな
値に補正する特性をもっている。
【0038】オレフィンとナフテン系炭化水素CnH2n
理論空燃比 オレフィンとナフテン系炭化水素CnH2n完全燃焼の化学
反応式は、パラフィン系炭化水素、アロマテイック系炭
化水素と同様にして得られ(10)式のようになる。
【0039】 CnH2n+1.5n(O2+3.785N2)→ nCO2+nH2O+3.785×1.5nN2 ---(10)
【0040】(10)式右辺の燃焼生成ガスに含まれる
酸素O2の数はn+0.5n=1.5nとなる。したがってオレフィ
ンとナフテン系炭化水素CnH2nの完全燃焼に必要な空気
量は1.5n(O2+3.785N2)となり(10)式が成立する。
【0041】(10)式左辺の空気重量は1.5n(O2+3.78
5N2)から求められる。酸素、窒素分子量から、空気重量
は138.03×1.5nとなる。一方燃料重量はCnH2nから、炭
素、水素原子量をそれぞれ12.011、1.008とすれば、14.
027nとなる。したがって、オレフィンとナフテン系炭化
水素CnH2nの理論空燃比は、 理論空燃比=138.03×1.5n/14.02n=14.77 ---(11) となる。すなわち、オレフィン、ナフテン系炭化水素の
理論空燃比は炭素数nに関係なく一定値14.77になる。こ
れはガソリンの理論空燃比に近い値を示している。
【0042】アルコール、エーテル燃料の理論空燃比 アルコール、エーテル燃料は含酸素で化学式はCnH
(2n+2)Oとあらわすことができる。この完全燃焼の化学
反応式は(12)式になる。
【0043】 CnH(2n+2)O+1.5n(O2+3.785N2)→nCO2+(n+1)H2O+3.785×1.5nN2 ---(12)
【0044】左辺は、燃焼前のアルコール、エーテル燃
料と空気を示し、右辺は燃焼後の燃焼生成ガスを示して
いる。燃焼により、炭化水素に含まれるCは炭酸ガスCO2
に、Hは水蒸気H2Oになる。炭化水素に含まれるCはn個、
Hは(2n+2)個であるからH2としては(n+1)個になる。
したがって完全燃焼生成ガスはnCO2+(n+1)H2Oとな
る。空気に含まれる窒素N2は不活性ガスで、そのまま3.
785×1.5nN2だけ排出される。(12)式右辺に含まれ
る燃焼生成ガスのO2の数はn+(n+1)/2=1.5n+0.5とな
る。しかし左辺の燃料が1/2個のO2を含むからアルコー
ル、エーテル燃料の完全燃焼に必要な空気のO2の数は1.
5n+0.5-0.5=1.5nとなる。したがって完全燃焼に必要な
空気量は1.5n(O2+3.785N2)となり(12)式が成立す
る。
【0045】アルコール、エーテル燃料の完全燃焼に対
する空気重量と燃料重量の比がアルコール、エーテル燃
料の理論空燃比である。(12)式左辺の空気重量は1.
5n(O2+3.785N2)から求められる。酸素、窒素分子量を
それぞれ32.00、28.014とすれば、空気重量は138.03×
1.5n=207.045nとなる。一方燃料重量はCnH(2n+2)Oか
ら、炭素、水素原子量をそれぞれ12.011、1.008とすれ
ば、(14.027n+18.016)となる。
【0046】したがって、アルコール、エーテル燃料の
理論空燃比は、 理論空燃比=207.045n/(14.027n+18.016) ---(13) となる。(13)式から明らかなように、アルコール、
エーテル燃料の理論空燃比はnの関数になり、炭素数nに
よって理論空燃比が異なる。炭素数C1〜C10に対する理
論空燃比を求めると表3のようになる。
【0047】
【表3】
【0048】アルコール、エーテル燃料の理論空燃比は
炭素数1のメタノールのとき6.46と、ガソリンの約44%
に過ぎない。炭素数1から炭素数の増加とともに急激に
理論空燃比は大きくなるが、炭素数10でも理論空燃比は
13.08でガソリンより約10%小さい値である。すなわち
含酸素燃料を炭化水素系燃料に混合するときは、混合燃
料の理論空燃比がガソリンより小さな値になる点に注意
する必要がある。図1に、オレフィン、ナフテン系炭化
水素の炭素数と理論空燃比の関係を示す。
【0049】ガソリン、アルコール、エーテル混合燃料
の理論空燃比 ガソリン、アルコール、エーテル混合燃料の各炭化水素
ならびにアルコール、エーテルの容量%をそれぞれ、パ
ラフィン系炭化水素の各炭素数に対する容量%をα
n(n:1〜25)、アロマテイック系炭化水素の各炭
素数に対する容量%をβn(n:6〜25)、オレフィ
ン系炭化水素の各炭素数に対する容量%をγn(n:1
〜25)、ナフテン系炭化水素の各炭素数に対する容量
%をδn(n:3〜25)、アルコール、エーテル系燃
料の各炭素数に対する容量%をθn(n:1〜7)、と
する。
【0050】この燃料の完全燃焼化学反応式は次式であ
らわされる。
【0051】 α1CH42C2H63C3H84C4H105C5H126C6H147C7H168C8H18 9 C9H2010C10H2211C11H2412C12H2613C13H2814C14H3015C15H3216C16H3417C17H3618C18H3819C19H4020C20H4221C21H4422C 22 H4623C23H4824C24H5025C25H526C6H67C7H88C8H109C9H1 210C10H1411C11H1612C12H1813C13H2014C14H2215C15H2416 C16H2617C17H2818C18H3019C19H3220C20H3421C21H3622C22H3823C23H4024C24H4225C25H441CH22C2H4+(γ33)C3H6+(γ44) C4H8+(γ55)C5H10+(γ66)C6H12+(γ77)C7H14+(γ88)C8H16+(γ9 9 )C9H18+(γ1010)C10H20+(γ1111)C11H22+(γ1212)C12H24+(γ1313 )C13H26+(γ1414)C14H28+(γ1515)C15H30+(γ1616)C16H32+(γ1717 )C17H34+(γ1818)C18H36+(γ1919)C19H38+(γ2020)C20H40+(γ2121 )C21H42+(γ2222)C22H44+(γ2323)C23H46+(γ2424)C24H48+(γ2525 )C25H501CH4O+θ2C2H6O+θ3C3H8O+θ4C4H10O+θ5C5H12O+θ6C6H14O+θ7C7H16 O+y(O2+3.785N2)→ ACO2+BH2O+3.785yN2 ---(14)
【0052】(14)式において、混合燃料は、 α1CH42C2H63C3H84C4H105C5H126C6H147C7H168C8H18 9 C9H2010C10H2211C11H2412C12H2613C13H2814C14H3015C15H3216C16H3417C17H3618C18H3819C19H4020C20H4221C21H4422C 22 H4623C23H4824C24H5025C25H526C6H67C7H88C8H109C9H1 210C10H1411C11H1612C12H1813C13H2014C14H2215C15H2416 C16H2617C17H2818C18H3019C19H3220C20H3421C21H3622C22H3823C23H4024C24H4225C25H441CH22C2H4+(γ33)C3H6+(γ44) C4H8+(γ55)C5H10+(γ66)C6H12+(γ77)C7H14+(γ88)C8H16+(γ9 9 )C9H18+(γ1010)C10H20+(γ1111)C11H22+(γ1212)C12H24+(γ1313 )C13H26+(γ1414)C14H28+(γ1515)C15H30+(γ1616)C16H32+(γ1717 )C17H34+(γ1818)C18H36+(γ1919)C19H38+(γ2020)C20H40+(γ2121 )C21H42+(γ2222)C22H44+(γ2323)C23H46+(γ2424)C24H48+(γ2525 )C25H501CH4O+θ2C2H6O+θ3C3H8O+θ4C4H10O+θ5C5H12O+θ6C6H14O+θ7C7H16 O ---(15) であらわされる。この混合燃料の完全燃焼に必要な空気
量は、空気を(O2+3.785N2)と仮定すれば係数をyとし
て、 y(O2+3.785N2) ---(16) であらわされる。完全燃焼の燃焼生成ガスはACO2+BH2O+
3.785yN2となる。
【0053】係数A、B、yは(14)式から次のようにな
る。
【0054】 A=α1+2α2+3α3+4α4+5α5+6α6+7α7+8α8+9α9+10α10+11α11+12α12+1 3α13+14α14+15α15+16α16+17α17+18α18+19α19+20α20+21α21+22α22+23 α23+24α24+25α25+6β6+7β7+8β8+9β9+10β10+11β11+12β12+13β13+14β1 4 +15β15+16β16+17β17+18β18+19β19+20β20+21β21+22β22+23β23+24β24+ 25β251+2γ2+3(γ33)+4(γ44)+5(γ55)+6(γ66)+7(γ77)+8 (γ88)+9(γ99)+10(γ1010)+11(γ1111)+12(γ1212)+13(γ13+ δ13)+14(γ1414)+15(γ1515)+16(γ1616)+17(γ1717)+18(γ18 18 )+19(γ1919)+20(γ2020)+21(γ2121)+22(γ2222)+23(γ2323 )+24(γ2424)+25(γ2525) +θ1+2θ2+3θ3+4θ4+5θ5+6θ6+7θ7 ---(3) B=2α1+3α2+4α3+5α4+6α5+7α6+8α7+9α8+10α9+11α10+12α11+13α12 +14α13+15α14+16α15+17α16+18α17+19α18+20α19+21α20+22α21+23α22+2 4α23+25α24+26α25+3β6+4β7+5β8+6β9+7β10+8β11+9β12+10β13+11β14+ 12β15+13β16+14β17+15β18+16β19+17β20+18β21+19β22+20β23+21β24+22 β251+2γ2+3(γ33)+4(γ44)+5(γ55)+6(γ66)+7(γ77)+8( γ88)+9(γ99)+10(γ1010)+11(γ1111)+12(γ1212)+13(γ13 13 )+14(γ1414)+15(γ1515)+16(γ1616)+17(γ1717)+18(γ1818 )+19(γ1919)+20(γ2020)+21(γ2121)+22(γ2222)+23(γ2323)+ 24(γ2424)+25(γ2525)+2θ1+3θ2+4θ3+5θ4+6θ5+7θ6+8θ7 ---(4) y = A + [ B −(θ12+・・・+θ7)]/2 ---(2)
【0055】(2)式の混合燃料の完全燃焼に必要な空
気量の係数yは、(14)式左右両辺の酸素数が等しい
条件から、完全燃焼に必要な酸素量から、含酸素燃料に
含まれる酸素(θ12+・・・+θ7)を除く必要があ
る。この点が含酸素燃料を扱う場合の要注意点である。
【0056】空気の重量は、(14)式の空気量y(O2+
3.785N2)および(2)から求められる。酸素O2の分子
量32.00、窒素N2の分子量28.014から、空気重量は、 y×(31.998+3.785×28.014)= 138.03 y = 138.03×A+[B−(θ12+・・・+θ7)]/2 ---(17) となる。
【0057】一方、混合燃料の重量Wfは、αn、βn、γ
n、δn、θnが燃料の分析結果から与えられ、炭素Cの原
子量12.011、水素Hの原子量1.008から、(5)式により
求められる。
【0058】 Wf=α1CH42C2H63C3H84C4H105C5H126C6H147C7H168C8 H189C9H2010C10H2211C11H2412C12H2613C13H2814C14H3015 C15H3216C16H3417C17H3618C18H3819C19H4020C20H4221C21H4422C22H4623C23H4824C24H5025C25H526C6H67C7H88C8H10+ β9C9H1210C10H1411C11H1612C12H1813C13H2014C14H2215C15H 2416C16H2617C17H2818C18H3019C19H3220C20H3421C21H362 2 C22H3823C23H4024C24H4225C25H441CH22C2H4+(γ33)C3H6+( γ44)C4H8+(γ55)C5H10+(γ66)C6H12+(γ77)C7H14+(γ88)C8H16 +(γ99)C9H18+(γ1010)C10H20+(γ1111)C11H22+(γ1212)C12H24+( γ1313)C13H26+(γ1414)C14H28+(γ1515)C15H30+(γ1616)C16H32+( γ1717)C17H34+(γ1818)C18H36+(γ1919)C19H38+(γ2020)C20H40+( γ2121)C21H42+(γ2222)C22H44+(γ2323)C23H46+(γ2424)C24H48+( γ2525)C25H501CH4O+θ2C2H6O+θ3C3H8O+θ4C4H10O+θ5C5H12O+θ6C6H14O +θ7C7H16O ---(5)
【0059】したがって、この混合燃料の理論空燃比
は、 理論空燃比=138.03×y/Wf ---(1) となり、計算からガソリンとアルコール、エーテルとの
混合燃料が求められる。
【0060】ガソリンとアルコール、エーテル混合燃料
を考えるとき、まず、レギュラーガソリンとアルコー
ル、エーテル混合燃料を考える。しかし、この混合燃料
の理論空燃比は図1に示したように当然レギュラーガソ
リンの理論空燃比より小さな値になってしまう。たとえ
ば、理論空燃比14.65のレギュラーガソリンにエタノー
ル(C2H6O)を10%混合するとその混合燃料理論空燃比
は14.36となり、20%混合は14.03になる。すなわちエタ
ノール(C2H6O)10%混合の場合は理論空燃比がレギュ
ラーガソリンより0.27小さくなり、20%混合の場合は理
論空燃比が0.60小さくなる。
【0061】そこで、ガソリンとアルコール、エーテル
混合燃料の理論空燃比をガソリンの理論空燃比14.6に近
付けるために、パラフィン系炭化水素含有量の多い表4
に示すガソリンとエタノールの混合燃料を考えてみる。
ちなみに表4に示したガソリンの理論空燃比は15.27で
ある。理論空燃比15.27は、先にあげたレギュラーガソ
リンの理論空燃比14.65より0.62大きい値である。そこ
で、表4に示したガソリンとエタノール混合燃料の理論
空燃比が14.60になるエタノール含有率を(1)式から
求めると16.5容量%がえられた。
【0062】
【表4】
【0063】表4に示したガソリン83.5容量%とエタノ
ール(C2H6O)16.5容量%の混合燃料の理論空燃比を求
めてみる。この混合燃料の完全燃焼の化学反応式は表4
ならびに(14)式から次のようになる。
【0064】 0.835(79.09C5H12+18.56C6H14+0.34C7H16+0.68C5H10+1.33C6H12)+16.5C2H6O+y (O2+3.785N2)→ ACO2+BH2O+3.785yN2 ---(18)
【0065】(18)式において、ガソリンを示す(79.0
9C5H12+18.56C6H14+0.34C7H16+0.68C5H10+1.33C6H12)の
それぞれの炭化水素容量%は、表4に示されたものでガ
ソリン100%に対する容量%に相当する。いまエタノー
ルC2H6Oの容量%が16.5%であるために、ガソリン100%
の容量%に1-0.165)=0.835をかけてエタノールを含む燃
料全体の容量%にする必要がある。
【0066】(2)、(3)、(4)式からA、B、yの
値を求めると、 A=467.67 B=549.49 y=742.42 また燃料重量Wfは(15)式より、 Wf=7022.20 したがって、理論空燃比は(1)式より、 理論空燃比=138.03×y/Wf=138.03×742.42/7022.20=1
4.6となり、レギュラーガソリンの理論空燃比14.6に等
しくなる。
【0067】このようにして、ガソリンとアルコール、
エーテルとの混合燃料の理論空燃比が所定値になるよう
に、アルコール、エーテルの混合量を調整することによ
って、所望の理論空燃比を有するガソリンとアルコー
ル、エーテル混合燃料を製造することが可能となる。
【0068】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ガソリンとアルコール、エーテルとの混合燃料の理
論空燃比を厳密に求めることができ、この算出方法に基
づいて所望の理論空燃比を有するガソリンとアルコー
ル、エーテルとの混合燃料を製造することができるとい
った有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】炭素数と理論空燃比との関係を示すグラフであ
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガソリンとアルコール、エーテルとの混
    合燃料の理論空燃比を、下記(1)式によって算出する
    ことを特徴とする、ガソリンとアルコール、エーテルと
    の混合燃料の理論空燃比の算出方法。 理論空燃比=138.03×y/Wf ---(1) 但し、上記(1)式において、 y=A+[B−(θ1+θ1+---+θ7)]/2 ---(2) A=α1+2α2+3α3+4α4+5α5+6α6+7α7+8α8+9α9+10α10+11α11+12α12 +13α13+14α14+15α15+16α16+17α17+18α18+19α19+20α20+21α21+22α22+2 3α23+24α24+25α25+6β6+7β7+8β8+9β9+10β10+11β11+12β12+13β13+14β 14 +15β15+16β16+17β17+18β18+19β19+20β20+21β21+22β22+23β23+24β24 +25β251+2γ2+3(γ33)+4(γ44)+5(γ55)+6(γ66)+7(γ77)+ 8(γ88)+9(γ99)+10(γ1010)+11(γ1111)+12(γ1212)+13(γ13+ δ13)+14(γ1414)+15(γ1515)+16(γ1616)+17(γ1717)+18(γ18 18 )+19(γ1919)+20(γ2020)+21(γ2121)+22(γ2222)+23(γ2323 )+24(γ2424)+25(γ2525) +θ1+2θ2+3θ3+4θ4+5θ5+6θ6+7θ7 ---(3) B=2α1+3α2+4α3+5α4+6α5+7α6+8α7+9α8+10α9+11α10+12α11+13α 12 +14α13+15α14+16α15+17α16+18α17+19α18+20α19+21α20+22α21+23α22 +24α23+25α24+26α25+3β6+4β7+5β8+6β9+7β10+8β11+9β12+10β13+11β1 4 +12β15+13β16+14β17+15β18+16β19+17β20+18β21+19β22+20β23+21β24+ 22β251+2γ2+3(γ33)+4(γ44)+5(γ55)+6(γ66)+7(γ77)+8 (γ88)+9(γ99)+10(γ1010)+11(γ1111)+12(γ1212)+13(γ13+ δ13)+14(γ1414)+15(γ1515)+16(γ1616)+17(γ1717)+18(γ18 18 )+19(γ1919)+20(γ2020)+21(γ2121)+22(γ2222)+23(γ2323 )+24(γ2424)+25(γ2525)+2θ1+3θ2+4θ3+5θ4+6θ5+7θ6+8θ7 ---(4) Wf=α1CH42C2H63C3H84C4H105C5H126C6H147C7H168 C8H189C9H2010C10H2211C11H2412C12H2613C13H2814C14H30 15 C15H3216C16H3417C17H3618C18H3819C19H4020C20H4221C21H 4422C22H4623C23H4824C24H5025C25H526C6H67C7H88C8H109C9H1210C10H1411C11H1612C12H1813C13H2014C14H2215C15 H2416C16H2617C17H2818C18H3019C19H3220C20H3421C21H36 22 C22H3823C23H4024C24H4225C25H441CH22C2H4+(γ33)C3H6+( γ44)C4H8+(γ55)C5H10+(γ66)C6H12+(γ77)C7H14+(γ88)C8H16 +(γ99)C9H18+(γ1010)C10H20+(γ1111)C11H22+(γ1212)C12H24+( γ1313)C13H26+(γ1414)C14H28+(γ1515)C15H30+(γ1616)C16H32+( γ1717)C17H34+(γ1818)C18H36+(γ1919)C19H38+(γ2020)C20H40+( γ2121)C21H42+(γ2222)C22H44+(γ2323)C23H46+(γ2424)C24H48+( γ2525)C25H501CH4O+θ2C2H6O+θ3C3H8O+θ4C4H10O+θ5C5H12O+θ6C6H14O +θ7C7H16O ---(5) 但し、上記(2)、(3)、(4)および(5)式にお
    いて、 αn(n:1〜25):パラフィン系炭化水素の各炭素
    数に対する容量% βn(n:6〜25):アロマテイック系炭化水素の各
    炭素数に対する容量% γn(n:1〜25):オレフィン系炭化水素の各炭素
    数に対する容量% δn(n:3〜25):ナフテン系炭化水素の各炭素数
    に対する容量% θn(n:1〜7) :アルコール、エーテル系燃料の各
    炭素数に対する容量%
  2. 【請求項2】 ガソリンとアルコール、エーテルとの混
    合燃料の理論空燃比が所定値になるように、アルコー
    ル、エーテルの混合量を請求項1記載の方法により求め
    ることを特徴とする、ガソリンとアルコール、エーテル
    との混合燃料の製造方法。
JP2001307058A 2001-10-03 2001-10-03 ガソリンとアルコール、エーテルとの混合燃料の理論空燃比の算出方法およびこの混合燃料の製造方法 Pending JP2003113384A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001307058A JP2003113384A (ja) 2001-10-03 2001-10-03 ガソリンとアルコール、エーテルとの混合燃料の理論空燃比の算出方法およびこの混合燃料の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001307058A JP2003113384A (ja) 2001-10-03 2001-10-03 ガソリンとアルコール、エーテルとの混合燃料の理論空燃比の算出方法およびこの混合燃料の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003113384A true JP2003113384A (ja) 2003-04-18

Family

ID=19126587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001307058A Pending JP2003113384A (ja) 2001-10-03 2001-10-03 ガソリンとアルコール、エーテルとの混合燃料の理論空燃比の算出方法およびこの混合燃料の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003113384A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005054102A (ja) * 2003-08-06 2005-03-03 Nippon Oil Corp ガソリン

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005054102A (ja) * 2003-08-06 2005-03-03 Nippon Oil Corp ガソリン

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2007200639B2 (en) Systems and methods of reducing NOx emissions in gas turbine systems and internal combustion engines
Pope et al. Exploring old and new benzene formation pathways in low-pressure premixed flames of aliphatic fuels
AU2003284124C1 (en) System for vaporization of liquid fuels for combustion and method of use
CN1053874C (zh) 采用多孔共环形燃烧器使含烃气体燃料部分氧化制造合成气的方法
JP2009530781A (ja) 熱及び/又は運動及び電気エネルギーの発生装置、方法及びシステム
JP2004011517A (ja) 動力装置
CN1202219A (zh) 净化内燃机排气的方法和装置
CA2558165A1 (en) Rich catalytic clean burn for liquid fuel with fuel stabilization unit
EP1167491A1 (fr) Procédé pour l'hydrogénation de coupes contenant des hydrocarbures
JP2003113384A (ja) ガソリンとアルコール、エーテルとの混合燃料の理論空燃比の算出方法およびこの混合燃料の製造方法
JP2007538184A (ja) 改質ガソリン補助式燃焼
EP3898563B1 (fr) Procédé de production de butadiène à partir d'éthanol avec régénération in situ du catalyseur de la deuxième étape réactionnelle
CN113661317A (zh) 燃料重整装置和燃料重整方法
Xie et al. Insight into the dissociation mechanism of ethanol molecule over the nano-aluminum surface: a density functional theory study
US20100077733A1 (en) Emission system, apparatus, and method
CN103998582A (zh) 作为柴油添加剂的tbhp
JP2003073676A (ja) ガソリンの理論空燃比の算出方法および所望の理論空燃比を有するガソリンの製造方法
JP2003165983A (ja) 炭化水素とアルコール、エーテルとの混合燃料の製造方法
Panchishny et al. The problem of toxicity of gas engines and their solutions
WO2018001982A1 (fr) Procede de production de butadiene a partir d'ethanol integre avec distillation extractive
WO2020158273A1 (ja) 内燃機関システム及び内燃機関システムの制御方法
JP2005098226A (ja) 内燃機関
WO2024075823A1 (ja) 有用炭化水素の製造方法および有用炭化水素の製造装置
JP2020079592A (ja) 内燃エンジンの排ガスを後処理する方法及び内燃エンジン
JPH0448938B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050208

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050301

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20051004