PL216577B1 - Sposób zasilania silnika spalinowego gazem zawierającym metan - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób zasilania silnika spalinowego gazem zawierającym metan.

Obecnie obserwuje się tendencje polegające na tym, że coraz częściej do zasilania silników spalinowych napędzających generatory energii elektrycznej wykorzystywane są różne paliwa gazowe, jak: gaz ziemny, gaz kopalniany z odmetanowania pokładów węgla, bio-gaz. Są to albo silniki z zapłonem samoczynnym z pilotującą dawką paliwa ciekłego albo silniki z zapłonem iskrowym. Parametry efektywne pracy silnika spalinowego (sprawność energetyczna, moc efektywna) zależą od jego konstrukcji oraz od właściwości fizykochemicznych spalanego w nim paliwa. Przy danym rozwiązaniu konstrukcyjnym silnika jego efektywne parametry pracy mogą podlegać regulacji min. poprzez kąt wyprzedzenia zapłonu (lub wtrysk dawki pilotującej) oraz skład mieszanki paliwowo-powietrznej.

Z polskiego opisu patentowego P-314541 znany jest sposób zasilania powietrzem silnika spalinowego i silnik spalinowy z układem regeneracji ciepła spalin składający się z cylindra podającego o małej pojemności skokowej, który pobiera wstępne sprężone i ochłodzone powietrze, a następnie wtłacza je poprzez wymiennik ciepła do cylindra roboczego, gdzie następuje wtrysk paliwa. Wtłaczanie odbywa się tuż przed rozpoczęciem suwu pracy w cylindrze roboczym.

Sposób według wynalazku polega na tym, że główny strumień gazu zasilający silnik spalinowy rozdziela się na dwa strumienie większy i mniejszy, przy czym większy strumień gazu kieruje się bezpośrednio do układu zasilania silnika spalinowego, a mniejszy strumień gazu o wartości nie większej niż 10% głównego strumienia gazu poddaje się procesowi częściowego utleniania za pomocą powietrza Iub tlenu ewentualnie reakcji z parą wodną i uzyskuje się gaz wzbogacony w wodór, który schładza się i miesza z większym strumieniem gazu w układzie zasilania silnika spalinowego, po czym następuje zasilanie silnika spalinowego.

Zastosowanie reformingu części paliwa, a następnie zmieszanie powstałego gazu bogatego w wodór, ze strumieniem gazu doprowadzanego do silnika poprawia jego własności w odniesieniu do zasilania silnika spalinowego tylko gazem głównym. Zabieg ten powoduje powiększenie się granicy stabilnej pracy silnika, gdyż wodór charakteryzuje się niską energią zapłonu i szerokimi granicami zapłonu. Obecność wodoru w komorze spalania silnika spalinowego wpływa na poszerzenie pola jego efektywnej i ekologicznej pracy. Sposób zasilania według wynalazku pozwala na realizację spalania mieszanek ubogich, a w konsekwencji obniżenie emisji tlenków azotu oraz wzrost sprawności silnika. Stwierdzono, że gaz odpowiednio wzbogacony w wodór, pozwala na zmianę parametrów regulacyjnych (kąta wyprzedzenia zapłonu lub wtrysku, składu mieszanki) oraz konstrukcyjnych (wzrostu stopnia kompresji) silnika spalinowego, co w konsekwencji zapewnia wzrost jego sprawności efektywnej.

Sposób według wynalazku objaśniono na rysunku, który przedstawia schemat zasilania silnika spalinowego gazem zawierającym metan podlegający częściowo reformingowi.

Główny strumień gazu ni zasilający silnik spalinowy rozdzielany jest na dwa strumienie n2, na o różnych wartościach. Większy strumień gazu na kierowany jest bezpośrednio do układu zasilania silnika spalinowego, podczas gdy mniejszy strumień n₂, nie większy niż 10% strumienia głównego ni, podlega reformingowi w reformerze 1. W wyniku reakcji egzotermicznej (części gazu głównego o strumieniu n2 z tlenem lub parą wodną), za reformerem 1 uzyskuje się gaz wzbogacony w wodór o strumieniu n4. W celu obniżenia parametrów termicznych reformowanego gazu, jest on chłodzony w chłodnicy 2. Po przejściu przez chłodnicę gaz wzbogacony w wodór n4 mieszany jest w układzie zasilania silnika spalinowego 3 z pozostałą częścią strumienia głównego n3.

Optymalny dodatek wodoru do gazu głównego wynosi ok. 3%.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób zasilania silnika spalinowego gazem zawierającym metan, znamienny tym, że główny strumień gazu <m) zasilający silnik spalinowy rozdziela się na dwa strumienie; większy (n.3) i mniejszy (Π2), przy czym większy strumień gazu (na) kieruje się bezpośrednio do układu zasilania silnika spalinowego, a mniejszy strumień gazu <n₂) o wartości nie większej niż 10% głównego strumienia gazu <ni) poddaje się procesowi częściowego utleniania za pomocą powietrza lub tlenu ewentualnie reakcji z parą wodną i uzyskuje się gaz wzbogacony w wodór (n), który schładza się i miesza z większym strumieniem gazu (na) w układzie zasilania silnika spalinowego, po czym następuje zasilanie silnika spalinowego.