RO119312B1

RO119312B1 - Combustibil apos sub formă de emulsie, pentru motoarele cu combustie internă, şi procedeu de obţinere a acestuia

Info

Publication number: RO119312B1
Application number: RO96-01926A
Authority: RO
Inventors: Rudolf W. Gunnerman
Original assignee: Rudolf W. Gunnerman
Priority date: 1994-04-04
Filing date: 1995-03-29
Publication date: 2004-07-30
Also published as: CZ296211B6; DE69529518D1; CZ291696A3; HUT76441A; SK284555B6; NO964163L; EP0754214A1; CA2187076A1; CN1147830A; KR100201204B1; ATE231907T1; BR9507273A; MY115345A; ZA952753B; MD1883C2; JPH09511540A; AU2232495A; NZ283877A; PL316690A1; HU217788B

Abstract

Invenţia se referă la un combustibil apos sub formă de emulsie, pentru motoarele cu combustie internă, şi la procedeul de obţinere a acestuia. Combustibilul conform invenţiei este constituit dintr-o emulsie din cel puţin două faze de fluid, conţinând, în volum, de la 20 până la 80% apă, combustibil pe bază de carbon ales dintre benzină, benzină de distilare primară, combustibil Cherosen, combustibil Diesel, combustibil gazos pe bază de carbon, uleiuri derivate din biomasă şi amestecul acestora, de la 2 până la 20% alcool, şi 0,3 până la 1% emulgator neionic, emulsia rezultantă conţinând o emulsie standard ulei în apă, care constituie faza externă continuă. ŕ

Description

Invenția se referă la un combustibil apos sub formă de emulsie pentru motoare cu combustie internă și la un procedeu de obținere a acestuia. Mai exact, invenția se referă la un combustibil utilizat la combustia în camera (camerele) de ardere din motoarele cu combustie internă, cum sunt cele utilizate la vehiculele cu motor, și, mai exact, invenția se referă la combustibili apoși care pot fi arși într-un motor cu combustie internă, în care camera (camerele) de combustie includ(e) un catalizator furnizor de hidrogen, cum este cel descris în brevetul US 5156114 din 20 octombrie 1992, aparținând lui Gunnerman, a cărui descriere completă este inclusă ca referință în conținutul invenției.

După cum este precizat în brevetul US 5156114, se impune elaborarea unor compoziții de combustibili care să înlocuiască combustibilii Diesel și benzina din motoarele cu combustie internă, în special din motoarele folosite în vehiculele cu motor. Motoarele cu combustie internă, cum arfi motoarele care funcționează cu benzină și combustibili Diesel, produc o gamă inacceptabil de mare de poluanți care sunt periculoși pentru sănătate umană și care dăunează mediului înconjurător. Efectele nedorite ale acestor poluanți asupra sănătății și mediului înconjurător reprezintă un subiect de interes public. Poluanții nedoriți rezultă din arderea combustibilului pe bază de carbon cu aerul care conține azot. Motivele principale pentru nivelul inacceptabil de mare al poluanților emiși de vehiculele cu motoare cu ardere internă sunt arderea combustibililor convenționali cu aerul în motoarele convenționale și incompleta ardere a acestor combustibili.

Din stadiul tehnicii este cunoscut documentul WO-A-8804311, care descrie emulsii stabile ulei în apă/alcool pentru utilizare ca înlocuitor pentru combustibil Diesel și/șau combustibili ușori în care faza continuă a emulsiei constă din amestecuri de apă/alcool, și faza discontinuă constă din fracțiuni de uleiuri grele.

Se cunosc, de asemenea, metode pentru combustia emulsiilor combustibile ulei în apă având conținut scăzut de ulei de 15...30% în greutate, cum ar fi metoda descrisă în brevetul JP-A-54000234.

' Compozițiile obținute prin tehnici laborioase, cunoscute din tehnică, utilizate drept combustibil pentru combustie în camerele de ardere ale motoarelor cu combustie internă nu rezolvă problema reducerii poluanților emiși ca urmare a combustiei și a caracteristicilor fizico-chimice și de performanță standard pentru utilizare.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția este elaborarea unui amestec combustibil folosit la motoare cu combustie internă, care produce poluare redusă și care prezintă stabilitate la depozitare și este esențial neinflamabil în afara motorului.

Combustibilul apos sub formă de emulsie, conform invenției, elimină dezavantajele menționate anterior, prin aceea că este constituit dintr-o emulsie din cel puțin două faze de fluid conținând în volum, de la 20 până la 80% apă, combustibil pe bază de carbon, ales dintre benzină, benzină de distilare primară, combustibil cherosen, combustibil Diesel, combustibil gazos pe bază de carbon, uleiuri derivate din biomasă și amestecul acestora, de la 2 până la 20% alcool, și 0,3 până la 1% emulgator neionic, emulsia rezultantă conținând o emulsie standard ulei în apă care constituie faza externă continuă.

într-o variantă de realizare preferată, combustibilul este constituit în mod esențial din benzină, de la 40 până la 60% apă, de la 2 până la 10% alcool, de la 0,3 până la 0,7% emulgator și poate conține, în mod suplimentar, de la 0,001 până la 0,1% un component pentru creșterea onctuozității, și de la 0,001 până la 0,1% aditiv pentru îmbunătățirea rezistenței la separarea fazelor la temperaturi mai mari de 77°C.

Procedeul de obținere a combustibilului, conform invenției, elimină dezavantajele menționate, prin aceea că acesta cuprinde etapele de:

a - realizarea unui amestec de combustibil pe bază de carbon și emulgator;

RO 119312 Β1 b - combinarea a 20 până la 80% în volum apă cu amestecul din etapa a și cu 2 până la 20% alcool, și 50 c - combinarea amestecurilor din etapele a și b și definitivarea amestecului rezultat cu agitare suficientă pentru a rezulta un amestec stabil.

Prin aplicarea invenției se obțin următoarele avantaje:

- se obține aceeași putere a motorului cu mai puțin combustibil pe bază de carbon și cu o combustie mai redusă de aer decât cea obținută folosind combustia convențională 55 a aceluiași combustibil pe bază de carbon, împreună cu o combustie mărită de aer;

- motoarele cu combustie internă pot să pornească la temperatura de - 40°C;

- combustibilii sunt neinflamabili și nu conduc la depuneri, oxidări sau acțiune corosivă asupra pieselor motorului;

- emisiile de noxe sunt reduse. 60

Așa cum este cunoscut, “benzina de distilare primară” are și denumirea de “benzină nafta de distilare la presiunea atmosferică și este produsul fracționării primare a petrolului în benzine convenționale. Combustibilul pe bază de carbon poate totodată conține produse sintetice pe bază de carbon ca și uleiuri derivate din biomasă, pe lângă combustibilii fosili pe bază de carbon. Emulsia conține o emulsie standard ulei/apă (“u/a”) cu apă, care este faza 65 externă, continuă. A treia fază este constituită din componentul alcoolic. Este avantajos să se includă și un component pentru mărirea onctuozității combustibilului și/sau un aditiv pentru îmbunătățirea rezistenței la separarea de faze în timpul încălzirii. Componenții preferați pentru mărirea lubrifierii sunt compușii conținând siliciu care sunt totodată și agenți antispumanți și/sau anticorosivi. 70

Prepararea noului combustibil se efectuează în mai multe etape. Acesta se prepară prin amestecarea mai întâi a combustibilului pe bază de carbon și a emulgatorului, obținerea unui amestec de alcool și apă, prin adăugarea separată a alcoolului, de exemplu, etanol, metanol etc., la apă, și adăugarea amestecului apă-și-alcool la amestecul preparat anterior combustibil și emulgator, pentru a se obține un amestec de combustibil pe bază de carbon 75 cu 20 până la 80% voi. apă și aproximativ 0,3 până la 1% voi. emulgator. Alternativ, apa și alcoolul pot fi separate adăugând la amestecul format anterior combustibil pe bază de carbon și emulsifianți. Amestecul rezultat este agitat viguros,pentru a se obține un combustibil stabil, depozitabil. Dacă în combustibil se introduc un component pentru mărirea onctuozității combustibilului și/sau un aditiv de rezistență la separarea de faze la temperaturi înalte, acești 80 agenți se adaugă la amestecul format de combustibil, emulgator, alcool și apă înaintea etapei de agitare puternică. Formulările de combustibil preferate sunt constituite din benzină și combustibil Diesel. Variantele cu benzină și, respectiv, Diesel sunt notate în cele ce urmează cu “A-55 și, respectiv, “D-55”, și ca nafta și apă. “A-55 și “D-55 conțin respectiv, în mod nominal, aproximativ 51 % voi. apă, aproximativ 48,5% voi. benzină și, aproximativ 0,5% voi. 85 emulgatori și aproximativ 48% voi. apă, aproximativ 52,5% voi. Diesel și aproximativ 0,5% voi. emulgator. Se poate realiza o altă formulare preferată de combustibil cu benzină de distilare primară. Combustibilul pe bază de nafta și apă conține apă și aproximativ 40% nafta. Preferabil, se folosește apă deionizată, și, mai preferabil, apă deionizată filtrată printr-un strat de cărbune. Combustibilul pe bază de cărbune este prezent în aproape 20% până la 90 aproximativ 80%, preferabil de la aproximativ 40% până la aproximativ 60% din volum.

Termenul de “motor cu combustie internă”, așa cum este utilizat aici, se referă la orice motor în care se arde un combustibil carbonat cu oxigen, în una sau mai multe camere de combustie ale motorului. în prezent, se știe că astfel de motoare includ motoare cu deplasarea pistonului, motoare rotative și motoare turbină, inclusiv motoare cu aprindere electrică 95 prin scânteie și compresie, de exemplu, motoare Diesel.

RO 119312 Β1

Combustibilul apos din prezenta invenție are mai puțină energie potențială decât valuarea BTU a combustibilului de bază de carbon, dar cu toate acestea este capabil să dezvolte cel puțin tot atâta energie. De exemplu, un combustibil apos din invenție conține un amestec sub formă de emulsie din apă și benzină și are aproximativ o treime din energia potențială a benzinei (valuarea BTU), dar atunci când este utilizat într-un motor cu ardere internă, el va produce aproximativ la fel de multă putere ca și aceeași cantitate de benzină. Este într-adevăr surprinzător, și aceasta se datorează noului amestec combustibil care rezultă din eliberarea de hidrogen și oxigen, și din combustia hidrogenului, când combustibilul nou, apos, este introdus într-o cameră de combustie dintr-un motor cu ardere internă, unde are loc arderea cu aer în prezența unui catalizator producător de hidrogen, de exemplu, prin metoda și în sistemul descris în brevetul US 5156114. Termenul “catalizator furnizor de hidrogen” este utilizat aici în sensul său cel mai larg. în general, un catalizator este definit ca o substanță care determină sau accelerează activitate între două sau mai multe forțe fără ca el să fie afectat. Prin utilizarea noului combustibil apos pentru ardere într-un motor cu combustie internă, s-a determinat că fără substanța prezentă în camera de combustie, arderea combustibilului apos nu ar avea loc în așa fel, încât să se producă randamentul sau puterea dorite pentru a fi folosit într-un motor cu ardere internă. Catalizatorii utili sunt prezentați în brevetul US 5156114.

De asemenea, s-a dovedit că, pe lângă ignifugare, cum ar fi generarea unei scântei electrice sau compresia într-o cameră de combustie cu și în prezența polilor formați de catalizatorul producător de hidrogen, apare și disocierea moleculelor de apă rezultate din combustia componentei de bază de carbon din combustibilul apos din timpul compresiei, care, pe lângă combustia hidrogenului eliberat, furnizează și puterea necesară funcționării motorului.

Motoarele cu aprindere prin scânteie pot folosi scânteia sistemului de bujii ce generează aproximativ 25000 până la 28000 V, pentru a arde combustibilul în camera de combustie, și chiar este avantajos să se genereze o scânteie mai puternică, de exemplu o scânteie generată de aproximativ 35000 V. în magazin sunt disponibile sisteme de generare a scânteilor electrice de până la 90000 V, și se pare că tensiunile mai mari conduc la o mai bună disociere a moleculelor de apă în camera de combustie.

Deși în brevetul US 5156114 este descris un combustibil util scopului enunțat mai sus, prezenta invenție este rezultatul eforturilor pentru optimizarea ulterioară a combustibilului apos din camera de combustie a unui motor cu combustie internă echipat cu catalizator producător de hidrogen. Combustibilul corespunzător prezentei invenții este stabil, depozitabil și în mod substanțial neinflamabil în afara motorului. Testele efectuate prin aplicarea unei lămpi de sudură asupra combustibilului au demonstrat inflamabilitatea redusă a noului combustibil care rezultă din combustibilul însuși și formarea combustibilului într-o manieră care formează o emulsie ce conține apă ca și fază externă continuă. Deși o scânteie inițială mică poate fi activată când componenta alcoolică prezentă în aproximativ 5% sau mai mult este arsă, combustibilul devine apoi neinflamabil și cu proprietăți certe de autostingere. Punctul de aprindere devine mult mai mare decât punctul de aprindere al hidrocarburii, adică combustibilul pe bază de carbon, din noul combustibil. De exemplu, punctul de aprindere al benzinei și motorinei Diesel este aproximativ 43,3°C, respectiv 48,8°C, și, după ce alcoolul se consumă temperaturile de aprindere ale combustibilului conținând benzină și ale combustibilului conținând motorină Diesel sunt aproximativ 137,7°C și respectiv 148,8°C.

în prezent, se apreciază că motivul pentru care combustibilul apos din prezenta invenție poate da rezultate bune în motoarele cu combustie internă este acela că hidrogenul și oxigenul sunt eliberate în camera de combustie, așa după cum s-a menționat anterior.

RO 119312 Β1

Hidrogenul și oxigenul rezultă din disocierea moleculelor de apă și hidrogenul este ars îm- 145 preună cu combustibilul pe bază de carbon din amestecul apos. Rezultatul este că se obține aceeași putere a motorului cu mai puțin combustibil pe bază de carbon și cu o combustie mai redusă de aer decât cea obținută folosind combustia convențională a aceluiași combustibil pe bază de carbon, împreună cu o combustie mărită de aer.

Semnificativ este faptul că, în cazul folosirii combustibilului apos din prezenta invenție, 150 componentul apos se vaporizează în camera de combustie. Vaporii se extind într-o măsură mai mare decât aerul, și camera de combustie poate fi ușor umplută printr-o combustie redusă de aer. Astfel, prin transformarea în vapori componenta apoasă a combustibilului se extinde în camera de combustie și înlocuiește o zonă din combustia aerului folosită în arderea combustibililor convenționali în camera de combustie a motorului. Expansiunea vaporilor, 155 împreună cu combustia combustibilului pe bază de carbon și cu eliberarea hidrogenului, prin disocierea moleculelor de apă, conduc la generarea puterii de ieșire necesară funcționării corespunzătoare a motorului.

Este, de asemenea, de notat că atât timp cât hidrogenul și oxigenul sunt prezente în amestecul combustibil pentru a fi arse în camera de combustie a unui motor cu combustie 160 internă conform invenției, pot apărea situații în care cantitatea redusă de apă din combustibilul apos poate fi nesatisfăcătoare. De exemplu, acolo unde combustibilul pe bază de carbon are o energie de ieșire joasă, adică o energie potențială joasă a BTU pe unitatea de volum, poate fi necesară o cantitate mai mare de apă, deoarece eliberarea hidrogenului și oxigenului prin disocierea moleculelor de apă și arderea hidrogenului vor crește în mod util energia de 165 ieșire totală a combustibilului pe bază de carbon și a amestecului apos. Din acest motiv, se consideră ca fiind utilă o limită inferioară de 20%, reprezentând practic cantitatea minimă de apă din amestecul de combustibil apos din prezenta invenție, astfel încât să poată fi suportată o largă varietate de combustibili pe bază de carbon conform scopului prezentei invenții. Limita superioară de 80% apă este stabilită deoarece o cantitate minimă de combustibil pe bază de 170 carbon lichid sau gazos este folosită pentru a iniția reacția. Moleculele de apă sparte de o scânteie generată în camera de combustie sau prin compresie sunt disociate în camera de combustie. S-a determinat că pentru reacția de disociere a apei este preferată o energie BTU/3,785 I de combustibil de 30000 până la 60000.

într-o realizare preferată, combustibilul apos din prezenta invenție conține aproximativ 175

40% până la 60% voi. apă din totalul volumului de combustibil apos și, preferabil, un combustibil pe bază de carbon, lichid volatil, cum ar fi un combustibil selectat din grupul de benzină, benzină de distilare primară, combustibil Diesel, combustibil tip cherosen, combustibili sintetici pe bază de carbon, uleiuri derivate din biomasă, sau amestecuri ale acestora.

Alcoolul este adăugat pentru a scădea punctul de îngheț al combustibilului și pentru a îmbu- 180 nătăți rezistența combustibilului la separarea în componente. Este necesară, de asemenea, o cantitate mică de emulgator neionic. S-a descoperit că emulgatorul trebuie să fie neionic, contrar celui ionic, pentru că cel din urmă este nesatisfăcător împreună cu apa tare și, de asemenea, conduce la apariția depunerilor în motor. Emulgatorii neionici sunt grupați în trei categorii: alchiletoxilați, etoxilați liniari alcoolici (cum ar fi cei folosiți în detergenții de spălare) 185 și alchilglucozide. Emulgatorul preferat în prezent este “Igepal CO-630 (un alchilfenoxipolialcool, specific, nonilfenoxioli (etilenoxi etanol) produs de Rhone-Poulenc, Inc., Princeton, New Jersey. Componenții care măresc onctuozitatea combustibilului pe bază de carbon sunt binecunoscuți, iar componenții prezenți, preferați pentru mărirea capacității de lubrifiere, sunt compuși conținând silicon, cum ar fi poliorganosiloxani, de exemplu “Rhodorsil antifoam 416 190 produs de Rhone-Poulenc, care, totodată, au și proprietăți antispumante. O cantitate pană la aproximativ 0,03% voi., preferabil 0,001 până la 0,03% de component pentru mărirea capacității de lubrifiere a combustibilului, s-a dovedit a fi necesară. Este, de asemenea, de dorit

RO 119312 Β1 să se introducă un aditiv pentru îmbunătățirea rezistenței la separarea de faze la temperaturi înalte. Pentru acest scop, se folosește pană la aproximativ 0,1% voi., preferabil 0,001 până la 0,1% aditiv, cum ar fi glicinat de dihidroxietil, adică “Miratain”, produs de Rhone-Poulenc.

Emulgatorul este important pentru stabilitatea și depozitarea combustibilului. A fost determinat, de asemenea, că ordinea de adăugare și amestecarea componenților combustibilului este critică pentru a atinge stabilitatea și capacitatea de depozitare. De exemplu, este important ca emulsifiantul să fie adăugat la combustibil înaintea apei. Este de asemenea important să se adauge separat alcoolul în apă înainte de a fi amestecat cu combustibilul. în plus, cantitatea de apă și de combustibil pe bază de carbon este ajustată astfel, încât apa să fie faza externă continuă a emulsiei. Dimensiunea particulelor și forma apei pot fi ajustate prin modificarea caracteristicilor emulgatorului care, totodată, este capabil să ajusteze viscozitatea.

Un avantaj surprinzător al compoziției combustibilului este că motoarele cu combustie internă folosind combustibil sunt capabile să pornească și la rece chiar când temperatura este mai mică de -40°C. Inspecția vizuală a pereților cilindrului, pistoanelor catalizatorilor și bujiei indică că nu au apărut depuneri, oxidări sau corodări. Motoarele cu ardere internă lucrează cu combustibil până la 4000 RPM fără vreun declin al performanței. Un alt avantaj al combustibilului este creșterea dramatică a distanței peste cea obținută per 3,7851 de combustibil convențional pe bază de carbon cum ar fi combustibilul Diesel sau benzină, în condiții comparabile de exploatare. Combustibilul este neinflamabil și vehiculele care utilizează acest combustibil prezintă aceeași ușurință de a fi conduse cu cele care folosesc combustibili tradiționali pe bază de carbon. Emisiile pot fi reduse la o zecime sau mai puțin față de emisiile rezultate de la combustibilii tradiționali, iar emisiile de CO₂ pot fi reduse la jumătate.

Emisiile de vapori ale noului combustibil au reprezentat jumătate din emisiile de vapori ale combustibililor tradiționali. Noul combustibil nu conduce la depuneri de carbon în motor, dar mai degrabă este responsabil de viața mai lungă a componentului din motor. Foarte important, combustibilul este substanțial neinflamabil în afara motorului, și aceasta reprezintă o mare îmbunătățire a siguranței față de combustibilii pe bază de carbon convenționali care ignifugă rapid. De asemenea, s-a determinat că acest combustibil este necorosiv pe cauciuc și metale feroase, și de aceea poate fi folosit cu conducte și materiale convenționale în vehiculele cu motor. Această combinație de caracteristici face avantajoasă folosirea combustibilului în toate vehiculele cu motor, incluzând camioane, escavatoare și avioane.

Alte avantaje ale invenției constau în costul scăzut și în faptul că pot fi folosiți combustibili pe bază de carbon, mai puțin doriți. De exemplu, nivelele minime de octan trebuie să fie peste 80 și valorile RVP (Reid Vapor Pressure) sunt necesar să fie 9 sau mai mari în benzinele tradiționale. în contrast, conform invenției pot fi folosiți combustibilii cu cifre octanice mai mici decât 75 și RVP mai mici ca 6, precum și benzinele de distilare primară. Astfel de combustibili pe bază de carbon nu vor fi folositori în motoarele convenționale cu combustie internă.

în scopul îmbunătățirii onctuozității combustibilului, este necesar să se încorporeze un component pentru mărirea capacității de lubrifiere, de preferat un agent antispumant și care mărește capacitatea de lubrifiere. S-a determinat faptul că un compus pe bază de silicon nu numai că îmbunătățește capacitatea de lubrificare a combustibilului, dar și reduce efectul de spumare al combustibilului, deci îmbunătățește arderea combustibilului în camera de ardere. Sunt utili de folosit agenți care sunt cu caracteristici atât de îmbunătățire a capacității de lubrifiere, cât și antispumanți, pentru a înlătura necesitatea includerii unor materiale separate pentru aceste funcțiuni.

RO 119312 Β1

Combustibilul apos din prezenta invenție este adecvat să fie folosit în toate motoarele cu combustie internă, inclusiv în motoarele cu combustie internă pe bază de benzină convențională sau putere, Diesel, folosite la automobile, autocamioane sau altele asemenea, folosind carburatoare convenționale sau sisteme de injecție, ca și motoare rotative și motoare cu turbină (jet). De asemenea, se crede că invenția poate fi folosită în orice motor în care 245 combustibilul pe bază de carbon gazos sau lichid volatil este ars cu oxigen în una sau mai multe camere de combustie ale motorului.

Sunt necesare câteva modificări pentru a face ca astfel de motoare să poată fi folosite cu combustibilul din prezenta invenție. De exemplu, după cum este descris în brevetul US 5156114, pentru a putea folosi combustibilul apos este important să se instaleze în camera 250 (camerele) de ardere ale motorului un catalizator furnizor de hidrogen ca cel descris în brevetul mai sus menționat, pentru a lucra ca, respectiv, catalizator în disocierea moleculelor de apă în hidrogen și oxigen. în plus, se pot utiliza orice mijloace adecvate pentru controlul și alimentarea intrării, pentru dozarea și transportul aerului și combustibilului în camera (camerele) de combustie. De notat că din acest punct de vedere, raportul aer combustibil 255 reprezintă un factor important în realizarea combustiei în camera (camerele) de combustie. Din punct de vedere practic, este de asemenea de dorit ca sistemele de alimentare și depozitare a combustibilului să fie din material inoxidabile. Este, de asemenea, preferat un sistem electric cu scânteie la tensiune mare celui folosit în general în motoarele cu combustie internă cu aprindere prin scânteie, din vehiculele cu motor care merg cu combustibili convenționali 260 pe bază de carbon, de exemplu, benzină. Sistemele care furnizează o “scânteie mai puternică” sunt produse comercial, cum ar fi cele de la Chrysler Motor Company. O altă modificare pentru optimizarea folosirii acestei invenții este utilizarea unui sistem controlat electronic asistat de calculator, pentru alimentarea combustibilului în injectoare sau alte sisteme care distribuie combustibil în timpul cursei de admisie a pistonului în motoarele cu 265 combustie internă.

Disocierea moleculelor de apă per secundă este binecunoscută. De exemplu, termodinamica și chimia fizică a disocierii apă/abur este descrisă în textul intitulat Chemistry of Dissociated Water Vapot and Related Systems, de M. Vinugopalan și R.A. Jones (1968), publicată de John & Sons, Inc.: Physical Chemistry for Colleges, de E.B. Mellard (1941), pag. 270

340 -344, publicată de McGraw-Hill Book Company, Inc., și Advanced Inorganic Chemistry, de F.AIbert Cotton și Geoffrey Wilkinson (1980), pag. 215-228, descrieri care sunt încorporate în mod expres aici ca referințe.

Ca un exemplu, combustibilul apos și aerul care arde pot fi introduse în carburator sau în sistemul de injecție la temperatura ambiantă, și amestecul combustibil/aer este apoi in- 275 trodus în camera de combustie sau camerele în care se produce o scânteie de la bujie, care aprinde amestecul aer/combustibil în modul convențional, când pistonul din camera de combustie atinge stadiul de ardere din ciclul de combustie. Prezența catalizatorului producător de hidrogen în camera de combustie acționează asupra disocierii moleculelor de apă din combustibilul apos, când bujia aprinde amestecul aer/combustibil. Hidrogenul și oxigenul, 280 eliberate prin disociere, sunt de asemenea aprinse în timpul arderii, crescând cantitatea de energie eliberată de combustibil.

Se dau în continuare exemple de realizare a compoziției de combustibil, conform invenției.

Ca o ilustrare a unei metode de preparare a combustibilului, se folosesc următoarele 285 amestecuri:

1. Se introduce volumul dorit de combustibil pe bază de carbon, de exemplu ulei pentru motoare Diesel sau benzină, într-un container.

KU liy31Z Bl

2. Se combină o cantitate măsurată de emulgator într-un container separat, cu combustibil Diesel sau benzină pentru obținerea unui raport combustibil/emulgator de aproximativ 1:1.

3. Se amestecă emulgatorul cu combustibil până ce culoarea devine consistentă. Amestecarea reduce greutatea specifică a amestecului emulgator și această procedură previne depunerea emulgatorului pe fundul containerului după ce se adaugă acesta la combustibilul Diesel sau la benzina rămasă.

4. Se adaugă emulgatorul și fracțiunea de combustibil Diesel sau benzina în amestec la combustibilul pe bază de carbon care a rămas, pentru a se obține o formulare, și se agită.

5. Se adaugă alcool și volumul dorit de apă într-un container separat. Este de preferat să se amestece, de exemplu, să se agite amestecul alcool-și - apă, de exemplu, timp de aproximativ 15 până la 30 s.

6. Se combină amestecul apă-alcool și amestecul combustibil-emulgator și se agită până capătă o culoare uniformă.

7. Se agită viguros întregul amestec într-un sistem hidraulic de tăiere sau o pompă de forfecare, între 210 și 280 psi. Ceea ce rezultă din sistemul hidraulic de tăiere sau din pompa de forfecare este o formulare de combustibil colorată consistent, de exemplu, alb lăptos.

Următorul exemplu ilustrează efectul emulgatorului asupra formulării de combustibil. Șarjele test sunt preparate după cum urmează: toate amestecurile constând din 8 părți ulei pentru motoare Diesel și 6 părți apă au concentrațiile de emulgator care variază între 0,2 și 0,7% volum 0,1 % mărire. Probele din fiecare șarjă test sunt luate după ce fiecare din cele trei trece prin sistemul hidraulic de tăiere.

S-a determinat că, respectiv, concentrațiile de emulgator mai mici de 0,5% tind să fie instabile; de aceea, concentrațiile de emulgator peste 0,5% și 0,7% sunt stabile.

Testele pe amestecurile de combustibil cu variația conținutului de alcool au stabilit că formularea este stabilă cu cel puțin 2% alcool. Ca margine superioară, amestecurile de combustibil cu 20% alcool prezintă o separație însemnată a uleiului pentru motoare Diesel mai degrabă decât separația de apă. Observațiile asupra punctului de îngheț au arătat o scădere dramatică a punctului de îngheț dacă procentul de alcool crește, ceea ce era de așteptat, dar, totodată, variația procentului de apă în amestec are efect mic asupra punctului de îngheț.

în testele specifice, combustibilul cu 0% alcool se separă complet. Probele care conțin între 2 și 10% alcool nu se separă după decongelare; dacă acestea conțin cel puțin 2% alcool, nu se vor separa timp îndelungat, de exemplu, 6 luni.

S-au efectuat teste și asupra puterii și a rezultat că o scădere rapidă a puterii apare după creșterea perocentului de apă. Totodată, puterea descrește gradat dacă crește conținutul de alcool.

Convențional, se crede că aceste schimbări ale puterii se datorează schimbărilor în conținutul de căldură al combustibilului (BTU/3,785 I sau BTU/0,45 kg). (I J = 0,95 x 10’³BTU). Totuși, nu aceasta pare a fi problema. Analiza contribuției fiecărui constituent la conținutul de căldură al combustibilului nu a rezolvat aceste anomalii.

Următoarele caracteristici sunt tipice pentru benzina nominală și pentru formulările de combustibil Diesel, prezentate mai sus, comparativ cu benzina standard și cu combustibilul

Diesel. “A-55 se referă la amestecul benzină-combustibil și “D-55“ se referă la amestecul combustibil Diesel-combustibil. După aceste tabele, este prezentat un tabel adițional în care se compară Nafta cu o emulsie nafta-apă.

RO 119312 Β1

335

A-55	Benzina
RVP	RVP (psi)“
5.48	Clasa A-9 și clasa E-15 de voia
Temperaturi de distilare (*F)	Temperaturi de distilare (*F)
la procentul evaporat	la procentul evaporat
10%	10%
Test (6/92)-146	Clasa A de volatilitate (max)-15
Test (2/93)-133	Clasa E de volatilitate (max)-122
90%	90%
Test (6/92)-210	Clasa A de volatilitate (max)-374
Test (2/93)-212	Clasa E de volatilitate (max)-230
Punctul final	Punctul final
Test (6/92)-260	Clasa A de volatilitate (max)-437
Test (2/93)-220	Clasa E de volatilitate (max)-437
Greutate, API (a) 6°F	Greutate specifică (a)60°F‘
Test (6/92)-33,2 Test (2/93)-33,8	0,713-0,739
BTU/1b (brut)	BTU/lb(HHV)*“
Test (6/92)-10.499 Test (2/93)-9.772	20.260
BTU/lb (net)	BTU/lb(HHV)***
Test (6/92)-9.450 Test (2/93)-8.677	18.900

* Diferentele dintre testul 6/92 și testul 2/93 se datorează în mare parte folosirii unei benzine neoxigenate cu cifră octanică mică în testul 2/93 în timpul adăugării de aditivi așa cum este descris în tabelul din “Typical Measurements and Mixing Procedure’din secțiunea “Characteristlcs Comparison’din descriere care protejează combustibilul de îngheț în timpul iernii.

** Informație comparativă din Annual Book of ASTM Standards (1991).

*** Informație comparativă din Mark s’ Standards Handbook for Mechanical Engineers, ediția VIII, McGraw-Hill Inc. (New York 1978), paginile 7 -14 din 7 -16.

340

345

350

355

360

365

D-55 (combustibil pe bază de Diesel nr.2)	Diesel (pentru comparare Diesel nr.2)
Greutate, API la 60°F	Greutate, API la 60’F
25,5	26-34
Punct de aprindere (F)	Punct de aprindere (F)
166	125 (min)
BTU/lb (brut)	BTU/lb(HHV)** (folosind greutate 30, API la 60 F ca medie)
12.341	19.420

370

RO 119312 Β1

Tabel (continuare)

D-55 (combustibil pe bază de Diesel nr.2)	Diesel (pentru comparare Diesel nr.2)
BTU/lb (net)	BTU/lb (LHV)** (folosind greutate 30, API la 60°F ca medie)
11.246	18.250
* Informație comparativă din Karl W. Stinson, Diesel Engineering Handbook, Ediția XII, Diesel Publications, Inc. (Stamford 1980), pag. 33 ** în formație comparativă din ibid., pag.38.
Nafta și apă (40% nafta)	Nafta
Conținutul de plumb, gm/gal-<0,001	Conținutul de plumb, gm/gal-<0,00
Sulf, raze X, ppm- 0,02	Sulf, raze X, ppm 0,028
Greutate, api (a) 60 deg. F-40,1	greutate, api (a) 60 deg. F-82,0
Cauciuc nespălat, mg/100 ml-122	Cauciuc nespălat, mg/100 ml -0,6
Cauciuc spălat, mg(100 ml-293	Cauciuc spălat, mg/100 ml-0,03
Stabilitate la oxidare, minute + 240	Stabilitate la oxidare, min’240
Aromatice, pct. de vol.-4,2	Aromatice, pct. De vol.-2,7
Olefine, pct.vol.-0,0	Olefine, pct.vol.-0,0
Hidrocarburi saturate, pct.vol-95,8	Hidroc. saturate, pct.vol-97,3
Btu/lb (brut)-8,080	Distilare, % recuperat, grade F ipt - 88

Amestecarea combustibililor A-55 și D-55

Așa cum a fost menționat anterior, amestecarea corectă fie a combustibilului A-55 sau a lui D-55 este importantă pentru performanța esențială a combustibilului. O amestecare incorectă poate determina separarea componenților benzină și apă, ceea ce conduce la condiții neegale de funcționare a motorului, crescând emisiile și scăzând performanțele. Separarea combustibilului poate totodată reduce siguranța la inflamabilitate a combustibilului discutat în continuare.

Prima etapă a unei amestecări corecte este de a asigura ordinea în care vor fi introduși componenții. Agitarea sau amestecarea din această etapă poate fi relativ ușoară, de exemplu amestecarea cu mâna este suficientă când se prepară șarje mici din combustibilul A-55 sau d-55. Se adaugă o cantitate premăsurată de emulgator la o cantitate premăsurată de benzină sau combustibil Diesel. La început adăugarea emulsiei în apă va determina înghețul emulsiei care împiedică procesul de amestecare. După ce emulsia s-a adăugat la benzină sau la combustibilul pentru motoare Diesel, va fi amestecat încet, astfel încât emulsia să vină în contact cu cea mai mare parte din benzină sau din combustibilul pentru motoare Diesel. Apoi este util să se agite o cantitate premăsurată de apă în amestecul de benzină sau de combustibil Diesel și emulsie. Când apa s-a adăugat în amestecul de benzină sau de combustibil Diesel și emulsie, amestecul va deveni opac și de culoare alb-deschis, când este agitat ușor. Când se adaugă alcool, de exemplu, metanol, pentru prevenirea înghețării combustibilului, se amestecă o cantitate determinată de metanol cu apă, înainte ca apa să fie adăugată în amestecul de benzină sau de combustibil Diesel și emulsie. Când se adaugă

RO 119312 Β1 componentul de mărire a capacității de lubrificare și antispumant pentru prevenirea spumării în unele sisteme de distribuire a combustibilului, agentul va fi adăugat după ce toți ceilalți componenți au fost emestecați împreună în prima etapă a amestecării. 420

Ceea ce urmează este un exemplu de procedură de amestecare pentru prepararea unei șarje de 14,061 de combustibil A-55:

1. Se începe cu 81 de benzină.

2. Se adaugă 60 ml de emulgator în benzină și se agită ușor.

3. Se adaugă 300 ml de metanol la 6 I de apă deionizată și filtrată pe cărbune. 425

4. Se adaugă amestecul de metanol și apă la amestecul de benzină și emulgator, și se agită până când întregul amestec devine opac și de culoare alb-deschis, și apoi

5. Se adaugă 5 picături de agent care mărește lubrifierea și antispumant și se agită ușor.

Componenții, astfel combinați, sunt apoi pregătiți pentru etapa a doua a procesului 430 de amestecare. Etapa a doua implică circularea combustibilului printr-o pompă, astfel încât componenții să se amestece bine. Cu cât pompa este mai mare, adică cu cât presiunea de forfecare în pompă este mai mare, cu atât combustibilul este mai bine amestecat și rămâne așa. De exemplu, dacă combustibilul este amestecat numai într-o pompă relativ mică, cum ar fi pompa de combustibil cu mărimea folosită la pompele de combustibil standard din auto- 435 mobile, vor apărea separări după trei săptămâni. Pe de altă parte, într-o pompă cu debit volumetric de aproximativ 100 de ori mai mare, se va menține combustibilul amestecat fără să apară vreo separare peste trei luni. Experimentele au arătat că, combustibilul amestecat în pompe mici, indiferent de câte ori este circulat, se va separa în câteva săptămâni. Combustibilul amestecat într-o pompă mare nu se va separa nici peste trei luni. 440

Dacă este bine amestecat, combustibilul prezintă în general patru caracteristici: (1) o culoare consistentă, în general alb lăptos; (2) valori ale greutății specifice și hidrometrice repetabile care sunt diferite față de cele ale benzinei de distilare primară sau Diesel, așa cum se va arăta mai jos; (3) combustibilul nu are faze de separare vizibile, nici sub forma unui strat de benzină sau de combustibil Diesel pe suprafața amestecului de combustibil, nici sub 445 forma petei de benzină sau de combustibil Diesel pe suprafața amestecului de combustibil; și (4) combustibilul, când este amestecat bine, nu va arde sub forma unei torțe, așa cum se va descrie mai jos, după o scânteie inițială sau o aprindere a alcoolului.

Indicatori (valori ale rezistenței pe un hidrometru pentru fiecare combustibil la 60F*
A-55-165 valoare citită	benzină de distilare primară cu cifra octanică 87- peste 200 valoare citită
d-55-130 valoare citită	Diesel de distilare primară nr.2-161 valoare citită
Greutate specifică pentru fiecare combustibil la 60 F**
A-55-0,84	benzină de distilare primară cu cifra octanică 87-0,72
D-55-0,89-0,91	Diesel de distilare primară nr.2 - 0,84

* Așa cum a fost măsurat pe un hidrometru scalar Proof and Tralle ** Așa cum a fost măsurat pe o scală electronică Chaus 1500D 460

Folosirea aditivilor fie în A-55 fie în D-55 pentru condiții specifice

Combustibilii descriși au demonstrat că pot fi utilizați pe vreme rece la -53,8°C, ca și pe vreme călduroasă, până la 43,3°C. Aceasta coincide cu ciclurile de circulare și generarea puterii staționare în condiții medii și extreme, care se găsesc pe tot globul. Așa cum s-a 465

HO 119312 Bl descris mai înainte, adiția alcoolului în apă va preveni înghețarea în cele mai multe din domeniile de temperatură. De exemplu, adăugând 300 ml de metanol în apă din combustibilii descriși mai sus, se previne înghețarea combustibilului la temperatură mai joasă de -17,7’C. Combustibilul, așa cum a fost descris, amestecat, poate rezista la temperaturi de 43,3’C fără să se separe. Ambii combustibili A-55 și D-55 pot prezenta semne de separare la temperaturi înalte; totuși, combustibilul poate fi amestecat pentru a include mai mult emulgator, care va preveni separarea la 76,6°C. La temperaturi mai mari de 76,6°C, se vor folosi o pompă mai puternică și un sistem de recirculare mai puternic pentru a menține combustibilul fără separare. Pentru rezultatele cele mai bune, se introduce un aditiv corespunzător, așa cum a fost descris mai înainte, pentru a rezista la separarea de faze sau la temperaturi ridicate.

în timpul amestecării combustibilului, se va evita crearea unor mari cantități de spumă. Prezența spumei în combustibil scade performanțele și rezultă emisii. Adăugarea unor cantități mici dintr-un agent antispumant se va folosi pentru a evita această problemă.

Neinflamabilitatea combustibililor A-55 și D-55

Ambii combustibili A-55 și D-55 conțin faze apoase care îi fac neinflamabili. Pentru a demonstra caracterul apos al combustibilului, a fost efectuat următorul test: au fost introduși aproximativ 200 ml de apă deionizată și filtrată pe cărbune printr-un robinet într-un container și aproximativ 200 ml de benzină de distilare primară, în altul. Cu o seringă a fost introdusă o picătură de combustibil A-55 în fiecare container. Când picătura de combustibil A-55 a lovit suprafața apei în primul container, picătura de combustibil A-55 s-a disipat instantaneu pe suprafață, lăsând un reziduu ușor întunecat pe partea de sus a containerului. Picătura de combustibil A-55 plasată în containerul cu benzină reacționează diferit. în acest caz, picătura de combustibil A-55 rămâne sus, încălzind suprafața benzinei, și se depune la baza containerului. Picătura continuă să rămână împreună mult timp după ce a fost introdusă în benzină. Faza de apă externă a combustibilului D-55 poate fi de asemenea demonstrată prin acest test. Aceleași rezultate se obțin folosind combustibilul D-55 și un container pentru apă deionizată, filtrată printr-un strat de carbon, și un container pentru combustibil de combustibil Diesel, de distilare primară.

Când este bine amestecat, nici un combustibil nu poate fi aprins cu o lampă de sudură. Ca exemplu, se introduc 60 ml de combustibil A-55 și D-55 pe o foaie metalică în pete mici. Apoi este trecută o flacără de la o lampă de sudură peste combustibili cu flacăra înclinată atingând suprafața combustibililor. Combustibilii nu se aprind. Ocazional, și numai când flacăra este lăsată direct pe combustibili într-un singur loc timp de aproximativ 20 s, o flamă albastră slabă cu o înălțime de aproximativ 0,006 m apare momentan și apoi se stinge de la sine. Dacă combustibilul pe bază de carbon, benzina și emulsia nu sunt bine amestecate, amestecul se va aprinde foarte ușor.

Avantajele presiunii de vapori scăzute ale combustibililor A-55 și D-55

Un alt factor care face combustibilul greu de aprins este presiunea de vapori extrem de scăzută a combustibililor. Mai mult, combustibilii cu presiune de vapori scăzută au emisii de vapori reduse, ceea ce reduce semnificativ necesitatea sistemelor de recuperare a vaporilor din pompele de benzină sau sistemele de recuperare a vaporilor din automobile și motoare staționare. O presiune de vapori Reid scăzută reduce totodată emisiile periculoase în mediul înconjurător.

Cifra octanică și cetanică

Benzina cu cifră octanică mare este în general recomandată pentru a fi folosită în motoarele curente ale mașinilor și camioanelor. în mod uzual, benzina cu cifra octanică cea mai mică care poate fi obținută la o stație de benzină este de 87 octan. Benzina cu cifră octanică mare are 92 sau mai mult. Combustibilul A-55 poate conține efectiv chiar și benzină pe bază de nafta cu cifră octanică extrem de mică, aproximativ 75, deoarece se pare că octanul nu are vreun rol în acest combustibil. Cifra octanică în combustibilul D-55 este, de asemenea,

RO 119312 Β1 considerabil mai mică decât în combustibilii Diesel, tradiționali, fără a afecta în vreun fel performanțele. Din această cauză, noii combustibili ar trebui să fie mai ieftini decât benzina sau combustibilii pentru motoare Diesel (motorina) tradiționali, nu numai datorită componentului apos, ci mai degrabă pentru că benzina și combustibilul pentru motoare Diesel nu necesită rafinare adâncă și costuri.

Filtrele de combustibil

Filtrele de combustibil obișnuite, folosite în motoarele cu combustie internă au un sistem cu hârtie în centru pentru filtrare.

A-55 și D-55 pot fi folosiți cu aceste filtre; totuși, după o perioadă de timp relativ scurtă, aceste filtre acționează ca un sistem reversibil osmotic și pot cauza separarea combustibilului înainte de a fi introdus în sistemul de injecție. Pentru a evita efectul de separare pe filtrele de hârtie, este de preferat ca în locul filtrelor de hârtie combustibilii să treacă fie printr-un filtru liber care prinde numai particulele relativ mari sau printr-un filtru mesh metalic. Combustibilii care pot fi filtrați prin aceste filtre metalice au sub 10 μ și nu se schimbă nici una din caracteristicile combustibilului înainte de a intra în sistemul de injecție. Filtrele cu plăci din plastic sau metalice au fost de asemenea testate cu rezultate foarte bune.

Comparația puterii combustibililor A-55 și D-55 cu benzina, respectiv motorina în testele comparative, combustibilul A-55 a fost comparat cu benzina cu cifră octanică ridicată, în același motor folosind un dinamometru. Combustibilul A-55 are aproximativ aceeași putere de ieșire plus sau minus 4% față de motorul care merge cu benzină, folosind aceeași cantitate de aer pentru ardere în ambele combustibile. Motorul folosit în acest test a fost modificat substanțial, în conformitate cu descrierea din brevetul US 5156114. Puterea rezultată în motorul modificat, care merge cu benzină, nu a fost semnificativ diferită de cea rezultată în motorul similar, care merge cu benzină, testat în același fel. Rezultate similare sunt obținute cu D-55. Puterea de ieșire cea mai mare poate fi atinsă folosind combustibil D55, de trei pană la cinci ori mai repede decât folosind diesel obișnuit. Variind procentul de apă în A-55 și D-55, până la plus sau minus 10%, aceasta nu va cauza creșterea, respectiv scăderea puterii.

Condițiile de sincronizare

Pentru rezultate optime, când se folosește combustibilul A-55, unghiul de aprindere trebuie să fie mai mare de 50, care este aproximativ dublu decât cel necesar pentru benzina tradițională. Combustibilul D-55 lucrează mai bine când reglarea injectorului este avansată la injectoare și pe arborele cotit până la doi dinți.

Rapoartele aer-combustibil folosind combustibilii A-55 sau D-55 în poziția de repaus, A-55 sau D-55 pot fi folosite cu rapoarte minime de aer pentru ardere. Când combustibilii A-55 sau D-55 sunt folosiți în condiții de putere, este utilizată aceeași cantitate de aer pentru ardere ca și pentru benzina și combustibilii Diesel tradiționali. Raportul aer-combustibil în motoarele cu ardere internă cu aprindere prin scânteie este de 14,7:1, ciclul diesel este 16,5:1. Dacă aceste rapoarte cresc mai mult de 10%, arderea în combustie internă este pierdută. Folosind combustibil A-55, rapoartele aer-combustibil în condiții de putere măsurate la componentul carbonic al combustibilului sunt de aproximativ 29-38 aer la 1 component carbonic într-un motor cu combustie internă cu aprindere prin scânteie. Folosind combustibil D-55, raportul aer-combustibil, în condiții de putere măsurate la componentul ce conține carbon din combustibil, este de aproximativ 32-40 aer la 1 component carbonic într-un motor ce funcționează cu combustibil Diesel.

Emisiile folosind combustibil A-55 sau D-55 în motoare modificate

Multe comparații de emisii ale combustibilului A-55 și benzina de distilare primară cu cifră octanică ridicată au fost efectuate cu un dinamometru pe șasiu Clayton, model C796, care monitorizează atât viteza, cât și puterea.S-a făcut o comparație între un Ford Taurus

520

525

530

535

540

545

550

555

560

RO Ί19312 Bl

1989 cu 6 cilindri, cu un motor de 3 I, transformat pentru a lucra cu combustibil A-55 și un Ford Taurus 1989 cu un contor de parcurs similar care lucrează cu benzină tradițională. S-a îndepărtat convertorul catalitic din ambele vehicule. S-a descoperit că folosind combustibilul A-55 aproape toate emisiile s-au redus de șase până la zece ori în condiții de putere. Numai valoarea lui O₂ este similară la ambele vehicule. Valoarea lui O₂ este în domeniul dintre 0% și 3% la cea mai mare putere de ieșire. în acest domeniu, celelalte emisii înregistrate au fost după cum urmează: CO este 0,10% sau mai puțin, No_x este de la 20 la 200 părți per milion, și hidrocarburile sunt de la 50 la 200 părți per milion. Toate emisiile au fost introduse într-un analizor de emisii standard Sun. Când motorul se află la temperatura de rulare, nu este vizibil abur emis de țeava de evacuare. Aceasta poate fi comparată cu de zece ori sau mai mult ppm de No_x din motoare similare care lucrează cu benzină tradițională drept combustibil.

Emisiile sunt încă mai drastic reduse în motoare Diesel transformate. Pentru testările următoare luate în discuție se folosește un motor Diesel § 53 Detroit Diesel cu 2 cicluri și 4 cilindri transformat aflat pe un stativ pentru motoare. Motorul Diesel transformat este legat la un dinamometru pentru motor Clayton, model CAM 250E, care citește viteza, puterea și efortul de torsiune. Motorul diesel transformat în timpul pornirii la rece (fără curent) dezvoltă fum vizibil numai timp de 2 până la 5 s. Uzual, un motor Diesel similar, alimentat cu combustibil Diesel regular, va scoate fum vizibil timp de 5 până la 10 min în timpul perioadei de încălzire dintre perioada fără tensiune și temperatura de rulare. Motorul nu va produce funinginea uzuală la orice nivel de putere, cum se întâmplă la combustibilul Diesel de distilare primară din motoarele care funcționează cu combustibil Diesel. La aproximativ 100 hp emisie rezultă după cum urmează: O₂ -10%, HC - O părți per milion și CO - 0,01%. Viscozitatea este menținută în mod substanțial și, ca și combustibilul care conține benzină, arderea este curată chiar și după folosiri repetate. Toate emisiile au fost introduse într-un analizator de emisii standard pentru automobile Sun. în nici o perioadă de timp din ciclul de funcționare a motorului Diesel nu a fost vizibil nici un fum din țeava de evacuare. Aceste rezultate pot fi comparate cu emisiile HC care sunt de cel puțin două până la trei ori mai mari în motoarele similare care utilizează combustibil Diesel regular.

Teste suplimentare au demonstrat că reducerea NO_X folosind combustibil D-55 este cu 80% mai mare decât combustibilul Diesel, tradițional.

Eficiența combustibililor A-55 și D-55

Eficiența ambilor combustibili este semnificativ, în cea mai mare parte, mai mare decât a benzinei și a combustibilului Diesel, tradiționale. Natural, variațiile eficienței pot rezulta din modul în care motorul este modificat și ce procent de combustibil pe bază de carbon în apă se folosește. Testarea eficienței benzinei sau a combustibilului Diesel, tradiționale, față de componentul carbonic din combustibilii A-55 și D-55 cu ambii combustibili în motoare modifică complet sau în anumite limite subliniate în brevetul US 5156114, a arătat amplificarea dramatică a eficienței folosind acești combustibili, peste 100% dacă rulăm același sau un motor similar cu combustibili pe bază de carbon tradiționali.

Pornirea la rece a combustibililor A-55 sau D-55

Ambii combustibili A-55 și D-55 pot fi folosiți drept combustibil exclusiv în motoarele cu ardere internă. Nu este nevoie să se folosească un combustibil secundar sau un combustibil de pornire în combinație fie cu A-55 sau D-55. Nici unul dintre combustibili nu prezintă vreo dificultate la o pornire rece în motoare modificate cu unele sau toate modificările subliniate în brevetul US 5156114.

Compararea uzurii motoarelor Diesel

Pentru a ilustra suplimentar avantajele noului combustibil apos în motoarele Diesel, se va face referire la desenele însoțitoare inclusiv graficele din fig. 1 -3. Aceste grafice prezintă rezultatele testelor realizate cu formulări de combustibil D-55, comparând noul combustibil cu combustibilul tradițional pentru motoare Diesel.

RO 119312 Β1 în fig.1 este descrisă relația dintre presiunea din cilindru și volum pentru ambele D-55 615 și combustibilul pentru motoare Diesel. Așa după cum se poate vedea, presiunea din cilindru, comparativ cu volumul de combustibil nou, este foarte apropiată de cea a combustibilului pentru motoare Diesel.

De aceea, D-55 este un substituent complet pentru combustibilul Diesel.

Relația dintre presiune și unghiul de rotire este ilustrată în fig.2, care demonstrează 620 că, deși presiunea din cilindru la D-55 crește comparativ cu combustibilul Diesel regular, diferența este neînsemnată. Așa cum arată și graficul, D-55 are eliberare de presiune mai mare, dar aceasta se încadrează în specificațiile proiectelor pentru motoarele Diesel, existente.

Cele mai importante rezultate sunt demonstrate în fig.3, unde sunt comparate eliberarea cumulativă de căldură, sub formă procentuală, cu unghiul de rotire, pentru ambele D-55 625 și combustibilul Diesel tradițional. Este evident că D-55 atinge mult mai repede și susține o eliberare de căldură de 100% decât combustibilul Diesel tradițional, și aceasta demonstrează o eficiență termică substanțial îmbunătățită. Aceasta este evidentă din creșterea însemnată de eliberare de căldură a lui D-55 în opoziție cu eliberarea de căldură a combustibilului tradițional. D-55 atinge eliberare de căldură 100% după numai un unghi de rotire de 10% compa- 630 rativ cu combustibilul tradițional care atinge 100% după aproximativ un unghi de rotire de 80°. Deși combustibilul D-55 are o combustie inițială mai lentă, are o eliberare de căldură mai rapidă decât combustibilul Diesel. în plus, este posibil să aibă eliberarea de căldură aproape de unghiul de rotire O, prin ajustarea distribuției gazelor astfel încât combustibilul este introdus puțin mai devreme în ciclu. 635

Din analizarea datelor ilustrate în fig.1 ...3, inclusiv eliberarea îmbunătățită de căldură a lui D-55 față de combustibilul Diesel tradițional, se pare că noul combustibil prezintă o creștere substanțială în putere. Folosind unghiul de rotire 0 ca punct de referință, rezultatele neașteptate ale noului combustibil care folosește aproximativ 1/2 din cantitatea de combustibil Diesel sunt neașteptate. în plus, creșterea în putere este obținută fără o creștere substanțială 640 a presiunii, așa cum se vede în fig.2, și aceasta fără să-i dăuneze motorului. Cu alte cuvinte, puterea este obținută din presiunea din același cilindru cu un combustibil care are o valoare BTU de numai 1/2 din componentul ce conține hidrocarbura comparativ cu combustibilul diesel tradițional.

Este evident, din cele descrise anterior, că diverse schimbări și modificări pot fi 645 efectuate fără a ne îndepărta de scopul prezentei invenții.

Claims

Revendicări

1. Combustibil apos sub formă de emulsie, stabil la depozitare, pentru combustie în 650 motoare cu ardere internă și care este substanțial neinflamabil în afara motorului, caracterizat prin aceea că este constituit dintr-o emulsie din cel puțin două faze de fluid conținând în volum, de la 20 până la 80% apă, combustibil pe bază de carbon, ales dintre benzină, benzină de distilare primară, combustibil cherosen, combustibil Diesel, combustibili gazos pe bază de carbon, uleiuri derivate din biomasă și amestecul acestora, de la 2 până la 20% 655 alcool, și 0,3 până la 1 % emulgator neionic, emulsia rezultantă conținând o emulsie standard ulei în apă care constituie faza externă continuă.
2. Combustibil conform revendicării 1 caracterizat prin aceea că este constituit în mod esențial din benzină, de la 40 până la 60% apă, de la 2 până la 10% alcool, de la 0,3 până la 0,7% emulgator și poate conține, în mod suplimentar, de la 0,001 până la 0,1% un 660 component pentru creșterea onctuozității, și de la 0,001 până la 0,1% aditiv pentru îmbunătățirea rezistenței la separarea fazelor la temperaturi mai mari de 77°C.

RO 119312 Β1
3. Combustibil conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că, respectiv, compo- | nentul pentru creșterea onctuozității este un component poliorganosiloxanic. |
4. Combustibil conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că este constituit în mod esențial din combustibil Diesel, de la 40 până la 60% apă, de la 2 până la 20% alcool, de la 0,3 până la 0,7% emulgator și poate conține, în mod suplimentar, de la 0.001 până la 0,1% component pentru creșterea onctuozității, și de la 0,001 până la 0,3% aditiv pentru îmbunătățirea rezistenței la separarea fazelor la temperaturi mai mari de 77’C.
5. Combustibil conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că emulgatorul este alchilfenoletoxilat.
6. Combustibil conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că poate conține, în mod suplimentar, până la 0,1% în volum un component pentru creșterea onctuozității.
7. Combustibil conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că poate conține, în mod suplimentar, până la 0,03% în volume un aditiv pentru îmbunătățirea rezistenței la separarea fazelor la temperaturi ridicate, cum ar fi glicinat gras dehidroxietilic.
8. Combustibil conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că apa este apă deionizată.
9. Combustibil conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că apa este deionizată și filtrată pe cărbune.
10. Combustibil conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că este constituit în mod esențial din benzină de distilare primară,, de la 40 până la 60% apă, de la 2 până la 10% alcool, de la 0,3 până la 0,7% emulgator și poate conține în mod suplimentar de la 0,001 până la 0,1% component pentru creșterea onctuozității, și de la 0,001 până la 0,03% aditiv pentru îmbunătățirea rezistenței la separarea fazelor la temperaturi mai mari de 77'C.
11. Procedeu de obținere a combustibilului definit în revendicările 1 ..10, caracterizat prin aceea că acesta cuprinde etapele de:

a - realizarea unui amestec de combustibil pe bază de carbon și emulgator;

b - combinarea a 20 până la 80% în volum apă cu amestecul din etapa a și cu 2 până la 20% alcool, și c - combinarea amestecurilor din etapele a și b și definitivarea amestecului rezultat cu agitare suficientă pentru a rezulta un amestec stabil.
12. Procedeu conform revendicării 11, caracterizat prin aceea că amestecul de apă și alcool se adaugă la amestecul din etapa a.
13. Procedeu conform revendicării 11, caracterizat prin aceea că poate cuprinde suplimentar încorporarea unui component pentru mărirea onctuozității în amestec înainte de amestecarea completă din etapa c.
14. Procedeu conform revendicării 13, caracterizat prin acea că, respectiv, componentul pentru creșterea onctuozității este un component poliorganosiloxanic.
15. Procedeu conform revendicării 11, caracterizat prin aceea că poate cuprinde suplimentar încorporarea unui aditiv pentru mărirea rezistenței la separarea fazelor la temperaturi mai mari de 77°C în amestec, înainte de amestecarea completă din etapa c.
16. Procedeu conform revendicării 15, caracterizat prin aceea că emulgatorul, componentul pentru mărirea onctuozității și aditivul sunt încorporați sub forma unui amestec
17. Procedeu conform revendicării 11, caracterizat prin aceea că apa din etapa b este apă deionizată.
18. Procedeu conform revendicării 11, caracterizat prin aceea că apa din etapa b este apă deionizată și filtrată pe cărbune.
19. Procedeu conform revendicării 11, caracterizat prin aceea că, în etapa a are loc amestecarea combustibilului pe bază de carbon cu de 0,3 până la 0,1% din cel puțin un emulgator neionic reprezentat de alchilfenoletoxilat.

RO 119312 Β1
20. Procedeu conform revendicării 19, caracterizat prin aceea că emulgatorul este alchilfenoxipolialcool.
21. Procedeu conform revendicării 14, caracterizat prin aceea că, respectiv, componentul pentru mărirea onctuozității conține 0,01 până la 0,1 % poliorganosiloxan.
22. Procedeu conform revendicării 15, caracterizat prin aceea că aditivul conține până la 0.3% glicinat gras dehidroxietilic.
23. Procedeu conform revendicării 11, caracterizat prin aceea că, respectiv, combustibilul pe bază de carbon este benzina.
24. Procedeu conform revendicării 11, caracterizat prin aceea că, respectiv, combustibilul pe bază de carbon este combustibil Diesel.
25. Procedeu conform revendicării 11, caracterizat prin aceea că, respectiv, combustibilul pe bază de carbon este benzina de distilare primară.
26. Utilizare a combustibilului definit în revendicările 1...10 pentru combustie la motoare cu ardere internă.