RU2126292C1 - Аппарат для подготовки топливной смеси - Google Patents

Аппарат для подготовки топливной смеси Download PDF

Info

Publication number
RU2126292C1
RU2126292C1 RU97118858A RU97118858A RU2126292C1 RU 2126292 C1 RU2126292 C1 RU 2126292C1 RU 97118858 A RU97118858 A RU 97118858A RU 97118858 A RU97118858 A RU 97118858A RU 2126292 C1 RU2126292 C1 RU 2126292C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
fuel mixture
water
mixing chamber
consumer
Prior art date
Application number
RU97118858A
Other languages
English (en)
Other versions
RU97118858A (ru
Inventor
Гюнтер Пешль
Франк Швир
Original Assignee
ППВ Фервальтунгс АГ
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 ППВ Фервальтунгс АГ filed Critical ППВ Фервальтунгс АГ
Application granted granted Critical
Publication of RU2126292C1 publication Critical patent/RU2126292C1/ru
Publication of RU97118858A publication Critical patent/RU97118858A/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/41—Emulsifying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/43—Mixing liquids with liquids; Emulsifying using driven stirrers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/80—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations
    • B01F31/83—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations comprising a supplementary stirring element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/80—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations
    • B01F31/89—Methodical aspects; Controlling
    • 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
    • F02M25/0221—Details of the water supply system, e.g. pumps or arrangement of valves
    • F02M25/0224—Water treatment or cleaning
    • 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
    • F02M25/0227—Control aspects; Arrangement of sensors; Diagnostics; Actuators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/505—Mixing fuel and water or other fluids to obtain liquid fuel emulsions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение относится к подготовке топлива. Описан аппарат, производящий топливную смесь для использования совместно с потребителями топлива типа двигателя внутреннего сгорания транспортного средства (предпочтительно дизельного двигателя) или горелки с бесконечно варьируемыми параметрами. Для того, чтобы добиться состояния очень тонкого измельчения топливной смеси и воды, созданной с помощью первой смесительной камеры, устройства декомпозиции и ультразвукового преобразователя мощности, дополнительно введена вторая смесительная камера. Смесительные камеры содержат вращающиеся смесители, связанные с моторами. Все названные компоненты аппарата, включая дозирующее устройство для топлива и воды, управляются от микропроцессорного контроллера таким образом, что топливная смесь поступает к потребителю топлива через многоканальный клапан. Изобретение решает задачу обеспечения оптимальных параметров выхлопа. 9 з.п. ф-лы., 2 ил.

Description

Область техники.
Данное изобретение относится к аппарату для подготовки топливной смеси типа охарактеризованного в ограничительной части пункта 1.
Уровень техники
Аппарат для подготовки топливной смеси с управляющим устройством этого типа известен, например, из патента Германии N DE 4326360 C1. Топливную смесь, производимую этим аппаратом, можно получить непосредственно на транспортном средстве. Это не требует использования больших и тяжелых резервуаров для аккумуляции топлива, которые необходимы в альтернативных источниках топлива для транспортных средств, таких как водород или электричество. Таким образом, общий энергетический баланс лучше в транспортных средствах, снабженных этим аппаратом, или работающих на топливе, производимом этим аппаратом, чем в транспортных средствах, работающих с альтернативными источниками топлива. Однако, при практическом использовании аппарата было показано, что величины выхода (выходной мощности) и выхлопа в двигателе внутреннего сгорания транспортного средства не являются оптимальными, когда рабочие параметры транспортного средства флуктуируют. Подобные проблемы возникают в случае, когда потребителем топлива является не двигатель внутреннего сгорания, а горелка с неограниченно варьируемыми параметрами.
Сущность изобретения
Таким образом, задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание аппарата для подготовки топливной смеси типа описанного в ограничительной части пункта 1, с помощью которого могут быть оптимизированы значения выхода и выхлопа потребителя топлива, подсоединенного к аппарату для подготовки топливной смеси.
В соответствии с настоящим изобретением, эта задача решается с помощью существенных признаков, указанных в пункте 1.
В соответствии с изобретением, в аппарат введен микропроцессорный контроллер, работа которого зависит от карты характеристик. Он позволяет управлять отдельными компонентами аппарата таким образом, что при подготовке топливной смеси могут быть достигнуты оптимальные значения выхода и выхлопа потребителя топлива. В течение процесса горения образуется множество соединений, являющихся абсолютно нежелательными, так как это в итоге приводит к образованию углеродных соединений, таких как сажа, понижающих эффективность сгорания. Сажа содержит полициклические ароматические соединения, которые даже более трудно сжечь, чем углерод. Еще одним недостатком является то, что эти полициклические ароматические соединения являются канцерогенными. В соответствии с изобретением, появление этих вредных соединений предотвращается с помощью аппарата, в котором водотопливная смесь подвергается каталитическому гидролизу под воздействием ультразвуковой кавитации в устройстве декомпозиции с целью расщепления воды. В результате полициклические ароматические соединения вообще не образуются. В ходе ультразвуковой кавитации достигаются температуры выше 2000oC, благодаря чему углерод из углеводородных соединений и вода в результате каталитической реакции преобразуются в CO и H2 (метод Фишера-Тропша), которые являются высокоэнергетичными и легко сжигаются. Это автоматически повышает выходную мощность потребителя топлива, так как он может лучше использовать топливную смесь. Отсюда вытекает и улучшенное значение показателя выхлопа. Так как карта характеристик, в зависимости от которой микропроцессор осуществляет управление, охватывает весь рабочий диапазон, включая режимы холостого хода и полной мощности потребителя, оптимальные значения выхода и выхлопа также достигаются во всем диапазоне между режимами холостого хода и полной мощности. Потребителем топлива могут быть двигатель внутреннего сгорания или горелка с бесконечно варьируемыми параметрами.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения соответствуют зависимым пунктам формулы изобретения.
В варианте осуществления по пункту 2 мощность смесительных камер может быть адаптирована к различным требованиям топливной смеси. Различные скорости вращения необходимы в случае, если топливная смесь содержит много топлива и мало воды, и в случае обратного соотношения. В первом случае капельки топлива внедряются в воду, следовательно, это водно-топливная эмульсия. Во втором случае капельки воды внедряются в топливо, следовательно, это топливно-водная эмульсия. Вариант осуществления изобретения по пункту 3 относится к предпочтительной конструкции устройства декомпозиции. Топливная смесь, поставляемая из первой смесительной камеры в виде эмульсии, должна быть расщеплена в этом устройстве. Микропроцессорный контроллер регулирует импульсы напряжения, подаваемые на устройство декомпозиции, в зависимости от консистенции топливной смеси. Если топливная смесь содержит много топлива и мало воды, т. е. консистенция смеси высока, на устройство декомпозиции подаются импульсы напряжения большой длительности и амплитуды. Это связано с тем, что обычно топливо обладает изолирующим свойствами, но напряжение должно воздействовать на воду, приводя к ее расщеплению.
В варианте осуществления изобретения по пункту 4 амплитуда ультразвуковых колебаний ультразвукового преобразователя мощности регулируется в соответствии с консистенцией топливной смеси, подвергаемой ультразвуковым колебаниям. Для топливной смеси с высокой консистенцией требуются ультразвуковые колебания большей амплитуды.
В варианте осуществления изобретения по пункту 5 выход двух дозирующих 20 насосов может управляться в зависимости от карты характеристик, т.е. 21 консистенция топливной смеси также адаптируется к карте характеристик.
В соответствии с пунктом 6, многоканальный клапан обеспечивает особенно удобное соединение управляющего устройства с потребителем топлива.
В варианте осуществления изобретения по пункту 7 возможно снабжение потребителя топливной смесью простым, процессо-зависимым путем при помощи процессо-зависимого управления многоканальным клапаном. В данном случае потребителем может быть, например, горелка.
В варианте осуществления изобретения по пункту 8, если потребителем является дизельный двигатель, многоканальный клапан снабжает подающий насос, а именно топливный насос дизельного двигателя, который подает топливо к насосу с гидравлическим приводом. До тех пор, пока через многоканальный клапан поступает топливная смесь, топливо, а именно дизельное топливо, доставляемое подающим насосом, просто приводит в действие насос с гидравлическим приводом, который доставляет топливную смесь, поступающую от многоканального клапана, к двигателю.
В варианте осуществления изобретения по пункту 9, если топливная смесь не поступает к многоканальному клапану, подающий насос транспортирует вместо топливной смеси дизельное топливо к впрыскивающим форсункам двигателя.
В варианте осуществления изобретения по пункту 10, если потребитель - это горелка, насос с гидравлическим приводом соединяется с распылительным соплом горелки.
Перечень фигур чертежей
Варианты осуществления изобретения подробно описаны ниже со ссылкой на чертежи.
На фиг. 1 представлен общий схематический чертеж аппарата для подготовки топливной смеси в соответствии с изобретением;
на фиг. 2 схематически показана конструкция устройства декомпозиции, используемое для расщепления воды, входящей в состав топливной смеси.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
На фиг. 1 показана вариант осуществления аппарата для подготовки топливной смеси, где потребителем топливной смеси является 4-цилиндровый дизельный двигатель. Таким образом, когда ниже упоминаются горючее, или топливо, речь идет о дизельном топливе. Потребитель топлива как целое обозначен на фиг. 1 номером 10. Он схематически изображен как блок двигателя с четырьмя распыляющими соплами, обозначенными в целом номером 12.
Аппарат для подготовки топливной смеси, состоящей по крайней мере из одного горючего и дополнительно из выбираемой пропорции воды, включает, как известно из патента Германии N DE 4326360 C1, первую смесительную камеру 14 для хорошего смешения топлива и воды; устройство 16 декомпозиции, соединенное с первой камерой 14 для расщепления воды, содержащейся в топливной смеси, которая доставляется из камеры 14; и ультразвуковой преобразователь 18 мощности, соединенный с устройством 16, для ультразвуковой обработки топливной смеси, поставляемой из устройства декомпозиции. Первая смесительная камера 14 содержит смеситель 22, приводимый во вращение мотором 20. Этот смеситель может быть кавитационным элементом дисковой формы также известной конструкции (патенты Германии N DE 4326360 C1 и N DE 4223434 C1). В устройстве декомпозиции 16 происходит каталитический гидролиз, в результате которого вода частично расщепляется электролитическим путем.
Аппарат для подготовки топливной смеси, описанный выше, более удобно использовать в стационарном режиме работы, т.е. когда выход потребителя, а, следовательно, и нагрузка на аппарат, не изменяются в широких пределах. В противном случае потребитель имел бы неоптимальные значения выхлопа. Таким образом, аппарат дополнен описанным ниже устройством управления, что позволяет достигать оптимальных значений выхлопа. Помимо дизельного двигателя, потребителем также может быть горелка 96 с бесконечно варьируемыми параметрами, снабженная распылительным соплом 98 (патентная заявка Германии N DE 4215763 A1), как это показано на фиг. 1.
Соответственно, за последовательно соединенными первой смесительной камерой 14, устройством 16 декомпозиции и ультразвуковым преобразователем 18 мощности находится следующий компонент аппарата - вторая смесительная камера 24, служащая для поддержания состояния очень тонкого измельчения топливной смеси, создаваемого ультразвуковым преобразователем 18 мощности. Многоканальный клапан 26 соединен с выходом второй смесительной камеры 24. Последующие соединения клапана подробно рассматриваются ниже. Вторая смесительная камера 24, также как и первая смесительная камера 14, содержит смеситель 30, вращаемый мотором 28. С первой смесительной камерой 14 соединен измерительный прибор 32, представляющий собой емкостную систему измерения концентраций для измерения количеств топлива и воды, подаваемых в первую смесительную камеру 14. В предлагаемом варианте компоненты 14, 16, 18 аппарата и дополнительный компонент 24 расположены в общем кожухе. Однако, они могут быть размещены в отдельных кожухах и соединены, как показано на фиг. 1. Наличие соединений в обоих направлениях между компонентами 16 и 18 и 18 и 24 предполагает, что ультразвуковой преобразователь 18 мощности также действует на топливную смесь, находящуюся в устройстве декомпозиции 16, и что вторая смесительная камера 24 получает топливную смесь из преобразователя 18 и подает ее обратно к преобразователю, до тех пор пока топливная смесь, доставляемая к многоканальному клапану 26 через выход 34 второй смесительной камеры 24, не достигнет соответствующей консистенции.
Вход микропроцессорного контроллера 36 соединен с измерительным прибором 32 кабелем 38. Выходы контроллера через кабели 40, 42, 44, 46 подсоединены соответственно к мотору 20, мотору 28, устройству 16 декомпозиции и ультразвуковому преобразователю 18 мощности. Кроме того, выходы контроллера через кабели 48 и 50 соединены с дозирующим устройством для воды и топлива.
Дозирующее устройство включает в себя дозирующий насос для топлива 60 и дозирующий насос для воды 62. Дозирующий насос 60 подает топливо через многоканальный клапан 26, который соединен с источником топлива, состоящего из резервуара с топливом 64 и насоса для топлива 66. Дозирующий насос 62 транспортирует воду из резервуара 68. Дозирующие насосы 60 и 62 подсоединены ко входу первой смесительной камеры 14 через трубы 70 и 72 соответственно. Предохранительный клапан 74 в трубе 72 препятствует попаданию топлива в дозирующий насос 62 и резервуар с водой 68.
Наконец, выход микропроцессорного контроллера 36 соединен с многоканальным клапаном 26 через кабель 52. Этот клапан при получении команды по кабелю 52 может быть переключен таким образом, что двигатель 10 начнет работать не с топливной смесью, а с чистым дизельным топливом. Подробнее об этом говорится ниже.
Как указано выше, многоканальный клапан 26 соединен с источником топлива (резервуар 64 и насос для топлива 66) и снабжает топливом вход 75 подающего насоса 76 через выход трубы 73. Выход 77 подающего насоса через трубу 78 соединен с потребителем топлива 10, или, более точно,- с четырьмя распылительными форсунками 12 дизельного двигателя, хотя и не прямо, а через насос 80, расположенный в снабжающей трубе 78 и приводимый в движение топливом. Насос 80 с гидравлическим приводом имеет два входа 81 и 83, которые соединены соответственно со снабжающей трубой 78 и с многоканальным клапаном 26 посредством трубы 84; он также имеет выход, соединенный с распылительными форсунками 12. Насос 80 с гидравлическим приводом сконструирован таким образом, что он доставляет топливную смесь, поставляемую многоканальным клапаном 26 через трубу 84, к распылительным форсункам 12 (в надлежащей последовательности, которая не требует подробного описания). В противном случае, насос с гидравлическим приводом 80 доставляет топливо, поставляемое подающим насосом 76, к распылительным форсункам 12 через трубу 78. В случае, когда многоканальный клапан 26 не получает топливной смеси с выхода 34 второго смесителя 24, эта топливная смесь по каналу 37 поставляется обратно к ультразвуковому преобразователю 18 мощности для дальнейшего очень тонкого измельчения топливной смеси, до тех пор пока она снова не будет поступать к потребителю топлива 10 через многоканальный клапан 26.
Каждый отдельный компонент управляется модулированными по длительности (широтно-модулированными) импульсами через выход микропроцессорного контроллера 36.
Фиг. 2 показывает один из вариантов внутренней структуры устройства 16 декомпозиции. Оно состоит из внешнего цилиндра 90: изолирующей трубки 92, сделанной, например, из тефлона; анода в форме вала с многозаходной резьбой 94, который электрически изолирован от цилиндра 90 с помощью изолирующей трубки 92; и проволоки 99 из платины или другого металла с электрохимическим потенциалом, отличным от потенциала внешнего цилиндра 90, т.е. пригодного для использования в качестве катода. Эта платиновая проволока 99 уложена в витки резьбы, которые изолированы от резьбового вала 94: она намотана в нескольких заходах резьбы резьбового вала; и, наконец, она соединена с контактным кольцом 95, которое показано на фиг. 2 на левом конце резьбы. Контактное кольцо 95 электрически соединено с центральным стержнем резьбового вала 94. Резьбовой вал 94 выполнен из никеля. На анод и катод устройства 16 декомпозиции подаются импульсы высокого постоянного напряжения от микропроцессорного контроллера 36 через два соединительных кабеля 44. Один кабель идет к гнезду 91, которое выполнено из пластика, покрытого металлом, и находится справа от кольцевой уплотнительной шайбы 93. Другой кабель проходит через гнездо 91 и электрически соединен с металлическим покрытием, которое электрически соединено с одним из концов платиновой проволоки 99. Другой ее конец электрически соединен с контактным кольцом 95. Эмульсия из дизельного топлива и воды (подробно описанная ниже) поступает внутрь цилиндра 90 из первой смесительной камеры 14 через отверстие 89, протекает по виткам резьбы вала 94 (слева направо на фиг. 2) и выходит с правой стороны устройства 16 декомпозиции через отверстие 86 в изолирующей трубке 92 с тем, чтобы попасть в ультразвуковой преобразователь 18 мощности. В витках резьбы эмульсия контактирует с анодом и катодом с целью ее разделения в результате каталитического гидролиза (как подробно будет описано ниже).
Ультразвуковые колебания ультразвукового преобразователя 18 мощности управляются по амплитуде микропроцессорным контроллером 36 с помощью модулированных по длительности импульсов.
Описанный выше режим работы управляющего устройства приведен для случая, когда потребитель 10 - это 4-цилиндровый дизельный двигатель с четырьмя распылительными форсунками, как показано на чертеже.
Далее в первую очередь описаны процедуры запуска и остановки двигателя 10. Когда запускается двигатель, многоканальный клапан 26 переключается таким образом, что распылительные форсунки снабжаются чистым дизельным топливом от подающего насоса 76. Вскоре после этого подготавливается смесь, и, когда многоканальный клапан 26 переключается в исходное положение, она поступает к распылительным форсункам 12 через насос 80 с гидравлическим приводом. Когда двигатель 10 выключается, клапан 26 переключается в предыдущее положение, и во время последних оборотов двигателя 10 к распылительным форсункам 12 снова поступает чистое дизельное топливо. Причина состоит в том, что произведенная в аппарате топливная жидкость является агрессивной и может вызывать коррозию в старых двигателях, если она присутствует на его деталях или на клапанах в течение долгого времени. Дело в том, что топливная смесь содержит чистейшую воду, которая превращает топливную смесь в слабую кислоту или сильную щелочь, что и приводит к коррозии материала двигателя 10.
Процедура включения теперь завершена. Двигатель работает и изменяет скорость вращения, т. е. автомобиль трогается с места. В зависимости от количества топлива, необходимого для соблюдения требования текущей нагрузки, что может меняться очень быстро, соответствующие пропорции топлива и воды дозируются для подачи в первую смесительную камеру 14. Соответствующие количества определяются измерительным прибором 32. Если присутствует слишком много воды, ее количество уменьшается: если присутствует слишком много топлива, уменьшается количество топлива. Эмульсия образуется в первой смесительной камере 14 механически с помощью вращающегося смесителя 22, движимого электромотором. Скорость вращения смесителя 22 изменяется в соответствии с консистенцией, т.е. в соответствии с соотношением воды и дизельного топлива, так что образуется эмульсия, которую можно разделить между катодом и анодом в течение последующего каталитического гидролиза в устройстве декомпозиции 16. То есть эмульсию можно разделить таким образом, что часть воды будет расщеплена на водород и кислород, которые, присутствуя в форме газа, транспортируются потоком в ультразвуковую камеру ультразвукового преобразователя 18 мощности. Здесь важно, что устройство 16 декомпозиции напрямую связано с ультразвуковым преобразователем 18 мощности (через отверстия 87 и 86), т.е. весь модуль из компонентов 16 и 18 колеблется с частотой, инициированной ультразвуком. Это спаривание естественно приводит к появлению 16 градиента частот, так как металлический стержень (резьбовой вал 94 на фиг. 2), погруженный в жидкость, понижает частоту и увеличивает амплитуды на величину, зависящую от его длины.
Во время воздействия ультразвука на жидкость образуются высокоэнергетичные по своей микроструктуре зоны, т.е. вследствие взрывов кавитационных пузырьков появляются области с очень высокой температурой. За счет этого углеродные цепи видоизменяются таким образом, что плохо сжигаемые, длинные цепи углеводородов преобразуются в короткие. В силу высоких температур и присутствия воды, CO и H2 образуются непосредственно из распадающихся при этом соединений углерода. Так как благодаря этому процессу количество газа увеличивается, смесь, созданную в области ультразвукового преобразователя 18 мощности, следует подвергнуть дальнейшему тонкому измельчению. В этот момент нет речи об эмульсии; это уже дисперсия, т.е. газ, диспергированный в жидкости. Газ частично растворяется и частично присутствует в виде очень мелких пузырьков. Так как благодаря ультразвуко-химической реакции большие пузырьки газа еще присутствуют в смеси, необходимо использовать вторую смесительную камеру 24. Она содержит вращающийся смеситель 30, скорость вращения которого изменяется как функция консистенции топливной смеси, т.е. дисперсии топлива. Это означает, что скорость вращения велика при большом содержании газа и мала при большом содержании топлива. Затем эта дисперсия переносится через многоканальный клапан 26 прямо в насос 80 с гидравлическим приводом, который расположен непосредственно перед каждым из сопел 12 и снабжает двигатель 10 топливной смесью.
Микропроцессорный контроллер легко программируется и адаптируется к любой карте характеристик. Каждый дизельный двигатель 10 имеет отличные от других характеристики и, следовательно, отличную от других карту характеристик. В эксперименте рабочие точки на карте характеристик определялись эмпирически на станции тестирования, где измерялись выходная мощность и выхлоп. В зависимости от концентрации, т.е. количества воды и топлива, подаваемых на первую смесительную камеру 14, и в зависимости от поступающих в результате этого данных, микропроцессорный контроллер 36 устанавливается таким образом, что в каждой рабочей точке всегда присутствует нужное количество топливной смеси.
Если рассматривать условия работы в нестационарном режиме, возможен случай, когда вначале развивается полная мощность, т.е. в двигатель 10 поступает большое количество воды. Теперь, если в дизельном двигателе, не имеющем дроссельного клапана, освободить педаль газа, т.е. перейти в режим холостого хода, то двигатель при такой высокой концентрации воды заглохнет. Другими словами, в связи с задержкой зажигания он переключится с процесса сгорания на процесс остановки. Таким образом, скорость вращения двигателя будет сильно понижена. Следовательно, многоканальный клапан 26 должен в этом случае переключиться и поставлять к двигателю чистое дизельное топливо. Микропроцессорный контроллер 36 осуществляет это через кабель 52. Этот вариант применим в диапазоне наименьшей нагрузки. Благодаря описанному здесь управлению с помощью управляющего устройства можно использовать очень большое количество воды.
В нижеприведенной таблице даны некоторые параметры нескольких 19 компонентов аппарата.
Обозначения:
60 - дозирующий насос топлива - 24 В, 3 Вт; ШИМ; 0-100%; точность 2%;
62 - дозирующий насос воды - 24 В; 3 Вт; ШИМ; 0-100%; точность 2%;
20, 28 - моторы смесителей - 24 В; 2х15 Вт; ШИМ; 0-100%; точность 10%;
16 - устройство декомпозиции (каталитического гидролиза) - 110 В; 2 А; ШИМ; 0-100%; 500 Гц - 2,5 кГц.
Изменение скорости вращения, т.е. изменение транспортирующей мощности дозирующего насоса 60, варьируется от 0 до 100% с точностью 2%. Этот широкий допуск не оказывает отрицательного влияния на топливную смесь. В электрических моторах 20 и 28, приводящих в движение смесители 22 и 30 в первой и второй смесительной камерах соответственно, допустим разброс 10%, так как не имеет значения, вращается ли мотор смесителя при 8600 оборотов/мин, или на 10% больше. При каталитическом гидролизе в устройстве декомпозиции 16 используется частота от 500 Гц до 2,5 кГц, при этом величина частоты импульсов напряжения, подаваемых на устройство 16 от микропроцессорного контроллера 36, должна быть очень точной, так как затухание амплитуды пропорционально третьей степени плотности. Таким образом, разброс в 1% уже был бы слишком большим.

Claims (10)

1. Аппарат для подготовки топливной смеси, состоящей по меньшей мере из топлива и из выбираемого количества воды, содержащий по меньшей мере одну смесительную камеру (14) для тщательного смешивания топлива и воды, устройство (16) декомпозиции воды и ультразвуковой преобразователь (18) мощности для ультразвуковой обработки топливной смеси, отличающийся тем, что устройство (16) декомпозиции связано с первой смесительной камерой (14) для получения от нее топливной смеси и с ультразвуковым преобразователем (18) мощности для подачи в него топливной смеси, при этом аппарат дополнительно снабжен второй смесительной камерой (24), связанной с ультразвуковым преобразователем (18) мощности для поддержания топливной смеси в состоянии очень тонкого измельчения, создаваемом ультразвуковым преобразователем (18) мощности, а также измерительным прибором (32) для измерения количества топлива и/или воды, подаваемых в первую смесительную камеру (14), и микропроцессорным контроллером (36), управляемым от карты характеристик, который соединен своим входом с измерительным прибором (32), а своими выходами с первой смесительной камерой (14), с устройством (16) декомпозиции, с ультразвуковым преобразователем (18) мощности, со второй смесительной камерой (24) и с дозирующим устройством (60, 62) для топлива и воды.
2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что смесительные камеры (14, 24) содержат вращающиеся смесители (22, 30), снабженные моторами (20, 28), при этом скорость вращения моторов (20, 28) управляется микропроцессорным контроллером (36).
3. Аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что устройство (16) декомпозиции содержит цилиндр (90) и резьбовой вал (94), расположенный в цилиндре (90) и изолированный от него, с электродом в форме проволоки (99), уложенной в витки резьбы и изолированной от резьбового вала, при этом электрод в форме проволоки (99) и резьбовой вал (94) выполнены из металлов с разными электрохимическими потенциалами и образуют, соответственно, катод и анод, на которые подаются импульсы высокого постоянного напряжения от микропроцессорного контроллера (36).
4. Аппарат по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что микропроцессорный контроллер (36) соединен своим выходом с ультразвуковым преобразователем (18) мощности для управления амплитудой ультразвуковых колебаний ультразвукового преобразователя (18) мощности.
5. Аппарат по любому из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что дозирующее устройство (60, 62) содержит дозирующий насос для топлива (60) и дозирующий насос для воды (62) с производительностью, задаваемой от микропроцессорного контроллера (36).
6. Аппарат по любому из пп. 1 - 5, отличающийся тем, что он снабжен многоканальным клапаном (26), соединенным со второй смесительной камерой (24) для подачи топливной смеси к потребителю (10) топлива.
7. Аппарат по п.6, отличающийся тем, что многоканальный клапан (26) соединен с источником топлива (64, 66) для снабжения топливом входа (75) подающего насоса (76), выход которого соединен с потребителем (10) топлива через снабжающую трубу (78).
8. Аппарат по п. 7, отличающийся тем, что насос (80), гидравлически приводимый в движение с помощью топлива, расположен в снабжающей трубе (78) и имеет два входа (81, 83), соединенные с подающим насосом (76) и многоканальным клапаном (26) соответственно, и выход (85), соединенный с потребителем (10) топлива, при этом насос (80) с гидравлическим приводом сконструирован так, что при подаче топливной смеси с помощью многоканального клапана (26) насос (80) транспортирует к потребителю (10) топлива топливную смесь, в противном случае доставляет к потребителю (10) топливо, поступающее от подающего насоса (76).
9. Аппарат по п.8, отличающийся тем, что потребителем (10) топлива является дизельный двигатель с распылительными соплами (12), с которыми своим выходом (85) соединен насос (80) с гидравлическим приводом.
10. Аппарат по п.8, отличающийся тем, что потребителем (10) топлива является горелка (96) с распылительным соплом (98), с которым своим выходом (85) соединен насос (80) с гидравлическим приводом.
RU97118858A 1995-05-12 1996-05-10 Аппарат для подготовки топливной смеси RU2126292C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19517537.9 1995-05-12
DE19517537A DE19517537C2 (de) 1995-05-12 1995-05-12 Steueranordnung für eine Vorrichtung zum Herstellen eines Brennstoffgemisches
PCT/EP1996/002014 WO1996035505A1 (en) 1995-05-12 1996-05-10 Control arrangement for an apparatus for producing a fuel mixture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2126292C1 true RU2126292C1 (ru) 1999-02-20
RU97118858A RU97118858A (ru) 1999-04-20

Family

ID=7761803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97118858A RU2126292C1 (ru) 1995-05-12 1996-05-10 Аппарат для подготовки топливной смеси

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP0824367B1 (ru)
JP (1) JPH11511827A (ru)
KR (1) KR19990014732A (ru)
CN (1) CN1181718A (ru)
AT (1) ATE180689T1 (ru)
AU (1) AU5764396A (ru)
DE (2) DE19517537C2 (ru)
RU (1) RU2126292C1 (ru)
WO (1) WO1996035505A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2538189C1 (ru) * 2013-07-25 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная сельскохозяйственная академия" Смеситель компонентов дизельного смесевого топлива
RU2546891C1 (ru) * 2014-04-02 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная сельскохозяйственная академия" Ультразвуковой смеситель растительного масла и минерального топлива

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19747247C5 (de) * 1997-10-25 2004-10-07 Man B & W Diesel A/S Dieselmotor
NO309785B1 (no) * 1999-02-26 2001-03-26 Motorconsult As Emulsjonsrigg
EP1534996A1 (en) * 2002-07-19 2005-06-01 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Process for combustion of a liquid hydrocarbon
US7930998B2 (en) 2006-03-30 2011-04-26 Eric William Cottell Real time in-line water-in-fuel emulsion apparatus, process and system
US7934474B2 (en) * 2006-03-30 2011-05-03 Eric William Cottell Real time in-line hydrosonic water-in-fuel emulsion apparatus, process and system
DE102010008097A1 (de) * 2010-02-15 2011-08-18 Porep GmbH, 23775 Verfahren zum Umschalten der Kraftstoffzufuhr zu einer Verbrennungskraftmaschine von einem ersten Kraftstoff auf einen zweiten Kraftstoff und System zum Durchführen des Verfahrens
EP2832982A1 (en) * 2013-07-31 2015-02-04 OTC GmbH System and method for reducing the amount of polluting contents in the exhaust gas of a liquid fueled combustion engine
US10316798B2 (en) * 2015-10-20 2019-06-11 Ford Global Technologies, Llc Method and system for determining knock control fluid composition
DE102018206534A1 (de) * 2018-04-27 2019-10-31 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Mischvorrichtung zur Herstellung eines Kraftstoff-Wasser-Gemisches für eine Verbrennungskraftmaschine, Verbrennungskraftmaschine mit einer Mischvorrichtung und Kraftfahrzeug
RU2716428C1 (ru) * 2019-09-30 2020-03-11 Вячеслав Юрьевич Харитонов Комплекс кавитационно-вакуумного смешения вязких жидкостей

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2230071C2 (de) * 1972-06-20 1985-07-25 Convair Investments, Ltd., Nassau Vorrichtung zum Emulgieren von flüssigem Brennstoff und Wasser sowie zum Zerstäuben unter Anwendung von Ultraschallschwingungen
JPS5326605B2 (ru) * 1974-07-03 1978-08-03
DE3413318A1 (de) * 1984-04-09 1985-10-31 Hermann 6000 Frankfurt Schwan Verfahren zum erzeugen von gasen aus roh-oel, heizoel (wasser) mittels gesintertem radium und magnetkristallen und elektronenstrahl, hochfrequenz-ultraschall als brennstoffgemisch fuer heizungsanlagen- verbrennungsmotoren und turbinen etc.
DE3446110A1 (de) * 1984-12-18 1986-06-26 L. & C. Steinmüller GmbH, 5270 Gummersbach Verfahren zur verbrennung einer brennstoff/wasser-suspension mit niedriger schadstoffemission
IT1219506B (it) * 1988-03-18 1990-05-18 Renato Mandarini Procedimento e apparecchiatura per diminuire sensibilmente il consumo di combustibile e i prodotti inquinanti l'ambiente nei motori a combustione interna e nelle combustioni
SU1690828A1 (ru) * 1989-02-15 1991-11-15 Дальневосточный Проектно-Конструкторский Институт По Модернизации, Проектированию Флота И Совершенствованию Его Технической Эксплуатации "Дальгипрорыбфлот" Способ приготовлени водотопливных эмульсий
DE4101303A1 (de) * 1991-01-17 1992-07-30 Guenter Poeschl Anordnung zur druckzerstaeubung von fluessigem brennstoff und verfahren dafuer
DE4326360C1 (de) * 1993-08-05 1994-12-15 Ppv Verwaltungs Ag Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Brennstoffgemisches

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2538189C1 (ru) * 2013-07-25 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная сельскохозяйственная академия" Смеситель компонентов дизельного смесевого топлива
RU2546891C1 (ru) * 2014-04-02 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная сельскохозяйственная академия" Ультразвуковой смеситель растительного масла и минерального топлива

Also Published As

Publication number Publication date
DE19517537C2 (de) 1997-03-27
ATE180689T1 (de) 1999-06-15
DE69602744D1 (de) 1999-07-08
WO1996035505A1 (en) 1996-11-14
EP0824367A1 (en) 1998-02-25
DE19517537A1 (de) 1996-12-12
AU5764396A (en) 1996-11-29
KR19990014732A (ko) 1999-02-25
JPH11511827A (ja) 1999-10-12
CN1181718A (zh) 1998-05-13
EP0824367B1 (en) 1999-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2126292C1 (ru) Аппарат для подготовки топливной смеси
CA2321045C (en) Fuel emulsion blending system
US5679236A (en) Method and apparatus for the production of a fuel mixture
JP2013527417A (ja) 実時間インライン水−燃料エマルションの装置、プロセスおよびシステム
US20180328315A1 (en) Emulsifying system and emulsifying process
US6817347B2 (en) Fuel converter
EP0372353A2 (en) Fuel for reducing the noxiousness of exhaust gases, particularly for internal-combustion engines
US20140261251A1 (en) Methods and devices for fuel reformation
US5620570A (en) Method of manufacturing hydrous oil
EP1307530A2 (en) Fuel emulsion blending system
WO2008004450A1 (fr) Carburant en émulsion et appareillage et procédé pour sa fabrication
JP2005146926A (ja) 燃料改質装置
KR0156947B1 (ko) 함수연료의 공급방법
RU2615880C1 (ru) Двухтопливная система питания автотракторного дизеля
RU2819475C1 (ru) Акустический смеситель компонентов бионефтяного топлива с электронным управлением
JP2001248501A (ja) 含水油性燃料およびその製造方法並びにその製造装置
DE102007043302A1 (de) Vorrichtung zur Bildung von Emulsionen aus flüssigen Kraft- und Brennstoffen und Wasser, wässrigen Lösungen und anderen flüssigen Stoffen, zur besseren Verbrennung und Schadstoffreduzierung
WO2019180796A1 (ja) Ｈｈｏガス混合液体燃料供給装置、及びｈｈｏガス混合液体燃料の製造方法
JPH11159361A (ja) デュアルフューエル機関の液体燃料供給方法及び装置
KR101389978B1 (ko) 유화연료 제조장치
RU2016216C1 (ru) Устройство для приготовления водотопливной эмульсии
RU2819975C1 (ru) Автоматизированная система очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания в составе тормозного испытательного стенда
JP2008309455A (ja) エマルション燃焼装置
JPS5911743B2 (ja) 内燃機関の駆動方法
SU1593695A1 (ru) Устройство дл подготовки водонефт ных смесей к анализу