RU2196903C2 - Способ форсирования мощности двигателей внутреннего сгорания - Google Patents
Способ форсирования мощности двигателей внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2196903C2 RU2196903C2 RU2001108931/06A RU2001108931A RU2196903C2 RU 2196903 C2 RU2196903 C2 RU 2196903C2 RU 2001108931/06 A RU2001108931/06 A RU 2001108931/06A RU 2001108931 A RU2001108931 A RU 2001108931A RU 2196903 C2 RU2196903 C2 RU 2196903C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- water
- boosting
- basic
- nitrate
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области работы двигателей внутреннего сгорания, а именно к техническим решениям, направленным на осуществление возможности периодического форсирования их мощности путем ввода газообразующих добавок к обычному (базовому) углеводородному топливу. Предложен способ форсирования двигателей внутреннего сгорания, включающий подачу в камеру сгорания базового высококалорийного топлива, например углеводородного, и форсирующей добавки, разлагающейся с образованием дополнительного количества газов и паров воды. Сущность изобретения заключается в том, что в качестве форсирующей добавки в камеру сгорания вводят в диспергированном виде водный раствор на основе нитрата аммония и водорастворимого горючего, например карбамида, в соотношении к базовому высококалорийному топливу от 1:10 до 10:1. В качестве водорастворимого горючего могут быть использованы карбамид, уротропин, аммиак, спирты, углеводы и др. При вводе в камеру сгорания дополнительного водонитратного энергоносителя с тем же или большим секундным расходом, что и базового топлива, тепловой эффект суммарной реакции возрастает с одновременным увеличением объема газов, что повышает работоспособность двигателя. Регулирование уровня форсирования, а также содержания водяных паров в продуктах реакции достигается изменением соотношения расхода базового топлива и водонитратного энергоносителя, а также концентрацией раствора последнего. Технический результат заключается в обеспечении форсирования мощности двигателей, в частности, на транспорте, в повышении экологических показателей и улучшении стоимостных показателей. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области работы двигателей внутреннего сгорания. например поршневых, газотурбинных и т.д., а именно - к техническим решениям, направленным на осуществление возможности периодического форсирования их мощности путем ввода газообразующих добавок к обычному высококалорийному топливу, например углеводородному.
В последние годы в ряде стран ведутся исследования по использованию водотопливных эмульсий, содержащих до 30-50% воды в качестве топливных композиций для двигателей внутреннего сгорания (Иванов В.Н. и др. Применение топливоводяных эмульсий в двигателях внутреннего сгорания. Сб. Новые методы сжигания топлива. М. : Наука, 1965 г., с. 162). Накопленный положительный опыт показывает, что совместное применение штатного углеводородного топлива и воды снижает выход токсичных газов и, при небольшом содержании воды, может повысить термомеханический КПД рабочего цикла. Однако известный способ не может значительно повысить мощность двигателя. т.к. принципиальным недостатком его является то, что вода в составе топливных композиций является балластом, снижающим энерговооруженность двигательной установки.
Известно также промотирующее влияние органических нитратов на процессы воспламенения и сгорания топливовоздушных смесей. Добавка к основному топливу даже небольшого количества органических нитропроизводных, например нитрометана, существенно влияет на пусковые и эксплуатационные характеристики двигателя (Журнал "Мото", 2000 г. 4, с.26-27). Добавлением органических нитропроизводных к метиловому спирту удастся повысить мощность двигателей на 20% за счет роста температуры и давления в камере сгорания. Промотирующий эффект алкилнитратов объясняется созданием дополнительных активных центров и локальных повышений температуры при развитии экзотермических реакций. Сильный форсирующий эффект органических нитратов при большом содержании в топливе объясняется высокой концентрацией энергии в молекулах нитропродуктов, которая в случае использования нитрометана превышает теплоту взрыва тринитротолуола. Существенным недостатком использования в качестве добавок органических нитратов являются их высокая стоимость, токсичность и взрывоопасность.
Предложен способ форсирования двигателей внутреннего сгорания, включающий подачу в камеру сгорания базового высококалорийного топлива, например углеводородного, и форсирующей газообразующей добавки.
Отличием является то, что в качестве форсирующей добавки вводят в диспергированном виде водный раствор на основе нитрата аммония и водорастворимого горючего в соотношении к базовому высококалорийному топливу от 1:10 до 10:1.
В качестве водорастворимого горючего могут быть использованы карбамид, уротропин, аммиак, спирты, углеводы и др. с добавками для подавления детонационных процессов при сгорании воздушно-топливного заряда.
Водонитратные растворы можно использовать в качестве активной экологической присадки, т.к. продукты термораспада растворов на основе нитрата аммония, с учетом присутствия воды-растворителя, более чем на 50% состоят из водяного пара, снижающего выход токсичных продуктов базового топлива. Для форсирования мощности водонитратные растворы целесообразно использовать совместно с высококалорийным топливом или в составе топливных композиций. Полная идеальная работа окислительсодержащего энергоносителя на единицу выделяющегося тепла может быть значительно выше, т.к. степень полезного расширения продуктов сгорания воздушно-топливных зарядов для поршневых двигателей не превышает 10-21, а расширение водонитратного газогенератора начинается из объема жидкости с плотностью на 2 порядка большей (плотность молекулярной упаковки). Использование водонитратных композиций позволяет существенно форсировать мощность силовых установок при "пиковых" нагрузках, при этом снижаются токсичность выхлопа, максимальная температура цикла и температура отработавших газов.
Водонитратные композиции вводят в диспергированном состоянии, например непосредственным впрыском раствора совместно с базовым высококалорийным топливом, аналогично известному процессу использования водотопливных эмульсий. При этом величина форсирования мощности двигателя будет ограничена конструкционным запасом прочности двигателя и производительностью системы форсажного впрыска. Поскольку плотность и объемное энергосодержание растворов водонитратного энергоносителя может на 2-3 порядка превышать характеристики базовых воздушно-топливных смесей, теоретически допустимо кратковременное форсирование мощности двигателя в десятки раз. Регулирование уровня форсирования, а также содержания водяных паров в продуктах реакции достигается изменением соотношения расхода базового и водонитратного энергоносителей, а также изменением концентрации раствора газогенератора в воде.
Водонитратный энергоноситель вводят в камеру сгорания в соотношении к расходу базового топлива от 1:10 до 10:1. При соотношении компонентов менее 1: 10 форсирующий эффект является незначительным, а при увеличении соотношения более 10:1 - суммарный расход топлива чрезмерно возрастает.
Ниже приведен пример осуществления изобретения.
Пример.
Процесс сгорания углеводородного (базового) топлива и раствора газогенератора (водонитратный энергоноситель) из нитрата аммония 80 вес. ч., водорастворимого горючего, например карбамида, 20 вес. ч., и воды 5 вес. ч. с одинаковым удельным расходом по массе 1:1 обоих компонентов описывается суммарным уравнением:
2 -CH2- + 3О2 + 13N2 + 0,1[3NH4NO4 + CO(NH2)2 + Н2О] = 2,1CO2 + 2,9H2O + 13,4N2
При вводе в камеру сгорания дополнительно водонитратного энергоносителя с тем же секундным расходом, что и базового топлива, тепловой эффект суммарной реакции возрастает на 8% с одновременным увеличением количества образующихся газов на 8%, что, с учетом неизменной работы на сжатие исходного объема воздуха, повысит работоспособность двигателя внутреннего сгорания примерно на 15%. Образование водяных паров относительно оксидов углерода при этом увеличится примерно в 1,4 раза.
2 -CH2- + 3О2 + 13N2 + 0,1[3NH4NO4 + CO(NH2)2 + Н2О] = 2,1CO2 + 2,9H2O + 13,4N2
При вводе в камеру сгорания дополнительно водонитратного энергоносителя с тем же секундным расходом, что и базового топлива, тепловой эффект суммарной реакции возрастает на 8% с одновременным увеличением количества образующихся газов на 8%, что, с учетом неизменной работы на сжатие исходного объема воздуха, повысит работоспособность двигателя внутреннего сгорания примерно на 15%. Образование водяных паров относительно оксидов углерода при этом увеличится примерно в 1,4 раза.
В таблице приведены характеристики сгорания стехиометрических соотношений дешевых водорастворимых горючих с окислителем, которые можно использовать в составе водонитратного энергоносителя для форсирования мощности двигателей внутреннего сгорания.
Из таблицы следует, что энергосодержание стехиометрических водонитратных энергоносителей примерно на порядок ниже теплопроизводительности углеводородов, но выход водяных паров в продуктах реакции нитрата аммония с горючими веществами в 7-9 раз выше. Это объясняется тем, что при горении на воздухе газообразный окислитель неограниченно расходуется из окружающей атмосферы, тогда как в растворе двадцать процентов активного кислорода сопровождают выход 45% водяного пара из селитры.
В качестве дополнительного окислителя при сгорании комбинированного топлива можно использовать атмосферный воздух. В этом случае массовая доля горючих веществ в растворе окислителя увеличивается сверх стехиометрического до 30-60%, а недостающий кислород будет расходоваться из воздуха по обычному циклу работы двигателя на базовом топливе. Наиболее перспективно совместное использование водонитратного энергоносителя и углеводородов или их производных, что позволит снизить до 50-70% расход штатных нефтепродуктов. Это можно реализовать в системах совместной или раздельной подачи компонентов, например, в двигателях с воспламенением от сжатия.
Свойства нитрата аммония (аммиачной селитры) хорошо изучены в теории взрывчатых веществ: это дешевое и, при обычных условиях, безопасное в обращении азотное удобрение, хорошо растворимое в воде.
Предлагаемый способ обеспечивает возможность многократного форсирования мощности двигательных установок, в частности, на транспорте, а по экологичности и стоимостным показателям превосходит известные способы.
Claims (1)
- Способ форсирования мощности двигателей внутреннего сгорания, включающий подачу в камеру сгорания высококалорийного топлива, отличающийся тем, что в камеру сгорания дополнительно вводят в диспергированном виде водный раствор на основе нитрата аммония и водорастворимого горючего в соотношении к высококалорийному топливу от 1: 10 до 10: 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001108931/06A RU2196903C2 (ru) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | Способ форсирования мощности двигателей внутреннего сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001108931/06A RU2196903C2 (ru) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | Способ форсирования мощности двигателей внутреннего сгорания |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2196903C2 true RU2196903C2 (ru) | 2003-01-20 |
Family
ID=20247991
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001108931/06A RU2196903C2 (ru) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | Способ форсирования мощности двигателей внутреннего сгорания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2196903C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013176584A2 (ru) * | 2012-05-24 | 2013-11-28 | Закрытое Акционерное Общество "Ифохим" | Альтернативное универсальное топливо и способ его получения |
CN113638801A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-11-12 | 刘贽维 | 一种高效内燃机 |
-
2001
- 2001-04-04 RU RU2001108931/06A patent/RU2196903C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013176584A2 (ru) * | 2012-05-24 | 2013-11-28 | Закрытое Акционерное Общество "Ифохим" | Альтернативное универсальное топливо и способ его получения |
WO2013176584A3 (ru) * | 2012-05-24 | 2014-03-13 | Закрытое Акционерное Общество "Ифохим" | Альтернативное универсальное топливо и способ его получения |
CN113638801A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-11-12 | 刘贽维 | 一种高效内燃机 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11274259B2 (en) | Fuel including poly-oxygenated aluminum hydroxide | |
US20100162968A1 (en) | Anaerobic deflagration internal piston engines, anaerobic fuels and vehicles comprising the same | |
CA1171672A (en) | Hydrogen-oxygen thermochemical combustion initiation | |
CA1119405A (en) | Hydrogen carrier in base fuel | |
CA1149165A (en) | Hydrogen carrier in base fuel | |
RU2196903C2 (ru) | Способ форсирования мощности двигателей внутреннего сгорания | |
US20130312315A1 (en) | Alternative universal fuel and production method thereof | |
RU2314334C1 (ru) | Присадка к моторному топливу | |
US4201553A (en) | Method of improving combustion of fuels and novel fuel compositions | |
CN102844414A (zh) | 具有增强的机械能输出的合成燃料 | |
US4166724A (en) | Fuel composition | |
US20120210967A1 (en) | Anaerobic deflagration internal piston engines, anaerobic fuels and vehicles comprosing the same | |
RU2154741C1 (ru) | Способ работы газового двигателя внутреннего сгорания | |
RU2230917C2 (ru) | Способ получения рабочего тела для тепловых машин | |
KR790001846B1 (ko) | 알콜을 내연기관의 연료로 사용하는 방법 | |
RU2154742C1 (ru) | Способ работы газового двигателя внутреннего сгорания | |
US2993335A (en) | Reaction motor fuel | |
CA1179138A (en) | Process for producing an acetylene base fuel gas | |
RU2169275C1 (ru) | Способ работы двигателя внутреннего сгорания (варианты) | |
JP3050980B2 (ja) | 内燃機関用の燃料 | |
CA1149163A (en) | Combustion of ammonia with hydrogen carrier | |
Tyagi et al. | NITROMETHANE: AN EMERGING ALTERNATIVE FUEL ADDITIVE WITH ASSOCIATED CHALLENGES | |
CA1149164A (en) | Combustion of organic amine with hydrogen carrier | |
RU2084655C1 (ru) | Способ применения низкооктанового топлива | |
CA2466438A1 (en) | Substitute of traditional diesel by crude oil emulsion |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070405 |