RU2557965C2 - Способ и система работы двигателя с воспламенением от сжатия - Google Patents

Способ и система работы двигателя с воспламенением от сжатия Download PDF

Info

Publication number
RU2557965C2
RU2557965C2 RU2012146220/06A RU2012146220A RU2557965C2 RU 2557965 C2 RU2557965 C2 RU 2557965C2 RU 2012146220/06 A RU2012146220/06 A RU 2012146220/06A RU 2012146220 A RU2012146220 A RU 2012146220A RU 2557965 C2 RU2557965 C2 RU 2557965C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
alcohol
primary fuel
engine
storage chamber
Prior art date
Application number
RU2012146220/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012146220A (ru
Inventor
Пэр ЛТ. ГАБРИЭЛЬССОН
Тон Ф.В. ЯНССЕНС
Свенд Эрик МИККЕЛЬСЕН
Симон Ивар АНДЕРСЕН
Original Assignee
Хальдор Топсеэ А/С
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 Хальдор Топсеэ А/С filed Critical Хальдор Топсеэ А/С
Publication of RU2012146220A publication Critical patent/RU2012146220A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2557965C2 publication Critical patent/RU2557965C2/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C10L1/026—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only for compression ignition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/12—Other methods of operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B51/00—Other methods of operating engines involving pretreating of, or adding substances to, combustion air, fuel, or fuel-air mixture of the engines
    • F02B51/02—Other methods of operating engines involving pretreating of, or adding substances to, combustion air, fuel, or fuel-air mixture of the engines involving catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0649—Liquid fuels having different boiling temperatures, volatilities, densities, viscosities, cetane or octane numbers
    • F02D19/0652—Biofuels, e.g. plant oils
    • F02D19/0655—Biofuels, e.g. plant oils at least one fuel being an alcohol, e.g. ethanol
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663—Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0668—Treating or cleaning means; Fuel filters
    • F02D19/0671—Means to generate or modify a fuel, e.g. reformers, electrolytic cells or membranes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663—Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0684—High pressure fuel injection systems; Details on pumps, rails or the arrangement of valves in the fuel supply and return systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/081—Adjusting the fuel composition or mixing ratio; Transitioning from one fuel to the other
    • 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
    • F02M27/00—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • F02M27/02—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663—Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0686—Injectors
    • F02D19/0694—Injectors operating with a plurality of fuels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/082—Premixed fuels, i.e. emulsions or blends
    • F02D19/084—Blends of gasoline and alcohols, e.g. E85
    • 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
    • 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
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложен способ работы двигателя с воспламенением от сжатия на эфирсодержащем топливе, полученном из первичного топлива на основе спирта, включающий стадии: 1 - непрерывного отбора первичного топлива из топливного бака (2) и сжатие топлива в жидкой форме до конечного давления впрыска; 2 - непрерывного введения сжатого первичного топлива в топливную накопительную камеру (6); 3 - непрерывного распределения сжатого первичного топлива в трубки (9a-9d), соединяющие накопительную камеру (6) с топливными форсунками (11a-11d) двигателя; 4 - перед подачей в топливные форсунки, непрерывного превращения сжатого первичного топлива в эфирсодержащее топливо контактом с катализатором дегидратации спирта (10a-10d), расположенным в каждой трубке перед топливными форсунками; 5 - непрерывного впрыска эфирсодержащего топлива под давлением впрыска в двигатель; 6 - непрерывного отбора части первичного топлива из накопительной камеры и рециркулирование отобранного первичного топлива в топливный бак. Также предложена топливная система для реализации описанного способа. Технический результат заключается в оптимизации системы обработки и хранения топлива на транспортном средстве. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к способу работы двигателей с воспламенением от сжатия и, в частности, к работе таких двигателей с топливом, содержащим простой эфир.
Также в изобретении представлена система для применения данного изобретения.
Наиболее типовым примером двигателя с воспламенением от сжатия является дизельный двигатель, работающий на дизельном топливе с высоким цетановым числом. Для снижения загрязнения окружающей среды продуктами сгорания дизельного топлива, в прошлом предпринимались попытки заменить дизельное топливо альтернативными видами топлива, которые являются менее вредными для окружающей среды.
Простые эфиры, в частности, полученные дегидратацией низших спиртов, такие как диметиловый эфир и диэтиловый эфир, оказались превосходным дизельным топливом.
Применение низших простых эфиров в качестве дизельного топлива описано во множестве публикаций, например, в патентах №№4,892,561, 5,906,664 и 7,449,034.
Несмотря на чистые характеристики сгорания и высокую эффективность в дизельном двигателе, основным недостатком топлива на основе простых эфиров являются проблемы хранения и обработки в самом транспортном средстве. В условиях окружающей среды диметиловый эфир находится в газообразной форме. Для превращения топлива на основе диметилового эфира в более удобную жидкую форму топливо необходимо хранить и обрабатывать под давлением.
Хотя диэтиловый эфир имеет жидкую форму в условиях окружающей среды, этот эфир имеет высокое значение давления пара и является высоко взрывоопасным при контакте с воздухом.
Современные дизельные двигатели имеют систему непосредственного впрыска топлива. Система включает насос высокого давления и топливную накопительную камеру, в которой топливо хранится при высоком давлении выше 2000 бар. Накопительная камера снабжает множество топливных форсунок топливом под высоким давлением. Излишек топлива отбирается из камеры, давление сбрасывается и топливо рециркулируется обратно в топливный бак.
Такая система, в сочетании с применением простого эфира в качестве топлива для дизельного двигателя описана в патенте США №6,340,003. В способе данного патента первичное метанольное топливо подвергают давлению и превращают в эфирсодержащее дизельное топливо до введения в накопительную камеру. Недостатки этого способа проявляются, когда излишки эфирсодержащего топлива нужно удалять из камеры и рециркулировать в топливный бак, для чего необходимо иметь два бака, один для спиртового топлива, другой для превращенного эфирсодержащего топлива.
Основным объектом данного изобретения является способ превращения первичного топлива на основе низшего спирта или смеси низших спиртов на месте в транспортном средстве во вторичное топливо, содержащее простой эфир для работы дизельного двигателя с обычной системой непосредственного впрыска топлива, который позволит избежать проблем, связанных с обработкой и хранением вторичного топлива, в частности, в транспортных средствах.
В соответствии с указанным выше объектом, в данном изобретении представлен способ работы двигателя с воспламенением от сжатия на эфирсодержащем топливе, полученном превращением первичного топлива на основе спирта, включающий стадии:
(a) непрерывного отбора первичного топлива на основе спирта из топливного бака и сжатие первичного топлива на основе спирта в жидкой форме до конечного давления впрыска топлива в двигатель;
(b) непрерывного введения сжатого первичного топлива на основе спирта в топливную накопительную камеру;
(c) непрерывного распределения сжатого первичного топлива на основе спирта в трубки, соединяющие накопительную камеру с топливными форсунками двигателя;
(d) перед подачей в топливные форсунки, непрерывного превращения сжатого первичного топлива на основе спирта в эфирсодержащее топливо контактом с катализатором дегидратации спирта, расположенным в каждой трубке перед топливными форсунками;
(e) непрерывного впрыска эфирсодержащего топлива под давлением впрыска в двигатель; и
(f) непрерывного отбора части введенного первичного топлива на основе спирта из накопительной камеры; и
(g) сброс давления и рециркулирование отобранного первичного топлива на основе спирта в топливный бак.
В изобретении также представлена система для применения указанного выше способа, включающая
двигатель с воспламенением от сжатия;
топливный бак, приспособленный для хранения первичного топлива на основе спирта;
насос высокого давления для сжатия первичного топлива на основе спирта;
накопительную камеру, приспособленную для принятия и хранения сжатого первичного топлива на основе спирта;
соединительные трубки для соединения накопительной камеры и топливных форсунок для впрыска топлива в двигатель с воспламенением от сжатия;
катализатор дегидратации спирта, расположенный в каждой соединительной трубке между накопительной камерой и топливными форсунками; и
линию рециркулирования для рециркулирования излишков первичного топлива на основе спирта из накопительной камеры в топливный бак.
Преимуществом способа и системы в соответствии с данным изобретением является то, что все полученное эфирное топливо сразу же используется для запуска двигателя и избыток эфирного топлива отсутствует. Избыток первичного топлива на основе спирта рециркулируется в топливный бак.
Эфирное топливо получают дегидратацией спирта до соответствующего простого эфира согласно реакции:
2CnH(2n+2)O↔C2nH(4n+2)+H2O
Дегидратация спиртов до простых эфиров обычно катализируется жидкими или твердыми кислотами, такими как серная кислота, окись алюминия, цеолит, сульфоновая кислота, двуокись циркония-вольфраматы, фосфаты окиси алюминия.
Дегидратация спирта является равновесной реакцией. Таким образом, ограничения равновесия препятствуют 100% превращения спирта в простой эфир и воду.
При температуре реакции для, например, первичного топлива на основе этанола, содержащего 95 масс.% этанола и 5 масс.% воды, равновесные композиции при температуре дегидратации от 150 до 350°C включают 9-21 масс.% этанола, 19-22 масс.% H2O и 59-71% масс. диэтилового эфира. Для того чтобы обеспечить гомогенность композиции, предпочтительно добавлять эмульгатор, который практически не превращается под воздействием катализатора дегидратации, либо в виде добавки при подаче первичного топлива в накопительную камеру, либо в виде добавки к первичному топливу, либо в топливном баке, либо при подаче первичного топлива в транспортное средство.
Кроме метанола и этанола, смеси этих и других спиртов также являются подходящим спиртами, которые могут быть основой для первичного топлива в соответствии с данным изобретением.
Предпочтительными смесями спиртов являются смеси метанола и этанола.
Другие подходящие виды первичного топлива на основе спирта включают метанол и смеси спиртов и углеводородов, такие как бензин. Последний включает коммерчески доступный Е85, обычно содержащий 85% этанола, 13% бензина и 2% МТБЭ (метил-трет-бутилового эфира), а также другие композиции спирта, бензина и добавок к бензину, которые могут применяться в соответствии с данным изобретением. Хотя их называют смесями спирта и бензина, бензин и добавки к бензину могут содержать незначительные количества неуглеводородов, таких как металлорганические катализаторы сгорания. Виды первичного топлива также могут содержать воду при условии, что первичное топливо смешиваемо с водой или что присутствует эмульгатор, такой, который позволяет гомогенно распределять воду в первичном топливе.
Для целей данного описания вторичное топливо определяют как топливную смесь, полученную из первичного топлива, такого как описано выше. Вторичное топливо содержит простой эфир, подходящий для применения в дизельных двигателях, с полезными характеристиками поджигания и сгорания. Оно включает указанную выше смесь диэтилового эфира/этанола/воды и смесь диметилового эфира/метанола/воды с содержанием метанола вплоть до 20%, а также похожие смеси, которые дополнительно содержат углеводороды, такие как бензин. В патенте США №7,449,034 показано, что дизельное топливо, содержащее диметиловый эфир, метанол и вплоть до 48% воды является эффективным топливом для дизельных двигателей. Если первичное топливо содержит бензин (включая добавки), он также может содержаться во вторичном топливе, и считается, что бензин не претерпевает значительного превращения под воздействием катализатора дегидратации.
В пределах указанного выше интервала композиций вторичного топлива, условия работы для способа в соответствии с данным изобретением обычно корректируются до температуры впрыска от 150°C до 350°C и давления впрыска от 200 до 2400 бар. Таким образом, превращение спирта в смесь простого эфира, воды и спирта проходит адиабатическим образом с подходящей скоростью реакции в присутствии катализатора дегидратации.
Для повышения температуры первичного топлива на основе спирта до температуры реакции дегидратации, топливо необходимо нагреть по сравнению с температурой окружающей среды. Предпочтительно, это осуществляется пропусканием сжатого топлива через теплообменник в косвенном теплообмене с горячим выхлопным газом из двигателя до накопления первичного топлива на основе спирта в накопительной камере.
Из накопительной камеры первичное топливо на основе спирта подают в каждую трубку, соединяющую камеру с топливными форсунками, и оно контактирует с катализатором, который катализирует указанную выше дегидратацию спирта при подходящей температуре.
Катализатор дегидратации может быть в виде изделия с каталитической активностью на боковой стенке трубок, как описано в патенте США №6,319,877, или внутри камеры реактора, установленной на каждой трубке между накопительной камерой и топливными форсунками.
В одном варианте данного изобретения катализатор электрически нагревают до температуры реакции.
Во время запуска двигателя выхлопной газ может иметь температуру, которая недостаточна для нагревания первичного топлива на основе спирта до необходимой температуры реакции. В этих условиях предпочтительно включать в указанный выше способ дополнительную стадию нагревания сжатого топлива, например, электрическим нагревательным элементом, установленным в накопительной камере, или подогревателем двигателя.
Условия работы способа в соответствии с данным изобретением корректируются для получения эфирного топлива с требуемыми свойствами возгорания.
Указанные выше характеристики и аспекты изобретения более подробно объясняются в представленном ниже описании со ссылками на рисунки, в которых на единственном рисунке схематически показана система с обычным узлом непосредственного впрыска топлива с добавлением реакторов дегидратации спирта для применения в способе в соответствии с данным изобретением.
Двигатель с воспламенением от сжатия с обычной системой непосредственного впрыска топлива для применения в конкретном варианте данного изобретения содержит топливный бак для первичного топлива на основе спирта 2, соединенный через линию 3 с насосом высокого давления 4. Первичное топливо на основе спирта сжимают в насосе 4 до конечного давления впрыска и пропускают в накопительную камеру 6 обычной системы непосредственного впрыска. До попадания в камеру 6 сжатое первичное топливо на основе спирта нагревают косвенным теплообменом с горячим выхлопным газом 7 из двигателя (не показан) в теплообменнике 8.
Сжатое первичное топливо на основе спирта косвенно предварительно нагревают в теплообменнике 8 до температуры дегидратации спирта, например от 150°C до 300°C.
Во время обычных циклов нагрузки двигателя предварительно нагретое и сжатое первичное топливо на основе спирта пропускают непрерывно в накопительную камеру 6 и распределяют через линию 9а, 9b, 9с и 9d в топливные форсунки 11а, 11b, 11с и 11d.
До введения в топливные форсунки первичное топливо на основе спирта дегидратируют в присутствии катализатора дегидратации, расположенного в каждой из линий 9а-9d. Катализатор дегидратации может быть в виде изделий с каталитической активностью в линиях 9а - 9d или, как показано на рисунке, может быть в виде неподвижного слоя в реакторах 10а, 10b, 10c и 10d. При контакте с катализатором дегидратации первичное топливо на основе спирта частично превращается в указанные выше топливные смеси, содержащие простой эфир, спирт, и воду, и, возможно, бензин.
Во время запуска при низких циклах нагрузки двигателя, температура выхлопного газа двигателя может быть недостаточно высокой для обеспечивания соответствующего нагревания в теплообменнике 8. При таких циклах двигателя сжатое первичное топливо на основе спирта далее нагревают в накопительной камере 6 с помощью электрического нагревательного элемента 12, расположенного в камере. Альтернативно, или дополнительно, катализатор может быть нагрет электрически (не показано).
Так как указанная выше система работает непрерывно, излишек первичного топлива на основе спирта необходимо непрерывно выбрасывать из камеры 6. Это осуществляется с помощью клапана 14, который является гидравлическим или электрическим.
Излишек первичного топлива на основе спирта подвергается снижению давления в линии 16 к топливному баку 2.
Представленное выше описание дано на примере двигателей с обычно системой непосредственного впрыска топлива, но специалисты в данной области техники поймут, что данное изобретение также подходит для применения в других типах двигателей воспламенения от сжатия.
Представленное выше описание и рисунок являются только схематическими, части и средства, обычные для двигателей воспламенения от сжатия, являются очевидными для специалистов в данной области техники и не показаны на рисунке.

Claims (11)

1. Способ работы двигателя с воспламенением от сжатия на эфирсодержащем топливе, полученном превращением первичного топлива на основе спирта, включающий стадии:
(a) непрерывного отбора первичного топлива на основе спирта из топливного бака и сжатие первичного топлива на основе спирта в жидкой форме до конечного давления впрыска топлива в двигатель;
(b) непрерывного введения сжатого первичного топлива на основе спирта в топливную накопительную камеру;
(c) непрерывного распределения сжатого первичного топлива на основе спирта в трубки, соединяющие накопительную камеру с топливными форсунками двигателя;
(d) перед подачей в топливные форсунки, непрерывного превращения по меньшей мере части сжатого первичного топлива на основе спирта в эфирсодержащее топливо контактом с катализатором дегидратации спирта, расположенным в каждой трубке перед топливными форсунками;
(e) непрерывного впрыска эфирсодержащего топлива под давлением впрыска в двигатель; и
(f) непрерывного отбора части введенного первичного топлива на основе спирта из накопительной камеры; и
(g) сброс давления и рециркулирование отобранного первичного топлива на основе спирта в топливный бак.
2. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию предварительного нагрева первичного топлива на основе спирта косвенным теплообменом с горячим выхлопным газом из двигателя.
3. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию нагрева сжатого топлива в накопительной камере.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что первичное топливо на основе спирта содержит смесь различных спиртов.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что первичное топливо на основе спирта содержит метанол и/или этанол.
6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что первичное топливо на основе спирта содержит бензин.
7. Система для применения способа по п.1, включающая
двигатель с воспламенением от сжатия;
топливный бак, приспособленный для хранения первичного топлива на основе спирта;
насос высокого давления для сжатия первичного топлива на основе спирта;
накопительную камеру, приспособленную для принятия и хранения сжатого первичного топлива на основе спирта;
соединительные трубки для соединения накопительной камеры и топливных форсунок для впрыска топлива в двигатель с воспламенением от сжатия;
катализатор дегидратации спирта, расположенный в каждой соединительной трубке между накопительной камерой и топливными форсунками; и
линию рециркулирования для рециркулирования излишков первичного топлива на основе спирта из накопительной камеры в топливный бак.
8. Система по п.7, дополнительно содержащая теплообменник для нагревания первичного топлива на основе спирта косвенным теплообменом с горячим выхлопным газом двигателя с воспламенением от сжатия.
9. Система по п.7, дополнительно содержащая устройства нагревания в накопительной камере.
10. Система по п.7, дополнительно содержащая устройства нагревания для нагревания катализатора дегидратации.
11. Система по любому из пп.7-10, отличающаяся тем, что катализатор дегидратации представлен в виде изделия с каталитической активностью.
RU2012146220/06A 2010-03-31 2011-03-02 Способ и система работы двигателя с воспламенением от сжатия RU2557965C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201000273 2010-03-31
DKPA201000273 2010-03-31
DKPA201000587 2010-07-02
DKPA201000587 2010-07-02
PCT/EP2011/001021 WO2011120615A1 (en) 2010-03-31 2011-03-02 Method and system for operating a pressure ignition engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012146220A RU2012146220A (ru) 2014-05-20
RU2557965C2 true RU2557965C2 (ru) 2015-07-27

Family

ID=43971686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012146220/06A RU2557965C2 (ru) 2010-03-31 2011-03-02 Способ и система работы двигателя с воспламенением от сжатия

Country Status (12)

Country Link
US (1) US9109506B2 (ru)
EP (1) EP2553236B1 (ru)
JP (1) JP5815016B2 (ru)
KR (1) KR20130019403A (ru)
CN (1) CN102947571B (ru)
BR (1) BR112012024588A2 (ru)
CA (1) CA2793632A1 (ru)
CL (1) CL2012002672A1 (ru)
CO (1) CO6612262A2 (ru)
RU (1) RU2557965C2 (ru)
WO (1) WO2011120615A1 (ru)
ZA (1) ZA201207121B (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722006C1 (ru) * 2019-09-13 2020-05-25 Мусин Ильшат Гайсеевич Способ работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с искровым зажиганием и устройство подачи топлива для него

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012014755A1 (de) * 2012-07-26 2014-05-15 Man Truck & Bus Ag Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung eines Alkohols in ein Kraftstoffgemisch
US9482165B2 (en) 2013-04-19 2016-11-01 Caterpillar Inc. Dual fuel common rail depressurization during engine shutdown and machine using same
FR3007246B1 (fr) 2013-06-25 2015-07-17 Ab7 Innovation Dispositif attracticide autonome de lutte contre les insectes volants nuisibles et particulierement les mouches
EP3194554A4 (en) * 2014-05-12 2018-04-25 The Procter and Gamble Company Anti-microbial cleaning composition
CN105991285B (zh) 2015-02-16 2019-06-11 阿里巴巴集团控股有限公司 用于量子密钥分发过程的身份认证方法、装置及系统
CN105020066A (zh) * 2015-08-05 2015-11-04 卓永哲 用于发动机的汽油高温多点喷射辅助装置
JP2019104924A (ja) * 2019-02-19 2019-06-27 ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニーＴｈｅ Ｐｒｏｃｔｅｒ ＆ Ｇａｍｂｌｅ Ｃｏｍｐａｎｙ 抗菌洗浄組成物
CN111075620B (zh) * 2019-12-19 2021-08-13 浙江吉利新能源商用车集团有限公司 一种增程器冷启动系统及汽车
CN112901380B (zh) * 2020-09-01 2022-06-21 太原理工大学 一种压燃式甲醇发动机燃料供给系统及其控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4408572A (en) * 1981-07-27 1983-10-11 Conoco Inc. Ether cold starter in alcohol fuel treatment and distribution apparatus and method
US4876989A (en) * 1988-05-10 1989-10-31 Technology Development Associates, Inc. Enhanced performance of alcohol fueled engine during cold conditions
RU2205861C1 (ru) * 1999-07-01 2003-06-10 Хальдор Топсёэ А/С Непрерывная дегидратация спирта до простого эфира и воды, применяемых как топливо для дизельных двигателей
RU2261345C2 (ru) * 1999-12-10 2005-09-27 Хальдор Топсеэ А/С Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия
US7484495B2 (en) * 2006-01-13 2009-02-03 Honda Motor Co., Ltd. Homogeneous charge compression ignition internal combustion engine

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ZW28380A1 (en) * 1979-12-27 1981-07-22 Aeci Ltd A device for converting alcohols to ethers
US4418653A (en) * 1982-06-07 1983-12-06 Conoco Inc. Alcohol fuel dual-catalyst treatment apparatus and method
US4892561A (en) 1982-08-11 1990-01-09 Levine Irving E Methyl ether fuels for internal combustion engines
NO154486C (no) * 1984-04-12 1986-10-01 Norsk Hydro As Katalysator og dens anvendelse for spalting av metanol.
US4993386A (en) * 1988-12-29 1991-02-19 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Operation control system for internal combustion engine
JPH0388957A (ja) * 1989-08-22 1991-04-15 New Zealand Government 圧縮点火エンジンの燃料供給装置及びその制御装置
US5906664A (en) 1994-08-12 1999-05-25 Amoco Corporation Fuels for diesel engines
US6245303B1 (en) * 1998-01-14 2001-06-12 Arthur D. Little, Inc. Reactor for producing hydrogen from hydrocarbon fuels
ATE340644T1 (de) 1998-11-18 2006-10-15 Haldor Topsoe As Verfahren zur herstellung eines gegenstandes mit katalytischer oberflächenschicht
JP2001050118A (ja) 1999-08-05 2001-02-23 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の燃料改質装置付き燃料噴射弁
US6668763B2 (en) * 2002-03-11 2003-12-30 The University Of Chicago Process for in-situ production of hydrogen (H2) by alcohol decomposition for emission reduction from internal combustion engines
US6936238B2 (en) * 2002-09-06 2005-08-30 General Motors Corporation Compact partial oxidation/steam reactor with integrated air preheater, fuel and water vaporizer
MXPA05004061A (es) * 2002-10-18 2005-06-08 Monsanto Technology Llc Uso de catalizadores de cobre con soporte metalico para la reformacion de alcoholes.
CN1327121C (zh) 2002-12-05 2007-07-18 天津大学 超低排放甲醇燃料发动机
ATE555297T1 (de) * 2003-12-01 2012-05-15 Shell Int Research Verfahren zum betrieb eines verbrennungsmotors mit eigenzündung in kombination mit einem katalytischen reformer
JP2006167511A (ja) 2004-12-13 2006-06-29 Nissan Motor Co Ltd 燃料変換用触媒及びこれを用いた燃料供給装置
JP2006226172A (ja) 2005-02-17 2006-08-31 Honda Motor Co Ltd 圧縮着火内燃機関の制御方法
JP2006233864A (ja) * 2005-02-24 2006-09-07 Honda Motor Co Ltd 圧縮着火内燃機関の制御方法
WO2006092392A1 (en) * 2005-03-01 2006-09-08 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Reforming of gtl for marine applications
JP4382722B2 (ja) * 2005-08-04 2009-12-16 本田技研工業株式会社 内燃機関システム
KR101367011B1 (ko) * 2006-06-13 2014-03-14 몬산토 테크놀로지 엘엘씨 개질된 알코올 동력 시스템
US7661414B2 (en) * 2006-10-30 2010-02-16 Honda Motor Co., Ltd. Internal combustion engine system
JP4789116B2 (ja) * 2007-05-17 2011-10-12 本田技研工業株式会社 内燃機関用エタノール燃料改質システム
JP2009203813A (ja) 2008-02-26 2009-09-10 Denso Corp 燃料供給制御装置
JP5148361B2 (ja) 2008-05-13 2013-02-20 三桜工業株式会社 触媒燃焼式燃料・吸気加熱システム
CN101302972A (zh) 2008-06-12 2008-11-12 上海交通大学 二甲醚发动机分体齿轮泵式燃料供给系统
JP2010223151A (ja) 2009-03-25 2010-10-07 Daihatsu Motor Co Ltd アルコールを主成分とする燃料を使用した内燃機関
US20110277734A1 (en) * 2010-05-11 2011-11-17 Mccann David M Catalytic fuel oxidation system using exhaust gas

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4408572A (en) * 1981-07-27 1983-10-11 Conoco Inc. Ether cold starter in alcohol fuel treatment and distribution apparatus and method
US4876989A (en) * 1988-05-10 1989-10-31 Technology Development Associates, Inc. Enhanced performance of alcohol fueled engine during cold conditions
RU2205861C1 (ru) * 1999-07-01 2003-06-10 Хальдор Топсёэ А/С Непрерывная дегидратация спирта до простого эфира и воды, применяемых как топливо для дизельных двигателей
RU2261345C2 (ru) * 1999-12-10 2005-09-27 Хальдор Топсеэ А/С Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия
US7484495B2 (en) * 2006-01-13 2009-02-03 Honda Motor Co., Ltd. Homogeneous charge compression ignition internal combustion engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722006C1 (ru) * 2019-09-13 2020-05-25 Мусин Ильшат Гайсеевич Способ работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с искровым зажиганием и устройство подачи топлива для него

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013524064A (ja) 2013-06-17
CA2793632A1 (en) 2011-10-06
CN102947571B (zh) 2016-01-06
CO6612262A2 (es) 2013-02-01
CN102947571A (zh) 2013-02-27
KR20130019403A (ko) 2013-02-26
BR112012024588A2 (pt) 2017-10-03
EP2553236A1 (en) 2013-02-06
WO2011120615A8 (en) 2012-11-08
CL2012002672A1 (es) 2013-03-08
JP5815016B2 (ja) 2015-11-17
RU2012146220A (ru) 2014-05-20
US20130068186A1 (en) 2013-03-21
US9109506B2 (en) 2015-08-18
EP2553236B1 (en) 2015-06-17
ZA201207121B (en) 2014-01-29
WO2011120615A1 (en) 2011-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2557965C2 (ru) Способ и система работы двигателя с воспламенением от сжатия
CA2328000C (en) Method of operating a compression ignition engine
US8820269B2 (en) Method and system for operating a compression ignition engine on alcohol containing primary fuels
CA1327878C (en) Enhanced performance of alcohol fueled engine during cold conditions
RU2205861C1 (ru) Непрерывная дегидратация спирта до простого эфира и воды, применяемых как топливо для дизельных двигателей
US8955468B2 (en) Method and system for operating a compression ignition engine on alcohol containing fuels
US20120247002A1 (en) process for preparing a fuel for automotive applications, stationary engines and marine applications by catalytic liquid phase alcohol conversion and a compact device for carrying out the process
CN117345441A (zh) 一种用于甲醇发动机冷启动装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170303