RU2761044C1 - Система сгорания и способ улучшения показателей устройства для сгорания - Google Patents

Система сгорания и способ улучшения показателей устройства для сгорания Download PDF

Info

Publication number
RU2761044C1
RU2761044C1 RU2021108582A RU2021108582A RU2761044C1 RU 2761044 C1 RU2761044 C1 RU 2761044C1 RU 2021108582 A RU2021108582 A RU 2021108582A RU 2021108582 A RU2021108582 A RU 2021108582A RU 2761044 C1 RU2761044 C1 RU 2761044C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
water
metal
cylinder
combustion
Prior art date
Application number
RU2021108582A
Other languages
English (en)
Inventor
Сигэми САВАДА
Масахиро ТАТИ
Original Assignee
Сигэми САВАДА
Масахиро ТАТИ
ЧАН Хуа-Шу
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 Сигэми САВАДА, Масахиро ТАТИ, ЧАН Хуа-Шу filed Critical Сигэми САВАДА
Application granted granted Critical
Publication of RU2761044C1 publication Critical patent/RU2761044C1/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • F02B23/0603—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston at least part of the interior volume or the wall of the combustion space being made of material different from the surrounding piston part, e.g. combustion space formed within a ceramic part fixed to a metal piston head
    • 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
    • F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/02—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being water or steam
    • 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
    • F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/04—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/10—Pistons  having surface coverings
    • F02F3/12—Pistons  having surface coverings on piston heads
    • 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
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • F02B23/0603—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston at least part of the interior volume or the wall of the combustion space being made of material different from the surrounding piston part, e.g. combustion space formed within a ceramic part fixed to a metal piston head
    • F02B2023/0606—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston at least part of the interior volume or the wall of the combustion space being made of material different from the surrounding piston part, e.g. combustion space formed within a ceramic part fixed to a metal piston head the material being a catalyst
    • 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)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Изобретение относится к двигателестроению. Способ повышения эффективности топлива модернизированного дизельного двигателя включает в себя применение топливной композиции, состоящей из воды, топливного масла и эмульгирующего агента. Количество воды находится в диапазоне от 10 до 90 масс.% в расчете на 100 масс.% сочетания воды и топливного масла, а количество эмульгирующего агента - от 0,5 до 10 масс.% по отношению к 100 масс.% сочетания воды и топливного масла. Эмульгирующий агент представляет собой одно из следующих веществ: амфифильное соединение, смесь липофильного соединения и гидрофильного соединения, а также их сочетание. Амфифильное соединение содержит органическое основание, содержащее основную функциональную группу и C3-C20-алкильную группу, липофильное соединение включает сложный эфир сорбитана, а гидрофильное соединение включает полисорбат. При этом модернизированный дизельный двигатель включает цилиндрический модуль (1), имеющий внутреннюю поверхность, обращенную в сторону камеры (3) сгорания, и на внутреннюю поверхность нанесен катализатор, который выбран из группы, состоящей из металла, сплава металла, композита, содержащего оксиды металла, соль металла и их сочетания, причем металл выбран из группы, состоящей из платины, никеля, кобальта, меди, молибдена, титана и их сочетаний. Технический результат заключается в улучшении эффективности топлива. 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Description

Область техники
Настоящее раскрытие относится к системе сгорания, включающей в себя устройство для сгорания и топливную композицию, добавляемую в устройство для сгорания. Данное раскрытие также относится к способу улучшения показателей устройства для сгорания при помощи топливной композиции.
Предшествующий уровень техники
Несмотря на то, что в последние годы постепенно возрастает использование топливоэффективных гибридных транспортных средств и электрических транспортных средств, о подобной тенденции сообщалось и в отношении транспортных средств с дизельными двигателями внутреннего сгорания.
Когда дизельный двигатель внутреннего сгорания работает в режиме воздействия взрывного сгорания топлива, вследствие неполного сгорания топлива неизбежно образуются и остаются в образующихся выхлопных газах сгорания токсичные загрязнители, в том числе оксиды азота (NOx) и твёрдые частицы (PM), а также несгоревшие или неполностью сгоревшие углеводороды (HC). С целью уменьшения образования указанных токсичных загрязнителей во время работы дизельного двигателя в патентном документе PTL 1 раскрыто формирование плёнки катализатора (такого как никелевый) на внутренней поверхности стенки цилиндра, внутренней поверхности головки цилиндра и верхней поверхности поршня таким образом, что плёнка катализатора будет контактировать с топливом в камере сгорания внутри цилиндра. В результате взаимодействия с плёнкой катализатора, NOx в выхлопном газе сгорания могут превращаться в безвредные газообразные азот и кислород, HC может превращаться в воду и диоксид углерода, а количество PM может уменьшаться.
Однако авторы данной заявки обнаружили, что в случае, когда топливом для дизельного двигателя, раскрытого в патентном документе PTL 1, служило традиционно используемое нефтяное масло (как например, лёгкое масло), количество токсичных загрязнителей в выхлопном газе являлось относительно высоким, а эффективность топлива была неудовлетворительной.
В патентном документе PTL 2 раскрыт способ удаления оксидов азота, содержащихся в выхлопном газе сгорания, который включает в себя взаимодействие выхлопного газа сгорания с водой, содержащей активный водород. Активный водород образуется при использовании магния и кислоты. Было показано, что можно удалять 70
масс.% оксидов азота из выхлопного газа сгорания, а это указывает на то, что вода, содержащая активный водород, является эффективной для разложения NOx. В патентном документе PTL 2 выхлопной газ сгорания, образующийся в камере сгорания, вводят в реакционный сосуд для взаимодействия с водой, содержащей активный водород.
Список литературы
Патентные документы
PTL 1: Выложенная заявка на патент Японии № 2004-225570
PTL 2: Выложенная заявка на патент Японии № 2013-091056
Сущность изобретения
С учётом вышесказанного, первая цель настоящего раскрытия заключается в разработке системы сгорания, которая может смягчить, по меньшей мере, один из недостатков предшествующего уровня техники.
Согласно данному раскрытию, система сгорания включает в себя устройство для сгорания и топливную композицию, добавляемую в устройство для сгорания.
Устройство для сгорания включает цилиндрический модуль, ограничивающий камеру сгорания, и покрытие, нанесённое на цилиндрический модуль и обращённое в сторону камеры сгорания. Покрытие содержит катализатор, который выбран из группы, состоящей из металла, сплава металла, композита, содержащего оксиды металла, соль металла и их сочетания, в котором металл выбран из группы, состоящей из платины, никеля, кобальта, меди, молибдена, титана и их сочетаний.
Топливная композиция, добавляемая в камеру сгорания устройства для сгорания, включает воду, топливное масло и эмульгирующий агент.
В расчёте на 100 масс.% сочетания воды и топливного масла, вода присутствует в количестве, находящемся в диапазоне от 10 масс.% до 90 масс.%, а топливное масло присутствует в количестве, находящемся в диапазоне от 90 масс.% до 10 масс.%.
Эмульгирующий агент присутствует в количестве, находящемся в диапазоне от 0,5 масс.% до 10 масс.% по отношению к 100 масс.% сочетания воды и топливного масла.
Вторая цель настоящего раскрытия состоит в разработке способа улучшения показателей устройства для сгорания, включающего в себя создание вышеупомянутого устройства для сгорания и добавление вышеуказанной топливной композиции в устройство для сгорания.
Третьей целью данного раскрытия является обеспечение применения вышеуказанной топливной композиции для улучшения показателей вышеупомянутого устройства для сгорания.
Четвёртая цель настоящего раскрытия заключается в разработке способа применения вышеуказанной топливной композиции в качестве топлива для вышеупомянутого устройства для сгорания, при этом способ включает в себя применение топливной композиции в устройстве для сгорания.
Другие признаки и преимущества данного раскрытия станут очевидными в рамках следующего ниже подробного описания варианта (вариантов) осуществления со ссылкой на сопроводительный чертёж.
Краткое описание чертежей
Фиг. l представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий вариант воплощения дизельного двигателя согласно раскрытию.
Описание вариантов осуществления
Следует понимать, что, если в настоящем документе имеется ссылка на какую-либо публикацию предшествующего уровня техники, такая ссылка не является основанием для допущения, что настоящая публикация образует часть сведений, общеизвестных в данной области техники на Тайване или любой другой стране.
Для цели данного описания будет явно понятно, что слово «содержащий» означает «включающий в себя, но не ограниченный чем-либо», и что слово «содержат (содержит)» имеет аналогичное значение.
Если не указано иного, все технические и научные термины, употребляемые в настоящем документе, имеют значение, обычно подразумеваемое специалистом в области техники, к которой относится данное изобретение. Специалист в данной области техники признает многие способы и материалы аналогичными, эквивалентными описанным в настоящем документе, которые можно использовать при практическом воплощении настоящего изобретения. Действительно, настоящее изобретение никоим образом не ограничивается описанными способами и материалами.
В настоящем раскрытии предлагается система сгорания, включающая в себя устройство для сгорания и топливную композицию, добавляемую в устройство для сгорания, т.е. применение данной композиции в качестве топлива для устройства, предназначенного для сгорания. Топливная композиция включает воду, топливное масло и эмульгирующий агент. В определённых вариантах воплощения топливная композиция по существу состоит из воды, топливного масла и эмульгирующего агента. В приведённом в качестве примера варианте осуществления топливная композиция состоит из воды, топливного масла и эмульгирующего агента.
Топливную композицию данного раскрытия можно использовать с целью эффективного улучшения показателей устройства для сгорания. С учётом вышесказанного, в настоящем раскрытии также предлагается способ улучшения показателей устройства для сгорания, включающий в себя создание устройства для сгорания и добавление топливной композиции в устройство для сгорания.
Согласно данному раскрытию, улучшение показателей устройства для сгорания можно определять, например, по одной или нескольким характеристикам: снижение выбросов загрязнителя в выхлопном газе и повышение эффективности топлива.
Примеры загрязнителей могут включать в себя оксиды азота (NOx), несгоревшие или неполностью сгоревшие углеводороды (HC), твёрдые частицы (PM) и их сочетания, но не ограничиваются ими.
Употребляемый в настоящем документе термин «эффективность топлива» относится к эффективности, с которой химическая потенциальная энергия, содержащаяся в топливе, преобразуется в термическую энергию (например, тепло), кинетическую энергию, электрическую энергию и/или работу в ходе химического превращения, претерпеваемого топливом, (например, при сгорании топлива в двигателе внутреннего сгорания для генерирования кинетической энергии и/или работы, при сгорании топлива в двигателе внешнего сгорания для производства работы и/или электричества, либо при сгорании топлива в котле, работающем на дизельным масле, с целью генерирования горячего пара для поддержания тепла). Например, эффективность топлива можно измерять способами, идентифицируемыми специалистом в данной области техники, такими как измерение количества работы или тепла, воплощаемых за счёт химического превращения топлива (например, измерение расстояний (например, в милях или километрах) пробега, который может обеспечивать двигатель внутреннего сгорания; измерение количества (например, в Дж или калориях) работы или тепла, которое может обеспечивать двигатель внешнего сгорания, или объёма горячего пара для поддержания тепла, который может генерировать котёл, работающий на дизельным масле, при сгорании данного объёма (в галлонах или литрах) топлива).
В определённых вариантах осуществления топливную композицию готовят путём добавления топливного масла в смесь воды и эмульгирующего агента. Поскольку эмульгированное топливо (т.е. эмульгированное в воде топливо) является некоррозионным водным раствором, топливная композиция данного раскрытия не будет вызывать коррозию камеры сгорания устройства для сгорания.
Согласно настоящему раскрытию, топливное масло может представлять собой обычный нефтепродукт, который может служить топливом устройства для сгорания. Примеры топливного масла, подходящего для применения в данном раскрытии, могут включать в себя тяжёлое масло, лёгкое масло, керосин, дизельное топливо и их сочетания, но не ограничиваются ими.
Согласно настоящему раскрытию, эмульгирующим агентом может являться любое вещество, способное превращать топливное масло в вещество, смешивающееся с водой. Примеры эмульгирующего агента, подходящего для применения в данном раскрытии, могут включать в себя одно или несколько из следующих веществ:
(1) амфифильные соединения, такие как органическое основание, содержащее сильные основные функциональные группы (высокая основность), например, алкилбензолсульфонат магния, содержащий C3-C20-алкильную группу; и
(2) композицию, включающую в себя липофильное соединение (например, сложные эфиры сорбитана (называемые также продуктами Span) и гидрофильное соединение (например, полисорбаты (известные также как продукты Tween)), как например, смесь продуктов Span 80 и Tween 80 (в массовом отношении 1:1) или смесь продуктов Span 80 и Tween 60 (в массовом отношении 1:1).
В определённых вариантах осуществления топливная композиция включает в себя от 10 масс.% до 90 масс.% воды в расчёте на 100 масс.% сочетания воды и топливного масла. В других вариантах осуществления вода присутствует в количестве, находящемся в диапазоне от 10 масс.% до 50 масс.% в расчёте на 100 масс.% сочетания воды и топливного масла.
В определённых вариантах осуществления топливная композиция включает в себя от 0,5 масс.% до 10 масс.% эмульгирующего агента по отношению к 100 масс.% сочетания воды и топливного масла. В других вариантах осуществления эмульгирующий агент присутствует в количестве, находящемся в диапазоне от 0,5 масс.% до 2 масс.% по отношению к 100 масс.% сочетания воды и топливного масла.
Согласно настоящему раскрытию, топливная композиция может дополнительно включать газообразный водород, который является эффективным для повышения эффективности топлива. В определённых вариантах осуществления концентрация газообразного водорода находится в диапазоне от 5 ч/млн до 10 ч/млн.
В определённых вариантах осуществления топливную композицию можно подвергать осцилляционной обработке с использованием, например, высокочастотных электромагнитных волн или ультразвуковых волн, для диспергирования молекулярных агрегатов топливного масла и воды, повышая за счёт этого эффективность топлива.
Устройство для сгорания включает цилиндрический модуль, ограничивающий камеру сгорания, и покрытие, нанесённое на цилиндрический модуль и обращённое в сторону камеры сгорания (т.е. нанесённое на внутреннюю поверхность цилиндрического модуля).
Примеры устройства для сгорания, подходящие для применения в данном раскрытии, могут включать в себя двигатель внутреннего сгорания (такой как дизельный двигатель, используемый в транспортном средстве, дизельный генератор и т.д.); двигатель внешнего сгорания, котёл, печь и турбину для генерирования работы и электричества, а также котёл на дизельном масле (топка) для генерирования горячего пара с целью поддержания тепла, но не ограничиваются ими.
В приведённом в качестве иллюстрации варианте осуществления используется дизельный двигатель, служащий примером устройства для сгорания. Обращаясь к фиг. 1, можно видеть, что вариант воплощения дизельного двигателя включает в себя цилиндрический модуль 1, ограничивающий камеру 3 сгорания, и покрытие 2, нанесённое на цилиндрический модуль 1 и обращённое в сторону камеры 3 сгорания (т.е. нанесённое на внутреннюю поверхность цилиндрического модуля 1).
Покрытие 2 содержит катализатор, например, металл, сплав металла, композит, содержащий оксиды металла, соль металла или их сочетания. Примеры металла включают платину, никель, кобальт, медь, молибден, титан и их сочетания.
Употребляемый в настоящем документе термин «сплав металла» относится к сплаву, содержащему платину, никель, кобальт, медь, молибден и/или титан. Примеры сплава, содержащего металл, подходящий для использования в настоящем раскрытии, включают в себя никель-кобальтовый сплав, никель-медный сплав, никель-титановый сплав и их сочетания, но не ограничиваются ими.
Употребляемый в настоящем документе термин «композит, содержащий оксиды металла» относится к композиту, содержащему оксиды платины, оксиды никеля, оксиды кобальта, оксиды меди, оксиды молибдена и/или оксиды титана. Примеры композита, содержащего оксиды металла, подходящего для использования в настоящем раскрытии, включают в себя композит, содержащий оксиды никеля и оксиды кобальта, но не ограничиваются ими.
Употребляемый в настоящем документе термин «соль металла» относится к соли платины, соли никеля, соли кобальта, соли меди, соли молибдена и/или соли титана, которая способна служить катализатором. Согласно настоящему раскрытию, соль металла может представлять собой оксид металла, сульфид металла или их сочетание. Неограничивающим примером оксида металла является монооксид никеля. Неограничивающим примером сульфида металла является сульфид никеля.
В определённых вариантах осуществления покрытие 2 дополнительно содержит сульфат-ионы. Сульфат-ионы могут быть нанесены на цилиндрический модуль 1 любым подходящим способом, таким как нанесение покрытия методом распыления, нанесение покрытия методом напыления и сжигание серосодержащих компонентов в топливном масле для образования сульфатов металлов, которые осаждаются на цилиндрическом модуле 1.
В указанном варианте осуществления цилиндрический модуль 1 включает в себя цилиндр 11, головку 12 цилиндра и поршень 13. Головка 12 цилиндра запирает верхний конец цилиндра 11. Поршень 13 смонтирован в цилиндре 11 с возможностью возвратно-поступательного движения, расположен на расстоянии от головки 12 цилиндра и запирает нижний конец цилиндра 11. Цилиндр 11, головка 12 цилиндра и поршень 13 совместно ограничивают камеру 3 сгорания.
Каждый из элементов: цилиндр 11, головка 12 цилиндра и поршень 13, имеет соответственную внутреннюю поверхность 110, 120, 130, обращённую в сторону камеры 3 сгорания, указанные поверхности являются частями внутренней поверхности цилиндрического модуля 1.
В указанном варианте осуществления покрытие 2 нанесено на внутреннюю поверхность 120 головки 12 цилиндра. Следует отметить, что расположение покрытия 2 не ограничивается раскрытым в данном варианте осуществления, и его можно изменять с целью удовлетворения фактическим требованиям. Например, покрытие 2 может быть нанесено по меньшей мере на одну из внутренних поверхностей 110, 120, 130 цилиндра 11, головки 12 цилиндра и поршня 13.
Головка 12 цилиндра включает в себя впускной клапан 121, который может открываться для введения потока внешнего воздуха в камеру 3 сгорания, форсунку 122 для впрыска топлива, предназначенное для подачи топливной композиции в камеру 3 сгорания, и выпускной клапан 123, который может открываться для обеспечения возможности выхлопным газам покидать камеру 3 сгорания.
Двигатель сгорания может работать по четырёхтактному циклу:
(1) Впуск: Выпускной клапан 123 закрыт, а впускной клапан 121 открыт. В то же самое время поршень 13 скользит вниз в направлении от головки 12 цилиндра (т. e. от верхней мёртвой точки к нижней мёртвой точке) для введения потока внешнего воздуха в камеру 3 сгорания через впускной клапан 121.
(2) Сжатие: На данной ступени закрыты и впускной, и выпускной клапаны 121, 123. Поршень 13 скользит вверх в направлении от нижней мёртвой точки к верхней мёртвой точке для сжатия воздуха в камере 3 сгорания.
(3) Сгорание/расширение: Топливная композиция впрыскивается из форсунки 122 для впрыска топлива в камеру 3 сгорания, а затем воспламеняется под действием тепла, которое выделяется в результате сильного сжатия. На данной ступени давление в камере 3 сгорания не ниже 100 атм, а температура не ниже 2000°C. Образующиеся при этом газы сгорания принудительно возвращают поршень 13 в нижнюю мёртвую точку (т.е. в направлении от головки 22 цилиндра), вырабатывая посредством этого кинетическую энергию.
(4) Выпуск (выброс): Поршень 13 возвращается из нижней мёртвой точки в верхнюю мёртвую точку, при этом выпускной клапан 123 открывается. Газы сгорания вытесняются за пределы камеры 3 сгорания через выпускной клапан 123.
Вне желания связывать себя какой-либо теорией полагают, что на ступени сгорания топливная композиция данного раскрытия может образовывать газообразные водород и кислород по окислительно-восстановительной реакции, которая активируется катализатором покрытия 2, нанесённого на цилиндрический модуль 1. Вместе с тем, токсичные NOx и HC, образующиеся в результате неполного сгорания топливной композиции, превращаются в безвредные газообразный азот, газообразный кислород, воду и диоксид углерода. В дополнение к этому, частицы PM могут реагировать с горячим паром (полученным из воды при сгорании топливной композиции) при высокой температуре (т.е. по реакции образования синтез-газа) с образованием диоксида углерода и газообразного водорода. Ввиду этого, количество указанных загрязнителей (NOx, HC и PM) в газе сгорания можно существенно уменьшать. Топливное масло в топливной композиции также может почти полностью сгорать с высвобождением мощной взрывной силы и большого количества тепла в целях значительного уменьшения расхода топлива без понижения крутящего момента на валу при одинаковой скорости вращения двигателя, за счёт чего улучшается эффективность топлива.
Настоящее раскрытие будет дополнительно описано в виде следующих ниже примеров и сравнительного примера. Однако следует понимать, что следующие ниже примеры и сравнительный пример предназначены лишь для цели иллюстрации и не должны истолковываться как ограничивающие данное раскрытие на практике.
Примеры
Пример
Топливную композицию, служащую топливом, которую получают путём смешения воды, лёгкого масла и эмульгирующего агента (т.е. амфифильного соединения, имеющего высокую основность) в массовом отношении 30:70:1, добавляли в дизельный двигатель, показанный на фиг. 1, в котором катализатором покрытия 2 является никель.
Дизельный двигатель, заполненный топливной композицией, подвергали испытанию в рабочих условиях с использованием моторного транспортного средства с двигателем, имеющим четырёхскоростную коробку передач, при скорости вращения двигателя 2000 об/мин и коэффициенте нагрузки двигателя 60%. Определяли остаточные количества NOx и HC в газе сгорания, крутящий момент на валу (кгс·м) и средний расход топлива (л/ч). Чем ниже средний расход топлива, тем выше эффективность топлива.
Сравнительный пример
Сравнительный пример проводили аналогично указанному примеру, за исключением того, что топливом для дизельного двигателя служило лёгкое масло.
Результаты
Результаты, полученные в случае примера и сравнительного примера, приведены в таблице 1.
Таблица 1
Пример Сравнительный пример
Остаточное количество NOx (ч/млн) 74 135
Остаточное количество HC (ч/млн) 0 9
Крутящий момент на валу (кгс·м) 23 22
Средний расход топлива (л/ч) 0,85 5,8
Из таблицы 1 можно видеть, что в сопоставлении со сравнительным примером, в представленном примере, где в качестве топлива дизельного двигателя используется топливная композиция, образуется меньше загрязнителя (такого как NOx и HC) и демонстрируется более низкий расход топлива (т.е. более высокая эффективность топлива) при аналогичном крутящем моменте на валу и одинаковой скорости вращения двигателя. Это указывает на то, что топливная композиция настоящего раскрытия, которая состоит из воды, топливного масла и эмульгирующего агента, способна улучшать показатели устройства для сгорания с катализатором (таким как Ni), нанесённым в виде покрытия на его блок цилиндров.
В описании, представленном выше, в целях пояснения изложены многочисленные конкретные подробности с целью обеспечения полного понимания варианта (вариантов) осуществления. Однако для специалиста в данной области техники будет очевидно, что один или несколько других вариантов осуществления можно воплощать на практике без использования некоторых из указанных конкретных деталей. Также следует принимать во внимание, что на всём протяжении данного описания ссылка на «один вариант осуществления», «вариант осуществления», вариант осуществления с указанием порядкового номера и так далее означает, что конкретный признак, структура или характеристика могут быть включены в практику применения данного раскрытия. Следует дополнительно принимать во внимание, что в данном описании различные признаки иногда сгруппированы вместе в одном варианте осуществления, фигуре или их описании с целью упрощения данного раскрытия и способствования пониманию различных аспектов изобретения, и что один или несколько признаков или конкретных деталей, взятых из одного варианта осуществления, можно применять на практике, где это целесообразно, вместе с одним или несколькими признаками или конкретными деталями, взятыми из другого варианта осуществления, в практике воплощения данного раскрытия.
Хотя настоящее раскрытие описано в связи с тем, что считается типичным вариантом осуществления, понятно, что данное раскрытие не ограничивается раскрытым вариантом осуществления, а предназначено для охвата различных схем размещения, включённых в пределы сущности и объёма самого широкого толкования, с целью объединения в себе всех таких модификаций и эквивалентных схем размещения.
Настоящая заявка основывается на тайваньской приоритетной заявке на патент № 107130483, поданной 31 августа 2018 г., всё содержание которой включено в данный документ в виде ссылки, и по ней испрашивается преимущество приоритета настоящей заявки.
Список обозначений позиций
1 блок цилиндров
2 покрытие
3 камера сгорания
11 цилиндр
12 головка цилиндра
13 поршень
110, 120, 130 внутренние поверхности

Claims (7)

1. Способ повышения эффективности топлива модернизированного дизельного двигателя, включающий в себя применение топливной композиции в модернизированном дизельном двигателе, в котором:
топливная композиция состоит из воды, топливного масла и эмульгирующего агента, при этом количество воды находится в диапазоне от 10 до 90 масс.% в расчете на 100 масс.% сочетания воды и топливного масла, а количество эмульгирующего агента находится в диапазоне от 0,5 до 10 масс.% по отношению к 100 масс.% сочетания воды и топливного масла, причем эмульгирующий агент представляет собой одно из следующих веществ: амфифильное соединение, смесь липофильного соединения и гидрофильного соединения, а также их сочетание, при этом амфифильное соединение содержит органическое основание, содержащее основную функциональную группу и C3-C20-алкильную группу, липофильное соединение включает сложный эфир сорбитана, а гидрофильное соединение включает полисорбат; модернизированный дизельный двигатель включает цилиндрический модуль (1) и камеру (3) сгорания, ограниченную цилиндрическим модулем (1), причем цилиндрический модуль (1) имеет внутреннюю поверхность, обращенную в сторону камеры (3) сгорания, и на внутреннюю поверхность нанесен катализатор, который выбран из группы, состоящей из металла, сплава металла, композита, содержащего оксиды металла, соль металла и их сочетания, причем металл выбран из группы, состоящей из платины, никеля, кобальта, меди, молибдена, титана и их сочетаний.
2. Способ по п. 1, в котором соль металла выбрана из группы, состоящей из оксида металла, сульфида металла и их сочетания.
3. Способ по п. 1, в котором сплав металла выбран из группы, состоящей из никель-кобальтового сплава, никель-медного сплава, никель-титанового сплава и их сочетаний.
4. Способ по п. 1, в котором на внутреннюю поверхность цилиндрического модуля (1) дополнительно нанесены сульфат-ионы.
5. Способ по п. 1, в котором вода присутствует в количестве, находящемся в диапазоне от 10 до 50 масс.% в расчете на 100 масс.% сочетания воды и топливного масла.
6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором модернизированный дизельный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания, при этом цилиндрический модуль (1) включает цилиндр (11), головку (12) цилиндра, которая запирает верхний конец цилиндра (11), и поршень (13), который смонтирован внутри цилиндра (11) и расположен на расстоянии от головки (12) цилиндра и запирает нижний конец цилиндра (11), причем цилиндр (11), головка (12) цилиндра и поршень (13) совместно ограничивают камеру (3) сгорания, притом каждый из них имеет внутреннюю поверхность (110, 120, 130), обращенную в сторону камеры (3) сгорания, при этом катализатор нанесен на внутреннюю поверхность (110, 120, 130) по меньшей мере одного из элементов: цилиндра (11), головки (12) цилиндра и поршня (13).
RU2021108582A 2018-08-31 2019-05-30 Система сгорания и способ улучшения показателей устройства для сгорания RU2761044C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW107130483A TWI653330B (zh) 2018-08-31 2018-08-31 以新式燃料組成作為一改良式柴油引擎之燃料的方法
TW107130483 2018-08-31
PCT/JP2019/021566 WO2020044693A1 (en) 2018-08-31 2019-05-30 Combustion system and method of improving performance of combustion device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2761044C1 true RU2761044C1 (ru) 2021-12-02

Family

ID=66591003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021108582A RU2761044C1 (ru) 2018-08-31 2019-05-30 Система сгорания и способ улучшения показателей устройства для сгорания

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10858984B2 (ru)
EP (1) EP3844378A4 (ru)
JP (1) JP7051016B2 (ru)
KR (1) KR102492615B1 (ru)
CN (1) CN113141773A (ru)
RU (1) RU2761044C1 (ru)
TW (1) TWI653330B (ru)
WO (1) WO2020044693A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111673886B (zh) * 2020-05-10 2021-09-17 台州市黄岩法奥塑模股份有限公司 一种罗马柱模具内表面刷油装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6302929B1 (en) * 1994-04-04 2001-10-16 Rudolf W. Gunnerman Aqueous fuel for internal combustion engine and method of preparing
US20120102822A1 (en) * 2005-03-16 2012-05-03 Holcomb Robert R Fuel additive for enhancing combustion efficiency and decreasing emissions
RU2567614C2 (ru) * 2010-04-16 2015-11-10 Эрик Уильям Коттелл Встроенное в линию устройство, способ и система для получения эмульсии воды в топливе в реальном времени

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5584894A (en) * 1992-07-22 1996-12-17 Platinum Plus, Inc. Reduction of nitrogen oxides emissions from vehicular diesel engines
US5156114A (en) * 1989-11-22 1992-10-20 Gunnerman Rudolf W Aqueous fuel for internal combustion engine and method of combustion
JPH07127457A (ja) * 1993-10-29 1995-05-16 Hiroya Shibata ディーゼルエンヂンなど内燃機関の排気ガスを負触媒で 浄化する方法
JP2003535967A (ja) 2000-06-20 2003-12-02 ザ ルブリゾル コーポレイション ディーゼルエンジンの排気ガスからの汚染物質を減らす方法
JP2004225570A (ja) * 2003-01-21 2004-08-12 Shigemi Sawada 排気ガス中のＮＯｘ、ＨＣおよびＰＭ濃度を低減させるエンジン
RU2008146727A (ru) * 2006-04-27 2010-06-10 Нью Дженерейшн Байофьюэлз, Инк. (Us) Композиция биологического топлива и способ получения биологического топлива
US20120090298A1 (en) * 2010-10-08 2012-04-19 Cleeves James M Engine combustion condition and emission controls
CN102206518A (zh) * 2010-03-31 2011-10-05 张朝斌 一种能环保、节能的乳化清洁柴油
DK2643438T3 (en) * 2010-11-25 2017-10-16 Gane Energy & Resources Pty Ltd PROCEDURE FOR OPERATING A COMPRESSION TENSION ENGINE
JP2013091056A (ja) 2011-10-26 2013-05-16 Shigemi Sawada 排ガス中の窒素酸化物の除去システム
CN107916149A (zh) * 2017-11-16 2018-04-17 成都新柯力化工科技有限公司 一种乙醇汽油燃烧增强剂及制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6302929B1 (en) * 1994-04-04 2001-10-16 Rudolf W. Gunnerman Aqueous fuel for internal combustion engine and method of preparing
US20120102822A1 (en) * 2005-03-16 2012-05-03 Holcomb Robert R Fuel additive for enhancing combustion efficiency and decreasing emissions
RU2567614C2 (ru) * 2010-04-16 2015-11-10 Эрик Уильям Коттелл Встроенное в линию устройство, способ и система для получения эмульсии воды в топливе в реальном времени

Also Published As

Publication number Publication date
JP7051016B2 (ja) 2022-04-08
TW202010830A (zh) 2020-03-16
CN113141773A (zh) 2021-07-20
TWI653330B (zh) 2019-03-11
KR102492615B1 (ko) 2023-01-26
EP3844378A1 (en) 2021-07-07
US20200072120A1 (en) 2020-03-05
WO2020044693A1 (en) 2020-03-05
KR20210070987A (ko) 2021-06-15
JP2021534349A (ja) 2021-12-09
EP3844378A4 (en) 2022-06-01
US10858984B2 (en) 2020-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Maurya et al. Characteristics and control of low temperature combustion engines
Reitz Directions in internal combustion engine research
US7482303B2 (en) Catalytic burning reaction
JP6295487B1 (ja) 内燃機関
Kasab et al. Automotive emissions regulations and exhaust aftertreatment systems
Parsadanov et al. Increasing the efficiency of intra-cylinder catalysis in diesel engines
RU2761044C1 (ru) Система сгорания и способ улучшения показателей устройства для сгорания
Aoyagi et al. Diesel Combustion and Emission Using High Boost and High Injection Pressure in a Single Cylinder Engine (Effects of Boost Pressure and Timing Retardation on Thermal Efficiency and Exhaust Emissions)
Okumuş et al. Review of Nitrogen Oxides (NOx) Reduction Methods Used on Marine Diesel Engine
JP6019594B2 (ja) 脱硝装置
Samec et al. The strategies for reducing emissions from heavy duty diesel vehicles
CN1100204C (zh) 柴油机中同时降低氧化氮及碳黑微粒排放的清洁燃烧方法
CN101818684A (zh) 六冲程内燃与蒸汽自清洁发动机
Krishna et al. Reduction of NOx in a diesel engine using split injection approach
US6932066B1 (en) Engine's cylinder having a layer coated with nano-gold and nano-titanium to the inner wall thereof
Shamsuddin et al. Analysis the Influences of Combustion Strategies and Technologies on Emission in Gasoline and Diesel Engine
Bhoobathi et al. Diesel Engine Combustion Simulation using Computational Fluid Dynamics
Goyal et al. Design trends and challenges in hydrogen direct injection (H2DI) internal combustion engines–A review
Yaacob et al. Combustion Strategies in Controlling the Combustion Process and Emission for Internal Combustion Engines: A Review
Jacobs David E. Klett, Elsayed M. Afify, Kalyan K. Srinivasan, and Timothy
CN1275677A (zh) 柴油机中同时降低氧化氮及碳黑微粒排放的清洁燃烧方法
Moughal et al. Exhaust emission level reduction in two-stroke engine using in-cylinder combustion control
Pontoppidan et al. Parametric Study of Physical Requirements for Successful Use of a Homogenous Charge Compression Ignition (HCCI) Approach in a Direct Injected Gasoline Engine
JP2004225570A (ja) 排気ガス中のＮＯｘ、ＨＣおよびＰＭ濃度を低減させるエンジン
Osman Effective Engine Downsizing Through the Use of Compression Ignition Poppet-Valved 2-Stroke Engine With Novel Combustion Cycle Involving Oxygen and Water