RU2085756C1 - Способ сжигания водяного топлива в двигателе внутреннего сгорания - Google Patents

Способ сжигания водяного топлива в двигателе внутреннего сгорания Download PDF

Info

Publication number
RU2085756C1
RU2085756C1 SU905052362A SU5052362A RU2085756C1 RU 2085756 C1 RU2085756 C1 RU 2085756C1 SU 905052362 A SU905052362 A SU 905052362A SU 5052362 A SU5052362 A SU 5052362A RU 2085756 C1 RU2085756 C1 RU 2085756C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
air
water
engine
combustion
Prior art date
Application number
SU905052362A
Other languages
English (en)
Inventor
В.Гуннерман Рудольф
Original Assignee
В.Гуннерман Рудольф
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 В.Гуннерман Рудольф filed Critical В.Гуннерман Рудольф
Application granted granted Critical
Publication of RU2085756C1 publication Critical patent/RU2085756C1/ru

Links

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
    • 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
    • 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
    • C10L1/023—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only for spark 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
    • 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
    • C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • C10L1/328—Oil emulsions containing water or any other hydrophilic phase
    • 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
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Air Bags (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Circuit Boards (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: способ предусматривает введение предварительно нагретого воздуха и водяного топлива (водо-топливной эмульсии) в карбюратор или систему нагнетания топлива. При этом способе указанное топливо содержит от 20 до 60% воды в общем объеме и углеродистое топливо, выбранное из класса, включающего бензин, дизельное топливо или их смеси. Указанная топливо-воздушная смесь вводится и сжигается в камере или камерах сгорания в присутствии водородопроизводящего катализатора для приведения в действие двигателя. Способ сжигания обеспечивает приблизительно такую же энергию, как и эквивалентное количество бензина. 4 с. и 17 з.п. ф-лы.

Description

Изобретение относится к новому способу сжигания водяного топлива (водо-топливной эмульсии) в двигателе внутреннего сгорания.
Существует необходимость в разработке нового вида топлива для замены бензина, используемого в двигателях внутреннего сгорания. Двигатели внутреннего сгорания, работающие на бензине и дизельном топливе, выделяют слишком большое количество загрязняющих веществ, которые являются вредными для здоровья человека и могут загрязнять окружающую атмосферу. Неблагоприятное воздействие таких веществ на здоровье и окружающую среду являлось предметом рассмотрения в ходе серьезных обсуждений общественности и широко известно.
Частично эта проблема решается при использовании водяного топлива и традиционных способов его сжигания в камерах сгорания двигателя (см. например, патент США N 4416225, кл. F 02 M 25/02, 1983 прототип). Однако добиться эффективной работы двигателя при достаточно высоком содержании воды в топливе в этом случае не удается.
Данное изобретение направлено на устранение указанного недостатка двигателей. Используемое при этом топливо оказывается намного дешевле, чем бензин или дизельное топливо, поскольку основным его компонентов является вода.
Топливо в соответствии с настоящим изобретением обладает 1/3 потенциальной энергии (британских тепловых единиц) бензина, но при использовании в двигателе внутреннего сгорания оно будет обеспечивать примерно столько же энергии, сколько то же самое количество бензина. Это поистине удивительно и возможно благодаря высвобождению и сгоранию водорода и кислорода, когда водяное топливо сжигается посредством нового способа сгорания в соответствии с настоящим изобретением.
В более широком смысле водяное топливо в соответствии с настоящим изобретением содержит значительное количество воды от 50 до 60% по объему в общем объеме топлива, и углеродистое топливо, выбранное из группы веществ, включающих бензин, дизельное топливо или их смеси. При использовании такого топлива посредством нового способа на основе настоящего изобретения воздух для сгорания предварительно нагревается и поступает в карбюратор двигателя или систему нагнетания топлива для смешивания с водяным топливом. При использовании двигателя с карбюратором воздух для сгорания нагревается предварительно по крайней мере до 350-400oF (176,7-204,4oC) до того, как поступает в карбюратор. При использовании двигателя с системой нагнетания топлива воздух для сгорания предварительно нагревается до 122-158oF (50-70oC) до того, как поступает в систему нагнетания топлива. Воздушно-топливная смесь затем поступает в камеру или камеры сгорания и сгорает в присутствии водородовыделяющего катализатора для приведения двигателя в действие.
Водяное топливо в соответствии с настоящим изобретением содержит воду в объеме от 20 до 50-60% от общего объема топлива и углеродистое топливо, выбранное из группы веществ, включающих бензин, дизельное топливо или их смеси. Оно может использоваться в обычных двигателях внутреннего сгорания, действующих на бензине или дизельном топливе, в автомобилях, грузовиках и т. п. где используются традиционные карбюраторы или системы нагнетания топлива. Единственная модификация, необходимая в случае применения таких двигателей, для того чтобы сделать их пригодными для работы на топливе в соответствии с настоящим изобретением, заключается в помещении водородопроводящего катализатора в камеру сгорания или камеры двигателя, установке нагревателя для предварительного нагрева воздуха для сжигания в двигателе и установке теплообменника для использования горячих выхлопных газов от двигателя для предварительного нагрева воздуха для сжигания после включения двигателя, когда нагреватель отключается.
При использовании способа в соответствии с настоящим изобретением воздух в двигателе предварительно нагревается, прежде чем поступает в карбюратор или систему нагнетания топлива. При использовании двигателя с карбюратором воздух для сгорания предварительно нагревается по крайней мере до 350-400oF (176,7-204,4oC), прежде чем поступает в карбюратор. При использовании двигателя с системой нагнетания топлива воздух для сгорания предварительно нагревается от 122-158oF (50-70oC) до того, как поступает в систему нагнетания топлива. Водяное топливо в соответствии с настоящим изобретением поступает в карбюратор или систему нагнетания топлива и смешивается с воздухом для сжигания. Водяное топливо может быть предварительно подогрето, но предпочтительно, чтобы оно поступало в карбюратор или систему нагнетания топлива при температуре окружающей среды. Воздушно-топливная смесь затем поступает в камеру или камеры сгорания, где искра от свечи зажигания зажигает воздушно-топливную смесь традиционным способом, когда поршень камеры сгорания достигает стадии воспламенения цикла. Присутствие водородопроводящего катализатора в камере сгорания и предварительный нагрев камеры сгорания позволяет высвобождать водород и/или кислород из воды в водяном топливе, когда свеча зажигания поджигает воздушно-топливную смесь. Водород и кислород также воспламеняются во время сжигания, увеличивая количество энергии, выделяемой топливом. Таким образом, в экспериментах с использованием спирта пробы 100 в качестве топлива было отмечено, что двигатель производит то же самое количество энергии (Вт/ч), что и такое же количество бензина. Это тем более удивительно, учитывая тот факт, что этиловый спирт пробы 100 обладает энергией 48000 британских тепловых единиц на галлон по сравнению с бензином, характеризующимся величиной в 123000 британских тепловых единиц на галлон, почти в три раза больше. Тот факт, что этанол с более низким показателем британских тепловых единиц может вырабатывать столько же энергии, сколько бензин с более высоким показателем британских тепловых единиц доказывает, что дополнительная энергия может быть употреблена на высвобождение и сжигание водорода и/или кислорода из воды.
Поскольку этанол пробы 100 был принят в качестве приемлемого топлива при использовании способа в соответствии с настоящим изобретением, очевидно, что другое подходящее топливо может быть получено при смешивании этанола и/или метанола с бензином или дизельным топливом в зависимости от того будет ли оно использоваться с двигателем, работающем на бензине или дизельном топливе. Экспериментальные испытания также показывают, что этанол пробы 84 (58% воды) также может быть использован в качестве топлива, и значит может применяться водяное топливо, содержащее 70% воды.
Чтобы продемонстрировать настоящее изобретение, был выбран двигатель, который позволял также измерять заданную рабочую нагрузку. Был выбран одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания мощностью 8 л.с. соединенный с генератором переменного тока мощностью 4000 Вт/ч. Двигатель с генератором был изготовлен Дженерек Корпорейшен Ваукеша, штат Висконсин под торговым наименованием Дженерек, Модель N 8905-0 (S 4002). Двигатель с генератором имеет максимальную непрерывную мощность переменного тока 4000 Вт (4 кВт) на одну фазу.
Характеристики двигателя следующие:
Производительность двигателя Текумсех.
Номер модели изготовителя НМ80 (Тип 155305-Н).
Мощность, л.с. 8 при 3600 об/мин.
Рабочий объем 19,4 куб. дюймов (313,3 куб.см).
Материал цилиндра алюминий с чугуном.
Тип управляющего устройства механический, фиксированная скорость.
Установленная скорость 3720 об./мин при отсутствии нагрузки (номинальные частота и напряжение переменного тока 120/240 В при 62 Гц) достигаются при 3600 об. /мин. (Состояние отсутствия нагрузки в 3720 об./мин обеспечивает параметры 124/248 В при 62 Гц. Незначительное изменение этого состояния обеспечивает такое положение, при котором скорость двигателя, напряжение и частота не упадут чрезмерно при более значительной электрической нагрузке./
Тип воздухоочистителя складчатый бумажный элемент.
Тип стартера ручной, с механическим приводом.
Глушитель выхлопов тип разрядника искры.
Система зажигания твердое состояние с маховиком магнето
Свеча зажигания Чемпион PJ-17LM (или разноцветная).
Установленный зазор в свече зажигания 0,030 дюйма (0,76 мм).
Крутящий момент свечи зажигания 15 футов-фунт
Вместимость масляного картера 1-1/2 пинты (24 унции).
Рекомендуемое масло масло, помеченное "Для обслуживания SC, SD или SE".
Основное рекомендуемое масло SE ЛОУ-80 Вязкое масло для многократного использования.
Приемлемый заменитель S AE 30 Ойл.
Вместимость бака для горючего 1 галлон.
Рекомендуемое топливо:
Основное очищенный, свежий неосвинцованный бензин.
Приемлемые заменители очищенный свежий освинцованный нормальный бензин.
Теплообменник помещался на двигатель для использования горячих выхлопных газов от двигателя для предварительного нагрева воздуха для сгорания. Платиновый стержень размещался на нижней поверхности двигателя, образуя верхушку камеры сгорания. Платиновый стержень весил 1 унцию и имел следующие размеры: 2-5/16 дюймов в длину, 3/4 дюйма в ширину, 1/16 дюйма толщиной. Платиновая плоскость была прикреплена к внутренней поверхности головки цилиндра двигателя посредством трех винтов из нержавеющей стали.
Второй топливный бак вместимостью 2 л крепился к имеющемуся однолитровому топливному баку. Т-образное соединение помещалось на имеющийся топливный трубопровод мотора для соединения с топливным трубопроводом для каждого топливного бака. Между Т-образным соединением и топливным трубопроводом каждого топливного бака размещался клапан, так что бак мог быть использован либо отдельно для подачи топлива в карбюратор, либо топливо смешивалось бы в топливном трубопроводе, ведущем в карбюратор.
Была проведена серия испытаний для определения, может ли быть использован в моторе с описанным выше модификациями этанол пробы 100, и если может, то сравнивалось действие этанола пробы 100 с таким же количеством бензина.
2 л неосвинцованного бензина были залиты во второй топливный бак с клапаном в закрытом положении для этого бака. 3,8 л этанола пробы 100 были залиты в одногаллонный топливный бак при закрытом клапане. Клапан бензинового бака открывался так, что двигатель мог первоначально работать на бензине.
В течение 3 мин после включения мотора воздух для сгорания, поступающий в карбюратор, имел температуру 180oF. В этот момент топливный клапан бака с этиловым спиртом открывался, а клапан бензинового бака закрывался. Температура воздуха, поступающего в карбюратор, поднималась в это время до 200oF.
Этиловый спирт был теперь основным топливом в моторе, что приводило к определенным шероховатостям во время действия до тех пор, пока запирающий механизм не был отрегулирован путем сокращения поступающего в двигатель воздуха приблизительно на 90% Сразу же после этого два нагнетателя тепла мощностью 1800 Вт, осуществляющих нагрев до 400oF, включались и использовались для нагревания воздуха для сжигания до его поступления в карбюратор. Температура воздуха от нагревателей тепла составляла 390-395oF.
После того, как двигатель работал на этаноле приблизительно 20 мин, температура воздуха для сжигания стабилизировалась в пределах 347-352oF. Двигатель работал на этаноле пробы 100 еще 40 мин из общего 1 ч работы, пока этанол не был использован. Затем клапан бака с этанолом закрывался, и двигатель включался посредством открытия запирающего устройства. 800 мл этанола возвращались в бак.
Запирающее устройство затем переключалось в позицию, закрытую на 90% и двигатель вновь заводился. Двигатель включался сразу же и работал так же ровно на этаноле пробы 100, как и в течение всего часа работы.
Затем двигатель трижды останавливали и запускали, делая это аналогичным образом и получая одинаковые результаты.
Во время работы двигателя на этаноле пробы 100 производили замер вырабатываемой генератором мощности и нашли, что на часовом интервале времени было произведено 36000 Вт с использованием 2 л этанола, имеющего 48000 британских тепловых единиц на галлон.
По завершении испытаний двигателя на этаноле в бензобак залили 2 л бензина, после чего запустили двигатель. Через 47 мин после начала работы бензин кончился и двигатель встал. Замеры показали, что при работе двигателя на бензине за 47 мин генератор вырабатывал электроэнергию в количестве 36000 Вт/ч с использованием 2 л бензина, имевшего 123000 британских тепловых единиц на галлон.
Если сравнить замеры мощности, то видно, что на 2 л этанола пробы 100 получили такое же количество энергии, как от 2 л бензина. Такой результат неожиданен, поскольку в бензине имеется в 2,5 раза больше британских тепловых единиц, чем в таком же количестве этанола пробы 100. Получение от этанола такой дополнительной мощности объясняет судя по всему, высвобождение и сгорание водорода и/или кислорода из довольно большого количества воды, присутствующей в топливе.
В данном случае бензин использовался как пусковое топливо для подогрева двигателя с получением горячих выпускных газов для подогрева воздуха, поступающего в зону горения, однако применять бензин как пусковое топливо необязательно, вместо него можно использовать электрический тепловой насос, обеспечивающий подогрев воздуха до тех пор, пока теплообменник не может вступить в работу, нагревая воздух, поступающий в зону горения, после чего электрический тепловой насос можно отключить.
Описанные выше сравнительные испытания с использованием этанола пробы 100 и бензина повторяли три раза, получая в любом случае одинаковые результаты.
Затем провели вторую серию испытаний, идентичную первой, за тем исключением, что вместо этанола пробы 100 применяли этанол пробы 84 (42% этилового спирта и 58% воды). Однако двигатель проработал на этаноле пробы 84 всего лишь приблизительно 30 с и внезапно остановился, при этом из коренного подшипника главного двигателя выделилось значительное количества масла, находящегося под большим давлением. Двигатель запустили, однако он снова внезапно остановился, проработав приблизительно 20 с.
Причина остановки двигателя заключается, судя по всему, в преждевременном воспламенении водорода и/или кислорода во время хода сжатия поршня, что привело к нарастанию давления в картере двигателя, что в свою очередь вызвало выделение сжатого масла через коренной подшипник. Давление внутри камеры сгорания, судя по всему, прошло через поршневые кольца в картер двигателя, откуда вышло через коренной подшипник.
Преждевременное воспламенение водорода и/или кислорода было вероятно вызвано поступлением большого количества кислорода и водорода, чего не произошло при использовании этанола пробы 100, где имеется меньшее количество воды.
Проблему преждевременного воспламенения можно, вероятно, решить, применив двигатель с меньшим ходом поршня для уменьшения времени пребывания топлива, в том числе водорода и кислорода, в камере сгорания, либо отрегулировав карбюратор или электронным образом управляя системой впрыска топлива, помогая уменьшить время пребывания во избежание получения избыточного количества водорода и кислорода. Во время экспериментов применялся двигатель со сравнительно большим ходом поршня в 6 дюймов (152,4 мм), чтобы избежать преждевременного воспламенения в таком двигателе, ход поршня не должен превышать 1 и 1/2 дюйма (38,0 мм).
Другую серию испытаний провели на двигателе с системой впрыска топлива с электронным управлением с тем, чтобы попытаться найти решение проблемы преждевременного воспламенения, упомянутой выше.
С этой целью применили трехцилиндровый двигатель с турбонаддувом и электронным управлением от модели Шевроле Спринт 1987, прошедшей приблизительно 37000 миль (59500 км).
С блока цилиндров сняли головку и очистили ее, удалив слой нагара. Изнутри каждой головки закрепили три платиновых пластинки, установив их так, чтобы они не мешали движениям клапанов внутри головок во время работы. Каждая платиновая пластинка была длиной и шириной в 1 см при толщине 1/32 дюйма (0,794 мм). Каждую платиновую пластинку прикрепили к головке одним винтом из нержавеющей стали, проходящим по центру детали. С каждого днища поршня счистили слой нагара и собрали двигатель с новыми прокладками.
Шланг, по которому воздух подается в зону сгорания и идет от турбонагнетателя к блоку впрыска, разделили посредине и прикрепили к теплообменнику для охлаждения воздуха, поступающего к инжектору. Теплообменник обошли, применив два У-образных разветвления по одному с каждой стороны и установив дроссельный клапан со стороны, ближней к турбонагнетателю с тем, чтобы поток горячего воздуха можно было обвести вокруг теплообменника и напрямую подать в блок впрыска. С двигателя сняли все оборудование, используемое для уменьшения загрязнения окружающей среды, оставив на месте лишь генератор переменного тока. К двигателю подсоединили коробку передач, поскольку с ней был связан держатель статора. Во время испытаний коробку передач не использовали. В таком виде двигатель поместили в автомобиль Шевроле Спринт, причем выходную трубу и систему глушения, необходимые для правильной работы двигателя, соединили с ним. В выхлопной системе оставили каталитический конвертер, однако внутреннюю часть конвертера удалили за ненадобностью. Два пластиковых топливных бака вместимостью в один галлон подсоединили к топливному насосу, поместив их на Т-образном профиле и использовав два клапана с ручным управлением, благодаря чему можно было быстро менять топливо, открывая или закрывая клапаны.
Чтобы определить, как модифицированный двигатель сможет работать на различных видах топлива, провели серию испытательных прогонов.
Во время первого испытания в качестве пусковой жидкости применили метанол пробы 200. Двигатель запустился и работал, когда давление впрыска топлива подняли до 60 75 фунтов. При использовании бензина давление обычно устанавливается равным 3,5 5,0 фунтам.
После того как двигатель отработал на метаноле пробы 200, топливо заменили на денатурированный этанол пробы 100, двигатель продолжал плавно работать с 3500 об./мин. Приблизительно через 2 мин испытание прекратили, а двигатель заглушили из-за вздутия топливных шлангов, что могло привести к аварии. Поэтому топливные шланги заменили на шланги высокого давления; кроме того, пластиковые муфты и тройники заменили на медные. Установили новый монометр. В ходе испытаний отмечалась необходимость в подаче большого количества воздуха к топливной смеси, при этом двигатель не поддавался регулированию для подачи дополнительного воздуха даже с помощью компьютера. Для решения этой проблемы открыли впускной воздушный клапан.
По завершении перечисленных модификаций провели новую серию испытаний, применив метанол пробы 200 в одном из двух топливных баков. Запустили двигатель на метаноле пробы 200 и установили скорость вращения 3500 об./мин. Двигатель оставили в работе на несколько минут. За это время осуществили регулировку давления топлива и отметили, что давление в 65 фунтов вполне достаточно. Вблизи блока впрыска установили термопару, и приблизительно через 5 мин сняли отсчет при 65oC.
Во второй топливный бак поместили топливную смесь из 500 мл дистиллированной воды и 500 мл метанола пробы 200, эту смесь применили для работы двигателя. Без изменения воздушного потока температура воздуха, подаваемого в камеру сгорания, увеличилась приблизительно от 65 до 75oC за 1 мин. Обороты двигателя упали до 3100 в минуту. Двигатель работал очень плавно; остановка и его повторный запуск проходили без всяких затруднений.
На следующем этапе в проводимой серии испытаний определяли влияние изменения в содержании воды в топливе на эксплуатационные свойства двигателя. В качестве пускового топлива применили денатурированный этанол пробы 199, при этом двигатель сразу запустился. Регулировку давления впрыска топлива уменьшили с 65 до 50 фунтов, температура воздуха была равна 65oC, обороты составили 3500 в минуту. Двигатель плавно работал.
Затем топливо заменили на денатурированный этанол пробы 160. Давление впрыска топлива оставили равным 50 фунтам. Температура воздуха составила 67oC, обороты упали до 3300 в минуту. Двигатель плавно работал.
Через 10 мин топливо заменили на денатурированный этанол пробы 140. Температура воздуха поднялась до 70oC, обороты выросли до 3500 в минуту. Двигатель плавно работал.
Через 10 мин топливо заменили на денатурированный этанол пробы 120. Температура воздуха поднялась до 73oC, обороты упали до 3300 в минуту. Двигатель плавно работал.
Через 10 мин топливо заменили на денатурированный этанол пробы 100. Температура воздуха увеличилась до 74oC, обороты упали до 3100 в минуту. Двигатель плавно работал.
Через 10 мин топливо заменили на денатурированный этанол пробы 90. Температура воздуха осталась равной 74oC, обороты 3100 в минуту. Двигатель плавно работал.
Через 10 мин топливо заменили на денатурированный этанол пробы 80. Температура воздуха увеличилась до 76oC, обороты упали до 2900 в минуту. В этот момент в двигателе отмечались редкие вспышки. Затем в качестве первичного топлива приняли денатурированный этанол пробы 100 и закрыли обход у теплообменника. Температура воздуха поднялась до 150oC и через несколько минут дошла до 170oC. Обороты двигателя выросли до 4000 в минуту. Двигатель плавно работал.
Еще одну серию испытаний провели на двигателе, отрегулированном для работы на 3500 об. /мин при удаленном теплообменнике. Двигатель запустили на этаноле пробы 200. Как только температура воздуха, подаваемого в блок впрыска, поднялась приблизительно до 50oC, топливо заменили на этанол пробы 100, при этом двигатель плавно работал. Двигатель заглушили, снова запустили, он продолжал плавно работать. За счет регулировки и открывания воздухозаборника обороты можно было увеличить приблизительно до 4000. Незначительным перекрытием воздухозаборника обороты можно было уменьшить до 1500. Во всех диапазонах скоростей двигатель плавно шел, он останавливался и повторно запускался без каких-либо затруднений, продолжая плавно работать.
Для регулирования оборотов двигателя с использованием способа и топлива по данному изобретению можно регулировать количество воздуха, поступающего в камеру сгорания. В типовом бензиновом двигателе обороты регулируют за счет количества бензина, подаваемого в камеры сгорания.
Данное изобретение также можно применять в реактивных двигателях, представляющих собой другую форму двигателя внутреннего сгорания.
Хотя до настоящего момента рассматривался лишь один вариант реализации данного изобретения, выбранный для раскрытия изобретения, однако изобретение охватывает различные изменения и модификации, подпадающие под объем формулы изобретения.

Claims (21)

1. Способ сжигания водяного топлива в двигателе внутреннего сгорания для получения приблизительно такой же мощности, как от аналогичного количества бензина, при этом двигатель внутреннего сгорания имеет возможность обеспечить необходимый диапазон оборотов в 1 мин и содержит одну или несколько камер сгорания и карбюратор или систему топливного впрыска для смещения топлива и воздуха и для подачи смеси в камеру или камеры сгорания, отличающийся тем, что воздух для сгорания подогревают по меньшей мере приблизительно от 176,7oС до 204,4oС на входе его в карбюратор или по меньшей мере приблизительно от 50oС до 70oС на входе в систему топливного впрыска, водяное топливо вводят в карбюратор или систему топливного впрыска для смешения с подогретым воздухом, причем в топливе содержится вода в количестве приблизительно от 20 до 60% по объему от суммарного объема топлива, и углеродистое топливо, выбранное из группы, состоящей из бензина, дизельного топлива или их смесей, и вводят и сжигают водяное топливо и воздух в камере или камерах сгорания в присутствии водородопроизводящего катализатора для работы двигателя.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в топливе содержится вода в количестве приблизительно от 20 до 50% по объему от суммарного объема топлива.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что воздух первоначально подогревается с помощью нагревателя, а затем нагревается теплом из горячих выхлопных газов от двигателя после запуска двигателя в работу.
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что катализатор выбирают из класса, состоящего из платины, платиново-никелевого сплава, благородных металлов и иных материалов, которые производят водород при сгорании воздуха и водяного топлива над катализатором.
5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что катализатор является платиной.
6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что водяное топливо вводят в карбюратор или систему топливного впрыска при температуре окружающей среды.
7. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что регулирование оборотов двигателя осуществляется регулированием воздушного потока, подаваемого в карбюратор или систему топливного впрыска.
8. Способ сжигания водяного топлива в двигателе внутреннего сгорания, содержащего одну или несколько камер сгорания, систему ввода топлива для приема и смешения топлива и воздуха и ввода топливо-воздушной смеси в камеру или камеры сгорания, отличающийся тем, что требуемый для сгорания воздух вводят в контролируемых количествах в систему ввода топлива, водяное топливо вводят в систему ввода топлива для смешения с воздухом, причем в водяном топливе содержится вода в количестве приблизительно от 20 до приблизительно 60 70% по объему от суммарного объема топлива и углеродистое топливо, выбранное из группы, состоящей из бензина, дизельного топлива или их смесей, и водяное топливо и воздух вводят и сжигают в камере или камерах сгорания в присутствии водородопроизводящего катализатора для работы двигателя.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что углеродистое топливо содержит бензин.
10. Способ по п.8, отличающийся тем, что углеродистое топливо содержит дизельное топливо.
11. Способ по п.8, отличающийся тем, что катализатор выбирают из класса, состоящего из никеля, платины, сплава платины с никелем, благородных металлов, их сплавов и иных материалов, которые диссоциируют молекулы воды для получения водорода при сгорании воздуха и водяного топлива в присутствии катализатора и электрической искры.
12. Способ по п.8, отличающийся тем, что молекулы воды в водяном топливе диссоциируют в камере или камерах сгорания для высвобождения водорода и кислорода и водород сжигается в камере сгорания вместе с углеродистым топливом.
13. Способ по п. 8, отличающийся тем, что выходную мощность двигателя регулируют путем регулирования потока воздуха для сгорания в систему ввода топлива.
14. Способ по п.8, отличающийся тем, что воздух вначале нагревается до впуска в камеру сгорания с помощью нагревателя, а затем нагревается теплом от горячих выхлопных газов от двигателя после запуска двигателя в работу.
15. Способ сжигания водяного топлива, содержащего смесь углеродистого топлива и воды, в двигателе внутреннего сгорания, при этом сжигание может обеспечить получение приблизительно по меньшей мере такой же мощности двигателя, которую можно получить от такого же количества углеродистого топлива при отсутствии воды в диапазоне выходных мощностей при соответствующем диапазоне оборотов двигателя в 1 мин, при этом двигатель содержит одну или несколько камер сгорания, систему получения электрической искры для создания искры в камере или камерах сгорания, и систему ввода топлива для приема и смешения топлива с воздухом для сжигания, регулирования пропорций топлива и воздуха и ввода топливно-воздушной смеси в камеру или камеры сгорания, отличающийся тем, что водяное топливо и регулируемые количества воздуха вводят в систему ввода топлива для смешения, при этом система ввода топлива содержит карбюратор, а воздух подогревается по меньшей мере приблизительно до 350oF (176,6oС) до ввода в карбюратор, и систему топливного впрыска, а воздух подогревается по меньшей мере приблизительно до 122oF (50oС) до входа в систему топливного впрыска, причем в водяном топливе содержится вода в количестве приблизительно от 20 до 70% по объему от суммарного объема топлива, и жидкое или газообразное углеродное топливо; смесь из водяного топлива и воздуха вводят в камеру или камеры сгорания в присутствии водородопроизводящего катализатора в камере или камерах сгорания, и сжигают смесь водяного топлива и воздуха для работы двигателя, причем сжигание инициируется искрой, создаваемой в камере или камерах сгорания.
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что молекулы воды в водяном топливе диссоциируют в камере или камерах для высвобождения водорода и кислорода, и где водород сжигается в камере сгорания вместе с углеродистым топливом.
17. Способ по п.15, отличающийся тем, что углеродистое топливо выбирают из группы, состоящей из бензина, дизельного топлива и их смесей.
18. Способ по п.15, отличающийся тем, что водопроизводящий катализатор выбирают из группы, состоящей из никеля, платины, сплава платины с никелем, благородных металлов, из сплавов и иных материалов, высвобождающих водород при сжигании воздуха и водяного топлива в присутствии катализатора и электрической искры.
19. Способ по п.15, отличающийся тем, что воздух первоначально нагревается с помощью нагревателя, а затем нагревается теплом от горячих выхлопных газов от двигателя после пуска двигателя в работу.
20. Способ работы двигателя внутреннего сгорания в автомобиле, содержащем двигатель внутреннего сгорания, способный обеспечить указанный диапазон выходных мощностей при соответствующем диапазоне оборотов двигателя в 1 мин и имеющий одну или несколько камер сгорания, систему получения электрических искр для создания искры в камере или камерах сгорания, и систему ввода топлива для приема и смешивания топлива с воздухом, регулирования пропорций топлива и воздуха, и ввода топливно-воздушной смеси в камеру или камеры сгорания, отличающийся тем, что воздух в контролируемых количествах вводят в систему ввода топлива, при этом система содержит карбюратор, а воздух подогревается по меньшей мере приблизительно до 176,7oС до ввода в карбюратор, и систему топливного впрыска, а воздух подогревается по меньшей мере приблизительно до 50oС до входа в систему, водяное топливо вводят в систему ввода топлива для смешивания с воздухом, причем в водяном топливе содержится вода в количестве приблизительно от 20 до 70% по объему от суммарного объема топлива и жидкое или газообразное углеродистое топливо, выбранное из группы, состоящей из бензина, дизельного топлива или их смесей, и водяное топливо и воздух вводят и сжигают в камере или камерах сгорания в присутствии водородопроизводящего катализатора для работы двигателя, причем сгорание инициируется искрой, создаваемой в камере или камерах сгорания.
21. Способ по п.20, отличающийся тем, что молекулы воды в водяном топливе диссоциируют в камере или камерах для высвобождения водорода и кислорода, и водород сжигается в камере сгорания вместе с углеродистым топливом.
SU905052362A 1989-11-22 1990-11-05 Способ сжигания водяного топлива в двигателе внутреннего сгорания RU2085756C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US44022489A 1989-11-22 1989-11-22
US440,224 1989-11-22
PCT/US1990/006395 WO1991007579A1 (en) 1989-11-22 1990-11-05 Aqueous fuel for internal combustion engine and method of combustion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2085756C1 true RU2085756C1 (ru) 1997-07-27

Family

ID=23747935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU905052362A RU2085756C1 (ru) 1989-11-22 1990-11-05 Способ сжигания водяного топлива в двигателе внутреннего сгорания

Country Status (22)

Country Link
EP (1) EP0431357B1 (ru)
JP (1) JP3233630B2 (ru)
KR (1) KR0140975B1 (ru)
CN (2) CN1098765A (ru)
AT (1) ATE137529T1 (ru)
AU (2) AU654941B2 (ru)
BR (1) BR9007865A (ru)
CA (1) CA2029654C (ru)
CZ (1) CZ282364B6 (ru)
DE (1) DE69026797T2 (ru)
DK (1) DK0431357T3 (ru)
ES (1) ES2088942T3 (ru)
FI (1) FI922307A0 (ru)
GR (1) GR3020480T3 (ru)
MX (1) MX172598B (ru)
NO (1) NO305289B1 (ru)
PL (1) PL165835B1 (ru)
RU (1) RU2085756C1 (ru)
SG (1) SG43320A1 (ru)
SK (1) SK549090A3 (ru)
WO (1) WO1991007579A1 (ru)
ZA (1) ZA908921B (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2674168C2 (ru) * 2012-03-21 2018-12-05 МЭЙМАН РИСЕРЧ, ЭлЭлСи Двигатель внутреннего сгорания, использующий в качестве топлива смесь на основе воды, и способ его работы
RU2727978C2 (ru) * 2013-09-20 2020-07-28 Хайдро-Джект, ЛЛК Двигатель внутреннего сгорания

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0140975B1 (ko) * 1989-11-22 1998-07-01 더블유. 군너만 루돌프 내연기관용 수성연료와 그 연소방법
CN1055982C (zh) * 1993-10-27 2000-08-30 J·莱尔·金特 水蒸汽－－空气蒸汽机
EP0682101A1 (de) * 1994-03-17 1995-11-15 Gerhard Auer Wasser-Krafstoffemulsion für Brennkraftmaschinen
DE19632179A1 (de) 1996-08-09 1998-02-12 Ludo De Ir Clercq Brennkraftmaschine mit erweitertem Arbeitszyklus
JP2001508117A (ja) 1997-01-16 2001-06-19 クラリアント・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング 燃料−水−エマルジョン
US6074445A (en) * 1997-10-20 2000-06-13 Pure Energy Corporation Polymeric fuel additive and method of making the same, and fuel containing the additive
CN1127557C (zh) * 1999-07-01 2003-11-12 霍尔多托普索埃公司 醇连续脱水制备用于柴油发动机燃料的醚和水
CN2520456Y (zh) * 2002-02-01 2002-11-13 潘伟标 水分解合成燃料用燃烧装置
JP2007526363A (ja) * 2004-02-09 2007-09-13 オー２ディーゼル コーポレーション ディーゼル酸化触媒と合わせてエタノール／ディーゼル燃料を使用する、ディーゼルエンジン排気からの粒子状物質の排出を減少させる方法
CN1293170C (zh) * 2004-08-18 2007-01-03 吉林大学 乙醇柴油混和燃料及助溶剂配方
KR100812423B1 (ko) * 2006-12-13 2008-03-10 현대자동차주식회사 연료 중의 에탄올 농도 계산 방법 및 그 장치
CN101168684A (zh) * 2007-11-01 2008-04-30 姜万兴 乳化油
KR20130105307A (ko) * 2010-08-17 2013-09-25 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 수분 유입방지를 위한 엔진 보호 장치
PL2643438T3 (pl) * 2010-11-25 2018-01-31 Gane Energy & Resources Pty Ltd Proces zasilania silnika o samoczynnym zapłonie
BR112016024767A8 (pt) * 2014-04-23 2017-12-19 Fan Pinliang método para fazer um veículo de motor a gasolina funcionar à base de uma mistura de álcool e água como combustível, módulo de controle, veículo híbrido e método de conversão
DE102018217759A1 (de) * 2018-10-17 2020-04-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung von Wasser in Kraftstoff
CN109859582A (zh) * 2019-03-20 2019-06-07 西北农林科技大学 一种基于斯特林热机的燃烧焓测定实验教具及其测定方法
CN113914974B (zh) * 2020-07-08 2023-02-03 长城汽车股份有限公司 一种降低氮氧化物排放的方法、装置和汽车
CN114032123A (zh) * 2021-11-24 2022-02-11 孺子牛新能源科技有限公司 一种高比例甲醇柴油添加剂及其使用方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB205582A (en) * 1922-07-21 1923-10-22 Percy Lennox Improvements in or relating to inflammable vaporisable liquid fuels
GB669037A (en) * 1940-12-19 1952-03-26 Standard Oil Dev Co Improved motor fuels
US2460700A (en) * 1947-07-01 1949-02-01 Leo Corp Method of operating an internal-combustion engine
US4048963A (en) * 1974-07-18 1977-09-20 Eric Charles Cottell Combustion method comprising burning an intimate emulsion of fuel and water
GB2057563B (en) * 1979-08-23 1983-10-26 Ricardo Consulting Engs Ltd Catalytic combustion engines
US4333739A (en) * 1979-10-23 1982-06-08 Neves Alan M Blended ethanol fuel
US4476817A (en) * 1980-09-25 1984-10-16 Owen, Wickersham & Erickson, P.C. Combustion and pollution control system
JPS58208387A (ja) * 1982-05-31 1983-12-05 Furuhashi Kiyohisa アルコ−ル燃料添加剤及びその製法
DE3401143C2 (de) * 1983-03-12 1986-08-07 Forschungsgesellschaft für Energietechnik und Verbrennungsmotoren mbH, 5100 Aachen Verfahren und Vorrichtung zur Einbringung eines flüssigen Mediums in den Arbeitsraum einer Verbrennungskraftmaschine
US4594991A (en) * 1983-10-06 1986-06-17 Richard Harvey Fuel and water vaporizer for internal combustion engines
NO864988D0 (no) * 1986-12-10 1986-12-10 Dyno Industrier As Oppgradering av tunge voksholdige oljefraksjoner til bruk som lette fyringsoljer eller dieseloljer samt oppgraderte oljer.
EP0312641A1 (en) * 1987-10-23 1989-04-26 "Harrier" Gmbh Gesellschaft Für Den Vertrieb Medizinischer Und Technischer Geräte Method for mixing fuel with water, apparatus for carrying out the method and fuel-water mixture
KR890017344A (ko) * 1988-05-03 1989-12-15 서규석 유수(油水)혼합 자동차 연료유의 제조방법
KR0140975B1 (ko) * 1989-11-22 1998-07-01 더블유. 군너만 루돌프 내연기관용 수성연료와 그 연소방법
WO1992007922A1 (en) * 1990-11-05 1992-05-14 Gunnerman Rudolf W Aqueous fuel and combustion method for engines

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент США N 4416225, кл. F 02 M 25/02, 1983. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2674168C2 (ru) * 2012-03-21 2018-12-05 МЭЙМАН РИСЕРЧ, ЭлЭлСи Двигатель внутреннего сгорания, использующий в качестве топлива смесь на основе воды, и способ его работы
RU2727978C2 (ru) * 2013-09-20 2020-07-28 Хайдро-Джект, ЛЛК Двигатель внутреннего сгорания

Also Published As

Publication number Publication date
AU6337594A (en) 1994-07-21
AU654941B2 (en) 1994-12-01
SK280027B6 (sk) 1999-07-12
WO1991007579A1 (en) 1991-05-30
CN1098765A (zh) 1995-02-15
ES2088942T3 (es) 1996-10-01
CA2029654C (en) 1999-02-23
SK549090A3 (en) 1999-07-12
FI922307A (fi) 1992-05-21
EP0431357B1 (en) 1996-05-01
MX172598B (es) 1994-01-03
CA2029654A1 (en) 1991-05-23
DE69026797D1 (de) 1996-06-05
FI922307A0 (fi) 1992-05-21
PL165835B1 (pl) 1995-02-28
NO305289B1 (no) 1999-05-03
CN1051928A (zh) 1991-06-05
DK0431357T3 (da) 1996-07-29
JP3233630B2 (ja) 2001-11-26
SG43320A1 (en) 1997-10-17
GR3020480T3 (en) 1996-10-31
AU6730290A (en) 1991-06-13
ZA908921B (en) 1991-09-25
ATE137529T1 (de) 1996-05-15
BR9007865A (pt) 1992-09-08
NO922007L (no) 1992-07-22
KR0140975B1 (ko) 1998-07-01
NO922007D0 (no) 1992-05-21
CZ549090A3 (en) 1993-07-14
EP0431357A1 (en) 1991-06-12
JPH05502920A (ja) 1993-05-20
PL287705A1 (en) 1991-10-21
DE69026797T2 (de) 1996-09-05
CZ282364B6 (cs) 1997-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2085756C1 (ru) Способ сжигания водяного топлива в двигателе внутреннего сгорания
US5156114A (en) Aqueous fuel for internal combustion engine and method of combustion
KR100201204B1 (ko) 내연 엔진에 사용하기 위한 수성 연료 및 이것의 제조 방법
Toepel et al. Development of Detroit Diesel Allison 6V-92TA methanol fueled coach engine
USRE35237E (en) Aqueous fuel for internal combustion engine and method of combustion
US4185595A (en) Method for the operation of internal combustion engines
WO1992007922A1 (en) Aqueous fuel and combustion method for engines
Klett et al. Internal combustion engines
KR20080042072A (ko) 연소 엔진
CN2494771Y (zh) 醇氢混燃发动机装置
Tilagone et al. Development of a Lean-Burn Natural Gas-Powered Vehicle Based on a Direct-Injection Diesel Engine
Mistry Comparative assessment on performance of multi cylinder engine using CNG, LPG and Petrol as a fuel
CN1061463A (zh) 内燃机的含水燃料和燃烧方法
Kurniawan et al. The Influence of Air Fuel Ratio on the Performances and Emissions of a SINJAI-150 Bioethanol Fueled Engines
NZ250641A (en) Combusting aqueuos fuel in i.c. engine using hydrogen-producing catalyst and high voltage spark
IE911726A1 (en) Aqueous fuel for internal combustion engine and method of combustion
Cordon et al. Conversion of a homogeneous charge air-cooled engine for operation on heavy fuels
Fukutani et al. Reduction of Idle Knock by EGR in a passenger car diesel engine
Singh et al. Performance Measurement of V-type SI Engine by Optimizing Air fuel ratio
KR810000391B1 (ko) 알코올을 주재로한 내연기관의 대체연료
Jacobs David E. Klett, Elsayed M. Afify, Kalyan K. Srinivasan, and Timothy
RU2006607C1 (ru) Способ конвертирования двигателя внутреннего сгорания
RU2020250C1 (ru) Способ горячей обкатки двигателя внутреннего сгорания
Nagarajan et al. A New Approach for Isomerised LPG-Diesel Dual fuel Engine by two Different Isomerisation Catalysts Acidic Al2O3 Vs Al2O3/Pt An Experimental Study
Hoffmann Development Work on The Mercedes-Benz Commercial Diesel Engine “Model Series 400”

Legal Events

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

Effective date: 20061106