Способ питания двигателя внутреннего сгорания

Способ питания двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П ИЧ- Фгй И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ 11 491238

Секта Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (22) Заявлено 21.01.72 (21) 1738834/24-6 (32) Приоритет 22.01.71 (31) P 2103008.0 (33) ФРГ

Опубликовано 05.11.75. Бюллетень № 41

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 06.02.76 (72) Автор изобретения

Иностранец

Кристиан Кох (ФРГ) Иностранная фирма

«Сименс А. Г.» (Ф1 Г) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Кроме того, жидкое топливо испаряют путем подвода тепла от отработавших газов двигателя, а в качестве кислородсодержащего газа используют отработавшие газы двига5

На чертеже изображена схема системы питания двигателя внутреннего сгорания, работающей rro предложенному способу.

В системе питания жидкое топливо, освобожденное от токсичных веществ, например присадок, подается насосом 1 по трубопроводу 2 в испаритель 3. Оттуда образовавшиеся пары топлива направляются в смеситель 4, где происходит их смешение с кислородсодержащим газом, подаваемым по трубопроводу 5, и атмосферным воздухом, подаваемым по трубопроводу 6. Кислородсодержащпм газом являются углекислый газ и отработавшие газы двигателя 7.

Образовавшаяся в смесителе 4 смесь паров топлива, отработавших газов и воздуха по трубопроводу 8 подается в нагретый каталитический реактор 9, имеющий каталитические пористые спеченные элементы 10 с примерно параллельными проходными каналами 11, выполненными на некотором расстоянии один относительно другого. (61) Зависимый от патента

Изобретение относится к двигателестроению

Известны способы питания двигателя внутреннего сгорания путем смешения жидкого топлива с кислородсодержащим газом, преимущественно углекислым газом, с последующей подачей образовавшейся смеси в нагретый каталитический реактор для получения смеси газов, имеющий окись углерода, смешения последней с атмосферным воздухом и подачи образовавшегося заряда в двигатель для сжигания и совершения полезной работы.

Цель изобретения — снижение токсичности отработавших газов и использование низкооктановых топлив. Предлагаемый способ обеспечивает достижение этой цели.

По предложенному способу питания топливо, освобожденное от токсичных веществ, например присадок, перед смешением с кислородсодержащим газом испаряют с добавлением атмосферного воздуха для получения после реактора смеси, имеющей метан, а температуру в реакторе поддерживают в пределах 300 — 500 С.

Смесь паров топлива, кислородсодержащего газа и воздуха пропускают через никелевый, платиновый или платипово-никелевый реактор. (51) М. Кл. F 02m 21/00

F 02m 27/02

F 02b 43/08 (53) УДК 621.43-44(088.8) 49-1238

+ 250,+10N,атмосферный воздух

40 смесь газов

В реакторе 9 эта смесь превращается в смесь газов, содержащую окись углерода и метан.

Выходящая из реактора 9 смесь перемешивается в смесителе 12 с вторичным воздухом, поступающим по трубопроводу 13, а образовавшийся заряд направляется по трубопроводу 14 в двигатель 7 для сжигания и совершения работы. Отработавшие газы двигателя 7 по трубопроводу 15 подаются в теплообменник 16 реактора 9. Из теплообменника 16 отработавшие газы по трубопроводу 17 подаются в трубопровод 5 и в трубопровод 18, подключенный к теплообменнику. 19 испарителя

3. Из теплообменника 19 отработавшие газы по трубопроводу 20 направляются в атмосферу, а по трубопроводу 5 — в смеситель 4. ,)Кидкое топливо не должно иметь токсичных веществ. Таким топливом может быть прямогонный бензин.

Например, если применяется прямогонный бензин со средней химической формулой

С7Н14 (в нем также могут содержаться гексан и гептан), то после смешения и испарения паров и смешения их с атмосферным воздухом и отработавшими газами в реакторе 9 происходит слабо экзотермическая реакция:

С,Н 4 + СОг+НгО+6Мг + 1,50г+6Хг топливо отработавшие газы атмосферный воз(I г) (1,83 л) дух (1,71 л)

- 4СН,+2СО+2СО,+12N, + смесь газов (4,67 л) + около 29 ккал/моль топлива, После смешения с вторичным воздухом в двигателе 7 при сгорании происходит следующая реакция:

4СН,+2СО+2СО,+12N, + 90,+36N, смесь газов (4,67 л) атмосферный воздух (0,29 л) — + 8СОг+8Нг0+48Nг отработавшие газы (14,63 л)

Таким образом, в двигателе из 65 об. ч. смеси, выходящей из реактора, и вторичного воздуха образуется 64 об. ч. отработавших газов, а температура сгорания достигает примерно 1765 С.

Как видно из вышеописанного, пары топлива смешиваются с атмосферным воздухом и отработавшими газами, которые должны иметь соотношение, примерно равное 1: 1.

Соотношение между атмосферным воздухом и отработавшими газами может быть и другим.

Смесь, выходящая из реактора, должна смешиваться с вторичным воздухом, поступающим в таком количестве, чтобы обеспечивать более полное сгорание.

При обычном сгорании такого жидкого топлива в двигателе получается 56 об. ч. отработавших газов при температуре 1990 С. Компенсацию снижения получаемой мощности можно достигнуть повышением степени сжатия двигателя, так как смесь, выходящая из реактора, имеет октановое число около 110.

Зо

G0

При предложенном способе питания вследствие невысокой температуры сгорания и увеличения полноты сгорания снижается токсичность отработавших газов, так как они содержат меньше окиси углерода.

Согласно предложенному способу из жидкого топлива, отработавших газов и атмосферного воздуха в реакторе 9 получается газовая смесь, содержащая окись углерода и метан.

Временно могут образовываться другие горючие газы, как например водород, однако они все преобразуются в метан. Температуру в реакторе поддерживают в пределах 300—

500 С для образования метана, а также для обеспечения активности катализатора. При более низких температурах (примерно 150 С) реакция преобразования в метан, хотя и происходит, но при этом в выходящей из реактора 9 смеси количество углекислого газа увеличивается, а количество метана, следовательно, уменьшается. Эффективность предложенного способа также снижается.

Поэтому пуск двигателя можно осуществлять при выключенном реакторе 9, обеспечивая какими-либо средствами его разогрев.

Возможно сжигание топлива перед реактором 9.

При применении предложенного способа для газовых турбин, например, с использованием топлива со средней химической формулой С«Н34 в реакторе происходит следующая реакция:

2С„Н„+ 8СО,+8Н,O+48N, + тоилпво отработавшие газы

- 21СН4+9СО+10СО +58N, +

+ около 16 ккал/моль топлива.

Реакция также является слабо экзотермической.

B камере сгорания газовой турбины происходит реакция:

21СН,+9СО+10СО,+58N, + смесь газов

+ 46,50,+186N, - 40СО,+42Н,O+244N, . атмосферный воздух отработавшие газы

Таким образом, при использовании предложенного способа из 330,5 об. ч. смеси, выходящей из реактора 9, и атмосферного воздуха образуется 326 об. ч. отработавших газов, а температура сгорания достигает 1615 С.

При сгорании жидкого топлива в атмосферном воздухе получилось бы 262 об. ч, отработавших газов, а температура сгорания достигала бы 1965 С.

Следовательно, при питании газовых турбин по предложенному способу. обеспечивается желаемое снижение температуры газового потока, подводимого к лопаткам турбин, так как обычно требуемая температура газового по491238 тока лежит не выше 750 С. При этом предложенный способ обеспечивает более полное сгорание топлива.

Каталитические спеченные элементы 10 могут изготавливаться из окиси алюминия или силиката магния — алюминия в качестве наполнителя, платины или никеля — — в качестве катализатора.

Элементы 10 имеют продольные каналы 11 диаметром от 0,1 — 2 мм. Число этих каналов

»а 1 см зависит от их диаметра. Например, при диаметре каналов 1 мм их число примерно равно 40. Каналы имеют пористые стенки, а объем пор составляет 20 — 60% объема элементов 10, предпочтительно 40 — 50%.

Например, расположенный на входе в реактор 9 элемент 10 имеет катализатор платину, а остальные элементы 10 — платиново-никелевый катализатор.

Катализатор можно вносить в элементы 10 обычными способами, например проппткой спсченпых элементов соответствующими растворами. Например, пористый элемент пропитывают хлоридом никеля (%С1 ), а затем обрабатывают щелоком до получения гидроокпси никеля Ni(OH)q, из которой затем 11у7ся восстановления водородом получается чистый никель. Платиновый катализатор можно получить путем пропитки спеченных элементов

10 раствором гексахлорплатиновой кислоты

Idg (PtClgj и восстановления ее годородом в чистую платину. Восстановление можно проводить при высоких температурах путем воздействия смеси, состоящей из 10% водорода и

90% азота.

Элементы 10 должны иметь 10 — 80 мг! с никеля в качестве катализатора и 5 — 10 х!г/см пл атины.

Можно добавлять уран до 1 — 3% от содержания основного катализатора.

Толщина и количество элементов 10 и расстояние между ними выбирают в зависимости от конструктивных размеров реактора 9. Тяк, например, при размерах реактора 80,1м р,80 1!м, 215 мм можно установить четыре элемента толщиной 50 мм и на расстоянии

5 мм.

Предмет изобретения

1. Способ питания двигателя внутреннего

c ã".0ðшгия путем смешения жидкого топлива с кпслородсодсржащпм газом, преимущественно углскнслым газом, с последующей подачей

10 образовавшейся смеси в нагретый каталитический реактор для получения смеси газов, имеющей окись углерода, смешения последней с атмосферным воздухом и подачи образовавшегося заряда в двигатель для сжигания и со15 вершения полезной работы, о тл и ч а ющи йся тем, что, с целью снижения токсичности

0 T) 1I á0Tà âøIIõ газов и пспользов а ни si низкооктяпо! ых топлив, топливо, освобожденнос от токсичных веществ, например, прпсадок, 20 перед смешением с кпслородсодержащнм газом испаряют с добавлением атмосферного воздуха для получеш1я после реактора смеси, пмс:Ощс1, .1!стан.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, 25 что температуру в реакторе поддерживают в пределах 300 500 Ñ.

3. Способ по пп. 1 и 2, отл и ч а ю щи и с я тем, что смесь паров топлива, кпслородсодсржащего газа и воздуха пропускают через нн30 кслсвый реактор.

Спосc0 no IIII. 1 li 2. 0 T.л и I;I 10 m, ll Il c sI тем. гго смссь паров топлива, кпслородсодержа1цего газа и воздуха пропускают через платиновый реактор.

35 5. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что смесь паров топлива, кислородсодсржя щего гязя и зозд! хя пропускаlОт через пл;1ТПНС-111 ÊÑ."1СБЬ111 PC II!TOP.

6. Способ по ш1. 1 — 5, отличающийся

40 тем, что жидкое то! I!I!in испаряют путем подвод» тепла от отряоотявшп. газов двигателя.

7. Сii0c06 110 1111. — -6, 0 т 7 II I 7 10 ill, il и с я

Tc:I, что в качестве кпслородсодержящсго газ:! используют отработавшие газы двигателя.