Способ питания двигателя внутреннего сгорания

тв- АТт О П ИЧФгй И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ ип 1 491238 Союз Советских Социалистических Республик) Р 2103008.0 сударственный комитеовета Министров СССР,43-44 (088,8 3) УД летеньпо делам изобретений и открытийта опубликования описания 06.02.7(72) Автор изобретения Иностранец Кристиан Кох ри г) юстранная фирм Сименс А, Г. 1 ф 1 Г)(54) СПОСОБ ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯКроме того,тем подвода тдвигателя, а вгаза используптеля,На чертежетания двигателтающей по пр опливо испаряют пуотработавших газов кислородсодержа щего авшие газы двигажидкоеепла откачествеот отрабо изображена схема системы пия внутреннего сгорания, рабоедложенному 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. Кислородсодержащнм 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. 1) Зависимый от патента ИзобрениюИзвестны 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 платиново-никелевый реактор. тение относится к двигателестрое 51) М. Кл, Г 02 тп 21/00Р 02 тп 27/02 Р 02 Ь 43/0840 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 С 7 Н 14 (в нем также могут содержаться гексан и гептан), то после смешения и испарения паров и смешения их с атмосферным воздухом й отработавшими газами в реакторе 9 происходит слабо экзотермическая реакция: С,Н,4 + СОа+НаО+6 Ма + 1,50 а+6 Ха топливо отработавшие газы атмосферный воз- (1 г) (1,83 л) дух (1,71 л)- 4 СН 4+2 СО+2 СОа+12 Иа +Смесь газов (467 л)+ около 29 ккал/моль топлива,После смешения с вторичным воздухом вдвигателе 7 при сгорании происходит следующая реакция:4 СН 4+2 СО+2 СОа+12 Ма + 90 а+ 36 Ка-+смесь газов (4,67 л) атмосферныйвоздух (0,29 л)-4 8 СО,+8 НаО+48 М,отработавшие газы (14,63 л)Таким образом, в двигателе из 65 об, ч,смеси, выходящей из реактора, и вторичноговоздуха образуется 64 об, ч, отработавшихгазов, а температура сгорания достигает примерно 1765 С.Как видно из вышеописанного, пары топлива смешиваются с атмосферным воздухом иотработавшими газами, которые должныиметь соотношение, примерно равное 1: 1.Соотношение между атмосферным воздухом иотработавшими газами может быть и другим.Смесь, выходящая из реактора, должна смешиваться с вторичным воздухом, поступающим в таком количестве, чтобы обеспечиватьболее полное сгорание.При обычном сгорании такого жидкого топлива в двигателе получается 56 об. ч, отработавших газов при температуре 1990 С, Компенсацию снижения получаемой мощностиможно достигнуть повышением степени сжатия двигателя, так как смесь, выходящая изреактора, имеет октановое число около 110. 5 1 О 15 20 25 зо 45 50 55 60 65 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 16 Н 34 в реакторе происходит следующая реакция:2 СН+ 8 СОа+8 Н,О+48 И а +тоилпво отработавшие газы+ около 16 ккал/моль топлива,Реакция также является слабо экзотермической.В камере сгорания газовой турбины происходит реакция:21 СН 4+9 СО+10 СОа+58 Иа +смесь газов+ 46,50 а+186 Иа - 40 СОв+42 НаО+244 Иа .атмосферный воздух отработавшие газыТаким 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 турбинпо предложенному способу обеспечиваетсяжелаемое снижение температуры газового потока, подводимого к лопаткам турбин, так какобычно требуемая температура газового по491238 10О 11 г 9 тока лежит не выше 750 С. При этом предложенный способ обеспечивает более полноесгорание топлива,Каталитические спеченные элементы 10 могут изготавливаться из окиси алюминия илисиликата магния - алюминия в качестве наполнителя, платины или никеля -- в качестве катализатора.Элементы 1 О имеют продольные каналы 11диаметром от 0,1 - 2 мм. Число этих каналовна 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 1 О - платиново-никелевый катализатор.Катализатор можно вносить в элементы 10обычными способами, например проппткойспеченных элементов соответствующими растворами. 1-1 апример, пористый элемент пропитывают хлоридом никеля (%С 1), а затем обрабатывают щелоком до получения гидроокпси никеля 1 х 11(ОН), из которой затем пугсхвосстановления водородом получается чистыйникель. Платиновый катализатор можно получить путем пропитки спеченных элементов10 раствором гексахлорплатиновой кислотыН 2 Р 1 СЦ и восстановления ее годородом вчистую платину, Восстановление можно проводить при высоких температ) рах путем воздействия смеси, состоящей из 10% водорода и90% азота.Элементы 10 должны иметь 10 - 80 мг,смникеля в качестве катализатора и 5 - 10 .,г,см"пл атины.Можно добавлять уран до 1 - 3% от содержания основного катализатора,Толщина и количество элементов 1 О и расстояние между ними выбирают в зависимостиот конструктивных размеров реактора 9. Тяк,например, при размерах реактора 80 .,1 м р,80 мм,215 мм можно установить четыреэлемента толщиной 50 мм и на расстоянии5 мм. Предмет изобретения51. Способ питания двигателя внутреннегосгорая 1 я путем смешения жидко.0 тола с кпслородсодсржащим газом, преимущественно углекнслым 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 дгигатель для сжигания и со вершения полезной работы, о тл и ч а ю щ и йся тем, что, с целью снижения токсичности отработавших газов и использования низкооктяпо ых топлив, топливо, освобожденное от токсичны.; веществ, например, прпсадок, 20 перед смешением с кпслородсодержащпм газом испаряют с добавлением атмосферного воздуха для получения после реактора смеси, пмсОщс 11 метан2, Способ по п. 1, отличающийся тем, 25 что температуру в реакторе поддерживают впределах 300 500 гС.3. Способ по пп. 1 и 2, отл и ч а ю щи й с ятем, что смесь паров топлива, кпслородсодсржащего газа и воздуха пропускают через ни кслсвый реактор.С и Оооо и О 1 Г. 1 и 2, О т л и ч;1 ю щ и й с 51тем. гго смссь паров топлива, кпслородсодержа 1 цего газа и воздуха пропускают через платиновый реактор.35 5, Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что смесь паров топлива, кислородсодержящего гязя и воздуха пропускают через плятпно-пкслсвый реактор.6. Способ по ш. 1 - 5, отл пч ающийся 40 тем, что жидкое то 11 лш 1 О испаряют путем подвод тепла от отработавших газов двигателя.7. С 1 особ по пп.- -6, отл пч я 1 ощи йс ятем, что в качестве кпслородсодержящсго газ. используют Отработавшие газы двигателя.