高含水率内燃机用乳化燃油与内燃机的制作方法

文档序号:15361961发布日期:2018-09-05 00:54阅读:629来源:国知局

本发明属于内燃机用燃油与内燃机领域。



背景技术:

1)欧盟各国为减少排放污染已在各大城市公交车辆推广使用乳化油,并于2004年公布了乳化油技术标准“cencwa15145”,规定了按质量比,允许销售的较少的动力损耗的(标号b)乳化油的含水率应在>5%到<8%之间;允许销售的表现出更优越的排放的(标号a)含水率应在8%到15%之间。

2)乳化燃油技术已历经百余年发展,我国从80年代开始投入大量人力物力研究乳化技术。能查到的专利文献很多,这些技术全部都是研究达到稳定价廉的乳化配方。有的配方可把含水率扩大到30%以上,也只是表明这些配方也能达到保持长期稳定的透明形态而已,也没发现它在在节油和减少排放污染上有更多益处。例如cn101050393a的权利要求1)表述其含水量12~30%;也是同一份文件的背景技术中又说到“目前有的技术资料介绍加水量可以高达30%左右,注重加水而不注重节油率,------众所周知,水是没有热量的,因为它不是燃料,-----往油料过多掺水不但没起到很好的效果反而給应用带来一定的困难”。实际上也明确否定了含水量高于30%的选择,并无人去实际尝试高含水率的效果。近来发动机技术的发展,已达到无需使用乳化油也能使燃油接近100%燃烧的水平。乳化技术在节能上并无太大优势,除了本发明外,这30多年来经发动机台架试验检测鉴定的结果表明使用所有乳化油产品的节油率都超不过10%。而乳化成本也接近10%。乳化油用户得不到经济实惠。除了个别地方政府给用户奖励资金外,全国各地都没能大面积推广内燃机乳化油使用。

3)柴油机的理论效率为61%,汽油机的理论效率为55%。目前中小型内燃机效率仅为25%,摩擦力占据了理论效率中的更大比率。用乳化燃油可以打开降低摩擦的新途径,可把中小型内燃机效率提高到45~50%。

4)1984年有人宣布了水能变油的发明。以3/4的自来水和1/4的汽油及少量药剂配制的膨化汽油,可开动汽车,节油率为44.84%。但是事实上水并没有变成油,含水量过大没能形成油包水状态,试用中游离水腐蚀坏了机器,发明被否定。但其节油现象能用本发明的理论来解释。

发明原理

本发明之前,所有的针对乳化油的研究都仅在单对乳化油本身,只围绕着稳定性和燃烧值两个指标进行的,没有结合内燃机的特点去发挥更多的潜力。使用乳化油的内燃机,除了在燃烧室进行的化学物理反应外。进入汽缸与活塞间隙的乳化油中的小水珠,在高温下也会爆炸式蒸发。产生的高压水蒸汽形成了汽垫降低了磨擦。在含水量较小时,其作用不明显,水含量达到一定程度,这个效应才突显出来。

四冲程内燃机,在吸气冲程,活塞向下时喷油开始,活塞向下时,活塞下部润滑油池被曲轴搅动溅出的油滴容易进入间隙;下一压缩冲程,活塞上升,随着活塞上升,上部的油雾极易被压入活塞间隙,从下部溅上来的油滴在活塞上升时不能进入间隙。再有,活塞上升压缩气体使缸压可上升到约30个气压。在这过程温度也急剧上升,到达水的沸点乳化油中的水。极速爆炸式气化,使周围油汽颗粒被粉碎成更细的颗粒,使之后来燃烧的更充份。高温、高压这两个特点迫使油雾从上至下强力渗入活塞间隙,接着到达顶点产生爆燃,活塞向下做功,这时刚从上部强力进入活塞间隙的乳化油由于此处温度低于燃烧室,相对于燃烧室略为延时后,正好在活塞向下时其中的水分也会发生微爆,但是,这里没有充足的空气,不能引发爆燃。水珠微爆产生的具有附加压力的水蒸汽形成的汽垫层减小了磨擦。而来自下部的润滑油顶着上部巨大的反向压力难于在此时进入间隙,内燃机效率提高到约45~50%。

该原理也在近代出现的超空泡鱼雷上得到验证。鱼雷高速前进时表面于水的磨擦产生的高温造出了一层水蒸汽,这层汽垫使阻力降低,使它的航速从每秒十几米提高到每秒80米。

具体实施方式

可以利用现有内燃机可用的(而不是窑炉可用)各种乳化油配方,调整含水量,测试内燃机输出功率,和耗油量,到达节油率近50%后即可。再加大含水量节油率提高并不明显。有些配方带有腐蚀性,例入技术背景4)含水3/4的配方,可加入防锈剂,还可在内燃机上采用抗腐蚀性设计来补救。技术背景4)配方的能值只有汽油的1/4,因为效率提高一倍,故等效于能值只降1/2,相当于甲醇代用汽油的效果。如果能值还能达汽油的1/2,同样容积的油箱还能做同样的功。使用胺水或磁化水都能打散水分子团,改善乳化效果。加大含水量有利减排,故不排除特大含水量的配方。

1)依特定原料来源不同,可用的最佳比例不尽相同,总含水量可在25%~75%;胺水0%~10%;植物油0~60%;植物油可用其所含的有效成份特性相近的化工原料替代;柴油或汽油20~60%;乳化剂、抗爆剂、稳定剂及其它添加剂5~10%,依具体所选品种而有差别,该行业技术人员不难自行得出。植物油成份可降低到达节油率最大点的含水率。

2)配方实例:柴油30%,磁化水20~25%,胺水10%,植物油35~30%,乳化剂、添加剂等5%。(胺水是碱性的,植物油是酸性的,故要按所用的植物油实际的酸度值调整胺水用量,胺水中含水量80%,然后再调整纯水用量,使总含水量不变)。

3)本发明发现的节油机理具有普遍意义。实用中还要考虑实际需求,侧重于以节能为主、还是减排为主,以及原料供应市场的变化,适当改用性能相近的更价廉的材料并调配更好的比例。该领域的技术人员不难按其原理得到易得原料的其它配方。

4)配用的抗腐蚀内燃机:缸体可嵌套抗腐蚀内筒。内筒、或者直接由缸体,经过化学镀后再热处理能实现抗磨、抗腐蚀功能。化学镀层的硬度在hrc43左右,低温热处理可使化学镀层达到硬度>hrc60的要求,引起的变形又极小。热处理后再次复镀,可填补热处理中出现的微小裂纹,保持抗腐蚀功能。活塞组件表面采用加厚化学镀抗腐蚀层;活塞环采用加厚化学镀工艺、或用高强度不锈钢制造,达到长寿命使用要求。

实施效果

实施方式2)柴油30%、磁化水20%、植物油35%、胺水10%的实际效果:

1)使用该配方的车辆不仅没有发生使用乳化油时存在动力损耗的问题,反而动力更加强劲。产品鉴定实测节油率45%。

2)冬天用乳化油比用普通柴油的发动机易起动;尾气污染减少约50%;喷油嘴被堵现象减少,喷油嘴清洗周期可延长一倍;使用本乳化柴油的机器故障率低。

3)总耗能降低到0.55倍;磨擦占比又降到0.33;故汽缸磨擦生热降到0.55×0.33=0.18。水冷内燃机,无水时仍可工作,空调耗能减小。坦克车水箱生的热是末敏弹寻的目标,本发明将加大坦克在战场生存率。

4)该配方中含热值成分占0.65,相当于油箱容积括大了1.2倍。同样容积的油料,同样售价时,生产成本减小的部份归厂家;油箱括容部份归用户,用户得益甚多,易于推广。水25%、植物油30%的配方表现了更好的排放及厂家更多的受益。它们之间变化可以调配厂家与用户之间的受益分配。



技术特征:

技术总结
气悬浮效应内燃机用乳化燃油属于内燃机燃油技术领域。基于对进入汽缸与活塞间隙的乳化油,在活塞表面摩擦发热时也会气化生出一薄层高压水蒸气的气垫层。提出了得到直接利用这层蒸气层可以使活塞悬浮在汽缸中心的乳化油配方的方法。它能使活塞组件磨擦力消耗减少过半,因而可使内燃机都能节能约50%。具体配方范围为。总含水量可在0.25~0.6;胺水0~0.1;植物油0~0.6;植物油可用其所含的有效成份特性相近的化工原料替代;柴油或汽油或代用油0.2~0.6;乳化剂、抗爆剂、稳定剂及其它添加剂0.05~0.1。在这范围内,调整之间的比例,逐渐加大含水量;或者任选一种可用的乳化油,逐渐加大含水量到某百分点,都能出现节能约50%的状况。

技术研发人员:朱觉锦
受保护的技术使用者:朱觉锦
技术研发日:2018.03.16
技术公布日:2018.09.04
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