专利名称：用于压缩点火发动机的液化石油气的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可运行现时使用的压缩点火发动机的液化石油气燃料。
压缩点火发动机由于其高热效通常被用作大功率的工业机器的动力源，或者用作卡车和工业运输工具的驱动源。压缩点火发动机使用柴油，例如轻和重油，作为燃料。
另一方面，液化石油气基本上是由丙烷和丁烷组成的，并且具有低的十六烷值和低的点火性能。因而，当液化石油气被用作压缩点火发动机的燃料时，需要将压缩比提高至26或更高。但是，在这样高的压缩比下，不可能得到高的热效率，而这一点是压缩点火发动机的主要优点。此外，噪音和震动提高。因而，截至目前液化石油气无法实用于压缩点火发动机的燃料。
使用常规柴油例如轻和重油作为燃料的压缩点火发动机所产生的问题是它们排放出大量的黑烟。
T.Imonata等，“作为敏感剂的添加剂对烃类的同时点火的作用”[第23届内燃机讨论会(国际)，The Combustion Institute,1990]公开了它们对混合有少量的异丙基硝酸盐和二叔丁基过氧化物的正丁烷的同时点火的研究结果，发现，在压缩至765K(492℃)的气体中当该过氧化物或硝酸盐的存在量为至少是该混合物的5％(体积)时，点火延迟变得很短。作为上述常规技术和实验结果的研究结果，本发明提供了一种特定的用于压缩点火发动机的液化石油气燃料。
本发明的一个目的是提供一种技术，从而使被称作清洁燃料的液化石油气能够用作压缩点火发动机的燃料。
为达到上述的目的，本发明提供了一种液化石油气燃料，它在提供给压缩点火发动机的燃烧室时的压缩比被设定在11至23的范围内，这等于目前使用柴油，例如轻和重油，的压缩点火发动机的压缩比范围。液化石油气燃料基本上是由液化石油气和自由基产生剂(十六烷值改进剂)组成的，自由基产生剂的量不少于燃料的0.1％，优选从0.1％至15％(体积)。自由基产生剂是例如一种有机过氧化物或一种硝酸盐化合物。
按照本发明，一种液化石油气燃料含有液化石油气和自由基产生剂，自由基产生剂的量不少于燃料的0.1％，优选从0.1％至15％(体积)。该液化石油气燃料在提供给压缩点火发动机的燃烧室时的压缩比为11至23。在压缩点火发动机的燃烧室中的点火延迟不高于3毫秒(millisecond)。
使用液化石油气燃料使功率和热效率保持在基本上等于在使用柴油例如轻和重油的情况下的水平，并且同时可能大大降低黑烟的排放并降低二氧化碳的排放。
液化石油气基本上是由碳和氢组成。因而，当液化石油气被用作压缩点火发动机的燃料时，它不排放SOx和其他的空气污染物，而这些在柴油的燃烧过程中是不可避免的。此外，由于如上所述基本上没有黑烟的排放，NOX和HC可容易地使用简单的污染物清除剂，例如催化转化剂来清除。
本发明的上述和其他的目的，特征和优点将通过对下述优选实施方案的描述并参照附图显而易见。
图2是显示黑烟排放的图。
图3是显示排气中二氧化碳的量的图。
图4是显示自由基产生剂浓度和点火延迟之间的关系的图。
本发明使使用柴油作为燃料并显示高的热效率的压缩点火发动机能够使用液化石油气燃料运行，这种液化石油气燃料含有液化石油气和一种自由基产生剂。自由基产生剂的浓度是燃料的0.1％至15％(体积)。该自由基产生剂是选自硝酸盐，亚硝酸盐，有机过氧化物，和一种叠氮化合物中选出的至少一种，它们是截至目前已知的自由基产生剂。
按照本发明，压缩点火发动机的压缩比被设定在11至23。其原因如下所述。压缩比越高，需要添加到液化石油气中的自由基产生剂的量越小。但是，在具有高压缩比的发动机中，振动和噪音提高。此外，在缸体和活塞之间和在阀门操作系统中的摩擦阻力提高，从而降低功效。另一方面，如果压缩比过低，在压缩过程中产生的热量不足。因而，压缩点火发动机的压缩比被设定在11至23，从而使液化石油气燃料可被用于现在广泛使用的压缩点火发动机的压缩比范围内。
自由基产生剂的加入量被设定在燃料的0.1％至15％(体积)的原因如下所述。如果自由基产生剂的加入量低于0.1％，而压缩比是在上述的范围内，点火延迟提高。也就述说在液化石油气在压力下向燃烧室中的喷射和燃烧之间的时间滞后提高。这样会恶化发动机的运行条件。当自由基产生剂的量超过15％时，即使自由基产生剂的加入量提高点火延迟基本上保持恒定。而且，在日本，当使用轻油时，就燃料来说费用提高20％或更多。这样，液化石油气燃料替代柴油例如轻和重油用作燃料就变得不利。
作为例子，用3％(体积)的二叔丁基过氧化物(一种有机过氧化物)作为自由基产生剂混合的正丁烷被用做一个的压缩点火发动机的燃料，排气量为1800cc，压缩比为17，发动机速度为1800rpm，活塞直径为13mm，燃料喷射时间被设定在顶死中心(top dead center)前26度，并对热效率，黑烟排放和二氧化碳排放进行测量。作为对比实施例，使用轻油作为燃料，并测定热效率，黑烟排放和二氧化碳排放量。测定结果示于
图1至3。
图1是显示热效率的图。从图1可以看出，使用混合了自由基产生剂的液化石油气显示了与使用轻油的情况下大致相等的热效率。
图2是显示黑烟排放的图。从图2可以清楚看出，在制动平均有效压力的整个范围内都会排放黑烟，并且，当轻油被用作燃料时，当制动平均有效压力(brake mean effective pressure)超过0.5Mpa时，黑烟排放快速升高。另一方面，当混合了自由基产生剂的液化石油气被用作燃料时，在整个制动平均有效压力(brake mean effective pressure)范围内基本上没有检测到黑烟。
图3是显示在排气中二氧化碳的量。从图3可以看出，使用混合了自由基产生剂的液化石油气与使用轻油的情况相比使二氧化碳的排放降低13％。
虽然在上述的实施例中，正丁烷被用作替代柴油例如轻和重油的燃料，应当指出的是该燃料替代物可以是一种液化丁烷和液化丙烷的混合物，或者液化丙烷。在使用液化丁烷和液化丙烷的混合物的情况下，从与十六烷值的关系来看，该混合气体最好是主要由丁烷组成的液化气，含有50％或更多的液化丁烷。
可加入该液化石油气的用作自由基产生剂的物质的例子除了上述的二叔丁基过氧化物外，还包括有机过氧化物，例如甲基异丁基酮过氧化物，三-叔丁基过氧三嗪，2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧己烷，1,1-二叔丁基过氧环己烷，和2,2-二丁基过氧丁烷，硝酸盐，例如异辛基硝酸盐，异戊基硝酸盐，正戊基硝酸盐，和异丙基硝酸盐，亚硝酸盐，例如正丙基亚硝酸盐，和正丁基亚硝酸盐，和叠氮化合物。
图4是显示当混合了自由基产生基(二叔丁基过氧化物)的液化石油气(丁烷)被用作压缩点火发动机的燃料时，压缩比被设定在11至23中的一个值(17)，自由基产生剂的浓度(燃料的％体积；横轴)变化时，点火延迟的变化(毫秒；纵轴)。在正常的运行条件下，在压缩点火发动机中点火延迟最好不超过3毫秒。
因而，在图4中，自由基产生剂浓度的低限由L表示。高限由浓度H表示，在此之外点火延迟大致保持恒定，而不依赖于自由基产生剂浓度。在图4中，压缩比小于23，因而L大于0.1％(体积)。当压缩比是23时，底限浓度L0是通过基于实验数据的校正确定为0.1％(体积)。当压缩比是11时高限浓度H0是15％(体积)，它被认为与压缩比不直接相关。
按照本发明，通过将液化石油气与0.1％至15％(体积)的自由基产生剂混合形成的液化石油气燃料被提供给压缩比被设定在11至23的范围内的压缩点火发动机的燃烧室，从而使功率和热效保持在基本上相等于在使用柴油例如轻和重油的情况下的水平，同时可大大降低黑烟排放也降低二氧化碳排放。
而且，当液化石油气被用作压缩点火发动机的燃料时，由于液化石油气基本上是由碳和氢组成，它不排放SOx和其他的空气污染物，而这些在柴油的燃烧过程中是不可避免的。此外，由于基本上没有黑烟排放，如上文所述，NOx和HC可容易地用简单的污染物清除剂，例如催化转化剂，来清除。
由于上述原因，当本发明的燃料被提供给压缩点火发动机时，可降低环境污染。同时，可保持基本上等于常规的柴油燃料使用时高水平的功率和热效。
应当指出，本发明不限于上述的实施方案，可以进行各种变化而不脱离本发明的宗旨和精神。
权利要求
1．一种供压缩比为11至23的压缩点火发动机的燃烧室使用的液化石油气燃料，所说的液化石油气燃料含有液化石油气和一种自由基产生剂，该自由基产生剂的含量不低于燃料的0.1％(体积)。
2．按照权利要求1的液化石油气燃料，其中，所说的自由基产生剂的体积为燃料体积的0.1％至15％。
3．按照权利要求1的液化石油气燃料，其中，所说的自由基产生剂选自硝酸盐，亚硝酸盐，有机过氧化物，和叠氮化合物。
4．一种供压缩比为11至23的压缩点火发动机的燃烧室使用的液化石油气燃料，所说的液化石油气燃料含有一种基本上由丙烷和丁烷组成的液化石油气，和一种自由基产生剂，其含量为燃料的0.1％至15％(体积)，所说的自由基产生剂选自硝酸盐，亚硝酸盐，有机过氧化物，和叠氮化合物，其中，所说的压缩点火发动机的燃烧室的点火延迟不高于3毫秒。
全文摘要
一种可用作压缩点火发动机的燃料的清洁的液化石油气燃料,以替代柴油,例如轻和重油。这种燃料被提供给压缩比被设定在11至23的压缩点火发动机的燃烧室,并含有液化石油气和一种自由基产生剂,该自由产生剂的含量不低于燃料的0.1%(体积)。
文档编号C10L3/12GK1304441SQ99806579
公开日2001年7月18日 申请日期1999年5月18日 优先权日1998年5月26日
发明者田村昌三, 后藤新一, 豆田武士, 若尾佳孝 申请人:岩谷产业株式会社, 田村昌三, 后藤新一