Топливная эмульсия

 

Изобретение относится к топливным композициям для дизелей. Топливная эмульсия содержит метанол - 5,0-40,0%; воды - 0,5-4,0%; алкенилсукцинимида - 0,25-1,0%; смесь мыл диэтаноламина и олеиновой кислоты - 0,2%; дизельное топливо - до 100%. Применение предложенного состава эмульсии позволяет снизить жесткость процесса сгорания в дизеле при его работе на эмульсии, тем самым повышается надежность и долговечность дизеля. 1 табл. 1 ил.

Изобретение относится к топливам, в частности к топливным эмульсиям для дизельных двигателей.

Известна топливная эмульсия, содержащая, %: моторное топливо 50-97; низшие спирты 15; вода 0,5-35; эмульгатор на основе оксиэтилированных аминов 0,3-0,6 [1] (Патент США 4732576, 1988).

Недостатком указанной эмульсии является невысокое замещение дизельного топлива спиртом.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предложенной является топливная эмульсия [2], на основе дизельного топлива, содержащая, маc.%: метанол 5,0-40,0; воду 0,5-4,0; алкенилсукцинимид 0,25-0,5; стеарат калия 0,25-0,5; дизельное топливо - до 100 (А.С. СССР 1728290).

Недостатком указанной топливной эмульсии является повышенная жесткость процесса сгорания в дизеле при его работе на эмульсии, снижающая надежность и долговечность дизеля.

Существенным отличием предлагаемой топливной эмульсии от всех, ранее известных решений, является возможность снижения жесткости процесса сгорания в дизеле при его работе на эмульсии, тем самым повышается надежность и долговечность дизеля.

Преимущества предлагаемой топливной эмульсии обуславливаются следующими обстоятельствами.

Известно, что процесс сгорания в дизеле оценивается по характеру его индикаторной диаграммы числовыми значениями максимального давления сгорания P_z и нарастания давления на градус поворота коленчатого вала (жесткостью процесса) (dP/d)_max. При этом чем меньше значение жесткости процесса сгорания и больше его максимальное давление в одинаковых условиях, тем эффективнее, экономичнее и долговечнее работа дизеля [3].

Известно также, что замещение дизельного топлива спиртом ведет к снижению цетанового числа смеси, определяющего ее самовоспламеняемость, что, в конечном счете, увеличивает жесткость процесса сгорания в дизеле, снижая его надежность и долговечность.

При замене до 40% дизельного топлива спиртом жесткость процесса сгорания достигает критического значения, обуславливающего работоспособность дизеля.

Введение в топливную эмульсию смеси мыл диэтаноламина и олеиновой кислоты в объеме до 0,2% позволяет снизить жесткость процесса сгорания в дизеле при его работе на эмульсии, тем самым повышается надежность и долговечность дизеля.

Дизельное топливо выступает в роли горючей фазы. Метанол является дополнительным топливом. Алкенилсукцинимид - эмульгатор, обеспечивающий необходимую стабильность эмульсии. Присутствие воды позволяет повысить стабильность эмульсии. Смесь мыл диэтаноламина и олеиновой кислоты применяется одновременно и в качестве эмульгатора и в качестве ингибитора процесса сгорания - компонента, замедляющего скорость горения.

Эмульсия готовится следующим образом.

Готовят количество, кратное 100 г. Для этого нужное количество эмульгатора и смеси мыл диэтаноламина и олеиновой кислоты растворяют в дизельном топливе, а нужное количество воды - в метаноле. Обе фазы в названных пропорциях смешивают и подвергают диспергированию.

Стабильность к седиментации полученных эмульсий составляет от 5 до 7 суток, что достаточно для ее применения.

На чертеже показана индикаторная диаграмма дизеля при его работе в номинальном режиме.

Линия 1 характеризует изменение давления в цилиндре дизеля при его работе на дизельном топливе, линия 2 - при работе на топливной эмульсии с содержанием до 40% метанола и 1% эмульгатора - алкенилсукцинимида, линия 3 - при работе на топливной эмульсии с содержанием до 40% метанола, 1% эмульгатора и дополнительным введением в эмульсию смеси мыл диэтаноламина и олеиновой кислоты в объеме 0,2%.

Точка (А) характеризует момент начала впрыскивания топлива, точка (В) - момент его самовоспламенения, точка P_z - максимальное значение процесса сгорания, а угол наклона к горизонту кривой нарастания давления - жесткость процесса сгорания.

Работа дизеля характеризуется следующим образом.

При подаче дизельного топлива (точка А) через какое-то время происходит его самовоспламенение (точка В), давление в цилиндре повышается до максимального значения в точке P_z.

При подаче в дизель топливной эмульсии, содержащей 40% метанола, заметно ухудшение ее самовоспламенения (точка B₁ сдвигается правее) и повышение жесткости процесса сгорания - нарастание давления в цилиндре дизеля происходит интенсивно - линия 2.

Дополнительное введение в топливную эмульсию смеси мыл диэтаноламина и олеиновой кислоты в объеме до 0,2% не вызывает изменения ее самовоспламеняемости (точка В₂ практически не сдвигается). Однако жесткость процесса сгорания - нарастание давления в цилиндре дизеля - происходит более плавно, что характеризует линия 3.

Цифровые значения показателей процесса сгорания в дизеле при его работе находятся в указанных в таблице пределах.

Технико-экономическое обоснование предлагаемого изобретения заключается в возможности снижения жесткости процесса сгорания в дизеле при работе на эмульсии, тем самым повышается надежность и долговечность дизеля.

Литература 1. Патент США 4732576, кл. 44-51, 1988.

2. А.с. СССР 1728290, С 10 L 1/32 - прототип.

3. Архангельский В.М и др. Автомобильные двигатели. Под. ред. М.С.Ховаха. -М.: Машиностроение, 1977, - 591 с., ил.

Формула изобретения

Топливная эмульсия для дизелей на основе дизельного топлива с добавлением спирта, эмульгатора и воды, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит смесь мыл диэтаноламина и олеиновой кислоты при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Метанол 5,0-40,0

Вода 0,5-4,0

Алкенилсукцинимид 0,25-1,0

Смесь мыл диэтаноламина и олеиновой кислоты 0,2

Дизельное топливо До 100

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2