Улучшенное углеродосодержащее суспензионное топливо - RU2016116528A
Код документа: RU2016116528A
Формула
1. Топливо для применения в камере сгорания двигателя с непосредственным впрыском топлива, с компрессионным воспламенением или дизельного типа, причем данное топливо включает углеродсодержащие частицы, суспендированные в водном растворителе, причем топливо имеет вязкость, которая больше чем или равняется приблизительно 1000 мПа⋅с при 25°C для скоростей сдвига, которые составляют 750/с.
2. Топливо по п. 1, причем данное топливо имеет вязкость, принимающую, по меньшей мере, одно из следующих значений:
составляющее более чем или равное приблизительно 1000 мПа⋅с при 25°C для скоростей сдвига, которые составляют 5000/с;
составляющее более чем или равное приблизительно 4000 мПа⋅с при 25°C при скорости сдвига, составляющей приблизительно 0,1/с;
составляющее более чем или равное приблизительно 6000 мПа⋅с при 25°C при скорости сдвига, составляющей приблизительно 0,1/с;
составляющее более чем или равное приблизительно 2000 мПа⋅с при 25°C при скорости сдвига, составляющей приблизительно 1/с; или
составляющее более чем или равное приблизительно 3000 мПа⋅с при 25°C при скорости сдвига, составляющей приблизительно 1/с.
3. Топливо по любому из предшествующих пунктов, причем массовая доля углеродсодержащих частиц в данном топливе составляет более чем или равняется приблизительно 53 мас.%.
4. Топливо по любому из предшествующих пунктов, в котором углеродсодержащие частицы имеют среднемассовый размер частиц, составляющий менее чем 20 мкм, предпочтительно приблизительно 10 мкм до приблизительно 20 мкм.
5. Топливо по п. 3 или 4, в котором углеродсодержащие частицы имеют значение d95, которое приблизительно в три до приблизительно в десять раз больше среднемассового размера.
6. Топливо по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее диспергирующее вещество, причем данное диспергирующее вещество выбирается из группы, которую составляют: натриевые соли: полистиролсульфоната, полиизопренсульфоната, карбоксиметилцеллюлозы, гуминовой кислоты, полиакрилатов, и сополимеров акриловой кислоты и других акриловых мономеров; натриевые или аммониевые соли: лигносульфонатов, нафталинсульфоната, или конденсата нафталинсульфонат формальдегида; простые эфиры целлюлозы, в том числе гидроксиэтилцеллюлоза или гидроксипропилцеллюлоза; полисахариды, в том числе декстрин; моноолеат полиоксиэтиленсорбита; диспергирующие вещества на основе канифоли или сапонина; или поликарбоксилаты.
7. Применение топлива по любому из предшествующих пунктов в камере сгорания двигателя с компрессионным воспламенением или дизельного типа, предпочтительно включающий воздушный нагнетательный инжектор.
8. Способ изготовления топлива для двигателя с непосредственным впрыском топлива, с компрессионным воспламенением или дизельного типа, включающий:
смешивание углеродсодержащих частиц и растворителя для образования топливной смеси углеродсодержащих частиц, суспендированных в растворителе; и
регулирование вязкости топливной смеси, если это необходимо, таким образом, что топливная смесь имеет вязкость, которая больше чем или равняется приблизительно 1000 мПа⋅с, для скоростей сдвига, которые составляют 750/с или 1000/с.
9. Способ по п. 8, в котором топливная смесь содержит топливо по любому из пп. 1-6.
10. Двигатель с непосредственным впрыском топлива и компрессионным воспламенением или дизельного типа включающий:
топливо по любому из пп. 1-6;
конструкцию, образующую камеру сгорания; и
нагнетательный инжектор, предназначенный, чтобы впрыскивать струю топлива в камеру сгорания в сопровождении нагнетаемого потока газа, который распыляет топливо.
11. Двигатель по п. 10, в котором нагнетательный топливный инжектор также предназначается для того, чтобы нагнетаемый поток сталкивался с топливом и распылял его в камере сгорания, в результате чего упрощается эксплуатация устройства с топливом.
12. Двигатель по п. 10 или 11, в котором нагнетательный инжектор включает:
центральную трубу, заканчивающуюся у первого выпуска, для направления струи топлива вдоль центральной оси; и
конструкцию, смежную с центральной трубой, таким образом, что образуется канальное средство в сообщении с одним или более из вторых выпусков для нагнетаемого газа вокруг вышеупомянутого первого выпуска, причем данное канальное средство выполнено с возможностью ускорения нагнетаемого газа таким образом, что он выходит из вторых выпуска(ов) как нагнетаемый поток, имеющий сверхзвуковую скорость;
причем вблизи второго выпуска подрезанная внутренняя поверхность или поверхности вышеупомянутой конструкции, противоположные по отношению к поверхности центральной трубки, аксиально сходятся таким образом, чтобы направлять выходящий сверхзвуковой нагнетаемый поток в струю суспензионного топлива, содержащего частицы, ниже по потоку относительно первого выпуска, таким образом распыляя топливо.
13. Двигатель по п. 10 или 11, в котором нагнетательный инжектор включает:
центральную трубку, заканчивающуюся у первого выпуска, чтобы направлять струю суспензионного топлива, содержащего частицы, вдоль центральной оси; и
конструкцию, окружающую центральную трубку, таким образом, что образуется канал в сообщении со вторым выпуском для нагнетаемого газа вокруг вышеупомянутого первого выпуска, причем данный канал выполнен с возможностью ускорения нагнетаемого газа таким образом, что он выходит из второго выпуска как нагнетаемый поток, имеющий сверхзвуковую скорость;
причем вышеупомянутый второй выпуск имеет конфигурацию с подрезом внутренней поверхности или поверхностей вышеупомянутой
конструкции, противоположных по отношению к поверхности центральной трубки, таким образом, что выходящий нагнетаемый поток аксиально направляется на струю суспензионного топлива, содержащего частицы, для ограничения струи в пределах виртуального отверстия нагнетаемого потока ниже по потоку относительно первых выпусков, и в результате этого ниже по потоку упрощается распыление суспензионного топлива, содержащего частицы, и уменьшается износ первого выпуска под действием суспензионного топлива, содержащего частицы.
14. Способ эксплуатации двигателя с непосредственным впрыском топлива и компрессионным воспламенением или дизельного типа, оборудованного нагнетательным инжектором, выполненным с возможностью впрыска топлива по любому из пп. 1-6 в камеру сгорания двигателя в сопровождении нагнетания газа, который распыляет топливо, причем данный способ включает:
впрыскивание топлива за счет схождения нагнетания для сталкивания с топливом в камере сгорания, и тем самым распыляя топливо в ней для компрессионного воспламенения.
15. Способ по п. 14, в котором нагнетание газа подается через дроссель, и давление газа выше по потоку относительно дросселя составляет, по меньшей мере, 2:1 по отношению к абсолютному давлению в камере сгорания, и в результате этого нагнетаемый газ имеет околозвуковую скорость.
