[发明专利]用于为压燃式发动机提供动力的方法和燃料

说明书

本发明涉及用于为压燃式内燃机提供动力的新燃料组合物和方法。

本申请要求澳大利亚专利申请AU2010905226和AU2010905225的优先权。本申请还涉及由相同申请人在该日提交的具有共同优先权要求的发明名称为“Fuel and process for powering a compression ignition engine”的国际申请。相关国际申请的说明书通过引入并入本文。

背景技术

对常规化石燃料的燃料替代品的追求主要受对“清洁”排放燃料加之低生产成本和广泛可用性的需要驱动。对燃料排放的环境影响给予了大量关注。对替代燃料的研究关注于将减少由燃料燃烧产生的颗粒物质和氧化物的量的燃料以及减少非燃烧燃料和CO₂排放以及其它燃烧产物的燃料。

对用于输送应用的环境友好燃料组合物的推动关注于乙醇。可以将生物材料例如植物有机物转化为乙醇，并且通过该方法产生的乙醇已被用作用于火花点火式发动机的燃料的部分替代物。虽然就燃料而言，其减少了对不可再生资源的依赖，但是在总体意义上，由在发动机中使用这些燃料产生的环境结果并未得到显著改善，其中较为清洁的燃烧被在较低效率的火花点火式发动机中连续使用这样的燃料、和与使用能量、耕地、化肥和灌溉用水产生燃料相关的负面环境影响抵消。

用于完全或部分替代传统燃料的另一些燃料替代品尚未得到广泛应用。

用可再生替代燃料完全替代传统燃料、并且特别是用于压燃式发动机的燃料(柴油燃料)的一个主要缺点涉及已感知的与这些燃料的低十六烷指数相关的问题。这样的燃料提出以发动机高效运转所需的方式实现点火的问题。

本申请人还认识到在一些偏远地区或环境，水是稀缺资源，并且在这样的地区，可能需要发电(例如通过柴油发动机发电)加之捕获水副产物用于在当地社区再利用。另外，与架空输电线路相比，就以最小可见影响将大量能量移动经过长距离而言，通过液体管道移动大量能量是存在已久且成本效益好的技术。

本申请人还认识到，在一些地区，需要捕获在这样的工业过程中产生的热并在当地社区再利用。在一些示例中，该需要与在上文中提到的对捕获水用于再利用的需要相结合。

简言之，持续需要用于内燃机的替代燃料。令人感兴趣的是可减少排放的燃料，特别是在获得了改善的排放特性而对燃料效率和/或发动机性能没有重大不利影响的情况下。还需要用于为压燃式发动机提供动力使得这样的发动机基于柴油替代燃料运行的方法，该柴油替代燃料包含在传统上并不认为适用于这样的应用的组分。还需要适于在可以最大限度地利用发动机运转的所有副产物(包括例如，热和水副产物)的偏远地区或环境敏感的环境(例如在高纬度海洋环境，在排放方面特别是港区)或其它地区(例如偏远的干冷内陆地区)使用的柴油发动机燃料和发动机运转方法。优选地，这些目的以尽可能少地损失(penalty)燃料效率和发动机性能来实现。

发明概述

根据本发明，提供了一种柴油发动机燃料组合物，其包含：

-甲醇，水平为该燃料的至少20重量％；

-水，水平为该燃料的至少20重量％；

-水与甲醇之比为20∶80至80∶20；

-水和甲醇的总量为该燃料组合物的至少60重量％；

以及

-一种或更多种添加剂，总量为该燃料的至少0.1重量％，其中氯化钠(如果作为添加剂存在的话)的水平为该燃料的0重量％至0.5重量％，增香剂(如果作为添加剂存在的话)的水平为该组合物的0％至1.5％。

根据本发明，还提供了一种使用包含甲醇和水的燃料为压燃式发动机提供动力的方法，其包括：

预热吸入的空气流，将经预热的空气引入发动机的燃烧室中，并压缩经预热的空气；以及

将燃料引入燃烧室中；并点燃燃料/空气混合物从而驱动发动机。

根据本文所述的方法，通过排除对产生高纯度组分和副产物组分的需要、通过接受这样的组分的共混物进入燃料，本发明可导致燃料生产的简化和较低的成本并且减少的环境影响。从在寒冷气候中使用燃料也可产生成本和环境益处，因为燃料的凝固点可以容易地满足可能遇到的任何低温环境。