[发明专利]具有甲烷-二甲醚(天然气-二甲醚)燃料供应系统的内燃机和操作该内燃机的方法

说明书

本发明涉及内燃机的燃烧方法，在该燃烧方法中燃烧由含有二甲醚的第一燃料和含有甲烷的第二燃料组成的燃料混合物(DME、甲烷)，其中，预混合的燃料混合物(DME/甲烷)或彼此独立的燃料(DME、甲烷)被直接输送到内燃机的至少一个燃烧室(100)和/或通过内燃机的位于至少一个燃烧室(100)上游的至少一个进料管被间接地输送到内燃机的至少一个燃烧室(100)，其中，分别存在于燃烧室(100)中的燃料混合物(DME/甲烷)在进料管侧加入助燃空气(L)的情况下通过自点火燃烧。

技术领域

本发明涉及用于内燃机的自点火燃烧方法，在该燃烧方法中燃烧由两种燃料组成的燃料混合物。

背景技术

文献DE 31 09 358 A1和EP 2 609 302 B1说明了用于操作内燃机的燃料。文献DE31 09 358 A1公开了一种用于汽车的诸如发动机燃料等液体燃料，其特征在于，该液体燃料由50-75％的丙酮和25-50％的汽油组成，其中，后者基本上不含四乙基铅。文献EP 2 609302 B1说明了一种在热回收循环中作为液体使用的燃烧液。该文献进一步介绍了使用诸如二甲醚(DME)等燃料或使用氨水溶液操作的内燃机，这两种燃料都与热回收循环兼容。在所述文献中的另一示例是双燃料发动机，其中将含有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷或它们的混合物的第一燃料和诸如汽油或柴油等第二燃料分别喷射到自点火发动机的燃烧室中。

发明内容

以下发明也是基于使用两种乍一看似乎具有不同性质的燃料作为用于内燃机的燃料的基本思想。

因此，本发明的目的是创建一种替代的使用迄今为止不常用的燃料燃料供应系统，利用该燃料供应系统可以如下文所述地向高效率、低废气排放和特别是炭烟形成少的内燃机提供燃料。

在能源转型的背景下，关注的是作为传统燃料(柴油/汽油)替代品的具有良好燃烧性能的合成燃料。

特别是，现在可以使用优选地由可再生能源生产的氢气和从不可避免的来源或大气收集的CO₂来高效率地生产甲烷本身或天然气和二甲醚(DME)。二甲醚(在正常条件下)是一种无色、极易燃的麻醉性气体。天然气是一种可燃的、自然形成的气体混合物，其存在于地下矿层中。天然气主要由极易燃的甲烷组成。

甲烷本身或天然气(以下统称甲烷)能够以液体形式作为液化天然气(LNG，英文缩写：liquefied natural gas)或以气体形式作为压缩天然气(CNG，英文缩写：compressednatural gas)提供给车辆。

反之，DME可以作为加压液体或气体燃料来传递。

此外，本发明的想法是基于甲烷和二甲醚二者都具有低炭烟燃烧特性的这方面。

此外，本发明还基于以下认知：甲烷是一种非常耐压缩的燃料，因此根据本发明，甲烷有利地适合于火花点火的燃烧方法。

反之，DME是耐压缩性较差的燃料，因此更适合自点火燃烧方法，其中，本领域技术人员应清楚，自点火燃烧方法比火花点火燃烧方法的效率更高。

在根据本发明的解决方案中，现在根据本发明，将原则上更可能被本领域技术人员(如所述地)用于火花点火燃烧方法的甲烷用于自点火燃烧方法，其中，甲烷在自点火燃烧方法中的这种应用是在二甲醚的帮助下实现的(如以下进一步说明的)。

根据本发明，在第一实施例中，向内燃机供应由甲烷和DME组成的混合物，其中，所述燃料在存储容器中预混合。在此，注意确保燃料DME不会因为压力或温度的变化而发生分离，或者在液态LNG的情况下，由于已知的蒸发效应而发生分离，这将导致混合比例的不均衡。在此，还进一步确保溶解在甲烷中的DME的量足以能够进行根据本发明所预计的自点火燃烧方法。