[发明专利]保持涡轮加压发动机的环路干净和减少这种发动机排出的碳的方法

说明书

本发明涉及保持涡轮加压发动机的环路干净和减少这种发动机碳的排出的方法。

本发明尤其涉及以烯土元素为主要成份的反应物的利用，以改善配有涡轮压气机的内燃发动机的功能。

燃烧碳氢燃料特别是在柴油发动机内燃烧柴油时，在燃烧产物中含碳产物或含碳氢的产物会形成碳粒，在说明书后面将其称之为“炭黑”，这些炭黑无论对环境还是对高级哺乳动物的健康都是有害的。

另外，这些炭黑污染和阻塞涡轮压气机的环路。炭黑的积聚可影响发动机-涡轮压气机机组的正常工作。

长期以来，人们寻求减少炭黑的排出的方法，这种寻求应考虑避免增加一氧化碳和/或被认为是有毒的气体和致变物例如氮的氧化物的排出。

为了减少碳的排出，已提出许多解决方案。给所述的空气发动机装一个排气过滤器，以滤出所形成的颗粒。

以前，在法国专利No2359199中，提出添加铈的乙酰乙酸盐，来减少低速柴油发动机的颗粒的排出，但效果不大明显。最近，欧洲专利申请n°0193369提出在碳氢燃料中以氧化物的形式添加氧，以改善这个系统。同样，对于空气发动机，炭黑排出的减少是有限的，只下降14%。

技术、经济和立法的发展极大地改变了这个问题。越来越频繁的要求高性能高速的发动机，利用的功率超过最大功率的一半以及对发动机所用燃料的改变，这些都改变了问题的实质，使问题变得更难解决。事实上，当使用不同的更加精制的汽油导致使用被认为是产生煤烟的燃烧的芳香族的燃料时，使发动机发挥出更高的功率会产生大量炭黑。

因此，为了大量减少炭黑的产生，在排气通道上安装颗粒过滤器，通过燃烧炭黑使这种过滤器再生。

涡轮加压发动机所产生的问题是复杂的，这是由于排气环路可被炭黑产物阻塞，达到防害发动机工作的程度，炭黑排出减少约为10%不能解决这种问题。

另外，在实际操作中，配有“涡轮”的内燃机特别是柴油机，在足够长的时间内，实际上不排出为了使颗粒单独地很好燃烧所需的温度相当高的排出气体。换言之，颗粒的点火温度达不到。

落在涡轮压气机零件上的颗粒大部分温度较低，因为它们和与外部空气接触的壁接触，因此被冷却。换言之，如果停留的时间长，反而温度低不足以使颗粒点火，这就导致这方面的专家认为，用于空气柴油发动机的任何燃烧方法不能转用于涡轮加压内燃发动机，特别是柴油发动机。

在这方面，在本发明之前甚至做了实验，但没有成功。

因此，本发明的目的是提供一种避免碳颗粒积聚在涡轮压气机的环路中的方法。

本发明的另一个目的是提供一种即使在柴油发动机配有涡轮压气机时可以除去微粒的方法。

本发明的又一个目的是提供一种使更细的微粒氧化及减少这个系统排出的没有全部烧完的炭黑的量。

在下面将变得显然的这些和其它目的，通过配有涡轮压气机的内然发动机的处理方法得以实现，按照这种方法，将含有至少一种稀土元素的化合物供给所说的配有涡轮压气机的内然发动机。

把稀土元素加入发动机可特别采用的方法是，或直接加入燃烧室，或通过含有至少一种稀土元素化合物的燃料，或把这两种方法结合起来。这样，一方面可以以含有一种或几种稀土元素的碳氢燃料的形式间接地将稀土元素加入燃烧室，另一方面通过运输稀土元素的炭黑随着或不随着运输炭黑的排出气体一起进行循环将稀土元素送入燃烧室。

实际上，为了作意外的补充，应指出添加铈或所有其它稀土元素可避免大部分碳沉积在涡轮压气机内和零件上，便于机器的使用和运行。与已有技术的教导相反，即使发动机输出大部分扭矩，涡轮也是干净的。超过最大负荷的一半，最好超过最大负荷的三分之二，可确保涡轮压气机的环路干净。

本发明特别适于转速超过1000转/分的发动机，超过1250转/分较好，优选为1800转/分。

按照本发明，功率或转速是否总是所期望的值不是必要的，不过有时希望它们中的一个是所期望的。如所指出的，运行时期望这个值或这些值至少为5%，为10%较好，为20%最好。

为了作意外的补充，当把加有以稀土元素为主要成份的化合物的碳氢燃料供给涡轮加压的发动机时，在柴油发动机的涡轮压气机中占优势的状态是，例如得到碳颗粒的燃烧，一般地说，这会污染所说的涡轮加压发动机的排出管线。

当内然发动机是配有涡轮压气机的柴油发动机时，在发动机的运行作了许多改进时，结果是特别令人信服的。

现在还找不到对这种现象的肯定的解释。

优选的稀土元素是铈，钕和和它们的混合物。

不过，现在最好的结果是利用铈所得到的结果。