[发明专利]内燃机含水燃料及其制备方法

说明书

本发明领域

本发明涉及一种新型内燃机含水燃料及其制备方法。特别地，本发明涉及的该种含水燃料是在机动车内燃机的燃烧室里燃烧的；尤其是，本发明涉及的含水燃料是在燃烧室中含有产氢催化剂的内燃机中燃烧的，这种催化剂在Gunnerman的美国专利5,156,114(申请日期：1990年10月20日)中有所描述。因此，该专利的全文引用作为本发明的参考。

本发明技术背景

正如美国专利5,156,114中所述，目前急需新型燃料来替代内燃机，尤其是机动车内燃机所使用的汽油和柴油。一些使用汽油和柴油的内燃机所产生的大量不可接受的污染物质，不但对人体有害，而且还可能破坏地球环境。这些污染物对人体和环境所产生的不利影响，已成为社会广泛关注的话题，这些不良污染物是含碳燃料与含氮的燃烧空气所造成的。普通的燃料与空气在常规发动机中的燃烧和这些燃料的相对不完全燃烧是机动车排放污染物超标的基本原因。

本发明概述

本发明涉及的这种新型含水燃料及其生产方法，除了减少内燃机包括火花塞式发动机和压燃式发动机产生的污染物之外，且这种燃料性能稳定，易于贮藏，在内燃机外部基本上不会燃烧，本发明的新燃料油含有一种至少由两相组成的乳液，该乳液含有20％到80％体积的水和含碳燃料，优选的是40％～60％体积的含碳燃料，进一步优选的含碳燃料选自汽油、“直馏汽油”、煤油、柴油、气态含碳燃料及其混合物；大约2％到低于20％体积的醇，优选的是2％到大约10％体积的醇；以及大约0.3％～1％体积的非离子型乳化剂，优选地约为0.5％～0.7％体积。如本领域所熟知，本发明所描述的“直馏汽油”，又称“常压直馏石脑油”，是生产普通汽油产品过程中的第一个石油分馏产品。含碳燃料中除了可能含有碳的矿物燃料，还可能含有人工合成的含碳产品及生物降解油。乳液包括由水作连续外相的标准的“水包油”乳液。第三相可以是由醇组分形成的。如果其中含有一种燃料润滑性能增强剂和/或防止加热下分相的添加剂，也许更加有利。优选的润滑性能增强剂包括含硅化物，同时也可作为消泡剂和/或防锈剂。

本发明的新型燃料的制备方法非常关键。具体步骤如下：首先，将含碳燃料和乳化剂一起混合，通过在水中加入醇类，例如乙醇、甲醇等制得醇和水的混合物，然后在已经制得的燃料和乳化剂混合物中加入水和醇的混合物，从而获得含碳燃料的混合物，其中含有20％～80％体积的水和大约0.3％～1％体积的乳化剂。或者是，水和醇可以分别加入前面已经制备的含碳燃料和乳化剂的混合物中。所获得的混合物经过剧烈而充分的搅拌，得到一种稳定的、易于贮藏的燃料。如果希望，该燃料含有燃料润滑性能增强剂和/或防止高温分相的添加剂，这些试剂可在剧烈搅拌之前加到含碳燃料，乳化剂，醇和水的混合物之中。优选的燃料配方由汽油或柴油制得。汽油和柴油的类型在此处分别称为“A-55”和“D-55”以及石脑油和水。名义上，A-55和D-55分别含有：大约51％体积的水，大约48.5％体积的汽油及大约0.5％体积的乳化剂和大约47％体积的水，大约52.5％体积的柴油及0.5％体积的乳化剂。另一个优选的组成是直馏汽油。石脑油和水组成的燃料，名义上含水和有大约40％的石脑油。优选的水为去离子水，进一步优选的是经活性炭滤过的去离子水。含碳燃料在含水燃料油中的含量大约为20％～80％，优选的约为40％～60％的体积。

本发明中“内燃机”这一术语，意指和包含了所有在发动机的一个或多个燃烧室中燃烧含碳燃料和氧气的发动机。目前，已知的这类发动机包括活塞往复式发动机、旋转式发动机和涡轮(喷气)发动机包括电火花式和压缩式发动机(例如柴油机)。

附图的简要说明

附图1中图解表示普通柴油燃料和D-55的汽缸压力与体积之间的关系，

附图2中图解表示普通柴油燃料和D-55的汽缸压力与曲柄角度之间的关系，

附图3中图解表示普通柴油燃料和D-55累积放热量与曲柄角度之间的关系。

本发明详述