降低内燃机污染物排放的方法,以及包含水和液态烃的燃料乳液技术

本发明专利技术公开了一种降低包括至少一个燃烧室的内燃机污染物排放的方法，包括：将燃料乳液注入所述至少一个燃烧室；在空气存在下，在所述至少一个燃烧室内点燃燃料乳液；运转内燃机以降低所述至少一个燃烧室中的峰值燃烧温度；其中燃料乳液包含液态烃燃料、水、至少一种乳化剂和至少一种含氧水溶性有机化合物。该燃料乳液的使用明显降低了微粒排放，同时保持或者甚至进一步降低已经通过发动机本身降低了的ＮＯ↓［ｘ］水平。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】,以及包含水和液态烃的燃料乳液的制作方法
本专利技术涉及降低内燃机，特别是柴油机污染物排放的方法，并涉及包含水和液态烃的燃料乳液。已知液态烃在内燃机(如柴油机)中的燃烧产生大量污染物，特别是烟灰、微粒、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)和非燃料烃(HC)，这会引起显著的大气污染。燃料中加入控制量的水能够明显降低污染物的产生，这一点也是已知的。据信，这种作用是由于燃烧区中存在的水产生的多种现象造成的。例如，由于水使峰值燃烧温度降低，减少了氮氧化物(NOx)的排放，所述氮氧化物的形成是受高温促进的。另外，水滴的瞬间蒸发促进了燃料在燃烧室中更好地分布，由此明显降低了烟灰、微粒和CO的形成。这些现象的发生没有负面影响燃烧过程的效率。人们已经提出了几种解决方案，以在应用时将水加入到液体燃料中，即刚刚在燃料被注入燃烧室之前，或者直接加入到燃烧室中。然而，这些解决方案需要对发动机的结构进行改变，并且不能够实现水在燃料中的最佳分散，而水在燃料中的最佳分散是明显降低污染物而不损害方法的热效率的基本要求。因此，为了使水以尽可能小的液滴形式均匀分散在烃相中，迄今为止所做的最有希望的和最多的努力是针对在乳化剂(表面活性剂)存在下调配液态烃和水之间的乳液。例如，欧洲专利申请EP-A-475,620描述了柴油机燃料与水的微乳状液，它含有十六烷值改进剂和包含亲水性表面活性剂和亲油性表面活性剂的乳化体系。这些表面活性剂选自C9-C24羧酸或磺酸的乙氧基化C12-C18烷基铵盐亲水性表面活性剂含有至少六个环氧乙烷单元，而亲油性表面活性剂含有少于六个环氧乙烷单元。欧洲专利申请EP-A-630,398描述了乳液形式的燃料，由烃燃料、3至35wt％的水和至少0.1wt％的乳化体系组成，所述乳化体系由失水山梨糖醇油酸酯、聚亚烷基二醇和乙氧基化烷基酚组成。国际专利申请WO97/34969描述了水和烃之间的乳液，如柴油机燃料。该乳液通过加入由失水山梨糖醇倍半油酸酯、聚乙二醇单油酸酯和乙氧基化壬基酚组成的乳化剂稳定。该乳化剂的总HLB(亲水亲油平衡)值为6至8。欧洲专利申请EP-A-812,615描述了稳定的液体燃料和水的乳液的制备方法。该方法包括通过混合燃料、水和表面活性剂制备第一乳液，随后将由此制备的乳液与更多的水混合得到最终的乳液。该乳液是利用亲水性表面活性剂或亲油性表面活性剂或它们的混合物稳定的。可以使用的亲油性表面活性剂是山梨醇的脂肪酸酯，如失水山梨糖醇单油酸酯，而适用于此目的的亲水性表面活性剂是含有聚氧化烯链的山梨醇的脂肪酸酯，如聚氧化乙烯失水山梨糖醇三油酸酯。加入乙二醇或聚乙二醇能够进一步稳定该乳液。国际专利申请WO92/19701描述了降低燃气轮机NOx排放的方法，其中使用了含有柴油机燃料的水乳液。该乳液通过加入选自下面的乳化剂稳定通过缩合烷基胺或羟烷基胺与脂肪酸得到的链烷醇酰胺；和乙氧基化烷基酚。乳化剂的HLB值优选小于或等于8。可以加入物理稳定剂如蜡、纤维素衍生物或树脂来提高稳定性。如专利申请WO93/07238所述，上述乳液可以通过加入带有伯羟基端基的二官能团嵌段聚合物，特别是含有环氧丙烷/环氧乙烷嵌段的共聚物来进一步稳定。国际专利申请WO00/15740描述了乳化的水混合的燃料组合物，包含(A)在汽油或柴油范围内沸腾的烃；(B)水；(C)较小的乳化量的至少一种燃料可溶的盐，该盐是通过(C)(I)含有约16至500个碳原子的至少一种酰化剂和(C)(II)氨和/或至少一种胺之间的反应制成的；和(D)水混合的燃料组合物的约0.001至约15wt％的、不同于组分(C)的水溶性无灰、无卤、无硼和无磷胺盐。酰化剂(C)(I)包括羧酸和它们的活性等价物如酰卤、酸酐和包括部分酯和甘油三酯的酯。燃料还可以包括其它组分如助表面活性剂，选自HLB为2至10，优选4至8的离子或非离子化合物；有机十六烷值改进剂，包括取代或未取代的脂肪族或环脂族醇的硝酸酯；防冻剂，通常是醇如乙二醇、丙二醇、甲醇、乙醇和它们的混合物；以燃料组合物的重量计，其含量为0.1至10％，优选0.1至5％。国际专利申请WO01/51593描述了一种燃料，包含水和液态烃之间的乳液，还包含可通过下面的组分之间的反应得到的聚合物表面活性剂作为乳化剂(i)用至少一种衍生自二羧酸的基团官能化的聚烯烃低聚物或其衍生物；和(ii)包括直链氧化烯单元的聚氧化烯，所述聚氧化烯连接到任选地含有一个或多个烯属不饱和度的直链烷基上。所述燃料可以还包含醇如甲醇、乙醇、异丙醇或乙二醇作为防冻剂，以燃料的总重量计，其含量通常为0.5至8wt％，优选1至4wt％。降低柴油机的NOx废气排放还可以通过控制发动机工作以降低峰值燃烧温度来实现。这种降低可以例如通过将部分废气再循环到发动机进气歧管来实现，在歧管处，所述部分废气与进入的空气/燃料混合。通过在这些条件下稀释空气/燃料混合物，降低了峰值燃烧温度，结果整体上降低了NOx的排出量。这样的系统通常称作废气再循环(EGR)系统。第一个EGR系统早在70年代就作为开/关设备引入了。然而，连续再循环废气导致不稳定的发动机工作，降低的功率输出和由于再循环气体中存在的微粒造成的油污染。当对发动机引入了闭环回路计算机控制后，通过对应于发动机的运行条件，特别是在加速过程中，控制再循环废气的速率或量，大大改善了EGR系统。对EGR系统的一般综述参见例如M.Schultz的“Emission ControlsPart IIGM Exhaust Gas RecirculationSystems”(排放控制第二部分GM废气再循环系统)，出版在Motor，第159卷(1983年2月)，第15页，还可以参见美国专利3,796,049和4,454,854。通过控制发动机的工作降低峰值燃烧温度并由此降低NOx排放的另一系统是基于电子控制燃烧室中的注入时机。特别地，推迟的注入降低NOx排放，而过渡延迟造成更高的燃料消耗和HC排放。因此，精确的注入时机是必要的，这通过电子柴油控制系统(EDC)保证。曲轴参考点提供了调节定时设备设置的基础。通过采用针形运动传感器跟踪针形阀的运动(控制注射的开始)，直接在注入喷嘴处跟踪注射的开始，能够实现极高的精确度(参见如美国专利5,445,128)。降低废气中NOx的另一种已知方法是基于在涡轮增压式发动机内冷却压缩的进气，以降低发动机中的燃烧温度，并因此降低了NOx排放。此类方法描述在例如美国专利6,145,498中。关于降低柴油机废气排放的发动机措施的一般综述可参见例如“Bosch Automotive Handbook”，4thEdition，1996年10月(第530-535页)。为了满足越来越严格的排放标准的要求，人们已经进行了一些尝试以将降低排放的不同技术组合起来。例如，美国专利4,479,473中描述了一种通过控制再循环到进气歧管的发动机废气和调节发动机燃料注射泵的注射时间表来控制柴油机排放的系统。美国专利5,271,370描述了一种乳液燃料发动机，其具有至少一个带有用于向汽缸中注射乳液燃料的注射喷嘴的汽缸，所述乳液燃料是通过混合第一燃料和第二燃料形成的。所述发动机包括，用于将部分废气返回到进气通道来再循环废气的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低包括至少一个燃烧室的内燃机的污染物排放的方法，该方法包括：将燃料乳液注入所述至少一个燃烧室；在空气存在下，在所述至少一个燃烧室内点燃燃料乳液；运转所述内燃机，以降低在所述至少一个燃烧室内的峰值燃烧温度；　 　其中所述燃料乳液包含液态烃燃料、水、至少一种乳化剂和至少一种含氧水溶性有机化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：T安布罗西尼，A德阿米西斯，G里沃尔塔，CA贝尔托利奥，
申请(专利权)人：CAM技术股份公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]