[發明專利]一種內燃機用寬餾分燃料

有效

• 申請號: 201410834633.2
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN104531236A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 王志;劉浩業;王建昕
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C10L1/04
• 分類號: C10L1/04
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發明涉及內燃機技術、汽車發動機、石油化工領域。直接涉及內燃機用液體燃料及其在內燃機中的燃燒方式。

背景技術

內燃機問世150多年來，由于較高的熱效率、較好的動力學和可靠性，被廣泛應用于汽車、農業機械、工程機械等各個領域，在可預見的未來，內燃機將是各種交通機械的主要原動機。內燃機以后大多用柴油為燃料，故又稱為柴油機。

能源危機和環境污染對內燃機技術的發展提出了嚴峻的挑戰，尋求新型高效清潔燃燒方式稱為柴油機滿足未來排放的關鍵途徑。與汽油機相比，柴油機有較高的熱效率有利于節能和降低CO₂的排放。但對于傳統柴油機，由于柴油本身揮發性差，著火性好，一經噴入氣缸便迅速燃燒，因此，燃料和空氣無法進行充分的混合，導致局部過濃區域形成碳煙。

為了提高汽油和柴油的總熱效率，融合汽油和柴油的優點，并簡化煉油過程、儲運加油過程、以及內燃機設計制造過程的成本，最終降低石油基燃料全生命周期的使用成本，筆者提出了寬餾分燃料(WDF：Wide?Distillation?Fuel)的概念，即餾程范圍從汽油初餾點至柴油終餾點的內燃機燃料。長期來看，未來無需將石油分餾成為汽油、煤油和柴油，而直接生產餾程范圍覆蓋原汽油、煤油和柴油的寬餾分燃料，汽油機柴油機也可以統一成一種內燃機。筆者曾對這種直接蒸餾制取的寬餾分燃料進行研究，結果表明：燃用這種燃料時可采用噴霧擴散自燃著火的燃燒方式；在降低碳煙排放方面比柴油更有潛力；熱效率遠高于汽油機，甚至略高于柴油。

直接將汽油和柴油燃料混合是配制寬餾分燃料最便捷的方式。申請人已研究了汽柴油比例、汽油辛烷值和柴油十六烷值等因素對汽油/柴油寬餾分燃料燃燒與排放特性影響，結果表明：汽油比例提高能夠延長滯燃期，縮短燃燒持續期，大幅度降低碳煙排放，結合廢氣再循環(EGR)，能夠實現氮氧化物(NOx)和碳煙排放的同時降低；但是，汽油比例的提高也帶來了大負荷壓升率增加和噴油時刻可變范圍變窄等問題；50％汽油比例的寬餾分燃料(WGD50)是綜合性能較佳的汽油/柴油寬餾分燃料[于超，王建昕，王志，等.汽/柴油混合燃料對柴油機燃燒與排放特性影響的試驗研究[J].內燃機工程，2013,34(5):1-6]。汽油辛烷值對寬餾分燃料的燃燒排放特性影響較小(Liu?H?Y,Wang?Z,Wang?J?X,et?al.Effects?of?gasoline?research?octane?number?on?premixed?low-temperature?combustion?of?wide?distillation?fuel?by?gaso-line/diesel?blend[J].Fuel,2014,134:381-8)，但提高柴油的十六烷值能夠在中小負荷時縮短滯燃期、提高燃燒穩定性和降低HC和CO排放(劉浩業，王志，王建昕.柴油十六烷值對汽/柴混合寬餾分燃料低溫燃燒的影響研究[C].昆明：中國內燃機學會2014年學術年會，2014)。