Способ питания двигателя внутреннего сгорания газовым топливом (метаном) с помощью газогидратных образований

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам хранения газового топлива и питания двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет упростить и обезопасить способ хранения газового топлива. Способ хранения и применения горючего газа для топливопитания ДВС обеспечивается физическим явлением - эффектом растворения горючего газа. В качестве горючего газа применяется метан. Метан охлаждают до отрицательной температуры, смешивают с водой и хранят в газогидратном льду, причем на транспортном средстве метан получают благодаря плавлению или растворению газогидратного льда. 1 ил.

Использование: в двигателестроении, для питания топливом двигателей внутреннего сгорания, работающих на природном газе (метане).

Известен способ хранения и применения горючего газа для топливопитания ДВС, который является прототипом для данного изобретения, при котором хранение газа обеспечивается физическим явлением - эффектом растворения горючего, причем в качестве горючего газа применяется метан (авторское свидетельство СССР 1222869, опубл. 07.04.1986, 6 стр.).

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание такого недорогого способа хранения горючего газа - природного газа (метана) на транспортном средстве, который бы обеспечивал долговременное хранение и безопасное применение газа.

Задача, на решение которой направлено изобретение, достигается за счет того, что в известном способе хранения и применения горючего газа для топливопитания ДВС, при котором хранение газа обеспечивается физическим явлением - эффектом растворения горючего газа, причем в качестве горючего газа применяется метан, метан охлаждают до отрицательной температуры, смешивают с водой и хранят в газогидратном льду, причем на транспортном средстве метан получают благодаря плавлению или растворению газогидратного льда.

Способ отличается от прототипа тем, что метан охлаждают до отрицательной температуры, смешивают с водой и хранят в газогидратном льду, причем на транспортом средстве метан получают благодаря плавлению или растворению газогидратного льда. Основой способа является физический эффект - способность воды при кристаллизации вбирать в себя значительное (до 200 м³ на 1 м³ льда) количество метана (Журнал "Юный техник" 9, 1980г., с.9).

Способ использования газогидратов для хранения и применения газового топлива предполагает наличие двух различных систем: систему производства или добычи газогидратного льда и систему хранения и подачи топлива в двигатель на средстве транспорта.

Система производства газогидратного льда получает метан из известных источников, охлаждает газ до отрицательных температур и смешивает его с водой в заданных пропорциях при заданном давлении, в результате чего получается газогидратный лед, содержащий значительное количество метана.

Система хранения и подачи топлива в двигатель, находящаяся на средстве транспорта, должна обеспечивать долговременное хранение газогидратного льда на средстве транспорта без значительных потерь топлива благодаря теплоизоляции 1 или встроенному холодильнику 2, а также управляемое плавление или растворение газогидратов по мере потребности управляющей системой 3. Выделяющийся при этом газ (метан) подается в топливную систему двигателя известного типа 4 или иные устройства для использования в качестве топлива. Такой способ топливопитания ДВС проще и дешевле существующих.

Существует система питания ДВС сжиженным нефтяным газом, основу которого составляют пропан и бутан. Эти газы сжижаются при нормальных температурах при относительно небольшом давлении 1,6 МПа и могут храниться в этом состоянии. Недостатком этой системы является относительно малое количество в природе этих газов (единичные проценты от количества метана) и относительно высокая цена.

Существует система питания ДВС сжатым природным газом (метаном). При этом газ хранится в баллонах при высоком (до 20 МПа) давлении. Система широко используется, но дальнейшее ее развитие сдерживается конструктивной сложностью, необходимостью строить дорогие компрессорные станции и очень большим удельным весом тары.

Существует и считается наиболее перспективной система питания ДВС сжиженным природным газом (метаном). Эта система в силу очень низкой температуры сжижения метана (-163^oС), дороговизны и сложности подающей аппаратуры широкого применения не получила.

Производство газогидратов требует гораздо меньше энергии, чем сжатие или сжижение газа. Для производства газогидратов достаточно небольших давлений в несколько атмосфер и небольшой отрицательной температуры. Но основное достоинство описываемого способа заключается в том, что произведенный газогидратный лед легко хранить. При использовании баллонов для сжатого газа из углеродистой или легированной стали относительный вес тары составляет 11 кг или 7,35 кг стали на 1 кг газа (метана) соответственно. При использовании газогидратов этот показатель будет, скорее всего, не выше 6,6 кг стали и воды на 1 кг газа (метана).

Для хранения газогидратов требуется контейнер с простой и легкой теплоизоляцией типа пенопластов толщиной в несколько сантиметров, нарушение которой не приводит к катастрофическим последствиям в силу большой тепловой инерционности водяного льда. При наличии встроенного в такой контейнер холодильного агрегата с питанием от аккумулятора машины или от внешних источников топливо может храниться практически неограниченно. Простота хранения и производства газогидратов открывает широкие возможности для использования их в транспортной и бытовой технике.

Источник информации: 1. Журнал "Юный техник" 9, 1980 г., с.9.

Формула изобретения

Способ хранения и применения горючего газа для топливопитания ДВС, при котором хранение газа обеспечивается физическим явлением - эффектом растворения горючего газа, причем в качестве горючего газа применяется метан, отличающийся тем, что метан охлаждают до отрицательной температуры, смешивают с водой и хранят в газогидратном льду, причем на транспортном средстве метан получают благодаря плавлению или растворению газогидратного льда.

РИСУНКИ

Рисунок 1