NL8006151A - Aanpassing van dieselmotoren aan het gebruik van ethanol of methanol als brandstof. - Google Patents

Description

jr _r*

Br/lh/1

Aanpassing van dieselmotoren aan het gebruik van ethanol of methanol als brandstof.

De huidige energiecrisis, die het gevolg van steeds stijgende olieprijzen is, heeft een aantal onderzoekingen naar het gebruik van alternatieve brandstoffen op gang gebracht. Bij deze onderzoekingen spelen alcoholen een be-5 langrijke rol, omdat de voorraad daarvan steeds kan worden aangevuld in tegenstelling tot de voorraad fossielenbrand-sfcoffen die noodzakelijkerwijs beperkt is en op den duur uitgeput raakt.

Het gebruik van alcoholen als brandstof voor die-10 selmotoren is reeds door vele instituten onderzocht. De resultaten zijn bekend gemaakt op recente symposia over alternatieve brandstoffen, zoals die welke in november 1977 in Wolfsburg,· (Bondsrepubliek Duitsland) en in mei 1979 in Asilomar, Californië (Verenigde Staten van Amerika) werden 15 gehouden.

De meeste van deze onderzoekingen stellen oplossingen :.voor, die aanzienlijke wijzigingen aan de motoren meebrengen. Verder is slechts bij enkele ontwerpen het gebruik van alcohol alleen, zonder toevoeging van een bepaalde 20 hoeveelheid dieselolie mogelijk. Eén van .de weinige uitzonderingen totnutoe is een combinatie van alcohol met amyl-nitraat of een dergelijk produkt, die inderdaad zonder wijziging van de bestaande motoren kan worden gebruikt, maar als gevolg van het gekozen toevoegsel wel verhoogde kosten 25 meebrengt. Ook plantaardige oliën kunnen als brandstof in dieselmotoren worden gebruikt, zonder dat deze gewijzigd behoeven te worden. Tot op heden is de kostprijs van derge-lijke oliën echter nog te hoog om ze als bruikbare alternatieve brandstoffen te beschouwen.

30 Momenteel worden ethanol en methanol nog niet in voldoende grote hoeveelheden voor grootschalig verbruik in motoren geproduceerd, al zijn wel methoden bekend voor het winnen van dergelijke brandstoffen uit steenkool, uit gassen -2- zoals.ethaan en methaan, of uit hout.

De moeilijkheid bij het verbranden van alcoholen in dieselmotoren is gelegen in de grote klopvastheid van deze brandstoffen bij hoge temperatuur en druk. Deze eigen-5 schap wordt gewoonlijk uitgedrukt in het octaangetal, dat met standaardmethoden kan worden bepaald, betrokken op een vergelijking van iso-octaan met n-heptaan, waarvan de octaan-getallen resp. 100 en 0 zijn. Hoe groter het octaangetal is, hoe beter de brandstof zich leent voor gebruik in vonk-ont-10 brandingsmotoren met hoge compressieverhouding. Zowel voor ethanol als methanol ligt het octaangetal boven 100. In een dieselmotor wordt de lucht gecomprimeerd en wordt de vloeibare brandstof op een geschikt tijdstip met behulp van het injectiesysteem geïnjecteerd. Als gevolg van de hoge druk 15 van de gecomprimeerde lucht komt de brandstof tot spontane verbranding, waardoor het verbrandingsproces op gang komt. Gewoonlijk zal bij injectie van alcohol geen ontsteking plaatsvinden binnen een voldoende korte tijdsperiode om de motor normaal te laten lopen.

20 Naast het genoemde octaangetal hebben motorbrand stoffen meestal nog een eigenschap, namelijk dat zij bestand zijn tegen voortijdige ontsteking onder invloed van een gloeilichaam in de verbrandingskamer. Een dergelijke voortijdige ontsteking kan veroorzaakt worden door gloeiende 25 afzettingen, oververhitte bougies en dergelijke, en wordt als schadelijk voor vonk-ontstekingsmotoren beschouwd.

De bestandheid van brandstoffen tegen voortijdige ontsteking is gewoonlijk onafhankelijk van hun octaangetal.

Zo zullen ethanol en methhnol bijvoorbeeld, ondanks hun 30 langdurige bestandheid tegen ontsteking bij hoge temperatuur en druk, toch gemakkelijk ontsteken onder invloed van een gloeipunt. Daarom behoeft men slechts een gloeilichaam zoals een weerstand in de verbrandingskamer van dieselmotoren te installeren om te zorgen dat deze op ethanol, methanol of 35 een andere brandstof met soortgelijke eigenschappen kan lopen.

Onder bedrijfsomstandigheden boven een zeker vermogen kan het gloeilichaam worden vervangen door een een- 8 0 06 1 5 1 b -3-

Sr voudig stuk metaal dat door de hitte in de verbrandingskamer zal worden opgewarmd. Het starten kan geschieden met behulp van een weerstand of met dieselolie. In het laatste geval kan men na het warmworden van de motor overgaan op methanol 5 als brandstof.

Door deze eenvoudige wijziging van een gebruikelijke dieselmotor kan de motor naar keuze met dieselolie alleen, of met zuivere ethanol of methanol worden bedreven. In het geval van ethanol en methanol behoeft slechts circa 10 1% ricinusolie of dergelijke stof -te worden toegevoegd ter smering van het injectiesysteem. Bij het overschakelen van de ene naar de andere brandstof is slechts een bijstelling van de brandstofinjectiepomp, wat betreft de maximale hoeveelheid brandstof en soms ook het tijdstip van injectie, 15 nodig. De te injecteren hoeveelheid ethanol of methanol moet groter zijn dan bij dieselolie, aangezien de geleverde warmte geringer is. Het tijdstip van injectie dient soms te worden bijgesteld als gevolg van een verschil tussen de twee brandstoffen wat betreft het tijdsverloop tussen injec-20 tie en verbranding.

Bij de meer gecompliceerde motorwijzigingen, die totnutoe zijn voorgesteld, zoals dubbele brandstofinjectie, invoer van een alcohol-luchtmengsel met gelijktijdige injectie van dieselolie, enz., sluiten het gebruik van dieselolie 25 niet uit en laten slechts toe dat de dieselolie.voor 90% of 50% door alcohol wordt vervangen. Bij de methode volgens de uitvinding is echter een alternatief gebruik van ethanol, methanol of dieselolie mogelijk, zonder grote wijzigingen van de motor en zonder uitgebreide hulpmiddelen zoals injec-30 tiepompen, brandstofinjectiemondstukken, doseringsmiddelen, regelsystemen en dergelijke. Het enige wat benodigd is, is één gloeilichaam per cilinder, en dit kan naar keuze een elektrisch gloeilichaam zijn of een eenvoudig inactief hulpstuk dat door de verbrandingswarmte tot gloeien wordt 35 gebracht.

Een extra voordeel van de voorgestelde verbrandings-methode is dat de compressieverhouding van de motor kan worden ingesteld op het verkrijgen van een optimaal gedrag O Λ n C 4 C 4 -4- b±j minimaal brandstofverbruik. Teneinde te zorgen dat de. motor bij koud weer goed start hebben de meeste gebruikelijke dieselmotoren een hogere compressieverhouding dan nodig is voor een optimaal gedrag. Bij aanwezigheid van gloeilichamen 5 in de verbrandingskamers wordt het starten van de motor met dieselolie of met ethanol of methanol veel gemakkelijker, zodat de compressieverhouding tot een optimale waarde kan worden verlaagd.

8 0 06 15 1

Claims (1)

1. I ' ;s w if -5- Dieselmotor, gekenmerkt door het feit dat ter aanpassing aan het gebruik van ethanol of methanol als brandstof, elk der verbrandingskamers van de motor is voorzien van een gloeilichaam zoals een weerstand. 8 0 06 1 5 1