Неетиловане пальне ммт

1. Топливная композиция, содержащая I) улучшающее горение количество по меньшей мере одного неэтилированного элемента или его производного органического или неорганического соединения, содержащего указанный неэтилированный элемент, выбранный из группы, состоящей из элементов групп 1А, 2А, ЗА, 1В, 2В, 3В, 4В, 5В, 6В, 7В, 8 Периодической системы элементов, а также выбранного из группы, содержащей бром, йод, висмут, германий, фосфор, кремний, фтор, хлор, серу, азот и олово и их смеси, причем указанные элемент и производное соединение являются горючими и имеют теплоту сгорания не менее 4000 ккал/кг, и II) улучшающее горение количество по меньшей мере одного соединения улучшающей горение структуры (УГС), имеющего латентную теплоту испарения не менее 21 кДж/моль при его температуре кипения и минимальную скорость горения, измеренную по ламинарному пламени горелки Бунзена, не менее 40 см/сек. 2. Топливная композиция по п.1, отличающаяся тем, что она имеет при сгорании светящуюся реакционную зону, образованную указанным неэтилированным элементом или его производным соединением. 3. Топливная композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что образующаяся при сгорании све 2 (19) 1 3 70910 4 си. си, карбонил, карбонилдиокси, карбокси, этокса16. Топливная композиция по п.15, отличающаяся лил, гликолил, глиоксилил, гидроксил, метокси или тем, что соединение УГС выбрано из С 3-С11 диалметилендиокси-радикал. килкарбонатов, простых эфиров с двойными или 24. Топливная композиция по любому из пп. 15-22, кратными связями, гликолей, простых эфиров глиотличающаяся тем, что соединение УГС имеет колей, пероксидов, гидропероксидов и их смесей. один или более радикалов, выбранных из группы, 17. Топливная композиция по п.16, отличающаяся включающей ОО, СО, F, F 2, F3, N, В, Bе, ВО, В2, тем, что соединение УГС выбрано из группы, ВF, АL, АLO, СН3, NH3, СН, С2Н2, С2Н5, Li, ОNН, включающей диметиловый эфир, метилэтиловый NН, NН2, ОСН3, ОС2Н5 , ОCН, ОСH2, ОН, Сl, ОСОО, эфир, диэтиловый эфир, этилпропиловый эфир, СООH, С2H5ООС, СН3СО, ОСН2O, ОСНСО, метил-н-пропиловый эфир, этилизопропиловый СОNН2 и их сочетания. эфир, метилизопропиловый эфир, этил-н25. Топливная композиция по любому из пп.1-24, пропиловый эфир, дипропиловый эфир, пропилиотличающаяся тем, что она дополнительно созопропиловый эфир, диизопропиловый эфир, держит по меньшей мере одно базовое углеводоэтил-трет-бутиловый эфир, этил-втор-бутиловый родное топливо. эфир, метил-н-бутиловый эфир, метил26. Топливная композиция по п. 25, отличающаяся изобутиловый эфир, метил-трет-бутиловый эфир, тем что базовое топливо выбрано из группы, метил-втор-бутиловый эфир, метил-н-амиловый включающей заменитель жидкого топлива, нефэфир, метил-втор-амиловый эфир, метил-треттяной газ, сжиженный нефтяной газ, сжиженную амиловый эфир, этил-трет амиловый эфир, метисмесь нефтяного газа и пропана, сжиженную лизоамиловый эфир, метилендиметиловый эфир, смесь нефтяного газа и бутана, природный газ, метилендиэтиловый эфир, метилендипропиловый сжиженный природный газ, метан, этан, пропан, нэфир, метилендибутиловый эфир, метилендиизобутан, смеси пропан-бутан, топливо на основе пропиловый эфир, диметиловый эфир диэтиленгметанола, топливный этанол, топливные биомасликоля, диэтиловый эфир диэтиленгликоля, димесы, топливо из растительного масла, авиационный тиловый эфир этиленгликоля, монометиловый бензин, обычный автомобильный бензин, рефорэфир этиленгликоля, дипропиловый эфир диэтимированный бензин, бензин с низким давлением ленгликоля, дибутиловый эфир диэтиленгликоля, паров, бензин с низким содержанием серы, топлимоноэтиловый эфир диэтиленгликоля, монобутиво как продукт реформинга, керосин, топливо с ловый эфир диэтиленгликоля, монометиловый широким интервалом температуры кипения, топэфир диэтиленгликоля, монометиловый эфир 1ливо для газовых турбин, авиационные топлива этиленгликоля, моноэтиловый эфир этиленгликодля турбореактивных двигателей, военный авиаля, метанол, этанол, пропанол, изопропанол, третционный бензин, ракетное топливо, твердые и бутанол, диметилкарбонат, диэтилкарбонат, пережидкие ракетные топлива, однокомпонентное ракись водорода, трет-бутилкумилпероксид, ди-треткетное топливо, многокомпонентное ракетное тобутилпероксид, алкилпероксиды, алкилгидропепливо, самовоспламеняющееся ракетное топливо, роксиды, 2,5-диметил-2,5-ди(треттопливо для газотурбинных двигателей, топливо бутилперокси)гексан, ди(трет-амил)пероксид, для двигателей с послойной загрузкой, дизельное трет-бутилгидропероксид, треттопливо, включая сорта с низким содержаниемамилгидропероксид и их смеси. серы, реформированное дизельное топливо, ма18. Топливная композиция по любому из пп.1-14, зут, тяжелое дизельное топливо для судовых двиотличающаяся тем, что соединение УГС предгателей или локомотивов, дистиллятное топливо, ставляет собой тетранитрометан, нитрометан, остаточное топливо, рецикловое топливо, легкое нитроэтан или нитропропан. рецикловое топливо, легкий рецикловый газойль, 19. Топливная композиция по любому из пп.1-14, тяжелое рецикловое топливо, тяжелый рециклоотличающаяся тем, что соединение УГС предвый газойль, топливо коммунально-бытового наставляет собой метангидрат, окись азота, двузначения, вакуумное масло, форсуночное топлиокись азота, закись азота или озон. во, печное топливо, каменноугольная жидкость, 20. Топливная композиция по п.17, отличающаяся средний дистиллят каменноугольного топлива, тем, что соединение УГС выбрано из группы, сосопутствующая каменноугольная жидкость, постоящей из метилендиметилового эфира, метирошкообразный уголь, топливо из битуминозных лендиэтилового эфира, метилендипропилового песков, сланцевое топливо, а также их смеси. эфира, метилендибутилового эфира, метилендии27. Топливная композиция по любому из пп.1-24, зопропилового эфира, метангидрата, диметилкаротличающаяся тем, что она дополнительно собоната, диэтилкарбоната, дипропилкарбоната, держит по меньшей мере одно базовое топливо, диизопропилкарбоната и их смесей. выбранное из группы, включающей водород, гид21. Топливная композиция по п. 20, отличающаяся разин и ацетиленид аммиака, а также их смеси. тем, что указанное соединение УГС представляет 28. Топливная композиция по п. 25 или 26, отлисобой диметилкарбонат (ДМК). чающаяся тем, что она имеет содержание арома22. Топливная композиция по п. 16, отличающаяся тики не более 35 об.%. тем, что соединение УГС выбрано из группы, 29. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся включающей С 3-С20гликоли, простые эфиры глитем, что она включает дизельное топливо, мазут, колей и их смеси. газотурбинное топливо, турбореактивное топливо, 23. Топливная композиция по любому из пп. 15-22, авиационный бензин или автомобильный бензин и отличающаяся тем, что соединение УГС содержит имеет содержание ароматики не более 35 об.%. по меньшей мере один карбоэтокси, карбометок30. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся 5 70910 6 тем, что она включает дизельное топливо, авточающаяся тем, что она имеет температуру Т-90 не мобильный бензин, авиационный бензин, газотурболее 288°С и цетановое число по меньшей мере бинное топливо, мазут или авиационное турбин40 или содержание ароматики не более 35%. ное топливо и имеет содержание ароматики не 46. Топливная композиция по п. 45, отличающаяся выше 20 об.%. тем, что она имеет кинематическую вязкость не 31. Топливная композиция по п. 30, отличающаяся более 2,4 мм 2/с при 40°С. тем, что она имеет содержание ароматики не вы47. Топливная композиция по п. 45 или 46, отлише 10 об.%. чающаяся тем, что она имеет содержание золы не 32. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся более 0,01 мас.%. тем, что она содержит дизельное топливо, мазут, 48. Топливная композиция по любому из пп. 45-47, авиационное турбореактивное топливо или туротличающаяся тем, что она имеет температуру бинное жидкое топливо и имеет температуру вспышки не менее 38°С. вспышки не менее 38ºС. 49. Топливная композиция по любому из пп. 45-48, 33. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся отличающаяся тем, что она имеет плотность в тем, что она содержит дизельное топливо, мазут градусах АРI о т 40 до 44. или турбореактивное топливо и имеет латентную 50. Топливная композиция по п. 39 или 40, отлитеплоту испарения, повышенную по сравнению с чающаяся тем, что она имеет по меньшей мере базовым топливом на 5,0%. одну из следующи х характеристик: цетановое 34. Топливная композиция по п. 25, отличающаяся число по меньшей мере 30, кинематическую вязтем, что она содержит углеводородное базовое кость не более 24,0 мм 2/с при 40°С, содержание топливо и имеет содержание серы не более 0,5 золы не более 0,10 мас.% или температуру мас.%. вспышки не менее 55°С. 35. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся 51. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся тем, что она содержит дизельное топливо, автотем, что она содержит дизельное топливо и имеет мобильный бензин, авиационный бензин, турбоцетановое число от 48 до 54, температуру Т-90 от реактивное топливо или турбинное жидкое топли460 до 520° F, содержание серы 0,08-0,12 мас.% и во и имеет содержание серы не более 0,5 мас.%. плотность в градусах АРI от 40 до 44. 36. Топливная композиция по п. 35, содержащая 52. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся дизельное топливо или бензин и имеющая содертем, что она содержит дизельное топливо и имеет жание серы не более 30 млн.ч. или 0,003 мас.%. цетановое число не менее 52, содержание серы 37. Топливная композиция до п. 26, отличающаяся менее 100 млн.ч., бромное число 0,10, при этом в тем, что она включает дизельное топливо, мазут, качестве соединения УГС используется кислородгазотурбинное топливо или турбореактивное топсодержащее соединение в количестве, обеспечиливо и имеет анилиновую точку менее 63°С. вающем содержание кислорода в композиции 0,538. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся 4,0 мас.%. тем, что она содержит базовое топливо, выбран53. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся ное из дизельного или газотурбинного топлива тем, что она содержит базовое дизельное топливо или мазута с температурой фракционной перегони имеет цетановое число не менее 62, содержаки Т-90 не более 338°С, турбореактивного топлива ние В топливе серы менее 0,01 мас. %, содержас температурой фракционной перегонки Т-90 не ние олефинов не более 41 мас. %, температуру Тболее 245°С или с конечной температурой пере90 268° С, бромное число 0,10 и анилиновую точку гонки не более 300°С, авиационного бензина с менее 63° С. температурой фракционной перегонки Т-90 не 54. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся более 135°С или с конечной температурой перетем, что она содержит тяжелое дизельное топлигонки не более 170°С или автомобильного бензиво, топливо для судовых двигателей или локомона с температурой фракционной перегонки Т-90 тивов и имеет вязкость 10-500 сСт при 50° С. не более 166°С. 55. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся 39. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся тем, что она содержит дизельное топливо и дотем, что она содержит 0,01-53,0 мас.% кислорода полнительно содержит промотор зажигания, преди базовое дизельное топливо. ставляющий собой алкилнитрат. 40. Топливная композиция по п. 39, которая со56. Топливная композиция по п. 55, отличающаяся держит дизельное топливо, отличающаяся тем, тем, что алкилнитрат представляет собой этилгекчто имеет цетановое число по меньшей мере 40. силнитрат или изопропилнитрат. 41. Топливная композиция по п. 39 или 40, отли57. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся чающаяся тем, что она имеет кинематическую тем, что она содержит дизельное топливо и имеет вязкость не более 4,1 мм 2/с при 40°С. цетановое число не менее 42, предпочтительно не 42. Топливная композиция по любому из пп. 39-41, менее 50, более предпочтительно не менее 52. отличающаяся тем, что она имеет максимальное 58. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся содержание золы 0,01мас.%. тем, что она содержит дизельное базовое топливо 43. Топливная композиция по любому из пп. 39-42, и имеет цетановое число не менее 52, а содержаотличающаяся тем, что она имеет температуру ние серы не более 350 млн.ч. вспышки не менее 52°С. 59. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся 44. Топливная композиция по любому из пп. 39-43, тем, что она содержит дизельное базовое топливо отличающаяся тем, что она имеет плотность в и имеет температур у перегонки Т-90 не более градусах АРI о т 32 до 37. 316°С и не менее 282°С. 45. Топливная композиция по п. 39 или 40, отли60. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся 7 70910 8 тем, что она содержит 0,01-53,0 мас.% кислорода и 80, отличающаяся тем, что она имеет конечную и мазут. температуру перегонки не более 300° С. 61. Топливная композиция по п. 60, отличающаяся 82. Топливная композиция по любому из пп. 63, тем, что она имеет кинематическую вязкость не 79-81, отличающаяся тем, что она имеет плотболее 24,0 мм 2 /с при 40°С и не более 50,0 мм 3/с ность по АРI 57. при 100°С. 83. Топливная композиция по любому из пп. 63, 62. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся 79-82, отличающаяся тем, что она имеет вязкость тем, что она содержит 0,01-53,0 мас.% кислорода, не более 15,0 сСт при -34,4°С. турбинное топливо и дает при сгорании темпера84. Топливная композиция по любому из пп. 63, туру газа на входе в турбину, не превышающую 79-83, отличающаяся тем, что она имеет темпера650° С. туру застывания не выше -50°С. 63. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся 85. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся тем, что она содержит 0,01-53,0 мас.% кислорода тем, что она содержит турбинное топливо и при и авиационное турбинное топливо. сгорании дает температуру на входе в турбину не 64. Топливная композиция по п. 63, отличающаяся более 1100 К. тем, что она имеет содержание ароматики не бо86. Топливная композиция по п. 85, отличающаяся лее 22 об.%. тем, что она при сгорании дает температур у на 65. Топливная композиция по п. 63 или 64, отливходе в турбину не более 800 К. чающаяся тем, что она имеет содержание серы в 87. Топливная композиция по п. 73, отличающаяся виде меркаптанов не более 0,003 мас.%. тем, что она имеет детонационное октановое чис66. Топливная композиция по любому из пп. 63-65, ло не менее 80. отличающаяся тем, что она имеет общее содер88. Топливная композиция по п. 73 или 87, отлижание серы не более 0,3 мас.%. чающаяся тем, что она имеет эксплуатационное 67. Топливная композиция по любому из пп. 63-66, число не менее 87. отличающаяся тем, что она имеет температуру 89. Топливная композиция по любому из пп. 73, 87 перегонки фракции Т-10 не более 205°С. и 88, отличающаяся тем, что она имеет содержа68. Топливная композиция по любому из пп. 63-67, ние тетраэтилсвинца не более 4,0 мл/л. отличающаяся тем, что она имеет конечную тем90. Топливная композиция по любому из пп. 73, пературу кипения не более 300° С . 87-89, отличающаяся тем, что она имеет темпера69. Топливная композиция по любому из пп. 63-68, туру перегонки фракции Т-10 не более 75°С, темотличающаяся тем, что она имеет температуру пературу Т-40 не менее 75°С, температуру Т-50 не вспышки не менее 38° С. более 105°С, температуру Т-90 не более 135°С, 70. Топливная композиция по любому из пп. 63-69, или конечную температуру не более 135°С, приотличающаяся тем, что она имеет плотность в чем сумма температур Т-10 и Т-50 равна не менее интервале 775-840 кг/м 2 при 15° С. 135°С. 71. Топливная композиция по любому из пп. 63-70, 91. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся отличающаяся тем, что она имеет температуру тем, что она содержит 0,01-53,3 мас.% кислорода застывания не выше -40°С. и обычный или реформированный бензин, не со72. Топливная композиция по любому из пп. 63-71, держащий свинца. отличающаяся тем, что она имеет вязкость не 92. Топливная композиция по п. 91, отличающаяся более 8,0 мм 2/с. тем, что она имеет один или более из следующих 73. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся показателей: содержание ароматики, свободной тем, что она содержит 0,01-53,0 мас.% кислорода от полиядерных соединений, не более 35%, сои авиационный бензин. держание олефинов не более 10 об.% (за исклю74. Топливная композиция по п. 73, отличающаяся чением С 4-С5 олефинов), упругость паров по Рейтем, что она имеет температуру перегонки фракду (УПР) не более 82,8, кПа; температур у Т-90 не ции Т-20 не более 145°С. более 174°С, температуру Т-50 не менее 79°С, 75. Топливная композиция по п. 63 или 74, отлитеплоту испарения не менее 58,6 ккал/л при 60°С, чающаяся тем, что она имеет температуру перескорость сгорания не менее 45 см/с, октановое гонки фракции Т-90 не более 245°С. число (R + М)/2 не менее 87, по меньшей мере 76. Топливная композиция по любому из пп. 63, 74 одну из добавок, регулирующих отложения, выи 75, отличающаяся тем, что она имеет плотность бранную из добавок, регулирующи х отложения в в интервале 751-802 кг/м 2 при 15°С. камере сгорания, добавок для топливного инжек77. Топливная композиция по любому из пп. 63, тора или для регулировки впускных клапанов. 74-76, отличающаяся тем, что она имеет давление 93. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся паров не более 21 кПа при 38°С. тем, что она содержит авиационный или автомо78. Топливная композиция по любому из пп. 63, бильный бензин и имеет температуру Т-50 менее 74-77, отличающаяся тем, что она имеет темпера104°С. туру застывания не выше -50° С. 94. Топливная композиция по п. 93, отличающаяся 79. Топливная композиция по п. 63, отличающаяся тем, что она имеет температуру Т-90, не превытем, что она имеет общее содержание серы не шающую 160°С. более 0,3 мас.%. 95. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся 80. Топливная композиция по п. 63 или 79, отлитем, что она содержит авиационный или автомочающаяся тем, что она имеет температуру перебильный бензин и имеет латентную теплоту испагонки фракции Т-50 не более 232° С. рения 60,3; 60,6; 60,9 или 61,3 ккал/л при 15,6° С. 81. Топливная композиция по любому из пп. 63, 79 96. Топливная композиция по п. 26, отличающаяся 9 70910 10 тем, что она содержит углеводородное базовое собой коллоидное топливо. топливо, выбранное из группы: обычный или ре108. Топливная композиция по п. 107, отличаюформированный авиационный или автомобильщаяся тем, что соединение УГС представляет ный бензин, и имеет скорость горения не менее 46 собой кислородсодержащее соединение, при этом см/с. содержание кислорода находится в интервале 0,597. Топливная композиция по п. 96, отличающаяся 8,0 мас.% от массы топлива. тем, что она имеет скорость горения не менее 48 109. Топливная композиция по п.108, отличаюсм/с. щаяся тем, что соединение УГС представляет 98. Топливная композиция по п. 97, отличающаяся собой кислородсодержащее соединение, при этом тем, что она имеет скорость горения не менее 50 содержание кислорода находится в интервале от см/с. 1,0 примерно до 5,0% от массы топлива. 99. Топливная композиция по п.98, отличающаяся 110. Топливная композиция по п.108, отличаютем, что она имеет скорость горения не менее 52 щаяся тем, что соединение УГС представляет см/с. собой кислородсодержащее соединение, при этом 100. Топливная композиция по п. 26, отличающаясодержание кислорода превышает 1,5% от массы ся тем, что она содержит автомобильный или топлива. авиационный бензин в качестве базового топлива 111. Топливная композиция по любому из пп.1и имеет латентную теплоту испарения, повышен110, отличающаяся тем, что указанный неэтилиную по сравнению с базовым топливом на 5,0%. рованный элемент или содержащее его производ101. Топливная композиция по любому из пп.1-24, ное соединение, выбран из группы, включающей отличающаяся тем, что она содержит 0,01-53,0 алюминий, бор, бром, висмут, бериллий, кальций, мас. % кислорода и ракетное топливо и/или окисцезий, хром, кобальт, медь, франций, галлий, герлитель. маний, иод, железо, индий, литий, магний, молиб102. Топливная композиция по п. 101, отличаюден, никель, ниобий, фосфор, калий, рубидий, щаяся тем, что она содержит базовое топливо или натрий, олово, технеций, цинк, празеодим, рений, ракетное топливо, выбранное из группы, вклюкремний, ванадий и их смеси. чающей водород, углеводородные топлива, диме112. Топливная композиция по п.111, отличаютилкарбонат, ацетилен, борогидрид алюминия, щаяся тем, что указанное неэтилированное проаммиак, анилин, бензол, бутан, бутил меркаптан, изводное соединение содержит калий, кремний, диборан, дизельное топливо, диэтилентриамин, натрий и их смеси. этан, этанол, этиламин, етилен, этилендиамин, 113. Топливная композиция по любому из пп.1этиленоксид, этилнитрат, фурфуриловый спирт, 112, отличающаяся тем, что указанное неэтилибензин, гептен, гидразин (включая заместители), рованное производное является неорганическим изопропиловый спирт, литий, гидрид лития, керосоединением. син, лигроин, нафталин, метан, метилаль, мета114. Топливная композиция по любому из пп.1нол, метиламин, нитрометан, нитроэтан, нитро112, отличающаяся тем, что указанное неэтилипропан, н-октан, пропан, н-пропилнитрат, орованное производное является органическим толуидин, салициловый альдегид, триэтиламин, соединением. триметилтритиофосфит, скипидар, несимметрич115. Композиция по п.114, отличающаяся тем, что ный диметилгидразин, 2,3-ксилидин, борогидрид соединение указанного неэтилированного произлития, монометилгидразин, пентаборан и их смеводного содержит один или более: арил, алкенил, си. аралкил, аралкенил, циклоалкил, циклоалкенил, 103. Топливная композиция по п. 101, отличаюрадикалы или группы или их сочетания. щаяся тем, что она содержит окислитель, выбран116. Топливная композиция по п.114, отличаюный из группы, включающей жидкий кислород, щаяся тем, что указанное неэтилированное проазотную кислоту, смесь азотной кислоты и серной изводное представляет собой циклопентадиекислоты, фтор, тетроксид азота, пероксид водоронильное соединение. да, гидропероксид, перхлорат калия, перхлорил117. Топливная композиция по п.116, отличаюфторид, пентафторид брома, трифторид хлора, щаяся тем, что указанное неэтилированное оргаОN 7030, озон, дифторид кислорода, RFNA (в разническое производное, содержащее марганец, личных концентрациях), WFNA, тетранитрометан, выбрано из группы: трикарбонилциклопентадиефтор, хлор, трифторид хлора, нитрозилфторид, нилмарганитрилфторид, трифторид азота, дифтормонокнец,трикарбонилметилциклопентадиенилмарганец сид, фторат, оксиды хлора и их смеси. , включая заместители, и их смеси. 104. Топливная композиция по любому из пп.101118. Топливная композиция по п. 117, отличаю103, отличающаяся тем, что указанное соединещаяся тем, что указанное неэтилированное проние УГС является твердым. изводное соединение представляет собой трикар105. Топливная композиция по любому из пп. 101бонилметилциклопентадиенилмарганец. 104, отличающаяся тем, что она при сгорании да119. Топливная композиция по п. 118, отличаюет температуру стенок камеры сгорания не более щаяся тем, что она содержит указанный трикар1093°С. бонилметилциклопентадиенилмарганец в интер106. Топливная композиция по п.105, отличаювале 0,00026-8,72 г Мn/дм 3. щаяся тем что она при сгорании дает температуру 120. Топливная композиция по п. 119, отличаюстенок камеры сгорания не более 950°С. щаяся тем, что она содержит указанный трикар107. Топливная композиция по любому из пп. 101бонилметилциклопентадиенилмарганец в интер106, отличающаяся тем, что она представляет вале 0,00026-0,79 г Мn/дм 3. 11 70910 12 121. Топливная композиция по п.120, отличаюфтор, хлор и олово или смеси, причем указанный щаяся тем, что она содержит указанный трикарэлемент или производное соединение являются бонилметилциклопентадиенилмарганец в интергорючими и имеют минимальную величину тепловале 0,00026-0,099 г Мn/дм 3. ты сгорания 4000 ккал/кг; б) создание температу122. Топливная композиция по п.114, отличаюры, достаточной для того, чтобы произошло зажищаяся тем, что указанное неэтилированное прогание, причем несгоревшие топливные пары с изводное соединение содержит кремний. высокой кинетической энергией разлагаются на 123. Топливная композиция по любому из пп.1-33, реакционноспособные радикалы, которые дифотличающаяся тем, что содержание серы составфундируют перед фронтом пламени таким обраляет не более 2,0 мас.%. зом, что при горении в паровой фазе возникает 124. Топливная композиция по любому из пп.1-34, светящаяся реакционная зона и образуются часотличающаяся тем, что содержание серы составтицы оксида указанного неэтилированного элеляет не более 0,05 мас.%. мента с размерами субмикронного уровня. 125. Топливная композиция по любому из пп.1-34, 133. Способ по п.132, отличающийся тем, что укаотличающаяся тем, что содержание серы составзанное соединение УГС выбрано из группы, соляет не более 0,005мас. %. стоящей из спиртов, альдегидов, аминов, сложных 126. Топливная композиция по п. 125, отличаюэфиров угольной кислоты, карбоновых кислот, щаяся тем, что указанный неэтилированный элекарбонатов, дикарбонатов, сложных эфиров, мент или указанное производное имеют величину сложных диэфиров, простых эфиров, простых дитеплоты сгорания не менее 7000 ккал/кг. эфиров, гликолей, простых эфиров гликолей, ке127. Топливная композиция по п.126, отличаютонов, нитратов, динитратов, пероксидов, гидрощаяся тем, что указанный неэтилированный элепероксидов, фенолов, при этом указанное мент или указанное производное имеют величину соединение содержит по меньшей мере один алтеплоты сгорания не менее 10000 ккал/кг. кил, алкоксил, диалкил, диалкилоксил, полиалкил, 128. Топливная композиция по любому из пп. 1полиалкилокси, арил, амид, карбоэтокси, карбо127, отличающаяся тем, что теплота образования метокси, карбонил, карбонилдиокси, карбоксил, оксида указанного неэтилированного элемента этоксалил, гликолил, глиоксилил, гидроксил, меотрицательна и равна или выше 150000 г токси или метилендиокси-радикал. кал/моль. 134. Способ по п.132 или 133, отличающийся тем, 129. Топливная композиция по любому из пп.1что указанное топливо дополнительно содержит 128, отличающаяся тем, что она содержит по базовое топливо и/или окислитель. меньшей мере один дезактиватор металла. 135. Способ по любому из пп.132-134, отличаю130. Топливная композиция по любому из пп.101щийся тем, что указанный неэтилированный эле107, отличающаяся тем, что указанное неэтилимент или его содержащее органическое или неоррованное производное выбрано из группы, вклюганическое соединение, выбирают из группы, чающей трикарбонилциклопептадиенилмарганец, включающей алюминий, бор, бром, бериллий, триметилалюминий, пентаборан, декаборан, бокальций, рубидий, цезий, хлор, галлий, германий, разол, борогидрид алюминия, борогидрид берилолово, иод, литий, магний, ниобий, азот, фтор, лия, диметилбериллий, борогидрид лития и их фосфор, калий, натрий, кремний, серу и их смеси. смеси. 136. Способ по п. 135, отличающийся тем, что 131. Топливная композиция по любому из пп.1указанный элемент или указанное производное 130, отличающаяся тем, что она содержит состав соединение имеет теплоту сгорания не менее искрового зажигания и имеет минимальную энер6000 ккал/кг. гию искры не выше 0,2 мДж. 137. Способ по любому из пп.132-136, отличаю132. Способ создания пара предкамерного сгоращийся тем что указанный неэтилированный эления, включающий а) подачу топлива, имеющего мент имеет теплоту сгорания не менее 7000 средний размер частиц не выше 70 мкм, в камеру ккал/кг. сгорания с подачей воздуха, причем указанное 138. Способ по любому из пп.129-137, отличаютопливо содержит I) улучшающее горение количещийся тем, что указанные пары подают с помоство по меньшей мере одного соединения улучщью средств непосредственного впрыска. шающей горение структуры (УГС), характеризую139. Способ по п. 138, отличающийся тем, что щегося тем, что оно снижает температуру указанные пары подают с помощью непосредстсгорания и/или повышает скорость горения, имеет венного впрыска послойного заряда топлива. минимальную латентную теплоту испарения 21 140. Способ по любому из пп.132-139, отличаюкДж/моль при его температуре кипения и минищийся тем, что указанные пары сжигают в двигамальную скорость горения (измеренную по ламителе или камере сгорания, выбранных из группы, нарному пламени горелки Бунзена) 40 см/с, и ІІ) состоящей из ракетных двигателей, двигателей с улучшающее горение количество по меньшей мециклом Брайтона, турбин, работающих на газойле, ре одного неэтилированного элемента или произавиационных реактивных турбин, дизелей, морводного органического или неорганического соских, железнодорожных, авиационных газовых единения, содержащего указанный двигателей, автомобильных двигателей, нефтянеэтилированный елемент, выбранного из группы ных печей, печей, работающих на мазуте, нефтяэлементов групп 1А, 2А, 3А,1В, 2В, 3В, 4В, 5В, 6В, ных или мазутных форсунок, газовых горелок, га7В, 8 Периодической системы элементов, а также зовых печей, двигателей внутреннего сгорания, выбранного из группы, содержащей бром, йод, двигателей внутреннего сгорания с искровым зависмут, германий, фосфор, кремний, азот, серу, жиганием, сгорания обедненной смеси, быстрого 13 70910 14 сгорания, двигателей внешнего сгорания системы камеры сгорания в 1,4-1,6 раз больше общей шиСтирлинга или Ранкина, двигателей с циклом Отто рины жаровой трубы. и каталитических систем. 143. Способ по любому из пп. 140-142, отличаю141. Способ по п.140, отличающийся тем, что укащийся тем, что скорость горения составляет не занный средний размер частиц топлива не пременее 46 см/с. вышает 60 мкм. 144. Способ по любому из пп.140-143, отличаю142. Способ по п.140 или 141, отличающийся тем, щийся тем, что скорость горения составляет не что камера сгорания представляет собой реактивменее 52 см/с. ную турбину, в которой длина зоны разбавления Данное изобретение относится к топливным композициям для реактивных, турбинных, дизельных и други х систем сгорания. Более конкретно, оно относится к топливным композициям с добавками органических соединений марганца, к механическим и/или химическим средствам, способствующим улучшению сгорания и/или снижению температуры горения, посредством которых улучшается термическая эффективность и снижаются случайные потери. Известно, что различные органические соединения марганца, например трикарбонил метилциклопентадиенил марганца (ММТ) и другие, вводят в углеводородные топлива в качестве антидетонаторов [1-3]. Известно также, что органические соединения марганца используют в более тяжелых видах топлива, таких как уголь, дизельное топливо и авиационные топлива; предполагают, что это помогает уменьшить выделение дыма и твердых частиц [4-7]. Несмотря на преимущества использования органических соединений марганца в качестве антидетонатора и аналогичных добавок, их присутствие в угле водородных топливах порождает ряд други х экологических и практических проблем. А именно, при сгорании органических соединений марганца в углеводородных топливах образуются вредные тяжелые оксиды марганца (Мn3О4 и Мn2О 3), которые, в свою очередь, осаждаются на деталях двигателя, систем сгорания, турбины, поверхностях вы хлопного отверстия, катализаторах эмиссии/выхлопа и т.д., вызывая, например, ранние усталостные явления, разрушения, чрезмерный износ, выделение твердых частиц или металлов, медленное снижение эмиссии углеводородов и тому подобные явления [8-12]. Например, осаждение оксидов марганца на реактивных двигателях, турбинах и др. в течение длительного времени было главным препятствием для использования марганца. Поскольку эти отложения оказывают отрицательное действие, были разработаны различные методы специально для удаления этих оксидов с реактивных двига телей [13-16]. Однако вследствие их неэффективности использование марганца в эти х применениях было практически прекращено. Известно также, что такие осадки создают диффузионный барьер на поверхности катализатора, что снижает каталитическую эффективность [17]. Компанией Ethyl Corporation были затрачены большие усилия в течение 1970-х и 1980-х годов, чтобы найти решение этой проблемы. В том числе было испробовано использование различных ки слородсодержащих соединений в сочетаний с органическими соединениями марганца [18-30]. Однако, несмотря на насущную необходимость, не удалось успешно перевести на коммерческую основу какое-либо из технологических решений этой фундаментальной проблемы. Известно, что органические соединения марганца, даже при очень низком уровне, вызывают разрушение системы контроля выхлопа США, и что их использование в любом количестве официально запрещено в неэтилированных бензинах в США. Ethyl Corporation не удалось добиться у Агентства по охране окружающей среды изъятия ММТ под $221 (f) из Акта по чисто му воздуху даже для очень низких концентраций марганца порядка 0,008г/л (1/32 г/гал) (запрещено 8 января 1992). Все их предшествующие усилия, в том числе для концентраций марганца в интервале от 0,004 (1/64) до 0,03 (1/8) г/л (г/гал) завершились неудачей. См. RE Запрет Агенства по защите окружающей среды по использованию ММТ, Федеральный перечень, т. 43, N 181, понедельник, 18 сентября 1978 г., а также: Ethyl Corporation; Запрет на применение в области топлива; аннотация решения, Федеральный перечень, т. 46, N 2 30, вторник, 1 декабря 1981 г [31-32]. Недавно производители автомобилей вновь рассмотрели вопрос о склонности марганца образовывать вредные оксиды, так как даже при очень низких концентрациях порядка 0,008 г/л (1/3 2 г/гал) марганца новая система диагностики катализатора, известная как "Монитор эффективности катализатора OBD-11", выхо дит из строя из-за осаждения оксида на (чистую) поверхность катализатора [33-35]. Таким образом, компетентные источники, продолжая признавать длительный официальный и экологический запрет ММТ, в общем отказались от представления, что когда-нибудь марганец будет включен в регулируемые неэтилированные бензины и в эмиссионные системы). Даже Ethyl Corporation (единственный производитель ММТ) из-за необходимости реального решения проблемы уменьшения или регулирования образования вредных оксидов, по-видимому, отказалась бы от принять разрешение, если бы оно и было когда-нибудь дано; это было бы возможно только для очень низких концентраций (например, до 0,008 г/л (1/32 г/гал) марганца; а покрытие на поверхности катализатора образуется даже при этих низких концентрациях. См. последнее заявление Ethyl Corporation $211 (f) на отмену запрета и Заявления Агентства по охране окру 15 70910 16 жающей среды США 92302679.3; 91306359.0; цесс сгорания, в котором участвуют некоторые 91306360.3 и 92307609.5. (зарегистрированные химические структуры/подструктуры и/или мехаодновременно с попыткой получения разрешения нические структуры/подструктуры, что позволяют на применение). одновременно 1) увеличить скорость горения, 2) Известно использование в качестве присадки поддерживать высокую интенсивность испускания к топливу ши рокого класса растворимых карбонатого, что может быть известно как свободная тов (см. Патент США 2,331,386, изданный в 1939 г. энергия, при 3) понижении температуры горения. до материалов по оксиду марганца [36]). Этот паФиг.1. Различие температур горения. Иллюсттент описывает широкий ряд алкил-, гомологирирует разницу температур горения различных ческих алкил-, арил и амидкарбонатных эфиров составов топлива, измеренную относительно темдля использования в печах, работающих на нефператур выхлопных газов при различных нагрузках ти, и в двигателях вн утреннего сгорания. на двигатель. В дальнейшем упоминание карбонатов обнаФиг.2. Температуры сгорания и выделение угруживается в основном в связи с топливами или леводородов. Иллюстрирует разницу в темперасоставами, не содержащими металла/марганца. турах горения и ее соотношение с образованием Например, в литературе [37-39] рассмотрены не выделяющихся углеводородов. содержащие металла алкил-карбонаты в топливах Фиг.3. Температуры горения и выделение ΝОх. типа газойля для двигателей с компрессионным Иллюстрирует разницу в температурах горения и зажиганием, дизелей и реактивных двигателей. ее соотношение с образованием выделяющихся В литературе [40] использован алкилфенилΝОх. карбонат в качестве антидетонатора. В данной Фиг.4. Индицированные скорости горения. Илпубликации, наряду с выше упомянутыми проблелюстрирует скорость горения различных топлив мами, связанными с образованием оксидов из орпри различных нагрузках. ганических соединений марганца, также отмечено, Фиг.5. Скорость горения и выделение НС. Илчто состав не должен содержать органических люстрирует скорость горения и образование высоединений марганца. деляющихся НС. Поскольку, с одной стороны, специалисты осФиг.6. Скорость горения и выделение ΝОх. тавили надежды разрешить фундаментальные Иллюстрирует скорость горения с образованием проблемы, связанные с оксидами, полученными выделяющихся ΝО х. из органических соединений марганца, и, с другой Фиг.7. Те хнические прогнозы. Иллюстрирует стороны, марганец разрешен только в этилироизменение тепловыделения и улучшение горения ванных бензинах США, на практике применение бензина, обусловленное поддержанием миниММТ не отделялось от применения свинцовых мальной температуры испарения для топлива, присадок (см, например литературу [41], в которой содержащего кислородные соединения. рассмотрен тетраэтилсвинец, тетраметилсвинец и Благодаря тому, что заявителюудалось выясциклопентадиенил трикарбонил марганец совменить причину образования оксидов тяжелых местно в одном контексте, при отсутствии допущеталлов, была решена связанная с ними проблема, ния об их использовании независимо друг от друв частности, путем увеличения скорости горения га). и/или снижения температуры горения, что и являВ настоящем изобретении рассмотрен новый ется сущностью настоящего изобретения. класс высокоэнергетических низкотемпературных В изобретении предложены способы и состасоставов и процессов. вы, которые ускоряют и улучшают процесс гореСущность предложенного изобретения заклюния, позволяя достичь более оптимальных парачается в обнаружении причины возникновения метров, и в то же время понизить температуры проблемы окисления тяжелых металлов, и ее регорения и расширить интервал горения. шении путем использования средств, препятстКроме того, в изобретении показано, что при вующи х выделению оксидов тяжелых металлов этих улучшен ных условиях горения сами соединепри сгорании металлов. ния металлов совершенно неожиданно становятся Заявитель обнаружил механизм, по которому неотъемлемым и мощным фактором в процессе при сгорании топлив, содержащих металлы, вклюсгорания, улучшая термическую эффективность чая органические соединения марганца, образугорения, экономичность топлива, получаемую раются вредные оксиды марганца в виде частиц или боту, мощность, тягу и т.д., одновременно снижая осажденного слоя, причиной чего является недосуровень опасных загрязнений. таточно приближенный к идеальному процесс сгоВ контексте данного изобретения заявитель в рания, в котором скорости сгорания и температуосновном обращается к тепловому кпд в его как ры не оптимальны. химическом, так и механическом значении, наПутем эффективного увеличения скорости пример, к эффективности химической реакции и сгорания топлива при одновременном идеальном количеству полезной работы, производимой в сиспонижении температуры сгорания, изобретение теме, в частности, свободной энергии. позволяет не только регулировать или избегать Заявитель обнаружил, что фактически в кажобразования вредных металлических оксидов, но дом случае термическая эффективность (теплои реализовать возможность создания на основе вой кпд), в частности измеряемая в зависимости металлов (исключая свинец) нового чистого высоот чистой полезной работы, производимой систекоэнергетического класса топлив/горючих и промой, возрастает, и часто очень существенно. В то цесса сгорания. же время благодаря пониженным температурам В сущности, в изобретении предложен прогорения системы сгорания при этом работают бо 17 70910 18 лее продолжительно, они легче в обращении, а ми), 2) снижения температуры горения оксиды тяжелых металлов не образуются. (химическими или механическими способами) в Например, в изобретении неожиданно обнасочетании с использованием топлива на основе ружено, что термическая эффективность, достиметаллосодержащего компонента. гаемая в изобретении, повышена по сравнению с Таким образом, изобретение включает в себя существующими видами топлива и системами многочисленные взаимосвязанные химические и сгорания примерно на 2-20%. И, в зависимости от механические элементы, и все они существенны обстоятельств (таких как система сгорания, струкдля реализации изобретения. тура топлива), среднее улучшение может состаОдин из аспектов реализации данного изобревить от 2.0% до 5.0%, 5.0% до 10.0% или выше, - в тения заключается в использовании любого колисамом скромном случае улучшения составляют от чества не содержащих свинца соединений метал0.05 до 1.0% и до 2.0%. В исключительных случалов (исходно предпочитали циклические соединеях улучшение может составить от 10%, от 25% до ния марганца) в качестве компонента 40%, от 30% до 80% или более. предложенного Заявителем состава топлива. Кроме того, в завершение Заявитель предпоОднако использование металла не обязалагает, что можно получить дополнительное тельно, как будет показано ниже. Так, в приведенулучшение, составляющее от 5% до 25%, или даном ниже описании с определенностью показана же более, благодаря модификации систем сгоравозможность альтернативных вариантов. ния и инжекции топлива, которые выполнены таПредполагается, что можно использовать соким образом, чтобы оптимизировать уникальные единения/компоненты и/или химические и/или особенности процесса горения, заявляемого в механические процессы, способы и средства, настоящем изобретении. включая их сочетания и подсочетания, которые Заявитель предполагает, что это приведет к увели чивают скорость горения. Предпочтительно, значительным улучшениям процесса горения и но не обязательно, если одновременно снижается преобразования энергии на высоте в случае авиатемпература горения. ционных реактивных систем и авиационных бенВ практической реализации данного изобрезиновых двига телей. Подобное же улучшение тения должно быть использовано кислородсодерпредполагается для широкого диапазона примежащее соединение, желательно с максимально нений, например, дизелей, турбин, работающи х на возможным содержанием кислорода. Содержание бензине, топливной нефти, газойле и т.д. кислорода может быть в пределах от 0,0001 до Основополагающими принципами реализации 80% по массе. Это предписывается конкретным данного изобретения являются предложенные составом топлива и типом системы сгорания. ОдЗаявителем методы сгорания, химия топлива, нако, по-видимому, положительный эффект не камеры сгорания, система инжекции топлива, пообнаружится до тех пор, пока содержание кислодачи воздуха и эмиссионная система. рода не достигнет 1,0%, 1,5%, 2,0% или более; Заявитель неожиданно обнаружил синергизм более предпочтительны концентрации 2,0% или их действия и разнообразные преимущества, коболее. Однако приемлемы и меньшие концентраторые дает использование этого изобретения, что ции при использовании кислорода з качестве комбудет подробнее описано ниже. понента топливной смеси. Желательный интервал В описании изобретения представлены в разсоставляет от 0,001 до 30,0% кислорода по массе. личных вариантах исполнения новая конструкция, Дополнительные массовые концентрации кислоспособ и/или работа двигателя, камеры сгорания, рода включают от 0,001 до 15,0%, от 0,5 до 1,5%, систем сгорания, инжекции, подачи воздуха и/или от 0,3 до 2,7%, от 2,0 до 3,7%, от 0,2 до 0,9%, от эмиссии, которые позволяют улучшить достигае1,0 до 4,0%, от 2,0 до 8,0%, от 1,8 до 12%, от 2,0 мый в изобретении технический эффект, связандо 10,0%, от 3,0%, 5,0 до 40%, от 2,0 до 53%. ный с процессом сгорания. В чистом топливе и в ракетных применениях В практической реализации данного изобреожидается, что концентрация кислорода будет тения предполагается одновременное действие значительной. В первых вариантах использования одной или более из упомянутых систем, или незасмешанного топлива (см. ниже) концентрации бувисимое использование единичной системы, или дут ниже. Однако задачей изобретения является компонента, или подкомпонента указанной систевведение значительных концентраций кислорода мы. Кроме того, как вариант конструкции, такие в предложенные Заявителем виды топлива, осоструктуры можно использовать независимо от бенно активного кислорода, который может быстпредложенных Заявителем улучшенных видов ро и агрессивно реагировать с металлом. топлива, что также позволит улучшить скорость При осуществлении данного изобретения пригорения и/или снизить температуру горения. Одемлемое увеличение скорости горения топлива по нако совместное использование этих систем присравнению со скоростью горения нерегулируемого водит к синергизму их действия, который не может топлива или обычной системой сгорания составбыть достигнут др угим способом. ляет приблизительно от 1,0% до 800% или более. В сущности данное изобретение заключается Желательно возрастание скорости на величину в увеличении 1) скорости горения в результате а) порядка 0,2%, 0,5%, 1,0%, 2,0%, 3,5%, 5% до увеличения скорости ламинарного горения благо10,0%, 7,0% до 15,0%, 9,0% до 25%, 5,0% до даря введению в состав топлива улучшающей 20,0%, 12% до 30%, 15% до 40%, 20% до 50%. горение структуры (УГС) и/или изменения процесБолее желательно возрастание в интервалах от са испарения, b) увеличения турбулентной скоро5% до 60%, 10% до 80%, 20% до 100%, 30% до сти (химическими и/или механическими способа150%. Возможно увеличение на величину пример 19 70910 20 но от 100% до 200%, от 100% до 300%. Также и т.п., являются определяющими и должны быть предполагаются и весьма желательны увеличения оптимизированы в качестве одной из задач данноот 200 до 400%, от 300 до 600%, от 400 до 800%, го изобретения. от 500 до 900%. Увеличение порядка 300% и боЗадачей данного изобретения является созлее весьма желательно, особенно для топлива и дание такой диффузии газов предкамерного горесистем сгорания, усовершенство ванных Заявитения до/после зажигания, которая приводит к увелем. Увеличение за пределами этих интервалов личению импульса/вязкости предполагается и желательно. невоспламенившегося газа до значения, по возРазличные химические средства также будут можности максимально близкого к значению вязвлиять на увеличение скорости горения и примекости воспламенившегося газа с тем, чтобы снинение топлива. Одной из задач данного изобретезить сопротивление вязкости между ния является оптимизация скоростей горения в воспламенившимся и невоспламенившимся газом. свете химии топлива, систем сгорания, систем Основной целью, которую преследует увеличение инжекции топлива и подачи воздуха, условий раскорости горения, является именно устранение боты, желаемой термической эффективности и этого сопротивления. цены. Таким образом, желательно и предполагается Увеличение скорости горения и/или снижение испарение или инжекция или сжатие невоспламетемпературы горения будут изменяться в зависинившейся части пара топлива с тем, чтобы промости от изменения состава топлива, систем сгоизошло увеличение его парциального давления рания и механических систем. (пара) в газовой смеси перед его воспламенениВ частности предполагается, что коэффицием. енты сжатия, давление сжатия, давление зажигаКроме того, предпочтительны соединения, конструкция камеры зажигания, температура ния/компоненты и/или механические и/или другие негорящей газовой смеси, эквивалентные соотспособы, которые увеличивают температур у и ношения, время зажигания, доля оставшегося гаскорость газовой смеси внутри камеры сгорания за, давление и время инжекции топлива, система после зажигания/перед сгоранием. подачи воздуха, входные температуры воздуха, В том случае, когда топливо находится в пасистемы выхлопа, катализаторы выхлопа, спосорообразном состоянии, изменение его плотности бы/системы теплообмена, системы смазки, систене оказывает необходимого и непосредственного мы охлаждения, и/или связанные с ними способы влияния на улучшение скорости горения. Другими и/или устройства, включая их сочетания и/или словами, улучшение скорости горения в изобреподсочетания, могут быть видоизменены с тем, тении, по-видимому, не связано с видом топлива, чтобы максимально извлечь их преимущества, если оно находится в испаренном и/или инжектиусовершенствовать или произвести какие-либо рованном в камеру сгорания состоянии, таким иные улучшения в отношении скоростей горения образом и с таким желательным размером частиц, и/или снижения температур горения. которые предполагаются данным изобретением. Предполагается, что детонационноТаким образом, изменения состава во фракчувствительные технологии могут использоваться ции пара, вызванные изменениями парциального в двигателя х более высокого давления с искроиспарения, сами по себе не дают заметного эфвым зажиганием, работающих на бензине, так как фекта. необходимо регулировать время искры для того, Скорость распространения пламени по отночтобы избежать детонации. Таким образом, предшению к невоспламенившемуся газу (на практике полагается, что предпочитаемые Заявителем двиостаточной газовой смеси топливо-воздух) являгатели с более высоким коэффициентом сжатия ется фундаментальным параметром, который небудут одновременно использовать детонационнопосредственно влияет на достижение цели, почувствительную те хнологию. ставленной в данном изобретении. Так, Предполагается, что ряд положительных эфмаксимизация элементарных реакций, которые фектов данного изобретения не будет ощутим в протекают в пламени, и такой подбор возможнополной мере до тех пор, пока не будет достигнут стей массо- и теплопереноса различных частиц определенный порог действия. Например, как газа, входящи х в состав топлива улучшенного гоподробно показано ниже, преимущества повырения (си. ниже), чтобы получить повышенную шенной экономичности топлива не смогут полноскорость горения, является специальной конструкстью проявиться до тех пор, пока двигатель не тивной задачей данного изобретения. будет работать в условиях умеренной или умеКак отмечено, одной из задач является увелиренно большой нагрузки. Кроме того, в отсутствии чение скорости турбулентного горения, которая други х механических усовершенствований, наявляется функцией как термодинамических, так и пример, снижения МВТ искры, предложенного для турбулентных параметров. Турбулентность свябензинов, и т.д., нельзя получить все преимущезана с конструкцией двигателя, конструкцией каства от изобретения. меры сгорания, осуществлением инжекции топлиПовышение парциального давления испаривва и рабочими параметрами двигателя, такими как шейся фракции до и после зажигания особенно эквивалентное соотношение и время существоваэффективное действие оказывает на улучшение ния искры. скорости горения. Таким образом, характер испаСпециальный аспектом реализации данного рившейся фракции до и после зажигания и их хаизобретения является увеличение турбулентной рактеристики, связанные с диффузией тепла и скорости горения путем увеличения ламинарной активных реакционных центров в негорящем газе скорости горения, так как увеличение ламинарной 21 70910 22 скорости вносит свой вклад в турбулентные скоными в соответствии с изобретением, позволяют рости. решить поставленные в изобретении задачи. Один из вариантов реализации данного изоОсуществление снижения и изменения темпебретения заключается в увеличении ламинарной ратуры кипения скорости горения путем изменения термодинамиПредложены дополнительные средства для ческих факторов, включая (но не ограничиваясь снижения температуры горения и улучшения скоими) улучшение термической диффузии, характеростей горения. Одним из таких средств является ристик топлива за счет усовершенствования его снижение конечной температуры кипения состава. химического состава и структуры молекулярной Заявитель обнаружил, что путем уменьшения в цепи, модификации температуры испарения, мотопливе содержания углеводородов с более высодификации химии соединений УГС (см. ниже), мокой температурой кипения или их исключения дификации эквивалентных соотношений топлива, можно увеличить среднюю скрытую теплоту испамодификации подачи искры, снижения размера рения топлива и исключить потери рабочего повпрыскиваемых частиц топлива, модификации тенциала. Заявитель неожиданно обнаружил, что углов впрыскивания, давлений, давлений сжатия, экономичность топлива возрастает. улучшении подачи воздуха и т.д. Задача изобретения заключается в том, чтобы Другой вариант реализации заключается в путем снижения и/или изменения температур исувеличении турбулентности путем модификации парения Т-90, Т-50 или Т-10 углеводородных комформы и конструкции систем горения, камеры понентов топлив модифицировать или правильно сгорания и/или также за счет скорости и/или напподогнать нижележащие потоки углеводородов. равления газов, подаваемых в камеру сгорания, Таким образом, при снижении температур киперед, во время и после сгорания, например, при пения, например конечной температуры кипения использовании камеры предварительного сгораили Т-90, в сочетании с изобретением Заявителя, ния. улучшаются температуры сгорания и/или скорость Желательны также устройства, работа котогорения. рых приводит к увеличению давления сгорания Преимущества топлив, кипящих в широком и/или давлению сжатия. интервале температур, вытекают из снижения В случае дви гателя внутреннего сгорания с конечной температуры кипения, Т-90 и Т-50 и охискровым зажиганием скорость пламени также ватывают бензины, турбинные топлива типа гапропорциональна скорости всасывания. Однако, зойля, топливную нефть, дизельные топлива и избыточные скорости всасывания могут сущеставтомобильные бензины. В отношении топлив, венно снизить количество топлива и воздуха, закипящих в более узком интервале температур, бираемое в цилиндр. Для того, чтобы получить применение изобретения ограничено. высокую турбулентность без высоких скоростей Например, в кипящих в широком интервале всасывания, желательно иметь конструкцию катемператур фракциях керосина (дизельное, тяжемеры сгорания, которая обеспечивает турбулентлое дизельное топливо, газойль для турбин, реакность в конце компрессионного хода поршня. тивные топлива с широким интервалом фракций Предпочтительны турбулентные камеры пред(Jet В, JP 4), топливные нефти, бензины и т.д.) варительного сгорания, усовершенствованные снижение температур кипения при испарении топсистемы смешения топлива с воздухом и другие лива, особенно конечной температуры и/или Т-90, средства. на величину от 2,8°С (5°F) до 11;1°C (20°F), от Еще один вариант реализации данного изо5,6°С (10°F) до 16,7°С (30°F), о т 11,1°С (20°F) бретения заключается в использовании высоких до 27,8°С (50°F), от 13,9°С (25°F) до 33,3°С (60°F), скоростей всасывания для увеличения турбулентот 22,2°С (40°F) до 38,9°С (70°F), от 27,8°C ности, поскольку химия соединений УГС способна (50°F) до 44,4°С (80°F), от 33,3°С (60°F) до 50,0°С существенно возместить сокращение массы за(90°F), от 38,9°С (70°F) до 55,6°С (100°F), от грузки. Таким образом, турбо-наддув и наддув 44,4°С (80°F) до 66,7°С (120°F), от 22,2°С (40°F) до являются специальными и предпочтительным 83,3°С (150°F), от 41,7°С (75°F) до 97,2°С (175°F), исполнениями. от 33,3°С (60°F) до 111,1°C (200°F), от 38,9°С Специально предполагается использование (70°F) до 125°С (225°F), от 44,4°С (80°F) до таких систем сгорания, которые имеют понижен138,9°С (250°F), от 50,0°С (90°F) до 152,8°С ные требования к относительному октановому (275°F), от 55,6°С (100°F) до 155,6°С (280°F), от числу (ONR), или которые требуют пониженных 61,1°С (110°F) до 166,7°С (300°F), от 66,7°С коэффи циентов сжатия, или которые позволяют (120°F) до 177,8°С (320°F), от 77,8°С (140°F) до использовать более высокие коэффициенты сжа194,4°С (350°F) или более дает особенно значития на топливах с данным октановым числом. тельный эффект в увеличении присущей топливу Желательно и предполагается использование скрытой теплоты испарения, снижая температуры химических и/или механических средств, включая, горения, увеличивая скорости горения и т.д. например, сенсорные системы на выхлоп кислоТаким образом, в соответствии с одним из рода (включая сенсоры EGO), которые регулируют конкретных исполнений данного изобретения проэквивалентные соотношения топливо-воздух, что исходит снижение конечной температуры кипения повышает ценность раздела данного изобретения, и Т-90 для компонентов топлив, которые иссвязанного со скоростью сгорания. пользуются совместно с УГС или как самостояКак будет показано, существует много химительные виды топлива. ческих и механических средств и их вариантов, Еще один вариант исполнения данного изокоторые, будучи объединенными и использованбретения позволяет снизить температуры Т-50, Т 23 70910 24 10 таким образом, чтобы улучшить горение. должны составлять примерно от 71,1/76,7/82,2°С В практическом воплощении данного изобре(160°F/170°F/180°F) до 96,1°С (205°F). Температутения снижение конечной температуры кипения/Тры среднего интервала за пределами этого диа90 предполагается с использованием соединений пазона, по-видимому, будут менее эффективны. металлов при отсутствии УГС соединений, посВ изобретении обнаружено также, что при исредством чего достигается снижение образования пользовании как фактора снижения температуры свободного углерода в первичных зонах камеры Т-90, так и фактора регулирования температуры сгорания, снижение вредных выхлопов, снижение среднего интервала, марганец-содержащее топ(или возможность контроля) осаждения оксидов ливо (в отсутствии кислородсодержащих соединемарганца на поверхности катализатора выхлопа и ний) позволяет максимально реализовать прет.д. В случае автомобильных топлив такое снижеимущества сгорания, например, улучшает эконие Т-90 имеет тенденцию понижать VOC, выденомичность топлива, сокращает образование ление углеводородов и/или NОх. оксида марганца и/или улучшает тепловыделение. Совершенно неожиданно было обнаружено, Кроме того, введение кислородсодержащих что при снижении температур Т-90 бензина ниже соединений повышает это т положительный эф132,2°С (270°F) в сочетании с вводом небольших фект. Чем лучше УГС кислородсодержащее соколичеств марганца достигается существенное единение, тем выше положительный результат. улучшение сгорания. Заявитель обнаружил, что Заявитель отмечает, что автомобильные двиэкономичность топлива и/или пробег неожиданно гатели и топлива в дальнейшем будут модифициулучшаются, даже если при снижении Т-90 были рованы так, чтобы достичь еще лучшего результаисключены компоненты, дающие большое количета в отношении работы и выделения энергии, ство тепла. соответственно, Заявитель предполагает в будуОчевидно, этот эффект о щутим и для топлищи х применениях даже более низкие значения Тва, и для компонентов, которые были удалены, 90 и температуры кипения среднего интервала. и для компонентов, которые остались после сниПример 3 жения Т-90. Состав топлива, в котором снижение конечной Пример 1 температуры кипения и/или температуры Т-90 Способ увеличения экономичности топлива приводит к возрастанию средней скрытой теплоты для транспортных средств, работающих на обычиспарения. ном или реформированном бензине, включающий Пример 4 снижение температуры кипения бензина так, чтоПример 3, в котором тепловой эффект сгорабы его температура кипения Т-90 составляла не ния или экономичность для содержащего маргавыше 132,2°С (270°F); введение ММТ в состав нец топлива, имеющего температуры Т-90, снибензина в количестве до 0,008 г Мn/л (1/3 2 г/гал); женные до 132,2°С (270°F) или менее, улучшены сжигание указанного состава в работающем на по сравнению с тем же топливом с неотрегулиробензине транспортном средстве; в результате ванными температурами Т-90. чего экономичность топлива увеличивается на Пример 5 0,5% или более. Пример 4, в котором температура Т-90 топлиПример 2 ва ниже 137,8°С (280°F), более предпочтительно Способ по Примеру 1, в котором экономичниже 132,2°С (270°F), a MMT включен в количестность топлива улучшается как по сравнению с ве 0,008 г Мn/л (1/32 г/гал.), где экономичность чистым топливом, у которого не понижена темпетоплива выше, чем у такого же неотрегулированратура Т-90, так и по сравнению с тем же топлиного топлива, более чем на 0,2%. вом, содержащим ММТ. Пример 6 Предпочтительный способ реализации снижеСостав из Примера 5, в котором снижено выния температуры кипения включает устранение деление токсических веществ и/или ΝO x. высококипящих алканов; предпочтительны аромаПример 7 тические углеводороды, циклические соединения Состав топлива из Примера 5, в котором ММТ и алкены. содержится в количестве 0,008 г Мn/л (1/3 2 г/гал) Желательно также проводить аналогичное или менее, при этом экономичность топлива снижение и/или регулирование температур Т-50, улучшена на 0,2% (предпочтительно 1,0%, 1,55% так, чтобы не ухудшить технические характеристиили более). ки или выделение тепла. Пример 8 Заявитель отмечает, что регулирование темСостав топлива из Примера 7, в котором испературы кипения в среднем интервале особенно пользуется кислородсодержащее соединение УГС важно при использовании топлива, в состав котос избыточным содержанием 0,5% по массе, для рого входят кислородсодержащие соединения, работы в струйных автомобильных двигателях, в особенно в карбюраторных системах. котором температура среднего интервала бензина В практике данного изобретения указанное составляет от 76,7°С приблизительно до 96,1°С. изменение/регулирование температуры кипения Пример 9 улучшает сгорание и/или характеристики топлива Состав из Примера 8, в котором содержится с позиций скорости сгорания. УГС соединение в концентрации, достаточной, Если используются кислородсодержащие сочтобы увеличить среднюю скорость сгорания комединения в количестве, превышающем 0,5% кипозиции дополнительно на 5,0% или более по отслорода по массе в топливе, особенно в реактивношению к величине для состава без добавок, ных двигателях, температуры среднего интервала измеренной с помощью ламинарной горелки Бун 25 70910 26 зена. снижение входных температур катализатора приПример 10 мерно до 760°C (1400°F) или менее, 732°С Состав из Примера 9, в котором добавлено (1350°F), 704,4°С (1300°F), 767,7°С (1250°F), УГС соединение в количестве, достаточном для 648,9°С (1200°F), 621,1°C (1150°F), 593,3°С снижения средних температур сгорания, измерен(1100°F), 565,6°С (1050°F) или менее, или до друных при нагрузке по меньшей мере 20 индикаторгой температуры, достаточной для того, чтобы ных лошадиных сил (ИЛС), на 13,9°С (25°F). обеспечить приемлемую каталитическую активЗаявитель отмечает, что этот аспект изобреность и в то же время избежать возможной блокитения (добавление УГС соединений с/или без соровки за счет осаждения слоя оксида марганца. единения металла) в применении к бензинам осоЭта возможность также рассматривается, дабенно эффективен, когда температуры Т-90 равны же при низких концентрациях металла в топливе. или ниже приблизительно 148,9°С (300°F), 137,8°С Как отмечено, при самых низких уровнях содержа(280°F), 132,2°С (270°F), 126,7°С 260°F), и желания марганца - до 0,008 г/л (1/32 г/гал), имеется тельно, чтобы температуры Т-50 были в интерванесомненная очевидность того, что поверхность с ле приблизительно от 71,1°С (160°F) до 96,1°С нанесенным тонким слоем катализатора покрыва(205°F) или же от 76,7°С (170°F) до 96,1°С (205°F), ется небольшим количеством оксидов марганца. от 32,2°С (180°F) до 96,1°С (205°F), или же от Это количество марганца в покрытии связывает 71,1°С (160°F) до 87,3°С (190°F) или от 71,1°С кислород и вызывает ложные показания на распо(160°F) до 82,2°С (180°F) (особенно в более поздложенном далее по ходу потока кислородном сенних применениях). соре (известном как монитор эффективности каИспользование регулирования температур тализатора OBD-11), созданном для того, чтобы среднего интервала вообще применимо для всех обнаруживать отсутствие кислорода в выхлопных видов топлива, кипящих в широком температургазах после катализатора, к несчастью, осадки ном диапазоне. оксида марганца, захватывая кислород из выМодифицирование температуры сгорания хлопных газов, действуют так, что маскируют исВ практической реализации данного изобретинную эффективность катализатора. Другими тения предпочтительно снижение температурного словами, OBD будет показывать неправильную эффективность катализатора из-за способности интервала горения от 5,6°С (10°F) до 277,7°С марганца удерживать кислород. Таким образом, (500°F). Желательно снижение от 13,9°С (25°F) до наличие покрытия оксида марганца дополнитель27,3°С (50°F) и более. Желательно также снижено вызывает неисправность мониторов OBD. ние порядка 55,5°С (100°F) И более. Снижения от Таким образом, регулирование температуры 2,8°С (5°F) до 8,3°С (15°F); от 5,6°С (10°F) до горения при отсутствии други х аспектов изобрете13,9°С (25°F); от 8,3°С (15°F) до 16,7°С (30°F); от ния Заявителя предполагается как средство кон11,1°С (20°F) до 22,2°С (40°F); от 13,9°С (25°F) до троля наличия тонкопленочных осадков при низ25,0°С (45°F); от 16,7°С (30°F) до 27,8°С (59°F); от ких концентрациях марганца. 19,4°С (35°F) до 33,3°С (60°F); от 22,2°С (40°F) до Пример 11 30,6°С (50°F); от 25°С (45°F) до 33,3°С (60°F); от Способ устранения блокировки или покрытия 27,8°С (50°F) до 36,1°С (65°F); от 30,6°С (55°F) до катализаторов выхлопа оксидами марганца, кото41,7°С (75°F); от 36,1°С (65°г) до 41,7°С (75°F); от рый включает добавление УГС топлива с высокой 38,9°С (70°F) до 52,8°С (95°F); от 47,2°С (35°F) до скрытой теплотой испарения (в достаточном коли58,3°C (105°F); от 55,5°С (100°F) до 66,7°С (120°F); честве) к обычному неэтилированному бензину от 61,1°С (110°F) до 77,8°С (140°F); от 55,5°С или бензину, имеющему усовершенствованный (100°F) до 72,2°С (130°F); от 61,1°С (110°F) до состав, содержащему 0,008 г/л (1/312 г/гал) или 83,3°С (150°F); от 66,7°С (120°F) до 88,9°С (160°F); более марганца в виде ММТ, в котором темпеот 83,3°С (150°F) до 138,9°С (250°F); от 138,9°С ратуры сгорания упомянутого топлива и выхлопа (250°F) до 250°С (450°F); от 111,1°C (200°F) до снижены достаточно для того, чтобы входная тем277,8°С (500°F); от 166,7°С (300°F) до 333,3°С пература выхлопного газа на катализаторе со(600°F); от 111,1°C (200°F) до 444,4°С (800°F); от ставляла менее 760°С (1400°F), более предпочти222,2°С (400°F) до 555°С (1000°F); от 166,7°С тельно менее 648,9°С (1200°F). (300°F) до 500°С (900°F); от 277,8°С (500°F) до Пример 12 1111,1°С (2000°F); от 333,3°С (600°F) до 1388,9°С Способ устранения блокировки или закрытия (2500°F) С или более желательны, особенно при катализатора выхлопа оксидами марганца, вклюодновременном возрастании скорости горения. чающий: модификацию Т-90 температур бензина Снижения за пределами вышеприведенных индля снижения температуры горения топлива, сотервалов в полной мере допускаются, особенно с держащего низкие концентрации марганца, в ковозрастанием в составе топлива объемного протором указанные температуры горения топлива и цента предложенных Заявителем соединений, выхлопных газов существенно снижены, так, чтоулучшающи х горение (см. ниже). бы входная температура выхлопного газа на катаВ случае бензина снижение температуры вылизаторе была менее 760°С (1400°F). хлопных газов приводит к увеличению мощности Заявитель обнаружил, что снижение темпераи/или к снижению входных температур катализатуры в более высокотемпературных системах бутора выхлопа. В частности, одним из аспектов дет более значительным. данного изобретения является то, что входная Пример 13 температура катализатора выхлопа должна быть Топливо и система сгорания, отличающиеся снижена с тем, чтобы избежать забивания каталитем, что указанная система сгорания, в которой затора. Следовательно, одной из задач является 27 70910 28 используется указанное топливо, содержит улучабсолютной величине меньшие чем приблизишающее горение количество СМТ и химические тельно -200, -180, -160, -150, -145, -130, -120, -100 средства для снижения температур сгорания, одКкал/моль, предпочтительнее, если они составновременно увеличивающие скорость сгорания, ляют меньше -90,- -80, -75, -70, -65 Ккал/моль, и посредством чего снижаются температуры сгоранаиболее предпочтительно, чтобы они составляли ния по меньшей мере на 5,6°С (10°F); 13,9°C менее чем приблизительно -65, -55, -50, -45, -40, (25°F); 27,8°C (50°F) , а скорость воспламенения 35, -30, -20, -10 Ккал/моль, или были поувеличивается по крайней мере на 10%, таким ложительными. Чем ближе к положительным знаобразом, что экономичность топлива при нагрузке чениям или чем выше положительное значение, в пределах от 14 до 24 ИЛС возрастает по крайтем лучше. ней мере на 5,0%. (пример подтверждается непоЖелательно использование таких соединений средственно данными испытаний, представленУГС, которые легко разлагаются и/пли диссоцииными на Фиг.1 и 4, где фактическое снижение руют, образуя значительное количество свободтемпературы приближается к 40°С (72°F), а эконых радикалов при сжатии, раннем и/или норномичность топлива возрастает на 20-30%). мальном зажигании или горении. Желательно, Принес 14 чтобы эта диссоциация происходила ниже норТопливо и система сгорания из Примера 13, мального или на нормальном уровне горения и где средством снижения температуры и увеличесжатия; или при (или вблизи) температур зажигания скорости горения является диметилкарбонат, ния (если не рассматривается преждевременное а концентрация металла составляет от 0,003 зажигание). Желательно, чтобы диссоциация дей(0,01) до 0,05 (3/16) г Mn/л (г Мn/гал) трикарбонила ствовала так, чтобы негорящие пары быстро дифметилциклопента диенила марганца. фундировали впереди фронта пламени, увеличиХимические средства вая таким образом скорость горения. Было однозначно установлено, что некоторые Также особенно желательно, чтобы эта струкособенности горения на молекулярном уровне тура и/или соединение УГС имели высокие значеопределяют быструю диффузию тепла и активных ния скрытой теплоты испарения (энтальпии испареакционных центров в негорящих газах, включая рения), особенно значения, близкие или большие быструю диффузию негорящих газов перед фрон23,0 кДж/моль. Значения энтальпий испарения том пламени, что приводит к возрастанию скоро(при температуре кипения) должны быть равны стей горения. Такие молекулярные структуры или больше чем 21, 22, 24, 26, 27, 30, 32, 34, 36, включают (но не ограничиваются этим) Н, Н2, О, 38, 40, 42, 43, 45 или более кДж/моль. Обычно чем O2, СО, F, F2, F 3, Ν, В, Be, ВО, В 2, BF, AL ALO, CH 3, выше, тем лучше, NH3, CH, C2H2, С2Н5, Li, ONH, NH, NH2, OCH3 (меПредпочтительны скрытые теплоты испарения токси-радикалы), OCH, OCH2 и ОН (гидроксил(при 15,6°С (60°F)) равные или большие чем 41,7 радикалы). Дополнительные химические структу(75); 55,6 (100); 77?3 (140); 83,4 (150); 89 (160); ры, которые, как предполагают, способны дать 111,2 (200); 139 (250); 167 (300); 195 (350); 222,4 положительные результаты, включают СІ, OСOO, (400); 250,2 (450); 278 (500) Кал/кг (БТЕ/фунт) или СООН, С2Н5ООС, СН3СО, OCH2O, OCHCO и более. Обычно предпочтительно, чтобы скрытая CONH2. теплота испарения соединений УГС была по крайПредпочтительно, чтобы эти радикалы во ней мере такой же, а более предпочтительно время горения были нестабильны, обладая свочтобы она на 5,0%, 10%, 25%, 50%, 75%, 100%, бодным или неиспользованным валентным элек150%, 200%, 250%, 300% или более превышала троном, который может вступать в химическую величину для любого топлива сравнения или для связь. Весьма желательно, чтобы они действоватоплива, к которому это соединение может быть ли как переносчики цепи в основной цепной реакдобавлено. Обычно, чем выше, тем лучше. ции горения, особенно в сочетании с соединением Заявитель обнаружил, что чем выше относиметалла. Предпочтителен процесс горения, при тельная разность, тем в большей степени, наприкотором образуются диссоциированные и нестамер, может быть охлаждена доза забранного топбильные молекулы и атомы (например, ОН, CN, лива, и тем выше улучшение объемной СH, NH и т.д.), последующая повторная ассоэффективности. циация которых обеспечивает непрерывное гореМолекулярная структура, дающая высокую ние и увеличивает скорость выхлопа. скрытую теплоту и/или повышенную скорость гоЗаявитель обнаружил, что теплота образоварения и т.д., а именно, структура, вызывающая ния предпочитаемых им свободных радикалов немедленно высокую кинетическую диффузию относительно низка. Приемлемая величина теплот невоспламенившегося пара горючей смеси и т.д., образования указанных свободных радикалов и/или, с другой стороны, действующая в процессе обычно меньше чем 150, 100, 75, или 50 горения так, чтобы увеличить скорость горения (и Ккал/моль. Теплоты образования могут составскорость выхлопа), и/или снизить температуры лять также 34 (СН3), 26 (С2Н5), 9,3 (ОН), 2,0 (СН3О) горения (и/или выхлопа), в дальнейшем обозначаКкал/моль. Предполагается, что отрицательные ется как "Улучшающая Горение Структура, или теплоты образования также приемлемы. УГС". Соединения, содержащие подобные струкДля химических соединений, содержащих укатуры, обозначаются как УГС соединения. занные свободные радикалы (УГС соединения) Предпочтительно, чтобы УГС-соединения быпредпочтительна положительная или низкая отстро разлагались при температурах, слегка или рицательная теплота образования. Приемлемые умеренно превышающих температуру зажигания, отрицательные интервалы включают значения, по но ниже температур горения. В то же время пред 29 70910 30 полагается разложение при более высоких или Соединения УГС могут быть твердыми, жиддаже более низких температурах, включая великими, газами и смесями, и могут принадлежать к чины ниже температуры зажигания. Однако при спиртам, аминам, сложным эфирам, ди-эфирам, использовании бензина следует избегать преждегликолям, простым эфирам, альдегидам, кетонам, временного зажигания. Предпочтительно, чтобы гликолям, эфирам гликолем, перекисям, фенолам, УГС соединения были термически стабильными карбоновым кислотам, нитратам, динитратам, при обычных температурах хранения и рабочих карбонатам, бикарбонатам и т.п. температурах приблизительно до 65,6°С (150 °F) Соединения УГС могут быть простыми и 148,9°С (300°F), но легко разлагались при темпесложными эфирами, аминами и другими соединературах, приближающихся к 148,9°С (300°F) ниями, содержащими карбоэтокси, карбометокси, 426,7°С (800°F), 148,9°С (300°F) - 260 °С (500°F), а карбонил, карбонилдиокси, карбокси, этоксалил, более предпочтительно к 204,4°С (400°F) - 260°C глиоксилил, метокси, метилендиокси, гликолил (500°F). Однако разложение при температурах вне и/или гидроксил-компоненты и/или радикалы. этих интервалов может происходить, например, во Дополнительные (не ограниченные этим спивремя инжекции, сжатия, или перед зажиганием, ском) примеры соединений УГС включают этилен, после зажигания и/или во время горения. пропилен, перекись третичного бутилцимила, буПредложенные Заявителем предпочтительтилен, 1,2-бутадиен, 1,3-бутадиен, ацетиленовые ные характеристики молекулярной цепи для оргауглеводороды, включая ацетилен, аллилен, бутиннических соединений УГС предполагают ограни1, пентин-1, гексин-1; замещенные гидразины, ченное число атомов углерода в цепи, включая метилгидразин, симметричный диметилпредпочтительно 3 или несколько атомов, наибогидразин, несимметричный диметилгидразин, гидлее предпочтительно 2 или один атом углерода. разин; этан, пропан, бутан, диборан, тетраборан, Примеры соединений, которые Заявитель оппентаборан, гексаборан, декаборан, борогидрид ределил как УГС-структуры и которые, вероятно, алюминия, борогидрид бериллия, борогидрид должны быть эффективны в дости жении указанлития, нитрат аммония, нитрат калия, азотную ной цели, включают (не ограничиваясь этим спискислоту, азид аммония, перхлорат аммония, перком): водород, окись углерода, метилендиметилохлорат лития, перхлорат калия, трехокись азота, вый эфир (также известный как метилаль, двуокись азота, азотоводо-родную кислоту, дидиметоксиметан), диметиловый эфир угольной цианоген, синильную кислоту, моноэтиланилин, кислоты (также известный как диметилкарбонат), ацетилен, борогидрид алюминия, аммиак, анилин, диэтилкарбонат, метил-третбутиловый эфир бензол, бутил-меркаптан, диборан, диметиламин, (МТБЭ), этил-третбутиловый эфир (ЭТБЭ), метилдиэтилентриамин, этанол, этиламин, этилендиатретамиловый эфир, метанол, этанол, пропанол, мин, этиленоксид, этилнитрат, диметилсульфид, трет-бутиловый спирт, диметиловый эфир, др угие фурфуриловый спирт, гептен, гидразин, водород, спирты с низким молекулярным весом (от С3 до изоэтилнитрат, изопропиловый спирт, литий, гидС6), диэтиленгликоль-диметиловый эфир, диэтирид лития, метан, метилаль, метанол, метилнитленгликольдиэтиловый эфир, диметиловый эфир, рат, метиламин, метилацетилен, метилвинилацедиэтиловый эфир, изопропиловый эфир, диизотилен, нитрометан, нитропропан, нитроглицерин, пропил, нитрометан, нитроэтан, нитропропан, n-октан, пропан, окись пропилена, n-пропил нитокись азота, закись азота, двуокись азота, озон, рат, о-толуидин, триэтиламин, триметиламин, вода, водяной газ, перекись водорода и другие триметилтритиофосфит, скипидар, несимметричподобные соединения. Заявитель предполагает, ный диметилгидразин, ксилидин, 2,3-ксилидин, что существует много други х соединений УГС, борогидрид лития, монометилгидразин, пентабокоторые еще не выявлены. ран и т.п. Другими перспективными химическими Такие соединения в дальнейшем обозначаютвеществами, выявленными Заявителем, являются ся как "соединения УГС", поскольку содержат УГСОНС(СН2)4СНО, СН3СНОНСНОНСН3, структуры и/или обладают способностью во время (СН3)3ССНОНСН3, СН2СН2С(CН3)(ОН)СН3, процессов испарения/сжатия/горения/выхлопа (СН3)2СООН, СН3СССОН, (СН3)3ССН2СОН, вызывать образование указанных УГС-структур. НОСН2СН2ОСН2СН2ОН, НОСН2СН2ОН, Заявитель подтверждает, что имеется значиОСH2СНСНО, (СH3)3ССНО, (СН3)3ССН(ОН)СН3, тельное разнообразие в поведении и характериС5Н4О2, НО2ССН2СН2СО2С2Н5, С3Н7СОСО2Н, стиках соединений УГС, некоторые из которых С5Н8О2 и др угие. могут действова ть менее удовлетворительно, чем Кроме того, предполагается, что некоторые другие, или же в целом неудовлетворительно. соединения УГС будут работать в сочетании, и Некоторые, например, могут быть очень эффектребуется помощь одного или более соединений тивными в нерегулируемых авиационных, усоУГС и/или необходимой механической структуры вершенствованных реактивных применениях, дидля того, чтобы удовлетворительно увеличить зельных применениях, но неприемлемыми для скорость горения и/или снизить температуры гоавтомобильных двигателей. Следует осознавать, рения. Например, может быть необходимо снижечто различные соединения УГС будут вызывать ние температуры горения некоторых повышающих различный эффект в одном и тем же топливе скорость горения УГС путем добавления к ним и/или системе горения. Например, предполагаетспирта, карбоната и/или воды, например, путем ся, что в некоторых применениях спирты будут раздельной инжекции. Предполагается, что между приводить к более низким температурам горения соединениями УГС существуе т некий синергизм, и выхлопа, чем эфиры, из-за различий в скрытых при этом возможности каждого из них увеличиватеплотах испарения. ются. 31 70910 32 Другой характерной особенностью предлоскорости горения. женных Заявителем УГС соединений является их Соединения УГС предпочтительно должны замечательная способность увеличивать скорость быть растворимы в топлива, к которому они дораспространения пламени. Как правило, при горебавляются. Однако могут использоваться диспернии в воздухе (в зависимости от собственного гаторы или другие средства, включая общие расстроения, при измерении на ламинарной горелке тво рители. Наоборот, можно использовать Бунзена) скорость распространения пламени нерастворимые или частично растворимые соедидолжна быть равна или больше 40, 43, 45, 48, 50, нения УГС в виде эмульсий и/или другим образом, 60, 65, 70, 75, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, включая раздельную инжекцию и/или смешанные см/сек. Скорости распространения пламени соспособы. единений УГС в присутствии соединений металВ практической реализации данного изобрелов в основном, как предполагается, должны быть тения предполагается , что соединения УГС не больше, чем в их отсутствие. обязательно должны содержать УГС структуры, Вообще предпочтительные скорости ламиесли их использование или сочетания иным обранарного распространения пламени должны презом генерирует или вызывает образование УГС вышать 55 см/сек. Чем выше, тем лучше. Предструктур в процессе сжатия, зажигания и/или гопочтительно скорость распространения пламени рения. Таким образом, в практической реализации любого УГС соединения, измеренная в ламинарданного изобретения предполагается, что соедином бунзеновском пламени, по меньшей мере на нения, которые приводят к образованию УГС в величину, составляющую от 0,05 до 1,5%, 1,0%процессе горения, являются соединениями УГС. 3,0%, 2,0%-4,0%, 3,0%-6,0%, 5%-10%, 7%-20%, Высокооктановые кислородсодержащие УГС 8,0%-30%, 10%-40%, 15%-60%, 30%-200%, 50%соединения имеют тенденцию улучша ть качество 300, или более, выше, чей у топлива, с который горения. Особенно предпочтительны соединения это соединение смешивается. УГС с более высокой скрытой теплотой испареПример 15 ния, которые снижают температуры фазы комКомпозиция после зажигания (перед горенипрессии, фазы после зажигания (перед зажиганием), содержащая увеличивающее диффузию коем) и/или температуры горения. личество соединения УГС, посредством чего увеТакже желательны эмульсии или другие комличивается скорость воспламенения. бинации, включая содержащие УГС, особенно те, Пример 16 которые способны заставить капельки паровой Композиция пара перед зажиганием, содерфазы взрываться, или взрываться вне аэрозоля, жащая увеличивающее диффузию количество или иным способом вызывать быструю диффузию УГС, посредством чего минимальная скорость паровой фазы. Такие образующие эмульсии сораспространения пламени составляет 60 см/сек единения УГС включают (не ограничиваясь этим) при максимальной энергии искры 0,2, предпочтиводу, метанол, перекись водорода, масло из сетельно 0,15, 0,10 или менее МДж. мян сурепки и т.п. Пример 17 Предпочтительные соединения УГС должны Композиция Примеров 15 и 16, где увеличибыть относительно простыми по молекулярной вающее диффузию количество пара УГС образуструктуре. В случае жидких видов топлива предется из продукта разложения диметил-карбоната. почтительны соединения УГС, которые не увелиПример 18 чивают до вредной степени давление пара или Композиция Примеров 15 и 16, где данная температуру вспышки основного топлива при норкомпозиция является топливной композицией. мальных условиях или рабочие температуры. Таким образом, наиболее предпочтительны Приемлемые значения давления пара смеси натакие УГС соединения/компоненты, которые имеходятся в интервале от 3.44 (0,3) до 344,7 (50) ют выше упомянутую стр уктур у, улучшающую гоКПа (фунт/дюйм 2). Более желательны давления рение в высоких относительных концентрациях, паров смеси в интервале от 3,44 (0,5) до 103,4 и/или которые становятся промежуточным продук(15), 3,44 (0,5) - 82,7 (12), 3,44 (0,5) - 68,9 (10), 3,44 том и/или исходной/до зажигания и/или сущест(0,5) - 62 (9), 3,44 (0,5) - 55 (8,0), 3,44 (0,5) - 48,2 вующей во время горения структурой/продуктом, (7,0), или 3,44 (0,5) - 41,4 (6,0), или 3,44 - 34,5 особенно при вводе пара и/или в паре фазысжа(5,0), или от 3,44 до 20,7 (3,0) КПа (фунт/дюйм 2), тия и/или фазы горения, которые вызывают быстили менее. Индивидуальные интервалы давления рую диффузию фронта пламени и/или быструю пара включают 37,2 (5,4), 38,6 (5,6), 39,3 (5,7), 40,7 диффузию невоспламенившихся паров и/или дру(5,9), 42,0 (6,1), 43,4 (6,3), 45,5 (6,6), 46,9 (6,8), 47,5 гие ускорения и/или улучшают горение. (6,9), 48,9 (7,1), 49,6 (7,2), 51,7 (7,5), 52,4 (7,6), 53,1 Чем выше относительный объем улучшающей (7,7), 55,8 (8,1), 57,2 (8,3) КПа (фунт/дюйм 2). горение структуры (объемный процент в невосПредпочтительно, если соединения УГС, припламенившейся части пара), тем лучше. меняемые непосредственно (в противоположТаким образом, реализация данного изобреность, например, раздельной инжекции) в жидких тения подразумевает использовать достаточное топливах, не увеличивали во вредной степени количество улучшающей горение структуры в патемпературу вспышки основного топлива. Приемровой фазе для того, чтобы увеличить скорость лемы соединения УГС, имеющие температуры диффузии. Предполагается, что изобретенные вспышки свыше 10°С (50°F). Соединения УГС с Заявителем диффузионные способы дополнитемпературой вспышки выше 26,7°С (80°F) желательно включают средства, раздельно уветельны. Однако в наибольшей степени предпочтиличивающие ламинарную и/или турбулентную тельны температуры кипения свыше 32,2 (90) 33 70910 34 65,6 (150)°C (°F), или даже 93,3°С (200°F). Однако, чительно одно или более УГС соединений с высокак и в случае давления пара, склонность соедикой скрытой теплотой испарения, превышающей нений УГС снижать температуру вспышки может 111,2 (200) - 139,0 (250) кал/кг (БТЕ/фунт) при быть снижена с помощью подходящих способов, 20,6°С (60°F), более предпочтительно, превычто предполагается в данном изобретении. Таким шающей 166,8 (300)кал/кг (БТЕ/фунт) при 20,6°С образом, вызванное этими соединениями повы(60°F) (или эквивалентный стандарт, если это не шение скорости горения и/или снижение темперажидкость); указанный способ включает испарение туры горения должно быть соразмерено с пониили инжектирование атомизированного соединежением температуры вспышки или возрастанием ния УГС, имеющего подходящий средний размер давления пара. частиц (менее чем 7 0 микрон, а более предпочтиПредпочтительны соединения УГС, которые тельно менее 60 микрон) при соответствующем не вызывают коррозии и/или не вызывают вреднодавлении в систему сгорания воздушного воздействия на герметики и эластомеры. Однареактивного двигателя, и подачу температуры, ко предполагается использование ингибиторов достаточной для того, чтобы вызвать воспламенекоррозии, если это необходимо. Например, можно ние; в котором в ходе компрессии, перед зажигаприменять ингибитор "DCL 11", поставляемый нием, в ходе зажигания, после зажигания, перед фирмой Du Pont. Предполагается, что этот ингигорением и/или в ходе горения, разложение топбитор следует использовать в концентрациях прилива с выделением высокой кинетической энергии близительно от 20 до 30 ррm. протекает полностью за счет улучшенного состава Предпочтительные соединения УГС, испольпара при горении, способного быстро диффундизуемые в жидких топливах, должны иметь низкие ровать перед пламенем. Пример 20 температуры плавления, ниже 0°С (32°F) и предпочтительно ниже -17,8°С (0°F), или более предСпособ Примера 19, в котором улучшенный состав пара в фазе сгорания представляет собой почтительно ниже -40°С (-40°F) или ниже -50°С (пар после зажигания перед горением с особенно 45,6°F), а наиболее предпочтительно ниже -62,2°С высокой кинетической энергией. ( -80°F). Более низкие температуры также предПример 21 почтительны. Однако можно использовать снижающие температуру добавки, такие как мономеСпособ Примеров 19-20, в котором пар с высокой кинетической энергией имеет высокую тиловый эфир этиленгликоля, если это скрытую теплоту испарения, превышающую 26, а необходимо. Вызванное УГС соединением увелипредпочтительно 29-34, или более, кДж/моль (изчение скорости горения и/или снижение темперамеренную при температуре кипения). туры горения также следует соразмерять со снижением температуры плавления, чтобы она не Пример 22 Способ Примеров 19-21, в котором указанный стала ниже желательной. горючий пар имеет ламинарную скорость горения, Предпочтительно, хотя и не необходимо, чтопревышающую 48 см/сек (55, 60, 65, 70, 80 или бы УГС соединение не было токсичным, или по более, измеренную при нормальных условиях). крайней мере не в высокой степени токсичным, или не связанным с вредностью. Предпочтительно Пример 23 Способ согласно Примеру 19, где пар перед также, чтобы это соединение можно было перекафазой сгорания является продуктом, полученным чивать при низких температурах, чтобы оно имело из диметилкарбоната. подходящие качества в отношении воспламенеПример 24 ния, а также было термически стабильным в качестве добавки к топливу, хотя для корректировки Способ согласно 19-23, где в упомянутый горючий пар дополнительно вводится улучшающее плохой термической стабильности можно испольгорение количество высвобождающего большое зовать соответствующие добавки. количество энергии содержащего металл пара, Соединения УГС не обязательно должны соимеющего высокую теплотворную способность держать кислород. Однако предпочтительны УГС соединения, содержащие кислород. Желательны (более чей 4000 Ккал/кг, предпочтительно более чем 5000, 7000, 8000, 9000, 9800, 9900, 10000, соединения, содержащие по меньшей мере 5%, 10200, 10400, 10500, 10600, 11000, 11500 Ккал/кг; 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45% или а более предпочтительно свыше 12000, 12500, 50% или более кислорода по массе. Предпочти13000, 14000, 15000 Ккал/кг, или более). тельны концентрации кислорода выше 25% по массе. Наиболее предпочтительны концентрации Пример 25 Способ согласно Примерам 19, 24, где упомясвыше 40%. нутый пар дополнительно содержит пар, полученКоличество кислорода, введенное в систему, ный из содержащей углерод примеси к топливу, имеет критическое значение для перспективных входящей в состав смеси, так что упомянутый совысокоскоростных применений. Предполагается, что обеспечивающие более высокие скорости, содержащий углерод пар является основным паром по массе; посредством этого скорость воспламедержащие большее количество кислорода соединения полученного пара возрастает по крайней нения УГС, особенно имеющие высокую скрытую мере на 5%, а температуры горения снижаются по теплоту испарения, представляют собой более крайней мере на 10°F по сравнению с одним лишь предпочтительные соединения в перспективных применениях. топливом, входящим в состав смеси. Пример 26 Пример 19 Способ согласно 25, где пар примеси к топлиСпособ создания композиции предкамерного ву получают из заменителя жидкого топлива, восгорания на основе топлива, содержащего исклю 35 70910 36 дорода, нефтяного газа, сжиженного нефтяного пью, и/или беззольные моющие средства, включая газа, пропана и бутана из сжиженного нефтяного амины полиэфиров, полиалкенил амины, алкегаза, природного газа, конденсата природного ганилсукцинимид, полиэфир амид амин, их смеси, а за, метана, этана, пропана, n-бутана, пропантакже антиоксидант, деэмульгатор, эмульгатор бутановой смеси, топливного метанола, например ингибитор коррозии, ароматический растворитель, топлива Μ 30, Μ 90 или Μ 85, топливного этанола, раскислитель, разбавитель, общий растворитель, топлив из биомассы, топлив на основе растительпассиватор металла и их смеси. ных масел, автомобильного бензина, авиационПример 28 ных бензиновых топлив, включая сорта 80, 100, Способ Примеров 19-27, где указанный пар 100LL, обычных автомобильных бензинов, бензиподвергают горению в двигателе или камере сгонов с усовершенствованной формулой, бензинов с рания, выбранных из группы, состоящей из ракетнизким давлением пара, бензинов с низким соных двигателей, двига телей с циклом Брайтона, держанием серы, керосина, топлив, кипящих в турбин, работающих на газойле, авиационных широком интервале температур, топлива для гареактивных турбин, дизелей, морских, железнодозовых турбин, авиационных турбинных топлив, рожных, авиационных газовых двигателей, автовключая JP-4, JP-5, JP-7, JP-8, JP-9, JP-10, TS, Jet мобильных двигателей, нефтяных печей, печей, А-1, Jet A, Jet В, ави ационных бензинов для военработающи х на мазуте, газовых печей, двигателей ных применений, ракетных топлив, твердых и внутреннего сгорания, двигателей внутреннего жидких ракетных топлив, монокомпонентных и сгорания с искровым зажиганием, двигателей многокомпонентных топлив, двухкомпонентных внешнего сгорания системы Стирлинга или Ранракетных топлив, газойля для турбинных двига текина, двигателей с циклом Отто, или каталитичелей, включая сорт 0-4, топлив для послойно заских систем. гружаемых двигателей, дизельных топлив, вклюПрактика использования металлов чая сорт с низким содержанием серы No 1-D, сорт Наиболее предпочтительные концентрации с низким содержанием серы No 2-D, сорт No 1-D, металлов определяются химией топлива, факто2-D, 4-D и более старые сорта типа С-В, типа Т-Т, рами горения и рабочей системой. Например, типа R-R, типа S-M; дизельных топлив с измененвозможно, что при работе импульсных систем двиной формулой, топливной нефти, включая сорт 1, гателей, таких как ракетные двигатели, на больсорт 2, сорт 4 (легкий), сорт 4,сорт 5 (легкий), сорт шой высоте потребуются значительные концен5 (тяжелый), сорт 6; тяжелых дизельных топлив трации. При использовании предпочтительных для морского и железнодорожного транспорта, количеств металлов, предлагаемых в данном изовключая топлива, удовлетворяющие стандартам бретении, горение улучшается и/или загрязняюISO DIS 8217 и BS МА 100; различных очищенных щие факторы снижаются. Таким образом, в завимасел, легких содержащих циклические соединесимости от системы сгорания, температуры сгорания газойлей, тяжелых масел, содержащи х циклиния, скорости горения, факторов инжекции ческие соединения; тяжелых содержащих циклитоплива, содержания кислорода и т.п., в значические соединения газойлей, вакуумных масел, тельной степени могут изменяться содержащие керосинов, печных масел, угольных конденсатов, металл соединения и их относительные концентоплив SRC на основе угля, жидкостей, добываетрации. мых вместе с углем, угольной пыли, топлив из В практической реализации изобретения сонефтеносного песка, сланцевых топлив, гидразидержащие металл соединения могут быть топлина, ацетиленида аммония, и топлив, отвечающих вом или его составляющей. Так, содержание воспецификациям ASTM, сертификационным стандорода в металлсодержащем соединении должно дартам ЕРА, промышленным и/или государственбыть максимизировано до возможной степени. ным спецификациям, настоящим и будущим, Желательно использование гидридов металлов включая их смеси. или подобных им соединений. Пример 26а Особенностью является то, что сжигание меСпособ Примеров 19, 25, 26, где пар базового таллсодержащего соединения в соответствии с компонента топлива замещает пар сгорания, и где изобретением происходит в паровой фазе, а не в сгорание указанного пара приводит к работе двипроцессе горения на поверхности металла или гателя в условиях средних или больших нагр узок, внутри расплавленного слоя оксида, покрывающев результате чего экономичность топлива и/или го металл. Предложенное в изобретении сжигание тепловой кпд возрастает по сравнению с работой в паровой фазе характеризуется высокой скородвигателя на одной базовом топливе на 0,5%стью горения и наличием светящейся реакцион20,0% или более (предпочтительно 2-30%). ной зоны, которая располагается у поверхности Пример 27 металла, и образованием частиц оксида на субСпособ Примеров 19, 25, 26, где указанный микронном уровне. состав пара дополнительно содержит по меньшей В соответствии с изобретением, предпочтимере один пар детергента/диспергатора, очительно, чтобы температура кипения оксида мещающего двигатель, карбюратора и/или индукциталла была выше, чем температура кипения меонную/инжекционную систему, включая промышталла. Предпочтительно также, чтобы металл ленно выпускаемые производные двухосновных поступал в камеру сгорания в виде пара, однако кислот с длинной цепью (например сукцинимиды, допустимо введение в твердом виде или иным такие как HiTec 4450), алифатические полиамины способом, если при этом реализуются поставленс длинной цепью (например полиизобутенил поные выше цели. При использовании твердого топлиамин), или основания Манниха с длинной целива предполагается, что металл может быть 37 70910 38 введен в твердом виде и смешанным способом - в держащих свинца соединений, которое виде как твердого вещества, так и жидкости. обеспечивает улучшение горения в соответствии с Предпочтительно, чтобы температуры сгорасоставом топлива, системой его сгорания, желаения были больше, чем температура кипения мемыми эффективностями, соображениями законталла. ности и/или защиты окружающей среды. Было обнаружено, что более высокие массоОднако вполне допускается, что в некоторых вые концентрации кислорода в составе топлива, областях применения изобретения топливо может особенно при использовании предложенных в не содержать металлов. Иными словами, предлоизобретении улучшающи х горение соединений, женное в изобретении повышение скорости горепозволяют применять более высокие концентрания и/или снижение температур горения может ции металла. Обычно чем выше средняя плотбыть использовано также в отношении топлив, не ность топлива, тем выше допустимые концентсодержащих металла, за исключением тех случарации металла. ев, которые из-за их химии горения и/или условий Заявитель обнаружил, что более высокие конработы требуют рискованного снижения эмиссии центрации марганца обычно приводят к более и/или улучшения экономичности топлива. высокому выделению тепла. Но нельзя сказать, Один из примеров реализации данного изочто здесь нет верхнего предела. Верхний предел бретения предполагает замещение или комбиниопределяется термодинамическими параметрами рование различных соединений металлов (наприсгорания. мер, путем смешивания их), включая замену или Концентрации марганца могут существенно смешивание различных соединений металлов, меняться, например, от 0,0003 г/л (0,001 г/гал) до принадлежащих к различным классам, или к одсвыше 1,98 (7,50), от 0,0003 (0,001) до свыше 2,64 ному и тому же классу, или замену или смеши(10,00), от 0,0003 (0,001)до свыше 3,96 (15,00), от вание металлов из одной и той же группы или под0,0003 (0,001) до свыше 5,28 (20,0), от 0,0003 группы с каким-либо другим металлом или (0,001) до свыше 7,93 (30,00), от 0,0003 (0,001) до металлом из другой группы. Заявитель предполасвыше 13,2 г/л (50,00г/гал) или более. В некоторых гает большое разнообразие и широкие возможноприменениях могут быть желательны концентрасти замены и/или смешения, включая соотношеции выше, чем 0,04 г/л (1/3 2 г/гал.), 0,02 (1/16), ния смешения, ингредиенты смешения и т.д. [420,07 (1/4), 0,13 (1/2), 0,20 (3/4), 0,26 (1), 0,40 (1,5), 44] 0,53 (2,0), 0,66 (2,5), 0,69 (2,6), 0,71 (2,7), 0,74 (2,8), Таким образом, в частности, предполагается, 0,77 (2,9), 0,79 (3,0), 1,32 (5,0), 1,98 (7,5), 2,64 что не содержащие свинца металлоорганические (10,0), 3,96 (15), 5,28 (20), 6,60 (25), 6,87 (26), 7,13 соединения, не содержащие свинца неорганиче(27), 7,93 (30), 8,72 (33), 9,25 (35), или 10,57 (40). В ские соединения металлов и/или связанные с ниракетных топливах концентрации металми соединения, выделяющие большое количество ла/марганца могут быть порядка 26,4 г/л (100 тепла, могут быть смешаны в различных пропорг/гал), 52,8 (200), от 52,8 (200) до 132,1 (500), циях и/или заменены один на другой и/или заме158,5 (600), 211,4 (800) до 264,2 (1000) г/л (г/гал), нены любым не содержащим свинца соединением особенно в условиях самовоспламенения. металла или неметалла (органическим или неорОднако для наиболее традиционных примеганическим), способствуя достижению цели даннений интервал концентраций марганца может ного изобретения. составлять, например, около 0,000 3 (0,001) г/л Предполагается, что предложенные в изобре(г/гал) - 1,32 (5,00), 0,0003 (0,001) - 0,79 (3,00), тении металлы могут быть смешаны с одним или 0,0003 (0,001) - 0,53 (2,00), 0,0003 (0,001) - 0,26 более металлов или неметаллов в различных со(1,00), 0,0003 (0,001) - 0,13 (0,50), 0,0003 (0,001) отношениях для достижения синергического 0,099 (0,375), 0,0003 (0,001) - 0,07 (0,25), или даже улучшения выделения тепла, скорости горения, 0,0003 (0,001) - 0,03 (0,125), или даже 0,0003 теплового кпд, эмиссии, генерируемой мощности и (0,001) - 0,017 (0,0625). т.п. В случае бензинов особенно желательны конПредполагаемые соединения металлов вклюцентрации марганца свыше 0,008 г/л (1/32 г/гал), чают все не содержащие свинца металлы и соот0,017 (1/16). В случае дизельного топлива предветствующие соединения, продукт сгорания котополагаются концентрации марганца выше 1% от рых имеет высокую отрицательную теплоту веса топлива или приблизительно 6,6 г/л (25 г/гал) образования. Предполагаемые металлы должны - 8,7 2 (33). иметь высокие теплоты сгорания или теплотворИнтервалы могут изменяться также в зависиную способность, предпочтительно выше 3000, мости от массы топлива, законодательных актов, 4000, 5000 или 6000 ккал/кг. Предпочтительны прогресса технологий и степени модификации значения свыше 9000 - 10000 ккал/кг. Более предсистемы сгорания с тем, чтобы реализовать препочтительны значения выше 11000 - 13000, 14000, имущества изобретения в отношении получения или выше, ккал/кг. высокой энергии. Интервалы для других соединеПредпочтительные отрицательные теплоты ний металлов, использование которых предполаобразования, например соответствующи х оксидов гается в данном изобретении, будут сходны с инметаллов, должны превышать по абсолютному тервалами для марганца, однако будут зависеть значению - 150000 кал/моль. Более предпочтитакже от природы металла. тельны значения -200000, -225000, -275000, Предложенные в настоящем изобретении то300000, -350000, -400000 кал/моль и выше. плива будут содержать такое количество соедиЖелательно, чтобы элементарный металл нения, содержащего марганец, или других, не соимел по возможности более низкую молекулярную 39 70910 40 массу. Примеры подходящих металлов включают бора с водородом и литием, пентаборан, декабо(не ограничиваясь этим), алюминий, бор, бром, ран, боразол, боргидрид алюминия и их смеси; висмут, бериллий, кальций, цезий, хром, кобальт, соединения легких металлов медь, франций, галлий, германий, иод, железо, (СН3)3NBN(CH3); (СН3)2ВІ; Be(С2H5)2; индий, литий, магний, марганец, молибден, ниС4Н9В(ОН)2; АІ(ВН4)2 ; Ве(ВН4)2; LiВН4; кель, ниобий, фосфор, калий, таллий, рубидий, В(ОС2Н5)3; (ВО) 3(ОСН3)3 ; Zn(CH3)2. Особенно ренатрий, олово, цинк, празеодим, рений, ванадий. комендуются соединения, содержащие несколько Предложенные соединения металлов могут быть металлов. органическими или неорганическими. Предпочтительным циклическим трикарбониОсобенно желательны переходные металлы и лом марганца является трикарбонил циклопентаметаллы из групп 1А, 1В, 2А, 2В, 3В Периодичедиенила марганца. Более предпочтительным цикской системы элементов и их циклические соедилическим трикарбонилом марганца является нения, включая циклопентадиенил карбонилы. Их метил циклопентадиенил марганец (ММТ). получение описано в литературе [45-48]. УстановСписок примеров приемлемых заместителей лено, что метил-, циклопентадиенил- трикарбовключает (не ограничиваясь этим) алкенил, аралнил- группы являются эффективными. кил, аралкенил, циклоалкил, циклоалкенил, арил и Также предлагается использование цикличеалкенил-группы. Для иллюстрации примеров приских соединений, включающих металлы из групп емлемых циклических трикарбонилов марганца 4В, 5В, 6В, 7В и группы 8. Предлагается использоантидетонаторов приводятся (не ограничиваясь вание циклических соединений, содержащих боэтим) трикарбонил бензилциклопентадиенил марлее чем один металл. ганца; трикарбонил 1,2-дипропил 3Особенно целесообразно использовать мециклогексилциклопентадиенил марганца; трикарталлы группы 3А Периодически системы элеменбонил 1,2-дифенилциклопентадиенил марганца; тов и их соединения, особенно бор и алюминий. трикарбонил 3-пропениленил марганца; триМеталлы могут участвовать в процессе горения карбонил 2-толуиндиенил марганца; трикарбонил совместно с соединениями УГС или другим путем, флуоренил марганца; трикарбонил 2,3,4,7в том числе с помощью растворимых соединений, пропифлуоренил марганца; трикарбонил 3общих дисперсионных сред/растворителей, колнафтилфлуоренилмарганца; трикарбонил 4,5,6,7лоидных сред, суспензионных сред, раздельной тетрагидроинденил марганца; трикарбонил 3-3 инжекции. етенил-4,7-дигидроинденил марганца; трикарбоЗаявитель предполагает, что эти соединения нил 2-этил 3 (a-фенилэтенил) 4,5,6,7 тетрагидрометаллов обычно растворимы в топливе и имеют инденил марганца; трикарбонил 3-(aинтервалы плавления и кипения, совместимые с циклогексиленфенил)-4,7-дигидроинденил маргорением жидких углеводородов. ганца; трикарбонил 1,2,3,4,5,6,7,8Поскольку изобретение предполагает также октагидрофлюоренил марганца и т.п. Также могут использование газообразных и твердых соединеиспользоваться смеси подобных соединений. Выний УГС и газообразных и твердых компонентов шеприведенные соединения могут быть получены топлива, возможно использование также метализвестными методами. лов и/или их соответствующих соединений, нахоВ практической реализации изобретения не дящихся в газообразном и/или твердом состоянии. является проблемой использование тяжелых окЗаявитель в целом предпочитает элементарсидов металлов с высокой температурой плавленые металлы низкой молекулярной массы и их ния: марганца (Мn3О4), алюминия (Al2O3), кобальсоединения, хотя выбор диктуется также их тепта, меди, галлия, лития, магния, никеля, ниобия, ловыми характеристиками и природой компоненолова, цинка, ванадия и др. Безусловно могут тов топлива и систем сгорания. Предпочтительно быть использованы высокоэнергетические соедитакже, чтобы продукты сгорания элементов и/или нения металлов. их соединений были экологически безопасны, наТаким образом, металлы, имеющие очень выпример, имели низкую токсичность. сокие тепловые характеристики при сгорании, есЗаявитель отдает себе отчет, что имеется ли при этом не образуются оксиды с высокой тембольшое количество соединений металлов, припературой плавления на поверхностях двигателя годных к использованию в данном изобретении. и др. и/или не выделяются опасные продукты сгоОграниченное число примеров включает циклорания, могут те перь безоговорочно использоватьпентадиенил метилциклопентадиенил железа, ся. Более того, они могут использоваться в конферроцен, метилферроцен, трикарбонил бутадицентрациях, не ограниченных теми, которые енжелеза, дициклопентадиенил железа и дициксчитаются приемлемыми (например, марганец в лопентадиенильные соединения железа [49-51], бензинах - выше 0,008 г/л (1/32 г/гал)). никель, нитрозил циклопентадиенилникеля, гексаОбнаружено, что магний и его горючие соедикарбонил молибдена, карбонилы циклопентадиенения являются особенно эффективными, и, танилмолибдена [52-53], соединения технеция, магким образом, желательными к использованию. ния, рения [54], диборан, тетраборан, гексаборан Допустимы промоторы, такие как Li и LiH, если и их смеси. Предполагается использование оргаэтого требуют обстоятельства. нических и неорганических соединений этих меВсе такие соединения металлов, которые споталлов. В литературе [55] дан ряд соединений, собствуют реше нию поставленной в изобретении таких как триметилалюминий, триэтилалюминий, задачи и/или позволяют достичь преимуществ, диметилбериллий, гидрат бора, гидрид бора, борсвязанных с его использованием, являются приный ангидрид, триэтилбор (С2Н5)3В; соединения мерами конкретного исполнения и подразумева 41 70910 42 ются в формуле изобретения. тилпероксид, алкилпероксид, алкилгидропероксид, Другие неограничивающие примеры не со2,5-диметил-2,5-диметилтретпероксигексан, третдержащих свинца соединений металлов были избутилкумилпероксид, дитретариламилпероксид, ложены в описании. Известно много дотретбутилгидропероксид, третамилгидропероксид, полнительных возможных соединений металлов. алкилнитрат, включая этилгексилнитрат и изопроЗаявитель принимает участие в разработках попилнитрат, и их смеси. Более тяжелые соединедобных соединении, сделанных на основе данного ния УГС можно использовать вместо предпочтиизобретения, а также предполагает их использотельного диметилкарбоната или насыщенных вание. кислородом/УГС средств, и/или в качестве добаЗамещение соединений улучшающей горение вок, в присутствии растворителей или без них. структуры (УГС) Замещенные эфиры, рассматриваемые в наПо мнению заявителя, любое конкретное состоящем изобретении, включают разветвленные единение УГС, например, диметилкарбонат, моили линейные эфиры, диэфиры, имеющие 2 атома жет быть замещено любым другим соединением кислорода и двойную эфирную связь и 3-эфиры, или компонентом УГС, которое позволяет решить имеющие три атома кислорода и несколько эфирпоставленную в настоящем изобретении задачу и ных связей. Неограничивающие примеры включаудовлетворяет требованиям, предъявляемым к ют диметиловый эфир, метилэтиловый эфир, дитопливу, системам сгорания и/или выбросам. Так, этиловый эфир, этилпропиловый эфир, метил нрассматривается возможность замены описанных пропиловый эфир, этилизопропиловый эфир, мездесь соединений на любые соединения УГС в той тилизопропиловый эфир, этил-н-пропиловый степени, в которой они позволяют решить поставэфир, пропиловый эфир, проприлизопропиловый ленные задачи. Однако, заявитель считает, что не эфир, диизопропиловый эфир, этилтретбутиловый все соединения УГС одинаковы и имеют одиэфир, этилвтор-бутиловый эфир, метил ннаковую эффективность в исходном или замебутиловый эфир, метилизобутиловый эфир, мещенном виде. Поэтому замещение может быть тилтретбутиловый эфир, метилвторбутиловый осуществлено только при соответствующей оценэфир, метил-н-амиловый эфир, метилвторамилоке. вый эфир, метилтретамиловый эфир, метилизоаДругими словами, одним из примеров реалимиловый эфир. Дополнительные неограничизации настоящего изобретения является замещевающие примеры подходящих двойных эфиров ние, комбинирование или смешение диметилкар(имеющих два атома кислорода и двойную эфирбоната с водородом, моноксидом углерода, ную связь) включают метилендиметиловый эфир, метанолом, метилалем, этанолом, н-пропанолом, метилендиэтиловый эфир, метилендипропиловый изопропанолом, метилендиметиловым эфиром, эфир, метилендибутиловый эфир, метилендиизодиметилкарбонатом, метилтретбутиловым эфипропиловый эфир. ром, диметилкарбонатом, этилтретбутиловым В соответствии с настоящим изобретением в эфиром, метилтретамиловым эфиром, диизопроособенности предпочтительны замещенные высопиловым эфиром, С3-С6 низкомолекулярными комолекулярные С 4 эфиры, в частности, при их спиртами, диметиловым эфиром, диэтиленглииспользовании в дизельном топливе, жидком топкольдиметиловым эфиром, диэтиленгликольдиливе и/или топливе для турбин. Производство этиловым эфиром, водой, пероксидом водорода и эфиров хорошо известно, см. например, [56-76]. любыми другими соединениями УГС или их смеЗамещенные кетоны УГС могут включать низсью. шие алкенильные кетоны. Примеры низших алкеДополнительные неограничивающие возможнильных кетонов включают диэтилкетон, метилэные заместители диметилкарбоната включают тикетон, циклогексанон, циклопентанол, соединения УГС, выбранные из группы: С2-С12 метилизобутилкетон, этилбутилкетон, бутилизобуальдегиды, С2-С12 эфиры (МТБЭ, ЭТБЭ, 2, 2тилкетон, этилпропилкетон и другие. Другие кетодиэтил-1,3-пропандиол), С4-С15 спирты (фурол, ны включают ацетон, диацетоновый спирт, диизофурфурил, 1-гексанол, 2-гексанол, 3-гексанол и бутлкетон, изофорон, метиламилкетон, полижэтоксиэтанолы), С2-С12 оксиды (2метилизоамилкетон, метилпропилкетон и другие. метилфуран, метилтетрагидрофуран), С3-С15 кеПримером циклических кетонов может быть этитоны (ацетон, 2,3 бутанодион, 2,5 гександион, 2,4 фенилкетон. Замещенные УГС-эфиры включают пентандион, циклопентанон), С3-С15 эфиры (изоанизол (метиловый эфир бензола), изопропилацепропилацетат, этилакрилат), С3-С12 диэфиры, С5тат и этилакрилат. С12 фенолы (п-крезаль, 2,4 ксиленаль, 3Замещенные УГС-карбонаты, которые в осометоксифеналь), С5-С20 гликолевые эфиры (вклюбенности предпочтительны, включают симметриччая диэтилендиметиловый эфир, диэтилендиэтиные диалкилкарбонаты, в которых алкильные ловый эфир, диэтилендипропиловый эфир, дигруппы получены из низших линейных первичных этилендибутиловый эфир, включая спиртов, таких как метанол и этанол, например, диэтиленмонометиловый эфир, диэтиленмонодиметилкарбонат и диэтилкарбонат. Высшие симэтиловый эфир, диэтиленмонобутиловый эфир), метричные диалкилкарбонаты, например, ди-нС4-С20 карбонаты, имеющие температуру кипения бутилкарбонат, дитретбутилкарбонат, дипропилвыше 32,2°С (90°F) или, более предпочтительно карбонат, и дикарбонаты, например диметилдикарбонат и диэтилкарбонат, алкилфенилкарбона48,9°С (120°F), С5-С25 дикарбонаты, имеющие ты, например третбутилфенилкарбонат, и температуру кипения выше 32,2°С (90°F) или, боциклические алкиленовые карбонаты, например, лее предпочтительно 48,9°С (120°F), органические пропиленкарбонат, этиленкарбонат и бутиленкари неорганические пероксиды, включая дитретбу 43 70910 44 бонат, а также другие органические карбонаты, рения и/или пониженную латентную теплоту испанапример, изопропилциклогексилкарбонат, метилрения, могут использоваться с применением н-бутилкарбонат. Изобутиленкарбонат и диизомеханических средств, например, атомизации на пропилкарбонат также являются предпочтительмелкие частицы, охлаждающих систем, компресными. Можно использовать также несимметричсионных камер для создания турбулентности, турные диалкилкарбонаты, включая бонаддува и др. метилтретбутилкарбонат, этилтретбутилкарбонат, Так, ожидается, что механические средства, метилтретамилкарбонат, этилтретамилкарбонат, используемые в изобретении, могут изменяться в а также их смеси. зависимости от рассматриваемого топлива и сисТаким образом, для решения поставленной в темы горения. Так, например, использование УГСизобретении задачи повышения скорости горения топлив в составе беспримесных композиций, и снижения температуры горения рассматриваетимеющих более высокие скорости горения, предся возможность использования диметилкарбонаполагают применение различных механических та, а также включение замещенных соединений средств по сравнению, например, с топливом УГС УГС и/или альтернативно дополнительного вклюи базовым топливом, имеющим низкую скорость чения других компонентов, аналогов или гогорения при использовании в системах с низкой мологов любых соединений УГС и/или всего класстепенью сжатия. са соединений УГС и их смесей, включая Ме ханические средства, рассматриваемые в соединения с более высокой молекулярной маснастоящем изобретении, включают системы инсой (или более высокой температурой кипения) в жекции топлива, в особенности такие, которые той степени, в которой они способны повысить позволяют направлять тонкую однородную струю скорость горения и/или понизить температуру гоатомизированных паров при повышенных динамирения. ческих скоростях потока и давлениях под требуеПоказано также, что соединения УГС могут мым углом в камеру сгорания (камеру сгорания, быть взаимозаменяемы или заменены на соедигорелку и т.д.), усо вершенствованные испарители, нения не УГС или вообще не применяться, если камеры сгорания, сконструированные для улучзадача повышения скорости горения и/или снижешения турбулентности горения, более высокие ния температуры горения решена с помощью друдавления на входе в камеру (например, более гих средств. высокие компрессионные числа), вихревые камеСоединения УГС могут быть смешаны один с ры сгорания, сферические камеры сгорания, раздругим или с несколькими соединениями УГС в деленные камеры, камеры сгорания с повышенразличных пропорциях для достижения синергиным кпд горения, камеры с повышенной степенью ческого улучшения скорости горения и снижения смешения топлива с воздухом, камеры с повытемпературы. шенной турбулентностью и/или с улучшенным В тех случаях, когда применение соединений смешением топлива с воздухом, двигатели макУГС приводит к возникновению проблем с темпесимального сжатия (давления на входе), двигатературой вспышки, летучестью, давлением паров, ли с максимально увеличенным давлением горекоррозией, набуханием эластомеров, раствориния (плотностью горения), двигатели с мостью, гидролизом и другими, возможно испольмаксимально низкими температурами горения зование со-растворителей, включая высокомолеи/или другие усовершенствования, предложенные кулярные спирты, эфиры, кетоны, карбонаты и в изобретении. т.п., см. [77] Дополнительные механические средства, коДополнительно заявитель отмечает, что торые можно использовать или приспособить, предпочтительная структура, улучшающая горевключают системы для сжигания обедненного тоние (структура метоксирадикала ОСН 3), является плива, каталитические камеры сгорания и систеобщей структурой для метанола, метилендиметимы, камеры сгорания с предварительным смешелового эфира (метилаля, МДМЭ) и диметилового нием, камеры сгорания с диффузионным эфира карбоновой кислоты (диметилкарбоната), пламенем, камеры сгорания обедненного предваМТБЭ и т.п. Предпочтительная улучшающая горерительно смешанного топлива с предварительние структура ОН является общей для спиртов, в ным испарением, камеры сгорания с предварипервую очередь метанола. тельным испарением и предварительным смешеЗаявитель отмечает также, что между различнием, двигатели с изменяемым коэффициентом ными классами соединений изобретения возможсжатия, двигатели с прямой инжекцией и послойно дублирование, например, соединения УГС моной подачей загрузочной смеси, турбогут содержать некоторые металлы, некоторые нагнетатели, системы с последующим охлаждениметаллы могут быть использованы в качестве раем, камеры сгорания с повторной подачей, камеры кетных топлив и т. д. Показано, что некоторые предварительного горения, вихревые системы для соединения имеют многоцелевое назначение. подачи во входное отверстие, системы пониМе ханические средства женного охлаждения, системы с пониженным тепДля повышения скорости горения и/или понилопереносом, системы улучшенного смешения жения температуры горения возможно использотоплива с воздухом, системы распыления для вание различных механических средств. Такие улучшения динамической энергии, инжекторы для механические средства могут быть использованы улучшения смешения топлива с воздухом, водонезависимо от УГС или химических средств, или струйные системы и др. могут иметь к ним отношение. Например, соедиВ настоящем изобретении предложено для нения УГС, имеющие ограниченную скорость горешения поставленных задач предпочтительное 45 70910 46 использование систем обедненного горения и/или ние давления инжекции топлива, включая низкие и быстрого горения, в частности, с топливами, имеочень низкие давления. ющими более повышенное содержание кислороТяжелые дизельные топлива, жидкие топлива да. и соответствующие системы горения требуют исПредпочтительнее механические системы с пользования более высоких давлений, способноиспользованием камер сгорания с улучшенной сти к высоким нагрузкам и улучшенных характеритурбулентностью. Неограничивающие примеры стик атомизации по сравнению с газолиновыми включают системы очистки воздуха, 4-х клапансистемами. Авиационные реактивные топлива ные односкатные камеры, вихревые камеры догоимеют аналогичные, но несколько другие треборания, камеры сгорания с косвенной инжекцией, вания, при этом необходимо учитывать, что инвихревые камеры сгорания с косвенной инжекцитервал потоков топлива составляет 50:1. ей, камеры сгорания с прямой инжекцией и камеНапример, в настоящем изобретении предлоры, геометрия которых, диаметр отверстия, угол жены оптимальные давления инжекции бензинораспыления, степень сжатия и другие параметры вого топлива, которые составляют от 7 до 3 5,2 способствуют турбулизации. кПа (от 1 до 5 фунт/дюйм 2), от 21,1 до 105,5 кПа Регулировка инжекции, измерение расхода (от 3 до 13 фунт/дюйм 2), от 35,2 до 141 кПа (от 5 топлива, давление инжекции, перепад давления до 20 фунт/дюйм 2), от 70 до 211 кПа (от 10 до 30 инжекции, конструкция сопла, температура воздуфунт/дюйм 2), от 105,5 до 316,4 кПа (от 15 до 45 ха не входе, давление воздуха на входе, размер фунт/дюйм 2). Оптимальные давления инжекции капелек, скорость, давление и температура индизельного топлива составляют порядка 105,5-211 жектируемых капелек и геометрия камер сгорания МПа (1500-30000 фунтов/дюйм 2). Рассматриваетявляются одними из наиболее существенных факся также возможность применения более низких торов, влияющи х на достижение максимального давлений инжекции благодаря вакуумному эфэффекта настоящего, изобретения и рассматрифекту, возникающему при инжекции некоторых ваются как частные примеры реализации изобретоплив УГС. тения. Примеры предложенных в изобретении атоНапример, путем изменения угла сужения сомизирующих систем включают простые жидкостпла, угла сужения горловины сопла, эксцентричные и многоструйные и/или газожидкостные расности центральной линии струи, выходящей из пылительные форсунки, двухстр унные реактивного сопла, радиуса распыления (сфериатомизаторы, атомизаторы внутреннего смешеческого радиуса) в камере предварительного сгония, компрессионные атомизаторы, Y-Jetрания (вихревой камере), а также модифицируя распылители, системы с вращающимся диском, регулировку инжекции, скорость, длительность и воздушные форсунки, распылительные форсунки, другие факторы, можно максимально использоиспарительные системы, воздуходувные атомизавать преимущества настоящего изобретения. Это торы, включая атомизаторы с плоской струей, с касается в частности, газолина, дизельного топпредварительным образованием пленки, с плолива, турбореактивных двигателей, жидкостных ской струей воздуха, центробежные инжекторы, ракетных двигателей и горелок для жидкого топвращающиеся атомизаторы, роторные атомизатолива. ры, ультразвуковые, акустические атомизаторы и Так, особенно желательной задачей настоядругие существующие или возможные в будущем щего изобретения является его применение, системы. В соответствии с настоящим изобретевключая инжекцию тонкораспыленных паров в нием предпочтительны атомизаторы с воздушным камеру сгорания и другие области применения, и поддувом. т.п. в частности, в турбинах, в дизелях и при исДополнительно или альтернативно к системам пользовании жидкого топлива. инжекции топлива возможно использование испаВ изобретении рассмотрено большое количерительных элементов, включая Т-ообразные, Lство средств инжектирования и распыления. Разобразные и др. Испарительные элементы, как праличные топлива, топливные системы, системы вило, зафиксированы на огневой трубе, в то врегорения требуют применения различных средств мя как топливные инжекторы смонтированы в коринжекции, атомизирующих систем, давлений, темпусе камеры сгорания, при этом их инжекционная ператур и других факторов. Очевидно, газолиноголовка расположена внутри испарительной трубвые системы отличаются, например, от жидких ки. топлив сортов 4-6, которые в соответствии с наВ соответствии с настоящим изобретением стоящим изобретением требуют применения основной задачей является создание такого рассредств для их распыления при более высокой пределения среднего размера частиц паров топвязкости и для инжекции их в горелку или камеру лива, выходящего из распылительной системы сгорания при больших давлениях. Газолиновые (или испарительной системы) в камеру сгорания системы, предложенные в изобретении, предпоили другое устройство, которое позволило бы лагают использование инжекционных трубопромаксимизировать характеристики горения предводных систем, в то время как дизельные системы ложенного топлива, максимально увеличить скопредполагают систему прямой или косвенной инрость горения, скорость горения, латентную тепжекции в цилиндры. лоту испарения, давление горения и другие При более высокой латентной теплоте испапараметры. рения топлива, используемого в изобретении, при Поэтому одним из особенно интересных асподаче топлива в цилиндр происходит образовапектов реализации настоящего изобретения являние вакуума. Следовательно, возможно изменеется получение в камере сгорания частиц инжек 47 70910 48 тированного или испаренного топлива (капельсти, но небольшой нагрузки позволяют снизить до ных), имеющих размеры от 1 до 70 мкм. Предпочминимума избыточное смешение и уменьшить тительно средний размер частиц составляет от 40 выделение углеводородов, что является, таким до 60 мкм или меньше, более предпочтительно от образом, более предпочтительным. 30 до 50 мкм, от 20 до 40 мкм, от 5 до 30 мкм или Одновременная инжекция топлива посредстменьше, включая 1 мкм или субмикронные размевом соответствующих средств с использованием ры. Ограничения по уменьшению размера частиц одной или более инжекционных систем (наприпаров отсутствуют, поскольку распределение топмер, двойного инжектора топлива), аналогичных лива не оказывает вредного воздействия. Средили различных по физическому состоянию топлив, ний размер частиц, больший 30, 40, 50 или 70 например, газа с жидкостью, твердого с жидкомкм, также допустим, если быстрая диффузия стью и др. также относится к области настоящего испаренной доли топлива достигается другими изобретения и конкретно рассматривается. Такое средствами, например, химическими, и/или если использование в частности рассматривается в тех более меньший размер частиц затрудняет расслучаях, где смешивание соединений УГС с базопределение топлива. Однако, заявитель полагает, вым компонентом топлива перед инжекцией топчто в некоторых областях применения минилива или оптимизацией горения может оказаться мальный размер частиц не должен превышать 5, невозможной и их лучше инжектировать по от10, 20, 30, 40, 50 или 60 мкм. дельности. Раздельная инжекция также предлоПредпочтительно также, если такие инжекцижена в тех случаях, когда смешение топлива онные системы позволяют максимизировать стенельзя осуществить другими средствами перед пень смешения топлива с воздухом для улучшеинжекцией топлива и/или сжиганием. ния горения. Однако, заявитель не стремится Например, введение жидкого углеводородного использовать слишком высокие скорости смешекомпонента топлива и газообразного топлива УГС, ния, с тем чтобы не вызвать сдувания высоко например водорода, в камеру сгорания или горелобедненных смесей и др. ку можно осуществить путем раздельной инжекПри использовании в авиационных реактивции, специально подобранной в соответствии с ных двигателях, в особенности, в условиях высоконкретными характеристиками данного топлива и кой маховой скорости (где происходит уменьшесистемой горения, разработанной с тем, чтобы ние естественной конвекции и диффузии) максимально увеличить скорость горения. желательно использование давлений, отличных Таким образом, рассматривается возможность от потоков инжектируемого топлива. Кроме того, инжекции компонентов топлива в различном фибыло обнаружено, что в этих условиях полезно зическом состоянии одновременно с использоваиспользование взаимодействующи х параллельнием одних и тех же и/или раздельных средств. ных и пересекающихся топливных инжекторов. Различные комбинации способов смешения и Улучшение смешения, достигаемое благодаря инжекции предложенных заявителем топлив УГС использованию комбинированной параллельной и и компонентов топлив рассматриваются в контекпересекающейся инжекции в особенности эффексте усовершенствованных систем инжекции топтивно, что подчеркивается в настоящем изобретелива и методологии. нии. В области применения, касающейся авиациДавления инжекции могут в значительной стеонных турбореактивных двигателей, в особеннопени различаться, при этом более высокие давлести предпочтителен подбор скорости для регулиния обычно применяют для более тяжелых и жидрования потока топлива на некоторой высоте над ких топлив с высокой вязкостью. Однако, достичь уровнем моря, поскольку в связи с пониженным высокого давления инжекции в газовых турбинах атмосферным давлением возникают отклонения более трудно, поскольку при этом необходимо кпд горения. создать более высокое давление топлива, а такВ особенности предпочтительны системы инже, в связи с проблемами регулирования распрежектирования с усовершенствованной насосной деления топлива в камере сгорания. Поэтому во линией, системы с блочным инжектором и/или многих случаях применяют более низкие давления другие системы, в которых возможно создание инжекции. высокого давления, регулирование скорости инТак, усовершенствованные системы инжекции жекции, времени инжекции и/или проведение друтоплива, позволяющие оптимизировать горение и гого контроля. В частности, рассмотрены инжекохлаждение топливной композиции, так что при ционные системы, в которых возможно этом улучшается скорость горения, представляет регулирование давления инжекции, времени инсобой один из существенных аспектов изобретежекции, скорости и/или давления горения. ния. В настоящем изобретении допустимо испольПри использовании тяжелых дизельных топзование систем прямой и косвенной инжекции лив и аналогичных топлив высокие давления интоплива. Однако, предпочтительнее системы с жекции при некотором запаздывании момента прямой инжекцией, в особенности для дизельного инжекции в условиях полней нагрузки позволяют топлива. Системы прямой инжекции топлива такдостичь максимальной энергии смешения и улучже более предпочтительны с точки зрения максишить скорость горения, что также является одной мального увеличения скорости горения предлоиз задач, решаемых в настоящем изобретении. женного заявителем топлива УГС. Было обнаружено также, что более низкие Другим примером реализации изобретения, давления инжекции при использовании более тякак уже было указано выше, является применение желых видов топлива в условиях высокой скоротурбонаддува или компрессионного наддува, что 49 70910 50 особенно предпочтительно в данном изобретении, Таким образом, предложенные заявителем в частности, при использовании бензина или дитоплива, улучшающие горение, в сочетании с мезельного топлива. Улучшенные системы вентиляханическими и аналогичными системами предции воздуха, устройства для создания давления ставляют собой значительный шаг вперед по воздуха и/или системы турбонаддува, повышаюсравнению с известными методами. щие давление воздуха на входе, работающие Так, одним из аспектов настоящего изобретесовместно с системами рециркуляции выхлопного ния является изменение и/или адаптация вышегаза (РВГ), в особенности предпочтительны и в указанных механических средств для достижения значительной степени способствуют решению максимально возможной эффективности настояпоставленной задачи. щего изобретения. Улучшенное охлаждение, последующее охлаТоплива и системы горения ждение и/или системы с хладоагентом также могут Камеры сгорания, используемые в настоящем быть использованы, например, температуры гореизобретении, различаются по геометрии (трубчания могут быть понижены путем снижения темпетые, кольцевые, трубчато-кольцевые, сферичературы хладоагента, используемого в двигателе, ские), по области их применения (в авиации, в снижением температуры воздуха на входе и/или промышленности, в движущихся средства х), а тепла, поступающего на входной тр убопровод. также включают аэродинамические камеры сгораВсе эти средства относятся к области настоящего ния (с диффузионным пламенем, с предварительизобретения. ным смешением, ступенчатые, каталитические). Пример 29 В соответствии с настоящим изобретением Комбинация улучшающе го горение топлива, предпочтительны диффузионные пламенные касодержащего насыщенное кислородом соединемеры сгорания, в которых пламя, образующееся ние с высокой латентной теплотой испарения на при горении, предложенном Заявителем, распрооснове УГС и улучшающее горение количество страняется дальше посредством струйной дифметаллосодержащего соединения, системы горефузии газа, улучшенного испарению капелек топния и системы рециркуляции выхлопного газа лива, повышенной скорости горения и/или (РВГ), в которой указанное топливо сжигают, а распылительной диффузии. выхлопные газы рециркулируют обратно в систеТаким образом, одним из примеров реализаму сгорания. ции изобретения является использование камеры Пример 30 сгорания с диффузионным пламенем в сочетании Пример 29, в котором система рециркуляции с топливом УГС, в результате чего уменьшаются выхлопного газа (РВГ) представляет собой систевыбросы при горении, горение ускоряется и/или му закрытого типа. наблюдается понижение температуры горения. Пример 31 Предложенное изобретение в особенности Примеры 29-30, в которых используют неэтивозможно использовать в турбинах, в частности, лированное топливо, систему горения, предназнав авиационных турбореактивных двигателях, в ченную для бензинов, соответствующи х стандарту промышленных газовых турбинах, судовых газоСША, при этом комбинация дополнительно совых турбинах и др. держит систему контроля выбросов. Физическое состояние используемых топлив Пример 32 включает жидкости с широким и узким интервалом Пример 29, в котором топливо содержит китемпературы кипения, полужидкости, почти жидслород в концентрации 2% мас. и улучшающее кости, полутвердые вещества , твердые вещества, горение количество циклического трикарбонила газообразные топлива и их смеси. марганца в концентрации 0,082 г/л (1/32 г Μn/гал). Предложенные заявителем беспримесные тоПример 33 плива (например, соединения УГС и металлосоПример 32, в котором топливо характеризуетдержащие соединения) имеют исключительную ся повышенной скоростью горения при увеличедвижущую силу и не загрязняют окружающую срении теплового кпд системы, в результате чего экоду, примеры использования которых не ограничиномия топлива увеличивается по меньшей мере ваются их использованием в двигателях внутренна 0,5%, 1,0%, 2%, 5%, 10% или больше. него сгорания, авиационных турбореактивных В изобретении предложено также использовадвигателях, газойлевых турбинах, печах, горелках, ние систем последующей обработки выхлопных двигателях с воздушным поддувом и ракетных газов, неограничивающие примеры которых вклюдвигателях. чают керамические обкладки, фильтры, ловушки, Предложенное в изобретении чистое (бесприловушки-окислители и катализаторы. Использовамесное) топливо является исключительным топние катализаторов, работающих на выхлопных ливом, которое может использоваться потенцигазах, в частности, в применении к авально в любой системе горения. Тем не менее, томобильным топливам, хорошо известно. может потребоваться модификация существуюВ настоящем изобретении предложено, в чащи х камер сгорания для достижения максимально стности, в области автомобильных топлив, исэффективного горения и высоких термодинамипользовать катализаторы выхлопных выбросов ческих характеристик для данного беспримесного (катализаторы трехступенчатой очистки (three way топлива. catalysts), предпочтительно, монолитные) с одноДругим примером реализации изобретения временным использованием встроенного датчика является использование систем улучшенного гокислорода, который частично измеряет эффекрения, способных к выработке больши х количеств тивность работы катализатора. свободной энергии при более высоких давлениях 51 70910 52 и/или повышенных тепловых кпд, обусловленных часть или по существу меньшую часть, например, использованием предложенных топлив. Предпоболее 0,5%, 1,0%, 1,5%, 1,3%, 2,0%, 2,7%, 3,0%, лагается, что для максимального увеличения пре3,5%, 3,7%, 4,0%, 5,0%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, имуществ чисты х, почти чистых, по большей части 40% (об. или мас.) топлива УГС, как правило, сочистых или частично чистых топлив УГС, предловместно с топливным компонентой ("базовым топженных в изобретении, возможна модификация ливом или топливным компонентом"). систем и разработка новых конструкций. В соответствии с настоящим изобретением Таким образом, к области настоящего изобренаиболее предпочтительны беспримесные топлитения относится сочетание таких усовершенствова УГС, содержащие марганец, включая диметилванных систем горения с предложенными в изокарбонат, метанол, водород, метилаль, метангидбретении топливами. рат, гидразин и их смеси. Одним из примеров реализации изобретения Исходно предполагалось, что предложенные является использование соединений УГС, их сметоплива УГС могут быть включены в небольших сей или смесей с улучшающим горение количестобъемах в состав топливных компонентов, повом не содержащих свинец металлосодержащих ставляемых на рынок. соединений. Однако, предпочтительным примеТем не менее, при больших концентрациях ром реализации является применение соединений топлив УГС в % об. от полученного топлива, наУГС или их смесей совместно по меньшей мере с блюдается резкое улучшение горения и снижение одним бессвинцовым металлосодержащим совыброса в атмосферу. единением ("топливо УГС"). Предложенное топлиПри более подробном рассмотрении возможво УГС может содержать по меньшей мере один ности их применения в компонентах топлива покадополнительный окислитель и/или одно доползано, что приведенное описание для одного комнительное топливо для двигателей внутреннего понента топлива может быть применено для сгорания или топливный компонент. любого другого компонента топлива, для которого При использовании топливного компонента, возможно такое применение (например, антиоксинапример, если топливо УГС используют в сочеданты или детергенты одного класса компонентов тании с водородом и/или углеродосодержащим топлива могут быть использованы для другого топливом, снижение упругости паров по Рейду класса компонентов топлива и т.п.). (УПР) (RVP) является одним из аспектов реализаТоплива для турбореактивных двигателей и ции изобретения. Однако, полученное в результатурбинные системы те топливо включает топливо с упругостью паров В настоящем изобретении подробно рассмотRVP в интервале от 0,069 до 6895 кПа (0,01рена возможность применения полученного топ1000,0 фунтов/кв.дюйм); 0,137-1379 кПа (2,0-200,0 лива в турбореактивных двигателях и в качестве фунтов/дюйм 2); 0,137-275,8 кПа (2,0-40,0 функомпонентов топлива. Заявитель полагает, что тов/дюйм 2); 0,068-137,9 кПа (1,0-20,0 фунвозможно широкое применение настоящего изотов/дюйм 2); 0,069-0,689 кПа (1,0-10,0 фунбретения в топливах для реактивных двигателей, тов/дюйм 2); 0,069-55,15 кПа (1,0-8,0 топливах для авиационных турбореактивных двифунтов/дюйм 2); 0,069-51,5 кПа (1,0-7.5 фунгателей, включая топливо для тяговых и подъемтов/дюйм 2); 0,069-48,2 кПа (1,0-7,0 фунтов/дюйм 2); ных двигателей, пускателей и вспомогательных 0,069-44,8 кПа (1,0-6,5 фунтов/дюйм 2); 0,069-41,4 средств. кПа (1,0-6,0 фун тов/дюйм 2); 0,069-20,7 кПа (1,0-3,0 В настоящем изобретении, в частности предфунтов/дюйм 2); 0,069-13,8 кПа (1,0-2,0 фунложены авиационные турбины, полученные топтов/дюйм 2) или меньше. лива для авиационных турбин (топлива УГС и В изобретении предложено также оптимизикомпоненты топлива) или компоненты топлива, ровать точку вспышки топлив, определяющую неудовлетворяющие ASTM D 1655, включая Jet A, которые температуры вспышки. Предполагается, Jet A-1 (с относительно высокой точкой вспышки что использование дополнительного растворитедистиллята керосинового типа), Jet B-A (с относиля, подбор углеводородных фракций (для увелительно широким интервалом кипения летучего чения точки вспышки), солей, пен и других добадистиллята). Рассмотрены также другие сорта вок может позволить снизить давление паров топлива для турбореактивных двигателей, вклю(RVP) и/или увеличить точку вспышки. Примеры чая удовлетворяющие р уководству IATA и те хнитакого использования рассматриваются. ческим условиям на турбины для военной авиаПример 34 ции, таким, как MIL-T-5624, MIL-T-83133, MIL-PСостав, содержащий соединения УГС и улуч87107. Так, заявитель приводит многочисленные шающее горение количество по меньшей мере ссылки на топлива, используемые в авиации и одного бессвинцового металлосодержащего согазовых турбинах, в следующей литературе единения. (Chapter 2 "Gas Turbine Fuels" L. Gardner and R.B. Пример 35 Whyte, Desine of Modern Turbine Combustors, Состав примера 34, дополнительно содержаAcademic Press, 1990, p. 81-227"). щий окислитель и/или топливный компонент. Авиационные топлива для турбин, предлоТаким образом, в изобретении предложено женные в настоящем изобретении, за исключеничистое, по существу чистое, главным образом ем тех, которые указаны особо, состоят из смесей чистое топливо УГС, включающее композиции, очищенных углеводородов, полученных из сырой содержащие более 50% об. соединения или сонефти, природного бензина или их смесей с синединений УГС. Предложено также топливо, сотетическими углеводородами. Как правило, они держащее по существу большую часть, меньшую представляют собой смесь углеводородов (т.е., 53 70910 54 парафинов, циклопарафинов, ароматических вемотрены в литературе ("Jet, Rocket, Nuclear, Ion ществ и олефинов, плюс следовые количества and Electric Propulsion: Theory and Design", Edited гетероатомов, таких как соединения серы) и смеand Authored by W.H.T.LOH,1968, p.191.) шаны с фракциями дистиллятов прямой пеПредпочтительные камеры сгорания в соотрегонки, которые были подвергнуты какой-либо ветствии с изобретением включают трубчатые, последующей обработке. трубчато-кольцевый, кольцевые и сферические. В частности, в изобретении рассмотрены Предложенное изобретение в применении к авиационные топлива для турбин, состоящие из вышеуказанным конфигурациям камер сгорания небольших или значительных количеств веществ турбин и систем позволяет неожиданно значиУГС. тельно снизить образование свободного углерода В настоящем изобретении предложены сисв зоне первичного горения. Было обнаружено тактемы газовых турбин и реактивных двигателей с же, что уменьшение свободного углерода в зоне воздушным поддувом. Неограничивающие примепервичного горения приводит, в свою очередь к ры таких систем включают турбореактивные, турснижению излучения пламени, что в свою очередь бовинтовые, турбовентиляторные, прямоточные позволяет снизить температуры обкладки камеры воздушнореактивные двигатели, реактивные двисгорания. Таким образом, снижение тепловой нагатели быстрого включения, пульсирующие возгрузки на обкладку стен повышает срок службы душнореактивные двигатели и их различные вадвигателя. рианты. Эти системы рассмотрены на конкретных Более того, предложенные в изобретении попримерах авиационных топлив для тур бин. ниженные температуры горения оказываются в Например, неограничивающие примеры конвысшей степени полезными на большой высоте фигурации газовых турбин включают основную, с над уровнем моря и при большой маховой скороодним промежуточным охлаждениями, с двумя сти, где экстремальные температуры двигателя промежуточными охлаждениями, с изотермичеограничивают возможность работы и конструкцию ским промежуточный охлаждением, с одним посистем сгорания. Было обнаружено, что изобретевторным нагревом, с двумя повторными нагревание позволяет существенно снизить температуры ми, с изотермическим повторным нагревом, с одкамер сгорания двигателя на величину от 13,9 до ним промежуточным охлаждением и одним 222°С (от 25 до 400°F) или более. повторным нагревом, с двумя промежуточными Пример 36 охлаждениями и двумя повторными нагревами, с Способ работы реактивного двигателя на изотермическим промежуточным охлаждением и большой высоте над уровнем моря при высокой изотермическим повторным нагревом, с регенерамаховой скорости, или другого двигателя, подверцией, регенерацией с основной газовой турбиной, женного воздействию высоких рабочих темперарегенерацией с одним промежуточным охлаждетур, включающий смешение топлива УГС (содернием, регенерацией с одним повторным нагревом, жащего соединения УГС и соответствующее регенерацией, одним промежуточным охлаждениметаллосодержащее соединение) в таких пропорем и одним повторным нагревом, регенерацией с циях к авиационному топливному компоненту, что двумя промежуточными охлаждениями и двумя горение при высокой маховой скорости или на повторными нагревами и регенерацией с изотербольшой высоте протекает при пониженной теммическим промежуточным охлаждением и изотерпературе, а также работу реактивного двигателя мическим повторным нагревом. при высокой маховой скорости или на большой Неограничивающие примеры "турбореактиввысоте, при которой температуры камеры сгораных" воздушных дви гателей включают основные, с ния и двигателя понижены на величину от 14 до промежуточным охлаждением, с повторным на167°С (от 25°F до 300°F), от 28 до 194°С (от 50°F гревом, с промежуточным охлаждением и повтордо 350°F), от 42 до 209°С (от 75°F до 375°F), от 56 ным нагревом, с догоранием, с промежуточным до 222°С (от 100°F до 400°F), от 70 до 250°С (от охлаждением и повторным нагревом. Неограничи125°F до 450°F), от 84 до 278°С (от 150°F до вающие примеры турбовинтовых систем вклю500°F), от 98 до 306°С (от 175°F до 550°F), от 112 чают основные, с промежуточным охлаждением, с до 324°С (от 200°F до 600°F), от 126 до 408°С (от повторным нагревом, с промежуточным охлажде225°F до 750°F), от 140 до 500°С (от 250°F до нием и повторным нагревом, с регенерацией, с 900°F) или больше. промежуточным охлаждением и повторным нагреБыло обнаружено также, что предложенное вом и с регенерацией, с основным турбовентиляизобретение приводит к увеличению полезной тором, с промежуточным охлаждением и с поработы, тяги, теплового кпд двигателя на величивторным нагревом турбовентилятора, с турбону от 0,5 до 2%, от 0,5 до 5%, от 1 до 10%, от 5 до вентилятором с дожиганием, с основным 20%, от 10 до 40% или выше, и часто позволяет прямоточным воздушнореактивным двигателем, с осуществить несколько более бесшумную работу ядерным турбореактивным с циклом жидкого мев зависимости от концентрации топлива УГС, соталла, с ядерным турбовинтовым с циклом жидкостава топливного компонента и конкретной рабого металла, трубопроводные ракетные и др. ты. Было обнаружено, что прямоточные воздушПредложенное изобретение при использованореактивные двигатели и пульсирующие вознии в реактивных турбинах обладает также тем душнореактивные двигатели особенно предпочтипреимуществом, что позволяет снизить концентельны в настоящем изобретении. трации вредных выхлопов СО, NОх и НС, которые, Термодинамические характеристики пульсируюкак правило, связаны с холостой работой. щи х воздушнореактивных двигателей рассКак уже указано выше, проблема покрытия 55 70910 56 турбины оксидами марганца, которая в прошлом и рабочих условий. мешала использованию марганца в турбинных Концентрации марганца в топливе для авиатопливах, в настоящее время совершенно неожиционных турбореактивных двига телей составляют данно может быть решена. Предложенное в изоот 0,00026 до 2,6 г/л (от 0,001 до 10,0 г/гал). Тем бретении понижение температур горения оказыне менее, рассмотрена возможность испольвает благоприятный эффект, снижая отложение зования концентраций, существенно больших этодруги х соединений на поверхности турбины и го интервала в усовершенствованных топливах, в уменьшая коррозию. которых соединения УГС составляют меньшую В соответствии с настоящим изобретением часть, большую часть и/или в топливах, представпредпочтительные химические средства с испольляющих собой чистое топливо УГС. Использовазованием соединений УГС включают улучшающее ние в гиперголях также требует более высоких горение количество диметилкарбоната в сочетаконцентраций марганца. нии с улучшающим горение количеством цикличеОказалось также, что чем больше высота над ского трикарбонила марганца в базовом топливе уровнем моря, тем выше требуемый уровень кондля турбореактивнх двигателей. Предпочтительно центрации марганца. Более высокий уровень конконечная топливная смесь должна удовлетворять центрации марганца допустим при более высоких минимальным пределам ASTM, включая точку концентрациях кислорода в композиции. Как уже вспышки, точку текучести, термостойкость, дисотмечено, более высокие концентрации кислорода тилляционные параметры, ароматичность, плототмечены также на больших высотах. Например, ность, точку замерзания, вязкость, чистую теплоту при работе на уровне приблизительно от 12 км до сгорания и др. 15 км (от 40 000 до 50 000 футов) над уровнем Углеводородная часть топлива для турбин моря подходящие концентрации марганца состав(топливный компонент) включает парафины, нафляют от 0,00026 до 1,06 г/л (0,001 до 4,00 г/гал). тены, олефины и ароматические вещества в поНа меньшей высоте, составляющей приблирядке их предпочтения. зительно от 1,5 до 6 км (от 5 000 до 20 000 футов) Показано, что кислород, полученный из топнад уровнем моря желательная концентрация лив УГС, входит в состав топлив для авиационных марганца составляет примерно от 0,00026 до 0,13 двигателей в различных концентрациях, при этом г/л (0,001 до 0,50 г/гал), более предпочтительно от его оптимальное содержание зависит от высоты 0,033 до 0,13 г/л (от 0,125 до 0,50 г/гал). Тем не полета, скорости, подъемных/тяговых требований, менее, в частности, могут быть рассмотрены конконфигурации системы горения, кпд горения, соцентрации, выходящие за пределы этих интервастава базового углеводородного топлива, конценлов, в особенности, при улучшен ной работе. трации марганца и других факторов. В соответствии с настоящим изобретением Таким образом, для улучшения горения путем концентрации металлосодержащего соединения и использования насыщенных кислородом топлив кислорода были определены путем оптимизации УГС, рекомендуемое процентное содержание кигорения композиции в рабочих условиях системы. слорода в полученном топливе при высоте над Пример 37 уровнем моря 3 км (10 000 футов) составляет от Авиационное топливо для турбореактивных 0,1 до 5%, предпочтительно от 3 до 5%; при 6,1 км двигателей, соответствующее ASTM D 1655, со(20 000 футов) рекомендуемое содержание кислодержащее диизопропиловый эфир или диметилрода составляет от 0,1 до 10%, предпочтительно карбонат и смесь, представляющую собой от 0,5 от 3 до 8%; при 9,1 км (30 000 футов) рекомендуедо 4,5%, от 1,0 до 2,0% мас. кислорода в композимое содержание кислорода составляет от 0,1 до ции и от 0,015 до 0,125 г Мn/л (от 1/64 до 1/8 г 16%, предпочтительно от 5,0 до 7,0% и более Μn/гал) трикарбонила циклопентадиенил марганпредпочтительно от 5,0 до 16,0%; при 12,2 км (40 ца. 000 футов) рекомендуемое содержание кислорода Пример 38 составляет от 0,1 до 30,0%, предпочтительнее от Авиационное топливо для турбореактивных 11,0 до 30,0%. Рекомендуемое среднее процентдвигателей, соответствующее ASTM D 1655, соное содержание кислорода в полученном топливе держащее диизопропиловый эфир и/или диметилможет значительно превосходить верхний предел, карбонат или смесь, представляющую собой от составляющий 30% или выше, в частности, в усо0,5 до 20,0% кислорода мас. в композиции и от вершенствованных областях применения при 0,00026 до 1,3 2 г Мn/л (от 0,001 до 5,0 г Mn/гал) сверхбольшой высоте над уровнем моря и в топтрикарбонила циклопентадиенил марганца. ливных смесях, содержащих альтернативные Пример 39 окислители. Соответствует примеру 38, за исключением Рекомендуемое среднее содержание кислотого, что топливо сжигают в авиационном реакрода в составах для авиационных турбин общего тивном двигателе, работающем на высоте 1,5 км распространения, включая применение в компо(5 000 футов) над уровнем моря. ненте топлива, составляет примерно от 0,01 до Пример 40 3%, от 1,0 до 4,0%, от 1,0 до 7,0% кислорода по Соответствует примеру 38, за исключением массе от полученного топлива. Приемлемой являтого, что топливо сжигают в авиационном реакется концентрация 2,0% мас. Предпочтительной тивном двигателе, работающем на высоте 6 км является средняя концентрация 4,5% мас. Кон(20 000 футов) над уровнем моря. кретное содержание кислорода в компоненте топПример 41 лива различается в зависимости от конкретного Соответствует примеру 38, за исключением топлива, системы сгорания, уче та точки вспышки того, что диметилкарбонат составляет в компози 57 70910 58 ции 25% мас. кислорода, а концентрация трикарзультате чего образование свободного углерода в бонил циклопентадиенил марганца составляет бозоне первичного горения понижено и значительно лее 0,26 г Мn/л (1,0 г Мn/гал). уменьшены температуры на входе. Пример 42 Пример 49 Соответствует примеру 38, за исключением Комбинация примера 48, в которой понижена того, что топливо сжигают в авиационном реактемпература горения или уменьшены тепловые тивном двигателе, работающем на высоте 12 км нагрузки на обкладку и/или увеличен срок службы (40 000 футов) над уровнем моря. турбодвигателя. Пример 43 Пример 50 Соответствует примеру 38, за исключением Комбинация примера 48, в которой тепловой того, что диметилкарбонат присутствует в компокпд повышен по меньшей мере на 2%. зиции при содержании кислорода примерно от 0,1 Таким образом, одним из примеров реализадо 3,0% мас. ции настоящего изобретения является применеПример 44 ние разработанных заявителем базовых топлив Примеры 37-43, в которых композиция содерУГС в сочетании с усовершенствованными камежит монометиловый эфир этиленгликоля в конрами сгорания, имеющими меньшее отношение центрации от 0,1 до 0,15% об. длины камеры сгорания к диаметру корпуса по Пример 45 сравнению с известными камерами сгорания; поСоответствует примеру 38, в котором работа ниженное удельное потребление топлива при проходит на высоте свыше 18 км (60 000 футов) меньшем диаметре корпуса; меньший диаметр над уровнем моря, при этом содержание кислорокорпуса при меньших потерях давления и больда диметилкарбоната составляет от 3,0 до 15,0%, шем давлении горения; более высокое давление а концентрация металла составляет от 0,13 до 2,6 горения в отсутствии повышения температур на г/л (от 0,5 до 10,0 г/гал), в результате чего темпевходе в турбину или температур обкладки; уменьратура двигате ля понижена по меньшей мере на шенные размеры жаровых труб, не уменьшающие 5,5-212°С (10-400°F) или больше по сравнению с эффективность горения, подъемную силу или экоизвестными способами. номию топлива; камеры сгорания низкого давлеПример 46 ния с пониженными размерами жаровых тр уб, не Способ работы реактивного двигателя на понижающими эффективность горения, подъембольшой высоте, включающий смешение авиациную силу или экономию топлива; больший диаонного реактивного топлива с компонентом УГС, метр камеры сгорания при увеличенной подъемсоставляющим от 0,01 до 30,0% мас. кислорода в ной силе; больший диаметр камеры сгорания с композиции, в сочетании с улучшающим горение более короткими жаровыми трубами при повыколичеством металлосодержащего соединения с шенных кпд горения; уменьшенный диаметр камевысоким выделением энергии, работа указанного ры при отсутствии увеличения потери давления; двигателя на высоте свыше 12 км (40 000 футов), камеры сгорания с уменьшенными потерями давпредпочтительно от 18 до 30 км (от 60 000 до 100 ления; двигатели с низкими компрессионными 000 футов) или выше, выпуск газов сгорания во числами; подъемные двигатели с низкими комвходное отверстие тур бины, в результате чего прессионными числами; двигатели с высокими температура газа на входе понижается ниже компрессионными числами при отсутствии вред1200К или лучшего известного способа по меньного повышения температуры стенки жаровой шей мере на величину от 0,5 до 25,0% или больтрубы (следовательно, при уменьшении требоваше, и/или давление на входе в турбину повышаетний к пленочному воздушному о хлаждению); кася по сравнению с существующими методами на меры сгорания , в которых кпд горения в первичвеличину от 0,5 до 40,0%, и/или тепловой кпд поной зоне выше, чем обычный кпд; камеры вышается на величину от 0,5 до 20,0% или выше сгорания, в которых первичная зона обеднена или по сравнению с известными методами. предназначена для слабого горения топлива и др. Пример 47 Пример 51 Авиационное топливо для турбореактивных Комбинация авиационного топлива на основе двигателей, удовлетворяющее ASTM D 1655 и УГС для турбореактивных двигателей и реактивсодержащее насыщенные кислородом соединения ного двигателя, отличающаяся тем, что горение УГС, в при этом полученное топливо содержит от указанного топлива происходит в подъемной дви0,5 до 4,0% мас. кислорода, и по меньшей мере гателе низкого давления, в котором длина жароодно соединение трикарбонил циклопентадиенил вой трубы двигателя уменьшена по меньшей мере марганца в концентрации 0,03 г Μn/л (1/8 г на 10% при отсутствии ухудше ния подъемной сиМn/гал). лы или кпд горения. Пример 48 Пример 52 Комбинация, представляющая собой авиациКомбинация авиационного топлива для реаконный турбореактивный двигатель и авиационное тивных турбин на основе УГС и реактивного двитопливо для турбореактивных двигателей, удовгателя, отличающаяся тем, что горение указаннолетворяющее ASTM D 1655 и содержащее насыго топлива происходит в подъемном двигателе щенные кислородом соединения УГС, в при этом высокого сжатия , в котором температура стенок полученное топливо содержит от 0,5 до 5,0% мас. жаровых труб дви гателя уменьшена при повышекислорода, и по меньшей мере одно соединение нии теплового кпд по меньшей мере на 5%. трикарбонил циклопентадиенил марганца в конКонкретный пример реализации настоящего центрации 0,03 г Мn/л (1/8 г марганца/гал), в реизобретения заключается в применении предло 59 70910 60 женного заявителем топливных композиций, кпд топлива по сравнению с известными способаулучшающи х горение, в сочетании с традиционми. ными или усовершенствованными камерами сгоПример 55 рания авиационных турбореактивных двигателей, Примеры 53 и 54, в которых топливо УГС сокоторые на большой высоте, включая высоту, держит большую часть авиационного реактивного превышающую 12 км (40 000 футов), характеритоплива ASTM и меньшую часть, состоящую из зуются повышением кпд горения на 5% или больдиметилкарбоната совместно с улучшающим гоше, по сравнению с топливным компонентом, рарение количеством по меньшей мере одного бесботающим на той же высоте и/или на уровне моря. свинцового металлосодержащего соединения. Дополнительным примером реализации изоПример 56 бретения является понижение общей протяженноПримеры 53-54, в которых камера сгорания сти зоны разбавления в камере сгорания при одработает на композиции углеводородного топлиновременном уменьшении температур ва, содержащего большую часть углеводородного выходящего потока. Так, в соответствии с изобретоплива и меньшую часть, состоящую из диметилтением предпочтительная длина зоны разбавлекарбоната в сочетании с улучшающим горение ния составляет от 1,5 до 2,0 от ширины жаровой количеством по меньшей мере одного циклическотрубы, в особенности в двигателя х, предназнаго трикарбонила марганца, при температурах выченных для полетов на большой высоте. Другие ходного потока меньше 1100К. предпочтительные длины зон разбавления соПример 57 ставляют от 0,9 до 1,5; от 1,2 до 1,7; от 1,3 до 1,7; Примеры 53-54, в которых камера сгорания от 1,4 до 1,6 от ширины жаровой трубы. работает на по существу чистой топливной компоТаким образом, один из примеров реализации зиции, содержащей диметилкарбонат и улучшаюизобретения заключается в применении камер щее горение количество по меньшей сере одного сгорания, в которых длина зоны разбавления собессвинцового металлосодержащего соединения. ставляет от 1,4 до 1,6 от общей ширины жаровой Пример 58 трубы при одновременном улучшении кпд горения Пример 57, в котором топливная композиция на больших высотах. Предложенные кпд горения дополнительно содержит поставляемое на рынок составляют более 2% при высотах, превышающих авиационное реактивное топливо. 6 км (20 000 футов). Пример 59 Для предотвращения локального разрушения Примеры 53-58, в которых полезная работа турбинных лопаток в соответствии с еще одним увеличена и срок службы камеры сгорания повыпримером реализации изобретения предложено шен по меньшей мере на 10%. такое топлив УГС и осуществление такой работы Пример 60 реактивной камеры сгорания, при которой темпеКамера сгорания из примеров 51-59, в которой ратура выходного потока (температура на входе в эффективность горения на высоте 9 км (30000 турбину) составляет менее 1200К. футов) на 2% выше, чем у существующи х двигаЕще одним примером реализации является телей. работа таких систем при температурах на входе в Пример 61 турбину, не превышающих приблизительно 1200К, Камера сгорания из примеров 59-60, в которой 1100К, 1050К, 1000К, 950К, 900К, 850К или меньполученные давления и/или скорости вращения ше. Другим примером реализации является работурбины на 5-20% выше, чем у существующих та таких систем при температурах ниже 800К или двигателей. ниже, если это необходимо. Предложенные заявителем результирующие Тем не менее, для того, чтобы максимально топлива и/или компоненты авиационного топлива реализовать преимущества изобретения, желадля турбин могут быть неэтилированными или по тельно, чтобы максимальные температуры потока, существу неэтилированными. Однако, известные выходящего из камеры сгорания (то есть максидобавки, соответствующие ASTM, военным или мальных температур на входе в турбину) не премеждународным стандартам, также могут содервышали 1100К. Предпочтительно также, чтобы жаться в композиции. В соответствии с изобретесредние температуры газа примерно соответствонием авиационные топлива для турбин, предловали максимальной температуре на входе в турженные заявителем, также соответствуют или по бину для создания эффективного выхода энергии существу соответствуют ASTM. В описании даны двигателя. ссылки на текущую спецификацию ASTM на топПример 53 ливо D 1655-93 (включая будущие издания), соотСпособ понижения потребления конкретного ветствующие ранние спецификации, стандарты топлива, включающий сжигание топлива УГС ASTM, методы испытаний, военные и междунаи/или топлива УГС + топливный компонент в кольродные стандарты. цевой, трубчатой или тр убчатокольцевой камере Предложенные в изобретении антиоксиданты сгорания, в которой длина зоны разбавления совключают алкилфенол и ароматические диамины ставляет примерно 1,5 от ширины жаровой трубы, со стерически защищенными фенольными и в результате чего потребление конкретного топаминными группами. лива понижается. Обычно предложенные заявителем антиоксиПример 54 данты присутствуют в количествах, не превыКольцевая камера сгорания из примера 53, шающи х 24,0 мг/л активного ингредиента (без учеотношение длины которой к диаметру корпуса та массы растворителя). Указанные понижено при увеличении подъемной силы и/или антиоксиданты выбирают из группы, включающей