початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2280066

ПРИСАДКА до бензинових палива

Ім'я винахідника: Аптекман Олександр Григорович (US); Беклемишев В'ячеслав Іванович (RU); Махонін Ігор Іванович (RU); Болгов Валерій Юрійович (RU); Петров Дмитро Георгійович (RU); Ревенко Ігор Анатолійович
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю "Лабораторія триботехнології"
Адреса для листування: 124460, Москва, Зеленоград, а / я 108, ТОВ "Лабораторія триботехнології", ген.директор В.І.Беклемишеву
Дата початку дії патенту: 2003.12.26

Винахід відноситься до нафтохімії, зокрема до присадкам для моторних палив бензинового інтервалу кипіння, використовуваних в карбюраторних і інжекторних двигунах внутрішнього згоряння. Присадка для бензинових палив містить 17,7-22,4% циклічного ароматичного сполуки 1,3-діфенілмочевіна формули C ₆ Н ₅ NHCONHC ₆ Н _5, 20-22% оксигенатів у вигляді суміші спиртів C ₂ -C _5, 0,1 0.3% складних ефірів дикарбонових кислот, 0,02-0,05% беззольного антиоксиданту фенольного типу та інше - розчинник у вигляді суміші гасу і бензину. Присадка забезпечує поліпшення режиму горіння різних за молекулярною будовою вуглеводнів і знижує емісію СО і NO _х у вихлопних газах.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до нафтохімії, зокрема до присадкам для моторних палив бензинового інтервалу кипіння, використовуваних в карбюраторних і інжекторних двигунах внутрішнього згоряння.

Відомо, що моторні палива бензинового інтервалу кипіння містять різні присадки, в тому числі призначені:

• для підвищення стійкості паливних сумішей на основі бензину до детонації з відповідним зменшенням зносу циліндропоршневої групи двигунів внутрішнього згоряння;
• для зниження токсичності вихлопу;
• для зниження питомих витрат моторного палива за рахунок повноти згоряння зарядів топлівовоздушних сумішей.

Для підвищення стійкості палив бензинового інтервалу кипіння до детонації, зниження токсичності вихлопу використовують різні кислородосодержащие органічні речовини-оксигенатів, в тому числі спирти (метанол, етанол і ін.), Прості ефіри (метил-трет-бутил, етил-трет-бутил і ін .), а й інші сполуки (див. кн. А.М. Данилов «Застосування присадок в паливах для автомобілів». Довідкове видання, М., Хімія, 2000 г., с.54).

Загальним недоліком оксигенатів є низька теплота їх згоряння по відношенню до вуглеводнів бензинового інтервалу кипіння, а й підвищена емісія оксидів азоту _(NO x) у відпрацьованих газах (ОГ).

З урахуванням цих обставин в моторних паливах бензинового інтервалу кипіння використовують багатокомпонентні присадки як на основі різних за молекулярною структурою кисневмісних органічних речовин, так і присадки на основі оксигенатів і інших компонентів.

Відома присадка до моторних палив бензинового інтервалу кипіння, що містить оксигенатів у вигляді спиртів З ₃ -C ₅ і / або їх похідні ефіри, N-метиланилин, ферроцен, анілін, присадку «Автомаг» (патент RU №2132359,1999 р). Зазначена присадка вводиться в автомобільні бензини в концентрації 0,2-20 мас.%.

Недоліком даної присадки є наявність в ній залізовмісних сполук, що при використанні їх в моторних паливах призводить до підвищення нагарообразования на свічках двигуна внутрішнього згоряння і додатковим відкладенням на деталях циліндропоршневої групи.

Відома багатофункціональна присадка до моторного палива бензинового інтервалу кипіння, що містить N-метиланилин, аліфатичні спирти _С35, миючу добавку на основі аміду, антиоксиданти у вигляді 2,6-ді-трет-бутил-4-метілфенол або розчин суміші екранованих фенолів в толуолі, етиловий ефір (Євразійський патент №000882, 2000 г.). Присадка вводиться в автомобільне паливо.

Недоліками даної присадки і палива, що її містить, є:

• необхідність використання стабілізатора у вигляді аліфатичних спиртів _С35, здорожують собівартість присадки;
• порівняно низька антидетонаційна ефективність;
• недостатня хімічна стабільність композиції при зберіганні.

Для підвищення детонаційної стійкості автомобільних бензинів, зниження окислення композиції при зберіганні запропонована присадка, що містить ароматичний амін (R ₃ C ₆ H ₄ -NR ₁ R _2), оксигенатів (R ₄ -OR ₅₎ і гідразин при масовому співвідношенні компонентів ароматичний амін: оксигенатів : гідразин = (0,5-70): (93,5-29,995): (0,005-2) (патент RU №2184767, 2002 рік).

Використання ароматичних амінів в автомобільних бензинах підвищує їх детонационную стійкість.

Разом з тим ароматичні аміни мають підвищену схильність до смолообразованія на деталях циліндропоршневої групи, що збільшує знос останніх, і не сприяють зменшенню емісії оксидів азоту _(NO x) у вихлопі. Використання в даній присадці значної кількості оксигенату призведе до значного збільшення емісії названих газів в ОГ, що істотно для режиму «міська їзда».

Крім того, при характерному для камери згоряння двигуна процесі прогресуючого крекінгу різних за молекулярною будовою вуглеводнів, що входять до складу палив, вплив ароматичних амінів на процес горіння в цілому несуттєво внаслідок їх недостатньої термохимической стійкості.

Відомі композиційні присадки до моторних палив бензинового інтервалу кипіння, які призначені для зниження освіти емісії СО, СН і _NO x і одночасно сприяють вирівнюванню температурного поля в циліндрах д.в.с, покращуючи тим самим процес згорання різних за молекулярною будовою вуглеводнів (патент WO № 96/40844, патент RU №2187541).

Присадка за патентом RU №2187541 містить, щонайменше, одне з'єднання міді з іонним зв'язком, щонайменше, одне з'єднання цинку з іонним зв'язком, при цьому на один моль міді вона містить 0,03-0,7 благаючи цинку і додатково містить , щонайменше, одне органічна речовина, наприклад, з групи, що складається з оксихинолина, купферона, неокупферона і довільного комплексона з безлічі амінополікарбонових кислот, що забезпечують розчинення солей металів в вуглеводнях палива.

Дана присадка має явно виражений недолік в частині, що стосується її багатокомпонентної і необхідності вибору арсеналу компонентів з урахуванням конкретності заданих з'єднань до певного складу використовуваних палив, що підвищує собівартість присадки і обмежує можливості її використання для рідких палив бензинового інтервалу кипіння з довільним хімічним складом.

Найближчим аналогом заявляється технічного рішення є присадка до моторного палива бензинового інтервалу кипіння, що містить циклічні ароматичні сполуки у вигляді поліненасичених аліфатичних або ациклических з'єднань з подвійними зв'язками (вітамін А), похідні дігідробензо- U -піранов (вітамін Е), а й похідні поліоксідов (поліетиленгліколь , поліпропіленгліколь, сорбітол), ефіри жирних кислот (патент US №6482243, 2002 г.)

Присадку використовують в моторних паливах бензинового інтервалу кипіння в кількості 1 частина на 500-1500 частин палива.

Недоліками даної присадки є:

• складність композиційного складу;
• енергохімічної нестабільність при зберіганні внаслідок наявності таких компонентів, як вітаміни А (ретинол) і Е (токоферол);
• ускладнений процес синтезу молекулярних структур названих вітамінів.

Завдання винаходу полягала в розширенні арсеналу високоефективних, простих композиційних присадок для моторних палив бензинового інтервалу кипіння, що забезпечують поліпшення режиму горіння різних за молекулярною будовою вуглеводнів і знижують емісію СО і _NO x в вихлопних газах.

Для вирішення поставленого завдання запропонована присадка для бензинових палив, що містить циклічний ароматичне з'єднання і оксигенатів у вигляді суміші спиртів C ₂ -C ₅ і складних ефірів дикарбонових кислот, відповідно до винаходу в якості циклічного ароматичного сполуки використовують 1,3-діфенілмочевіна формули З ₆ Н ₅ NHCONHC ₆ H _5, присадка додатково містить беззольний антиоксидант фенольного типу та розчинник у вигляді суміші гасу і бензину при наступному співвідношенні, мас.%:

Згідно винаходу, як складних ефірів дикарбонових кислот використовують ефіри адипінової кислоти, дибутиловий ефір адипінової кислоти, дибутиловий ефір фталевої кислоти, діоктіловий ефір себациновой кислоти, діоктіловий ефір азелаїнової кислоти, дибутилфталат або суміш їх.

Згідно винаходу, як складних ефірів дикарбонових кислот використовують дибутиловий ефір фталевої кислоти або діоктіловий ефір себациновой кислоти або / і діоктіловий ефір азелаїнової кислоти або суміші їх.

Згідно винаходу, як беззольних атіоксідантов фенольного типів використовують 2,6-ді-трет-бутилфенол, 2,6-ді-трет-бутил-4-метілфенол, складний ефір b - (3,5-ді-трет-бутил-4 -оксіфеніл) -пропіонової кислоти з октадеканолом або 1,6-гександіолом.

Згідно винаходу, як беззольних атіоксідантов фенольного типів використовують 2,6-ді-трет-бутил-4-метілфенол.

Згідно винаходу, суміш гасу і бензину використовують при співвідношенні (0,5-1) 1,0-2,0) (в.ч.).

При використанні присадки в моторних паливах бензинового інтервалу кипіння відбувається поліпшення згоряння паливно-повітряних зарядів в камерах згоряння карбюраторних і інжекторних двигунах і зниження емісії газів СО, _NO x, що пояснюється:

• наявністю в молекулі 1,3-діфенілмочевіна (С ₆ Н ₅ NHCONHC ₆ Н ₅₎ великого числа p-електронів, пов'язаних в єдину пов'язану систему. Ці електрони мають велику рухливістю, тому молекула ДФМ схилу до сильної поляризації при наближенні до заряджених частинок (іонів) плазми полум'я, заряджаючись зразок електричного конденсатора. Сконденсовані навколо поляризованих молекул іони плазми збільшують енергію плазми горіння;
• схильністю молекулярної структури 1,3-діфенілмочевіна (С ₆ Н ₅ NHCONHC ₆ Н ₅₎ при підвищених температурах до відновлення оксидів азоту до чистого азоту;
• до полегшення згоряння вуглеводнів палива до нетоксичного СО ₂ внаслідок стабільності температурного поля в камері згоряння.

Наявність в композиції антиоксидантів, а й використання для приготування присадки розчинника у вигляді суміші рідких вуглеводнів гасу і бензину забезпечує стабільність збереження хіміко-фізичних властивостей присадки протягом тривалого періоду.

Запропонована по заявляється технічному рішенню композиція присадки обрана з групи простих і доступних хімічних сполук. Помічник покращує режим горіння різних за молекулярною будовою рідких вуглеводнів, забезпечується повнота їх згоряння, що знижує питомі витрати моторного палива, знижує емісії по СО і _NO x, знижує смолоутворення, зменшується знос циліндропоршневої групи.

При аналізі відомого рівня техніки не виявлено присадок для моторних палив бензинового інтервалу кипіння з сукупністю ознак, відповідних заявляється технічному рішенню і реалізують вищеописаний технічний результат, який і підтверджується нижче наведеними нагадує опис винаходу.

Суть винаходу пояснюється рекомендаціями щодо вибору сировинних компонентів, прикладами конкретних складів композиційних присадок, рекомендаціями їх практичного застосування і результатами випробувань.

Для виготовлення конкретних складів композицій присадок для палив бензинового інтервалу кипіння, використовуваних в карбюраторних і інжекторних двигунах внутрішнього згоряння, використовують готові до застосування сировинні компоненти.

Для конкретних композицій присадок відповідно до винаходу використовують:

• 1,3-діфенілмочевіна (C ₆ H ₅ NHCONHC ₆ Н _5), м.в. - 212,25, Т _кип. - 262 ° С (Catalog Handbook of Fine Chemicals Aldrich, 1992-1993 р, 250 с.);
• з -пропіловий спирт, втор-бутиловий спирт;
• складні ефіри дикарбонових кислот - дибутиловий ефір фталевої кислоти (С ₆ Н ₄ (Соос ₄ Н _9)2, діоктіловий ефір себациновой кислоти ((CH ₂₎₈ (COOC ₈ H _17)2). Названі складні ефіри дикарбонових кислот при приготуванні композицій присадок обрані в співвідношенні 1: 1;
• беззольний антиоксидант фенольного типу -2,6-ді-трет-бутил-4-метілфенол. Торгова марка «Агідол» -ТУ 385901237-90;
• гас -ТУ-3840158-10-90. Можливе використання гасу ТС-1 -ГОСТ 10227-86;
• торгові препарати вітамінів ретинол і токоферол;
• бензини торгової марки АІ-92.

З використовуваних сировинних компонентів в межах заданих рецептур методом змішування при кімнатній температурі були приготовлені в розрахунку на 500 мл готові композиції присадок по наступних прикладів:

Приклад 1 - присадка по винаходу:

1,3-діфенілмочевіна - 90 г, ізопропіловий і втор-бутиловий спирти в співвідношенні 1: 1 - 100 мл, суміш складних ефірів дикарбонових кислот (дибутиловий ефір фталевої кислоти, діоктіловий ефір себациновой кислоти при співвідношенні 1: 1 (В.Ч.) - 1 мл, 2,6-ді-трет-бутил-4-метілфенол - 0,15 мл, гас 100 мл, бензин АІ-92 - інше.

Приклад 2 - присадка зі складом компонентів за патентом US № 6482243:

ретинол і токоферол при співвідношенні 1: 1 (В.Ч) - 50 мл; ізопропіловий і втор-бутиловий спирти в співвідношенні 1: 1, зазначена суміш складних ефірів дикарбонових кислот при співвідношенні 1: 1 (В.Ч.) - 450 мл.

Приклад 3 - автомобільний бензин АІ-92.

Для вивчення впливу композицій присадок на роботу двигуна внутрішнього згоряння зазначені за прикладами 1 і 2 присадки були в кількості 0,2 мас.% Введені в автомобільний бензин АІ-92. Зазначена норма щодо використання присадок в готових бензинових паливах відповідає відомим рекомендаціям.

При вивченні впливу зазначених за прикладами 1 і 2 рецептур присадок на роботу двигуна внутрішнього згоряння були використані наступні методи.

1. Один з циліндрів двигуна (4-циліндровий, з розподіленим уприскуванням палива, об'ємом 2000 см ^3, ступінь стиснення - 9,8) був обладнаний спеціально доопрацьованій свічкою запалювання з п'єзоелектричним датчиком, що дозволяє перетворювати коливання тиску в циліндрі в електричний сигнал, який в оцифрованому вигляді піддавався обробці методами дискретного перетворення і динамічного спектрального аналізу, що дозволяє відстежувати появу і загасання частотних складових з максимальною роздільною здатністю за частотою 1 Гц.

2. Вимірювання вмісту у відпрацьованих газах (ОГ) оксиду вуглецю (СО), вуглеводнів (СН) і оксидів азоту _(NO x). Виміри проводилися на автомобілях "Нива" і "Тойота-Віста" (розподілене уприскування палива). Вміст СО і СН визначали за допомогою портативного газоаналізатора, зміст _NO x - йодометричним методом з розчину йодиду калію, через який пропускали певний обсяг відпрацьованих газів. Вимірювання проводили на різних режимах роботи двигуна.

3. Дорожні випробування проводили на автомобілях "Нива", "Тойота-Віста", ВАЗ-2106, УАЗ-469, ГАЗ-53, "Волга" ГАЗ-24.

На підставі даних, отриманих при акустичному аналізі процесів в циліндрі двигуна за часом проходження відбитих від поршня ехосигналів, а й даних за значеннями температури відпрацьованих газів в момент випуску, були обчислені значення швидкостей звуку в різні моменти циклу стиснення-розширення, за якими визначені значення тиску в циліндрі при різних режимах роботи. Як видно з наведеної нижче діаграми 1 (див. Фіг.1):

• при використанні присадки (приклад 1) в бензині корисна робота розширюється газу (крива 1) при однаковій витраті палива збільшується (площа, обмежена кривою тиску 4-етап стиснення і кривої 1-етап розширення) приблизно на 25%;
• при використанні присадки (приклад 2) зазначені показники (крива 2) практично відповідають використанню в двигуні внутрішнього згоряння товарного бензину (крива 3).

Зміни по крутний момент в двигунах внутрішнього згоряння (діаграма 2, фіг.2) аналогічні за отриманими величинам.

Отримані по діаграмах 1-2 результати мають аналогічну тенденцію при зміні в межах заданої рецептури (мас.%) Співвідношення сировинних компонентів по заявляється присадці.

Зменшення в композиції 1,3-діфенілмочевіна призводить до зниження отриманих технічних показників по діаграмах 1-2. Збільшення в рецептурі присадки зазначеного з'єднання не робить істотного впливу на тепловий процес роботи двигуна.

З урахуванням цих обставин встановлено доцільність використання заявляється присадки в моторному бензині в межах відомих рекомендацій, але в концентрації не більше 1%.

Зменшення або збільшення в рецептурі присадки заданого співвідношення по алифатическим спиртів, складних ефірів дикарбонових кислот може призвести, з одного боку, до зниження детонаційної стійкості палива, з іншого боку, до підвищення емісії оксидів азоту.

Зменшення в рецептурі присадки заданої кількості антиоксиданту впливає на термохімічну стійкість композиції при використанні в останній зазначених розчинників. Збільшення антиоксидантів підвищує собівартість присадки.

Використання для приготування присадки розчинника на основі суміші рідких вуглеводнів відповідно гасу і бензину найбільш оптимально для технологічної сумісності композиції присадки з моторними бензинами. Зазначене по винаходу співвідношення між гасом і бензинів відповідає, з одного боку, вимогам пожежної безпеки, а з іншого боку, найбільш оптимально для умов використання присадки в товарних бензинах

Дослідженнями і підтверджено, що хіміко-фізичні властивості присадки по відношенню до товарних бензинів стійкі протягом тривалого періоду (понад 3-х місяців). Випробування присадки, що містить ретинол і токоферол, після 20 днів зберігання цієї присадки показали, що технічні показники при використанні бензину з цієї присадкою відповідають показникам товарного автомобільного бензину без даної присадки.

Те, що відбувається в результаті використання присадки по винаходу явище пояснюється наступним:

На початковій стадії горіння процес протікає по розгалуженому ланцюговому механізму до тих пір, поки температура в циліндрі не досягне критичного значення, при якому починається іонізація газу, що супроводжується витратами енергії і деякою стабілізацією температури і тиску (точки 4.1, 4.2, 4.3 - діаграма 1).

При наявності присадки (приклад 1) утворюються при запаленні вуглеводнів іони газових компонентів концентруються навколо поляризованих молекул діфенілмочевіна, що зміщує рівновагу і полегшує подальшу іонізацію газу. Значна частка енергії, що виділяється при горінні, переходить в потенційну енергію пов'язаних зарядів. У міру зниження тиску в циліндрі (крива 1) при здійсненні поршнем роботи (ділянка розширення) запасені енергія вивільняється, при цьому тиск на поршень знижується менш різко, зростає ККД і крутний момент (крива 1.1 - діаграма 2).

Оскільки згоряння палива відбувається за дуже короткий проміжок часу, основна частина молекул присадки, що володіє значною хімічною стійкістю, не встигає зруйнуватися навіть при таких високих температурах, присадка згорає після. Даний факт підтверджується і тим, що при наявності присадки (приклад 1) менше різко знижується стрибок тиску в момент розвитку горіння, що виявлено при відтворенні необроблених звукових файлів, записаних безпосередньо з датчика, при уповільненні швидкості відтворення в 32-64 рази.

Іншою особливістю присадки щодо винаходу (приклад 1) є її здатність реагувати з оксидами азоту з утворенням молекулярного азоту, води і вуглекислого газу.

Доказом на користь уявлення про участь присадки в процесах горіння в молекулярній формі є різке зниження концентрації оксидів азоту у відпрацьованих газах при додаванні присадки в паливо.

Так, при роботі двигуна автомобіля "Тойота-Віста" без навантаження при частоті обертання колінчастого вала 1000 об / хв введення присадки (приклад 1) в бензин в концентрації 0,2% призводить до падіння вмісту _NO x з 0,4 мг / м ³ до величини, меншої межі виявлення (0,01 мг / м ^3). Вміст оксиду вуглецю (СО) і вуглеводнів (СН) і знижується. Ступінь цього зниження залежить від режиму роботи двигуна і досягає 6-кратного значення для СО і 14-кратного для СН при 2000 об / хв без навантаження ( "Тойота-Віста" без каталітичного фільтра-дожигатель).

Дорожні випробування на різних автомобілях, різних бензинах в літній, осінній та зимовий періоди при русі по місту і по трасі дозволяють зробити наступні висновки:

при огляді деталей і вузлів двигунів, які напрацювали понад 5000 км пробігу з присадкою по винаходу будь-яких ознак негативного впливу, присадки на двигун не виявлено;

при використанні присадки по винаходу знижується чутливість двигуна до зміни кута випередження запалювання. Це дозволяє переходити на менш якісний бензин без значущого зниження потужності і збільшення витрати. При проведенні дорожніх випробувань на автомобілях "Волга" ГАЗ-24, "Москвич" 412, ГАЗ-53, УАЗ-469 з прямогонним газовим бензином (БГС, октанове число-65 по моторному методу) не виявлено суттєвих відмінностей БГС з присадкою від товарного бензину АІ-80. і проводилися випробування БГС з присадкою на автомобілі ВАЗ-2106. У цьому випадку установка більш пізнього запалювання дозволяє усувати детонацію без помітної втрати в потужності.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Присадка для бензинових палив, що містить циклічний ароматичне з'єднання і оксигенатів у вигляді суміші спиртів С _2-С5 і складних ефірів дикарбонових кислот, що відрізняється тим, що в якості циклічного ароматичного сполуки використовують 1,3-діфенілмочевіна формули З ₆ Н ₅ NHCONHC ₆ Н _5, присадка додатково містить беззольний антиоксидант фенольного типу та розчинник у вигляді суміші гасу і бензину при наступному співвідношенні, мас.%:

2. Присадка по п.1, що відрізняється тим, що в якості складних ефірів дикарбонових кислот містить ефіри адипінової кислоти, дибутиловий ефір адипінової кислоти, дибутиловий ефір фталевої кислоти, діоктіловий ефір себациновой кислоти, діоктіловий ефір азелаїнової кислоти, дибутилфталат або суміш їх.

3. Присадка по п.2, що відрізняється тим, що в якості складних ефірів дикарбонових кислот містить дибутиловий ефір фталевої кислоти або діоктіловий ефір себациновой кислоти або / і діоктіловий ефір азелаїнової кислоти або суміші їх.

4. Присадка по п.1, що відрізняється тим, що в якості беззольних атіоксідантов фенольного типів містить 2,6-ді-трет-бутилфенол, 2,6-ді-трет-бутил-4-метілфенол, складний ефір b - (3, 5 ді-трет-бутил-4-оксифеніл) -пропіонової кислоти з октадеканолом або 1,6-гександіолом.

5. Присадка по п.4, що відрізняється тим, що в якості беззольних атіоксідантов фенольного типів містить 2,6-ді-трет-бутил-4-метілфенол.

6. Присадка по п.1, що відрізняється тим, що містить суміш гасу і бензину при їх співвідношенні (0,5-1) 1,0-2,0) (ст. Ч.).

Версія для друку
Дата публікації 07.04.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів