Універсальна присадка до палив двигунів внутрішнього горіння

Изобретение относится к нефтехимии и может быть использовано в производстве присадок к горючесмазочным материалам. Известна присадка к бензину, которая представляет собой диэфир фталевой кислоты и C1-C8 спиртов [1]. Присадку вводят в бензин в количестве 0,05-5% от веса бензина. Такая присадка снижает количество окиси углерода в выхлопных газах и уменьшает образование нагарных отложений на поверхности поршнецилиндровой части двигателя. Однако использование присадки не обеспечивает экономии топлива и повышение мощности двигателя. Наиболее близкой по технической сущности является присадка к бензинам для двигателей внутреннего сгорания, которая уменьшает токсичность отработанных газов, повышает мощность двигателя, уменьшает расход топлива [2]. В состав присадки входят, мас. ч.: алифатический C1-C4 одноатомный, предельный спирт 10-70 бензол и/или алкил-замещенный бензол 10-88 пропиленоксид 2-30 Добавку вводят в бензины в количестве 0,5-12%. Однако, держание в составе присадки ароматических соединений, таких как бензол и/или алкилзамещенный бензол, не обеспечивает предотвращение образования нагара на рабочей поверхности поршне-цилиндровой части двигателя, а также не может в значительной мере снизить токсичность отработанных газов. Кроме того, в состав присадки входит такое токсичное и пожароопасное вещество, как пропиленоксид (класс опасности 2, ПДК = 1 мг/м3, to вспышки = -37°С, область воспламенения 2,1-37,0%), которое в значительной мере повышает требования к безопасности и охране труда на рабочем месте. В основу изобретения поставлена задача создать путем подбора компонентов и их количественных соотношений присадку к топливам двигателей внутреннего сгорания, которую можно было бы использовать как для бензинов, так и для дизельного топлива и которая обладала бы комплексом свойств, обеспечивающим предотвращение образования нагара на рабочей поверхности поршне-цилиндровой части двигателя, снижение токсичности отработанных газов и расхода топлива, повышение мощности двигателя и безопасность работы. Поставленная задача может быть решена введением в состав присадки кроме алифатического С 1-С4 одноатомного, предельного спирта дополнительно мочевины, уксусной кислоты и воды при следующем соотношении компонентов, вес. %: алифатический C1-C4 одноатомный предельный спирт 52-84 мочевина 4-12 уксусная кислота 4-12 вода 8-24 Взаимосвязь и взаимовлияние подобранных авторами компонентов и их количественных соотношений определяет обеспечение универсального комплекса свойств заявляемого присадки к топливам двигателей внутреннего сгорания. Присадку готовят простым смешением расчетного количества компонентов и перемешиванием до полного растворения мочевины. Для экспериментальной проверки предлагаемой присадки были приготовлены 11 составов, 5 из которых доказали оптимальные результаты. В табл. 1 приведены составы присадок. Испытания проводили на автомобилях марок ЗИЛ-138, ГАЗ-24, ВАЗ21011, 2103. КамАЗ-5320, автобусах ЛАЗ-699Р и Икарус-280. Испытания проводили по стандартным методикам; содержание СО и СН в выхлопных газах определяли по ГОСТ 17.2.203-87, дымность - по ГОСТ 21393-75, состояние поверхности камеры сгорания оценивали по ГОСТ 20991-75 (для бензиновых двигателей) и по ГОСТ 20303-74 (для дизельных двигателей). Результаты испытаний приведены в табл. 2. В качестве примера в таблице приведены результаты испытания присадки на автомобиле ГАЗ-24 (бензин АИ-93), дымность испытывалась для дизельного топлива на автобусе Икарус-280. Как видно из таблицы, использование присадки заявляемого состава (примеры 1-5) позволяет снизить количество вредных выбросов в атмосферу (содержание СО, СН) в 3-7 раз по сравнению с бензином без присадки (пример 13) и в 2-3 раза по сравнению с прототипом (пример 12). При этом мощность двигателя повышается на 21-25% (по прототипу на 4-5%), а расход топлива снижается на 10-15% (по прототипу на 4-5%). Дымность дизельных двигателей с использованием присадки снижается в 5-6 раз (по прототипу в 1,5-2 раза). В значительной степени предотвращается образование нагара на поверхности поршне-цилиндровой части двигателя - суммарный балл состояния поверхности камеры сгорания снижается с 6,5 баллов для бензина без присадки до 1,9-2,0 баллов для бензина с предлагаемой присадкой (по прототипу - 6,0 балла). Наилучшие достигнутые показатели для различных двигателей автомобилей и автобусов на различных видах топлива приведены в табл. 3 и 4. Таким образом, использование заявляемой присадки может иметь большое народнохозяйственное значение, поскольку позволяет: - снизитьв 2,5-7,5 раз количество вредных выбросов в атмосферу карбюраторных двигателей за счет повышения полноты сгорания топлива; - снизить в 5-6 раз процент дымности при работе дизельных двигателей внутреннего сгорания; - повысить мощность двигателя на 25-30%; - снизить расход горючего при эксплуатации транспорта на 10-15%; - продлить срок эксплуатации двигателя за счет предотвращения образования нагара на рабочей поверхности поршне-цилиндровой части. Кроме того, заявляемая присадка более экономична, поскольку она вводится в товарное топливо в количестве 0,005-0,01 об. % для бензина и 0,01-0,03 об. % для дизельного топлива, в отличие от присадки по прототипу, вводимой в количестве 0,5-12 об. %. Таблица 1 Количественный состав образцов присадки Наименование ингредиентов Метиловый спирт Этиловый спирт Пропиленовый спирт Изобутиловый спирт Бутиловый спирт Мочевина Уксусная кислота Вода 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 52 12 12 24 64 10 6 20 68 8 10 14 76 6 8 10 84 4 4 8 50 12 14 24 -86 4 4 6 60 14 2 24 70 2 10 18 78 8 8 6 60 8 6 26 Таблица 2 Результаты испытаний * Показатели 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Содержание 0,7/1,4 0,6/1,3 0,5/1,1 0,6/1,2 1,4/2,1 2,0/2,8 0,4/1,0 0,4/0,8 0,3/0,7 0,3/0,8 0,4/0,9 0,6/1,2 0,5/1,1 СО, % ** Содержание СН, % ** 120/60 110/55 100/50 120/65 125/65 135/80 130/70 140/80 135/75 130/70 135/70 250/100 750/150 Мощность, л.с. 110 112 113 111 109 106 105 107 106 105 105 94 90 Расход топлива, л 10,0 9,8 9,8 9,9 10,0 10,3 10,5 10,4 10,4 1,2 10,3 10,8 11,2 Дымность, % ** 8,4/9,5 8,3/9,4 8,2/9,2 8,4/9,5 8,5/9,6 8,9/10,0 8,7/9,9 8,9/10,2 8,8/10,1 8,7/9,9 8,8/10,2 21,2/30,0 44,0/56,0 Состояние поверхности камеры сгорания, балл 2,0 1,9 1,9 2,0 2,0 2,2 2,1 2,2 2,2 2,1 2,3 6,0 6,5 * - номера примеров табл. 2 соответствуют номерам примеров табл. 1 ** - 1-й показатель определен на min оборотах холостого хода, 2-й - на max оборотах холостого хода. Примечание: присадка вводилась в бензин в количестве 0,0075 об. %, в диз. топливо - 0,02 об. % Таблица 3 Сравнительные показатели расхода топлива для различных двигателей автомобилей и автобусов Тип машины Топливо АИ-93 А-76 А-50 А-76 А-76 Диз. топливо Диз. топливо ГАЗ-24 ВАЗ-2103 ЗИЛ-138 ЛАЗ-699Р КамАЗ-5320 Икарус-280 Расход на 100 км пути, л Без присадки С присадкой 9,8 11,2 8,5 9,8 28,8 34,0 25,9 31,2 33,3 39,0 20,3 24,7 39,8 34,2 Таблица 4 Сравнительные показатели мощности двигателя и вредных выбросов при его работе Тип машины Топливо Без присадки С присадкой Мощность СО, %* СН, %* Дымность, Мощность СО, %* СН, %* Дымность л.с. %* л.с. , %* 160 0,4/0,8 200/90 ЗИЛ-138 А-50 118 1,0/4,2 1200/850 172 0,2/0,6 140/40 А-76 130 1,4/3,5 1300/950 113 0,3/0,7 100/50 ГАЗ-24 АИ-93 90 2,0/2,8 750/650 90,4/43,8 204 КамАЗ-5320 Диз. топ. 170 12,7/7,1 44,0/56,0 216 Икарус-280 Диз. топ. 190 8,2/9,3 * - первый показатель получен на min оборотах, второй на max оборотах холостого хода. Примечание: присадка вводилась а бензин а количестве 0,0075 об. %, в дизельное топливо - в количестве 0,02 об. %