RU2314334C1 - Additive compound to the combustion engine fuel - Google Patents
Additive compound to the combustion engine fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2314334C1 RU2314334C1 RU2006127026/04A RU2006127026A RU2314334C1 RU 2314334 C1 RU2314334 C1 RU 2314334C1 RU 2006127026/04 A RU2006127026/04 A RU 2006127026/04A RU 2006127026 A RU2006127026 A RU 2006127026A RU 2314334 C1 RU2314334 C1 RU 2314334C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion
- fuel
- additive
- alkyl
- compounds
- Prior art date
Links
Landscapes
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, в частности к присадкам для топлив, предназначенным для использования в двигателях внутреннего сгорания.The invention relates to oil refining and petrochemicals, in particular to additives for fuels intended for use in internal combustion engines.
Процесс сгорания при реакции окисления молекул топлива протекает по разветвленному радикально-цепному механизму с образованием свободных радикалов, чрезвычайно активных частиц, которые, помимо основных продуктов горения, порождают продукты неполного сгорания топлива, в том числе окись углерода, окислы азота, различные углеводороды, являющиеся основными источниками загрязнения окружающей среды.The combustion process during the oxidation of fuel molecules proceeds according to a branched radical chain mechanism with the formation of free radicals, extremely active particles, which, in addition to the main products of combustion, produce products of incomplete combustion of the fuel, including carbon monoxide, nitrogen oxides, various hydrocarbons, which are the main sources of environmental pollution.
Наиболее вредным продуктом окисления топлива являются оксиды азота (NOx), образующиеся в результате химической реакции между азотом и кислородом при температуре в камере сгорания свыше 1500 К. Окислы азота NO и NO2 (вместе называемые NOx) являются основными реагентами образования фотохимического смога. Проблема удаления окислов азота является одной из ключевых проблем горения и экологии.The most harmful product of fuel oxidation is nitrogen oxides (NO x ), formed as a result of a chemical reaction between nitrogen and oxygen at a temperature in the combustion chamber above 1500 K. Nitrogen oxides NO and NO 2 (collectively called NO x ) are the main reagents for the formation of photochemical smog. The removal of nitrogen oxides is one of the key problems of combustion and ecology.
Для решения возрастающих экологических требований по сокращению эмиссии окислов азота в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания в соответствии со Стандартами Евро-4 и Евро-5 разработана и внедрена технология SCR (Selective Catalytic Reduction), предусматривающая наличие на автомобилях соответствующей емкости под реагент AdBlue, являющийся стандартизованным водным раствором карбамида (мочевины). При использовании технологии SCR реагент AdBlue автоматически подмешивается к горячему потоку отработавших газов, в котором содержатся ядовитые окислы азота, а катализатор SCR преобразует эту смесь в безвредный молекулярный азот и водяной пар. Однако применение данной технологии рассчитано преимущественно для грузового транспорта с дизельным двигателем внутреннего сгорания и требует модернизации всей автозаправочной инфраструктуры.To address the increasing environmental requirements to reduce the emission of nitrogen oxides in the exhaust gases of an internal combustion engine, SCR (Selective Catalytic Reduction) technology has been developed and implemented in accordance with Euro-4 and Euro-5 standards, which provides for the presence of an appropriate AdBlue reagent tank on vehicles, which is standardized an aqueous solution of urea (urea). Using SCR technology, AdBlue is automatically mixed into the hot exhaust stream containing toxic nitrogen oxides, and the SCR catalyst converts this mixture into harmless molecular nitrogen and water vapor. However, the application of this technology is designed primarily for freight vehicles with a diesel internal combustion engine and requires the modernization of the entire filling infrastructure.
Наиболее перспективными направлениями в снижении эмиссии окислов азота в отработавших газах являются технические решения по разработке моторных топлив (дизельных и бензиновых), предусматривающих использование в топливе технологических добавок, присадок в виде растворимых в органических растворителях производных мочевины, что не требует внесения изменений в конструкцию топливной аппаратуры двигателя внутреннего сгорания и в технологии топливной заправки на АЭС.The most promising directions in reducing the emission of nitrogen oxides in exhaust gases are technical solutions for the development of motor fuels (diesel and gasoline), which include the use of technological additives, additives in the form of urea derivatives soluble in organic solvents, which does not require changes in the design of fuel equipment internal combustion engine and in the technology of fueling at nuclear power plants.
Известны присадки к моторным топливам (см. патенты RU №№ (заявка 2003137374)(1), 2246528, C10L 1/22, опубл. 20.02.05 г. (2)), которые для улучшения режима горения и снижения в отработавших газа эмиссии СО и NOx содержат стабилизатор горения на основе соединений производных мочевины.Additives to motor fuels are known (see patents RU No№ (application 2003137374) (1), 2246528, C10L 1/22, published on 02.20.05 (2)), which are used to improve the combustion mode and reduce emissions in the exhaust gas CO and NO x contain a combustion stabilizer based on compounds of urea derivatives.
В техническом решении (2), наиболее близкое решение к заявляемому, предложена присадка к моторному топливу и топливо, ее содержащее, согласно которому присадка к моторному топливу содержит совместимый с топливом жидкий носитель и стабилизатор горения на основе соединений производных мочевины формулы (А)In the technical solution (2), the closest solution to the claimed one, an additive for engine fuel and a fuel containing it are proposed, according to which the additive for engine fuel contains a liquid carrier and a combustion stabilizer based on compounds of urea derivatives of formula (A) compatible with the fuel
где R1 - замещенный или незамещенный арильный, алкильный или алкенильный радикал, R2 - водород, арильный или алкильный радикал, X - замещенная или незамещенная аминогруппа.where R 1 is a substituted or unsubstituted aryl, alkyl or alkenyl radical, R 2 is hydrogen, an aryl or alkyl radical, X is a substituted or unsubstituted amino group.
В данном техническом решении в качестве соединения производных мочевины преимущественно используют N,N1-диизопропил-N,N1-дифенилмочевины или N,N1-диметил-N,N1-дифенилмочевины, или N,N1-диэтил-N,N1-дифенилмочевины при следующем соотношении, мас.%:In this technical solution, N, N 1 -diisopropyl-N, N 1 -diphenylurea or N, N 1 -dimethyl-N, N 1 -diphenylurea, or N, N 1 -diethyl-N, N are predominantly used as compounds of urea derivatives. -difenilmocheviny 1 in the following ratio, wt.%:
Топливо на основе смеси жидких углеводородов содержит названное соединение формулы (А) предпочтительно в количестве 0,01-2 мас.% на штатное количество топлива.Fuel based on a mixture of liquid hydrocarbons contains the named compound of formula (A), preferably in an amount of 0.01-2 wt.% Per standard amount of fuel.
По мнению авторов, наличие в составе топлива электроноактивного стабилизатора горения на основе соединений производных мочевины обеспечивает в процессе горения накопление в замкнутом объеме камеры сгорания избытка отрицательных ионов, создающих за счет взаимно отталкивающих одноименных зарядов высокое электростатическое давление на рабочую поверхность поршня, что повышает коэффициент полезного действия двигателя.According to the authors, the presence of an electronically active combustion stabilizer based on urea derivatives in the fuel ensures the accumulation of an excess of negative ions in the closed chamber of the combustion chamber, which, due to mutually repulsive charges of the same name, creates high electrostatic pressure on the piston working surface, which increases the efficiency engine.
По мнению авторов данного решения, образуемые подвижные отрицательные ионы при движении поршня на цикле расширения взаимодействуют с продуктами горения, понижая их температуру, что приводит к расширению пределов горения, а следовательно, к стабилизации течения цепных реакций горения, к снижению количества токсичных компонентов, в том числе окислов азота (NO) в отработавших газах.According to the authors of this solution, the mobile negative ions formed during the movement of the piston on the expansion cycle interact with the combustion products, lowering their temperature, which leads to the expansion of the combustion limits and, consequently, to the stabilization of the chain reaction of combustion, to reduce the number of toxic components, including the number of nitrogen oxides (NO) in the exhaust gas.
Указанная в данном изобретении эффективность стабилизации течения цепных реакций горения достигается при 0,1 мас.% концентрации соединения на основе производных мочевины в штатном топливе бензиновых фракций.The efficiency of stabilization of the chain reaction of combustion indicated in this invention is achieved at 0.1 wt.% Concentration of the compound based on urea derivatives in regular fuel of gasoline fractions.
Вместе с тем, следует отметить:However, it should be noted:
процесс стабилизации течения цепных реакций горения топливной смеси, содержащей стабилизатор горения на основе соединений производных мочевины, происходит, в основном, за счет термохимических процессов при взаимодействии продуктов распада названных соединений и продуктов горения топливной смеси. Соединения на основе производных мочевины термически лабильны (нестойки) и уже при температуре ниже 300°С претерпевают ряд последовательных распадов с образованием положительно заряженных ионов (фрагментов), нейтральных молекул или радикалов, в том числе СО(NH2)2·NH3 и СО(NH2)2·СН3ОН, СО(NH2)2·H2O2 и др., которые претерпевают дальнейший распад с образованием, в том числе, двуокиси углерода, аммиака (NH3). Именно наличие в продуктах распада указанных соединений аммиака (NH3), связывающего «быстрые» окислы азота (NO), наработка которых происходит в области фронта со стороны свежей, еще несгоревшей смеси по радикально-цепным реакциям с саморазгревом в начале горения с участием радикалов СН, оказывает управляющее энергетическое воздействие на процесс горения и способствует снижению температуры начального этапа горения (реакционное взаимодействие NH3 с NO в присутствии кислорода происходит с образованием паров воды).the process of stabilization of the chain reaction of combustion of a fuel mixture containing a combustion stabilizer based on compounds of urea derivatives occurs mainly due to thermochemical processes during the interaction of the decomposition products of these compounds and the combustion products of the fuel mixture. Compounds based on urea derivatives are thermally labile (unstable) and even at temperatures below 300 ° C undergo a series of sequential decays with the formation of positively charged ions (fragments), neutral molecules or radicals, including CO (NH 2 ) 2 · NH 3 and CO (NH 2 ) 2 · CH 3 OH, CO (NH 2 ) 2 · H 2 O 2 and others, which undergo further decomposition with the formation, including carbon dioxide, ammonia (NH 3 ). It is the presence in the decomposition products of these compounds of ammonia (NH 3 ) that binds “fast” nitrogen oxides (NO), the production of which occurs in the front region from the side of a fresh, still unburned mixture according to radical chain reactions with self-heating at the beginning of combustion with the participation of CH radicals , has a controlling energy effect on the combustion process and helps to reduce the temperature of the initial stage of combustion (the reaction of NH 3 with NO in the presence of oxygen occurs with the formation of water vapor).
Однако понижение температуры горения снижает скорости реакций образования оксида азота, что ухудшает «энерговложение» управляющего воздействия аммиака на расширение пределов горения и воспламенения, увеличивается эмиссия вредных выбросов.However, lowering the combustion temperature decreases the rate of reactions of the formation of nitric oxide, which worsens the "energy input" of the controlling effect of ammonia on expanding the limits of combustion and ignition, and the emission of harmful emissions increases.
На эффективность процесса стабилизации режима горения топливной смеси, содержащей заданное по отношению к штатному составу топлива количество соединений на основе производных мочевины, существенное влияние оказывают такие факторы, как состав топливовоздушной смеси, начальная температура в камере сгорания, способствующие интенсификации разогрева реагирующих веществ и накоплению в камере сгорания химически активных продуктов.The efficiency of the process of stabilization of the combustion mode of the fuel mixture containing the amount of compounds based on urea derivatives specified in relation to the standard fuel composition is significantly affected by such factors as the composition of the air-fuel mixture, the initial temperature in the combustion chamber, which contribute to the intensification of the heating of reactants and accumulation in the chamber combustion of reactive products.
При работе двигателя в режиме «обедненной» топливной смеси избыток кислорода (в отсутствие СН) взаимодействует с закисью азота (N2О) и оказывается главным и основным источником NO, а химическое взаимодействие аммиака с NO при высоком содержании кислорода приводит к образованию не только атомарного азота, но его вредных окислов.When the engine is in the "lean" fuel mixture of an excess of oxygen (in the absence CH) is reacted with nitrous oxide (N 2 O) and is the main and the main source of NO, and the chemical interactions of ammonia with NO at a high oxygen content results in the formation not only of atomic nitrogen, but its harmful oxides.
При работе двигателя в режиме «обогащенной» топливной смеси недостаток кислорода в последней увеличивает количество несгоревших частиц топлива, прогрессивно увеличивающих локальное повышение температуры в камере сгорания, что увеличивает детонационную активность штатного топлива, повышается активность образования СО, оксидов азота, снижается эффективность стабилизирующего воздействия аммиака на процесс горения, возрастает термическая активность газовой смеси.When the engine is in the “enriched” fuel mixture mode, the lack of oxygen in the latter increases the amount of unburned fuel particles, progressively increasing the local temperature increase in the combustion chamber, which increases the detonation activity of standard fuel, increases the activity of the formation of CO, nitrogen oxides, and reduces the effectiveness of the stabilizing effect of ammonia on the combustion process, the thermal activity of the gas mixture increases.
При работе двигателя в режиме «холодного» запуска длительность процесса распада молекул соединений на основе производных мочевины увеличивается, снижается эффективность стабилизирующего воздействия продуктов распада названных соединений на процесс горения.When the engine is operating in the cold start mode, the duration of the decomposition of molecules of compounds based on urea derivatives increases, and the effectiveness of the stabilizing effect of the decomposition products of the compounds on the combustion process decreases.
Таким образом, при наличии в топливе известной присадки на основе соединений производных мочевины:Thus, if there is a known additive in the fuel based on compounds of urea derivatives:
стабилизируется течение цепных реакций горения, которые, однако, осуществляются при значительной затратной части соединений на основе производных мочевины в штатном составе топлива;the course of combustion chain reactions is stabilized, which, however, are carried out at a significant costly part of compounds based on urea derivatives in the regular fuel composition;
не обеспечивается эффективность стабилизирующего воздействия на процесс горения продуктов распада соединений производных мочевины в зависимости от состава топливовоздушной смеси, подаваемой в камеру сгорания.the effectiveness of the stabilizing effect on the combustion process of the decomposition products of compounds of urea derivatives depending on the composition of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is not ensured.
Задача изобретения состояла в создании топливной присадки, которая при минимизированной затратной части компонентов в ней обеспечивает технический результат повышения эффективности стабилизирующего воздействия на реакции горения топлива за счет расширения пределов его сгорания в объеме камеры сгорания и вне зависимости от состава топливовоздушной смеси.The objective of the invention was to create a fuel additive, which, while minimizing the cost of the components in it, provides the technical result of increasing the effectiveness of the stabilizing effect on the fuel combustion reaction by expanding the limits of its combustion in the volume of the combustion chamber and regardless of the composition of the air-fuel mixture.
Для решения поставленной технической задачи предложена присадка для моторных топлив, содержащая совместимый с топливом жидкий носитель со стабилизатором горения на основе соединений производных мочевины формулы (А)To solve the technical problem, an additive for motor fuels is proposed containing a liquid carrier compatible with fuel with a combustion stabilizer based on compounds of urea derivatives of formula (A)
где R1 - замещенный или незамещенный арильный, алкильный или алкенильный радикал, R2 - водород, арильный или алкильный радикал, X - замещенная или незамещенная аминогруппа, в которую согласно изобретению дополнительно введено совместимое с топливом металлоорганическое соединение в виде алкил(C1-С3)циклопентадиенилтрикарбонил марганца или ферроцен, или алкил(С2-С4)-ферроцен при следующем соотношении компонентов, мас.%:where R 1 is a substituted or unsubstituted aryl, alkyl or alkenyl radical, R 2 is hydrogen, an aryl or alkyl radical, X is a substituted or unsubstituted amino group into which according to the invention an additional metal-compatible organometal compound in the form of alkyl (C 1 -C 3 ) manganese cyclopentadienyltricarbonyl or ferrocene, or alkyl (C 2 -C 4 ) -ferrocene in the following ratio of components, wt.%:
Согласно изобретению в качестве металлоорганического соединения используют алкил(С1-С3)циклопентадиенилтрикарбонил марганца.According to the invention, alkyl (C 1 -C 3 ) manganese cyclopentadienyltricarbonyl is used as an organometallic compound.
Согласно изобретению в качестве соединений производных мочевины используют N,N1-диметил-N,N1-дифенилмочевину или N,N1-диэтил-N,N1-дифенилмочевину.According to the invention as compounds of urea derivatives using N, N 1 -dimethyl-N, N 1 -difenilmochevinu or N, N-diethyl 1-N, N 1 -difenilmochevinu.
Согласно изобретению в качестве жидкого носителя используют любые углеводородные носители, например смесь ксилола, керосина и толуола, при следующем соотношении: 1:3,3:(0,44-0,5).According to the invention, any hydrocarbon carriers, for example a mixture of xylene, kerosene and toluene, are used as a liquid carrier, in the following ratio: 1: 3.3: (0.44-0.5).
Согласно изобретению присадка дополнительно содержит антиоксидант аминного или фенольного типа, предпочтительно 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, при 0,03-0,05 мас.% содержании их в составе или смесь их.According to the invention, the additive further comprises an amine or phenolic type antioxidant, preferably 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, at 0.03-0.05% by weight of their composition or a mixture thereof.
Согласно изобретению в качестве антиоксиданта используют 2,6-ди-трет-бутилфенол или 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол или N-аллилдифениламин, или октилированный дифениламин.According to the invention, 2,6-di-tert-butylphenol or 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol or N-allyldiphenylamine or octylated diphenylamine is used as an antioxidant.
Согласно изобретению присадка дополнительно содержит любую отдушку и краситель, например апельсиновое масло и кукурму, при 0,05-0,07 мас.% содержании их в составе.According to the invention, the additive further comprises any fragrance and dye, for example orange oil and turmeric, at 0.05-0.07 wt.% Their content in the composition.
При реализации изобретения, благодаря использованию в моторном топливе присадки, содержащей стабилизатор горения в виде соединения на основе производных мочевины формулы (А) и металлоорганическую добавку на основе соединений марганца или железа, при заданном их содержании (мас.%), повышается эффективность горения топливного заряда за счет расширения пределов его сгорания в объеме камеры цилиндропоршневой группы.When implementing the invention, due to the use of additives in motor fuel containing a combustion stabilizer in the form of a compound based on urea derivatives of formula (A) and an organometallic additive based on manganese or iron compounds, at a given content (wt.%), The fuel charge burning efficiency is increased due to the expansion of the limits of its combustion in the chamber volume of the piston-cylinder group.
Объясняется это тем, что содержащееся в присадке металлоорганическое соединение оказывает благоприятное каталитическое воздействие на аммиак (NH3), образующийся в процессе термического распада производных мочевины, который не только участвует в процессе взаимодействия с окислами азота (NO), образующимися при горении топливной смеси, но и:This is explained by the fact that the organometallic compound contained in the additive has a favorable catalytic effect on ammonia (NH 3 ) formed during the thermal decomposition of urea derivatives, which not only participates in the process of interaction with nitrogen oxides (NO) formed during the combustion of the fuel mixture, but and:
частично окисляется до закиси азота (N2O), которая распадается при температуре 500-900°С на азот и кислород, при этом дополнительное наличие последнего из которых в камере сгорания на стадии расширения повышает эффективность цепных реакциях горения углеводородных фракций;partially oxidized to nitrous oxide (N 2 O), which decomposes at a temperature of 500-900 ° C into nitrogen and oxygen, the additional presence of the latter of which in the combustion chamber at the expansion stage increases the efficiency of chain reactions of combustion of hydrocarbon fractions;
распадается в газовой среде уже при температуре 300-400°С на азот и водород, что существенно улучшает коэффициент полезного действия двигателя и одновременно снижает количество вредных выбросов в отработавших газах.it decomposes in a gaseous environment even at a temperature of 300-400 ° C into nitrogen and hydrogen, which significantly improves the engine's efficiency and at the same time reduces the amount of harmful emissions in exhaust gases.
Регулирующее воздействие металлоорганической добавки на продукты распада производных мочевины повышает эффективность стабилизации химических и термических процессов горения при изменяющемся температурном режиме в объеме камеры сгорания. Наличие названного каталитического регулятора эффективно воздействует на стабилизацию процессов горения вне зависимости от количества основного окислителя (кислорода) в составе топливовоздушной смеси и температуры запуска.The regulatory effect of organometallic additives on the decay products of urea derivatives increases the stabilization efficiency of chemical and thermal combustion processes under varying temperature conditions in the volume of the combustion chamber. The presence of the said catalytic controller effectively affects the stabilization of combustion processes, regardless of the amount of the main oxidizing agent (oxygen) in the composition of the air-fuel mixture and the starting temperature.
При анализе уровня техники не выявлена известность присадок к моторному топливу с совокупностью признаков, соответствующих заявляемому техническому решению и реализующих выше описанный результат.The analysis of the prior art did not reveal the popularity of additives to motor fuel with a combination of features corresponding to the claimed technical solution and implementing the above result.
Вместе с тем известны технологические добавки для моторных топлив на основе металлоорганических соединений, например «Hitec-3000» или «Hitec-3062», или ферроцен или алкил(С2-С4)ферроцен (см. патенты RU №2009176, 2264434), наличие которых способствует улучшению антидетонационных свойств моторных топлив бензиновых фракций.At the same time, technological additives for motor fuels based on organometallic compounds are known, for example, Hitec-3000 or Hitec-3062, or ferrocene or alkyl (C 2 -C 4 ) ferrocene (see patents RU No. 2009176, 2264434), the presence of which helps to improve the antiknock properties of motor fuels of gasoline fractions.
Однако из известного уровня техники не следует, что использование топливной присадки со стабилизатором горения на основе соединений производных мочевины и металлоорганическим соединением на основе марганца или железа, при заданном содержании (мас.%) их в композиции, оказывает комплексное воздействие на эффективность горения топлива. Расширение пределов сгорания топливного заряда при изменяющемся температурном режиме в объеме камеры приводит к повышению коэффициента полезного действия двигателя и к снижению эмиссии токсичных компонентов, в том числе окислов азота (NO) в отработавших газах.However, it does not follow from the prior art that the use of a fuel additive with a combustion stabilizer based on compounds of urea derivatives and an organometallic compound based on manganese or iron, at a given content (wt.%) Of them in the composition, has a complex effect on the combustion efficiency of the fuel. The expansion of the limits of combustion of the fuel charge with a changing temperature in the chamber volume leads to an increase in the efficiency of the engine and to a reduction in the emission of toxic components, including nitrogen oxides (NO) in the exhaust gases.
Таким образом, приведенный анализ известного уровня техники свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критериям «новизна», «изобретательский уровень».Thus, the above analysis of the prior art indicates that the claimed technical solution meets the criteria of "novelty", "inventive step".
Заявляемое техническое решение может быть промышленно реализовано в качестве готового к применению продукта, предназначенного для использования в моторных топливах, предпочтительно бензиновых фракций.The claimed technical solution can be industrially implemented as a ready-to-use product intended for use in motor fuels, preferably gasoline fractions.
Сущность изобретения поясняется рекомендациями относительно выбора сырьевых компонентов для изготовления присадки, примерами конкретных составов и результатами испытаний заявляемой присадки к моторному топливу и известной.The invention is illustrated by recommendations regarding the selection of raw materials for the manufacture of additives, examples of specific compositions and test results of the inventive additives to motor fuel and known.
Для изготовления присадки к моторному топливу используют готовые к применению товарные продукты:For the manufacture of additives to motor fuels, ready-to-use commercial products are used:
соединение производных мочевины формулы (А) - N,N1-диметил-N,N1-дифенилмочевины или N,N1-диэтил-N,N1-дифенилмочевины - ГОСТ 2154-77 - однородный порошкообразный продукт от светло-желтого до светло-коричневого цвета, растворим в жидких носителях, совместимых с топливом, температура воспламенения 175°С.a compound of urea derivatives of the formula (A) - N, N 1 -dimethyl-N, N 1 -diphenylurea or N, N 1 -diethyl-N, N 1 -diphenylurea - GOST 2154-77 - a homogeneous powdery product from light yellow to light - brown, soluble in liquid media compatible with fuel, ignition temperature 175 ° C.
В приготавливаемой присадке возможно использование смеси названных соединений производных мочевины в соотношении предпочтительно 1:1;In the prepared additive, it is possible to use a mixture of the above compounds of urea derivatives in a ratio of preferably 1: 1;
металлоорганическая добавка на основе соединения марганца - алкил(С1-С3)циклопентадиенилтрикарбонил марганца - продукт компании «Ethyl» товарное название «Hitec-3000» или «Hitec-3062»;an organometallic additive based on a compound of manganese - alkyl (C 1 -C 3 ) cyclopentadienyltricarbonyl manganese - a product of Ethyl company with the trade name Hitec-3000 or Hitec-3062;
широко известная металлоорганическая добавка на основе соединения железа, например, ферроцен или алкил(С2-С4)ферроцен.a well-known organometallic additive based on an iron compound, for example, ferrocene or alkyl (C 2 -C 4 ) ferrocene.
Названные металлоорганические добавки на основе соединений марганца или железа традиционно используются в качестве добавок к моторным топливам, предпочтительно к неэтилированному бензину.The named organometallic additives based on manganese or iron compounds are traditionally used as additives to motor fuels, preferably unleaded gasoline.
Предпочтительно используют товарные продукты «Hitec-3000» или «Hitec-3062» с содержанием марганца в них соответственно 24,4 и 15,1 мас.%. Названные продукты имеют низкую температуру кристаллизации, легко смешиваемы с бензином и толуолом, совместимы с каталитическими нейтрализаторами.Preferred are commercial products “Hitec-3000” or “Hitec-3062” with a manganese content of 24.4 and 15.1 wt.% Respectively. These products have a low crystallization temperature, are easily miscible with gasoline and toluene, and are compatible with catalytic converters.
Каталитическая эффективность соединений марганца превосходит аналогичные свойства металлоорганических соединений железа, что снижает затратную часть по использованию металлоорганической добавки на основе соединения марганца в заявляемой присадке;The catalytic efficiency of manganese compounds exceeds the similar properties of organometallic iron compounds, which reduces the cost of using organometallic additives based on manganese compounds in the inventive additive;
ксилол - ГОСТ 9410-78; толуол - ГОСТ 14710-78; керосин - ГОСТ 10227-86 - продукты, совместимые с моторными топливами, в том числе бензиновыми фракциями.xylene - GOST 9410-78; toluene - GOST 14710-78; kerosene - GOST 10227-86 - products compatible with motor fuels, including gasoline fractions.
Наличие названных продуктов в присадке соответствует требованием приготовления присадки, в состав которой вводятся растворимые в толуоле и ксилоле: порошкообразное соединение производных мочевины и металлорганическая добавка предпочтительно на основе соединения марганца.The presence of the aforementioned products in the additive meets the requirement of preparation of the additive, which is soluble in toluene and xylene: a powdered compound of urea derivatives and an organometallic additive, preferably based on a manganese compound, are introduced.
Предпочтительно при реализации изобретения используют смесь ксилола, керосина, толуола в соотношении 1:3,3:(0,44-0,5), что оптимально для условий совместимости образуемого жидкого носителя с различными типами топлив бензиновых фракций. Заданное количество керосина в жидком носителе снижает затратную часть изготовления присадки и улучшает ее ПДК;Preferably, in the implementation of the invention, a mixture of xylene, kerosene, toluene is used in a ratio of 1: 3.3: (0.44-0.5), which is optimal for compatibility conditions of the formed liquid carrier with various types of fuel of gasoline fractions. A predetermined amount of kerosene in a liquid carrier reduces the costly part of manufacturing the additive and improves its MPC;
используемые для химических продуктов, в том числе бензинов, антиоксиданты фенольного или аминного типов - 2,6-ди-трет-бутилфенол или 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол или N-аллилдифениламин или октилированный дифениламин.used for chemical products, including gasoline, phenolic or amine type antioxidants - 2,6-di-tert-butylphenol or 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol or N-allyl diphenylamine or octylated diphenylamine.
Возможен вариант использования в составе заявляемой присадки смеси антиоксидантов названных типов предпочтительно в соотношении 1:1.It is possible to use a mixture of the antioxidants of these types in the composition of the inventive additive, preferably in a 1: 1 ratio.
Предпочтительно используют антиоксиданты аминного типа.Amine type antioxidants are preferably used.
Наличие в заявляемой присадке для моторного топлива антиоксидантов способствует стабилизации окислительных процессов в присадке и при использовании ее в составе моторного топлива;The presence of antioxidants in the inventive additive for motor fuel helps to stabilize the oxidation processes in the additive and when used as part of motor fuel;
используемые для химических продуктов отдушки и красители, предпочтительно апельсиновое масло, кукурма.fragrances and dyes used for chemical products, preferably orange oil, cucumber.
Оптимальное количество отдушки и красителя в заявляемой присадке 0,04-0,06 мас.%.The optimal amount of perfume and dye in the inventive additive is 0.04-0.06 wt.%.
Заявляемое по изобретению содержание (мас.%) в составе присадки соединений на основе производных мочевины формулы (А) и металлоорганического соединения оптимально и соответствует условиям комплексного действия их на реакции термохимических процессов горения топливного заряда в объеме камеры цилиндропоршневой группы.The inventive content (wt.%) In the additive composition of compounds based on urea derivatives of formula (A) and an organometallic compound is optimal and meets the conditions for their complex action on the reactions of thermochemical processes of fuel charge combustion in the chamber volume of a piston-cylinder group.
Уменьшение содержания (мас.%) в составе присадки соединений производных мочевины формулы (А) и металлоорганического соединения снижает эффективность стабилизации горения топливного заряда при изменяющемся температурном режиме в объеме камеры цилиндропоршневой группы.The decrease in the content (wt.%) In the additive composition of the compounds of the urea derivatives of formula (A) and the organometallic compound reduces the efficiency of stabilization of the combustion of the fuel charge with a changing temperature in the chamber volume of the piston-cylinder group.
Увеличение содержания (мас.%) в составе присадки производных мочевины формулы (А) приводит уже на начальном этапе горения топливной смеси к превышению количества образующегося аммиака (NH3) при термическом распаде соединений, производных мочевины, что дестабилизирует окислительные процессы горения. Увеличение содержания (мас.%) металлоорганического соединения уже на начальном этапе горения топливной смеси увеличивает образование оксидов марганца или железа, что приводит к закоксовываемости деталей поршневой части двигателя и свечей зажигания.An increase in the content (wt.%) In the additive composition of the urea derivatives of formula (A) leads already at the initial stage of combustion of the fuel mixture to an excess of the amount of ammonia (NH 3 ) formed during thermal decomposition of urea derivatives, which destabilizes the oxidative combustion processes. An increase in the content (wt.%) Of the organometallic compound already at the initial stage of the combustion of the fuel mixture increases the formation of manganese or iron oxides, which leads to coking of the piston parts of the engine and spark plugs.
Присадка к моторному топливу приготавливается традиционным методом путем смешивания в растворе толуола с ксилолом заданного по изобретению количества порошкообразного продукта в виде соединений производных мочевины - N,N1-диметил-N,N1-дифенилмочевины или N,N1-диэтил-N,N1-дифенилмочевины. Смешивание производится до полного растворения названного соединения, в полученный раствор добавляют керосин, металлоорганическую добавку предпочтительно на основе соединения марганца при заданном содержании (мас.%) их в композиции, а также другие компоненты с учетом заданного их количества в композиции. Смешивание компонентов при приготовлении присадки ведут в реакторе при обычной температуре.An additive to motor fuel is prepared by the traditional method by mixing in a solution of toluene with xylene the amount of the powder product specified in the invention in the form of urea derivatives N, N 1 -dimethyl-N, N 1 -diphenylurea or N, N 1 -diethyl-N, N 1- diphenylurea. Mixing is carried out until the named compound is completely dissolved, kerosene is added to the resulting solution, an organometallic additive is preferably based on a manganese compound at a given content (wt.%) Of them in the composition, as well as other components, taking into account their specified amount in the composition. The mixing of the components in the preparation of the additives is carried out in a reactor at ordinary temperature.
Полученная, в результате смешивания заданного по изобретению количества (мас.%) компонентов, присадка является готовым продуктом и используется в концентрации 0,09-2 мас.% в штатном количестве товарного топлива для бензинового двигателя.The additive obtained as a result of mixing the amount (wt.%) Of the components specified according to the invention is a finished product and is used in a concentration of 0.09-2 wt.% In the standard amount of commercial fuel for a gasoline engine.
Указанное содержание (мас.%) присадки в штатном количестве товарного топлива соответствует принятым нормам расхода аналогичного типа присадок.The indicated content (wt.%) Of the additive in the standard quantity of commercial fuel corresponds to the accepted norms of consumption of a similar type of additive.
Для проведения сравнительных испытаний для топлива бензин А-92, штатное количество в топливном баке 40 дм3, были изготовлены присадки по следующим примерам:To conduct comparative tests for fuel, A-92 gasoline, a regular amount in the fuel tank of 40 dm 3 , additives were made according to the following examples:
пример 1 - присадка по изобретению со следующим содержанием (мас.%) компонентов:example 1 is an additive according to the invention with the following content (wt.%) components:
пример 2 - присадка по патенту №2246528 со следующим содержанием (мас.%) компонентов:example 2 - additive according to patent No. 2246528 with the following content (wt.%) of components:
Содержание (мас.%) N,N1-диметил-N,N1-дифенилмочевины по примеру 2 рассчитано с учетом заданной по известному патенту концентрации (0,1 мас.%) N,N1-диметил-N,N1-дифенилмочевины в штатном составе топлива (топливный бак емкостью 40 дм3).The content (wt.%) Of N, N 1 -dimethyl-N, N 1- diphenylurea according to Example 2 was calculated taking into account the concentration (0.1 wt.%) N, N 1 -dimethyl-N, N 1 - diphenylureas in the standard fuel composition (fuel tank with a capacity of 40 dm 3 ).
Затратная часть N,N1-диметил-N,N1-дифенилмочевины на заданный объем топлива по примеру 1 составляет ориентировочно 20 г, по примеру 2 30,8 г.The cost of N, N 1 -dimethyl-N, N 1- diphenylurea per set fuel volume in Example 1 is approximately 20 g, in Example 2 30.8 g.
Присадки по примерам 1 и 2 были добавлены в бензин А-92, содержащийся в топливных баках (емкость 40 дм3), в количестве 1,16 мас.%.Additives according to examples 1 and 2 were added to gasoline A-92 contained in fuel tanks (capacity 40 dm 3 ), in an amount of 1.16 wt.%.
Сравнительные стендовые испытания введенных в топливо присадок по примерам 1 и 2 осуществлялись с использованием четырехцилиндрового бензинового двигателя объемом 1, 8 дм3 с принудительным зажиганием, имеющего систему распределенного впрыска топлива. Испытания проводились при частоте вращения вала, равной 1500 мин-1, 2500 мин-1, при следующих режимах системы распределенного впрыска:Comparative bench tests of additives introduced into the fuel according to examples 1 and 2 were carried out using a four-cylinder petrol engine with a volume of 1.8 dm 3 with positive ignition having a distributed fuel injection system. Tests were performed at the shaft rotation frequency equal to 1500 min -1 2500 min -1, the following modes distributed injection system:
штатная ситуация для данного двигателя по настройке инжектора системы впрыска, рассчитанная на оптимальный состав топливовоздушной смеси;the standard situation for this engine to configure the injector of the injection system, designed for the optimal composition of the air-fuel mixture;
внештатные ситуации распределенного впрыска топлива при положении дроссельной заслонки в системе впрыска топлива, рассчитанной на «обеднение» и «обогащение» топливовоздушной смеси.emergency situations of distributed fuel injection with the throttle position in the fuel injection system, designed for "lean" and "enrichment" of the air-fuel mixture.
При использовании топлива, содержащего присадку по примеру 1, эффективная мощность двигателя (Ne) превышает аналогичный показатель при работе двигателя при той же частоте вращения вала с использованием топлива с присадкой по примеру 2:When using fuel containing the additive of example 1, the effective engine power (Ne) exceeds the same indicator when the engine is running at the same shaft speed using fuel with the additive of example 2:
при штатной ситуации настройки инжектора системы впрыска в среднем на 1,5%;in a standard situation, the injector of the injection system is adjusted by an average of 1.5%;
при внештатных ситуациях распределенного впрыска в среднем на 2, 5%.in emergency situations of distributed injection an average of 2.5%.
Полученные показатели свидетельствуют, что использование топлива с присадкой по изобретению (пример 1) улучшает тепловой баланса двигателя за счет повышения количества теплоты, превращаемой в эффективную работу двигателя. Улучшение указанных показателей свидетельствует, что использование в топливе присадки по изобретению (пример 1) повышает эффективность стабилизирующего воздействия на реакции горения топлива за счет расширения пределов его сгорания при изменяющемся температурном режиме в объеме камеры сгорания цилиндропоршневой группы и вне зависимости от состава топливовоздушной смеси.The obtained indicators indicate that the use of fuel with an additive according to the invention (example 1) improves the thermal balance of the engine by increasing the amount of heat converted into efficient operation of the engine. The improvement of these indicators indicates that the use of the additive according to the invention (Example 1) in fuel increases the effectiveness of the stabilizing effect on the fuel combustion reaction by expanding the limits of its combustion under varying temperature conditions in the volume of the combustion chamber of the cylinder-piston group and regardless of the composition of the air-fuel mixture.
При работе двигателя во всех указанных режимах с использованием топлива, содержащего присадку по изобретению (пример 1), показатели по количеству токсичных веществ в отработавших газах улучшаются в среднем:When the engine is operating in all these modes using fuel containing an additive according to the invention (example 1), the indicators for the amount of toxic substances in the exhaust gases improve on average:
по СН и СО - на 4-6%; по оксидам азота (NOx) на 5-7%, что свидетельствует об эффективности используемой присадки в штатном составе топлива.by CH and CO - by 4-6%; for nitrogen oxides (NO x ) by 5-7%, which indicates the effectiveness of the additive used in the regular fuel composition.
Токсичность отработавших газов определялась с помощью электронной установки СИДА -107 «Атлас», работа которой основана на турбидиметрическом методе контроля аэрозолей.The toxicity of the exhaust gases was determined using the SIDA-107 “Atlas” electronic installation, the operation of which is based on the turbidimetric method of aerosol control.
Эффективная мощность двигателя вычислялась с использованием известных зависимостей на основе измеренных величин по Мк и n, гдеThe effective engine power was calculated using known dependencies based on the measured values for Mk and n, where
Мк - крутящий момент, измеренный с помощью весового устройства, Н·м;MK - torque measured using a weighing device, N · m;
n - заданные частоты вращения коленчатого вала двигателя, мин-1.n - specified engine speed, min -1 .
При проведении сравнительных испытаний была также использована присадка по примеру 3, имеющая в своем составе N,N1-диметил-N,N1-дифенилмочевину и металлоорганическую добавку в виде алкил(С2-С4)ферроцена при 1,35 мас.% содержании последней в присадке. Полученные результаты испытаний по своим показателям совместимы с полученными показателями по примеру 1.When conducting comparative tests, the additive of Example 3 was also used, which included N, N 1 -dimethyl-N, N 1 -diphenylurea and an organometallic additive in the form of alkyl (C 2 -C 4 ) ferrocene at 1.35 wt.% the content of the latter in the additive. The test results obtained in terms of their performance are compatible with those obtained in example 1.
Таким образом, наличие в моторном топливе присадки на основе соединений производных мочевины указанной формулы (А), стабилизирующих горение, и металлоорганической добавки в заданном их содержании (в мас.%) способствует:Thus, the presence of additives in motor fuel based on compounds of urea derivatives of the specified formula (A) that stabilize combustion and an organometallic additive in their specified content (in wt.%) Contributes to:
повышению эффективной мощности двигателя, что свидетельствует об улучшении эффективности горения за счет расширения пределов сгорания топливного заряда в изменяющемся при горении объеме камеры цилиндропоршневой группы двс;an increase in the effective engine power, which indicates an improvement in combustion efficiency by expanding the limits of combustion of the fuel charge in the volume of the chamber of the piston-internal combustion engine group that changes during combustion;
снижению токсичности отработавших газов, в том числе по оксидам азота.reducing exhaust emissions, including nitrogen oxides.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006127026/04A RU2314334C1 (en) | 2006-07-25 | 2006-07-25 | Additive compound to the combustion engine fuel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006127026/04A RU2314334C1 (en) | 2006-07-25 | 2006-07-25 | Additive compound to the combustion engine fuel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2314334C1 true RU2314334C1 (en) | 2008-01-10 |
Family
ID=39020169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006127026/04A RU2314334C1 (en) | 2006-07-25 | 2006-07-25 | Additive compound to the combustion engine fuel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2314334C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2226377A1 (en) * | 2009-03-07 | 2010-09-08 | Przedsiebiorstwo Wielobranzowe Prima Sp.zo.o. | Modifier of combustion of solid, liquid and gaseous fuels |
| WO2011014082A1 (en) * | 2009-07-28 | 2011-02-03 | Przedsiebiorstwo Wielobranzowe | Modifier of combustion of liquid and gaseous fuels in combustion engines |
| RU2510469C1 (en) * | 2012-11-01 | 2014-03-27 | Станислав Алексеевич Ильин | Method of decreasing content of harmful ingredients in diesel offgas |
| RU2594484C1 (en) * | 2015-06-25 | 2016-08-20 | Открытое акционерное общество "Газпромнефть - Московский НПЗ" | Method for increasing octane number |
| US10087383B2 (en) | 2016-03-29 | 2018-10-02 | Afton Chemical Corporation | Aviation fuel additive scavenger |
| US10294435B2 (en) | 2016-11-01 | 2019-05-21 | Afton Chemical Corporation | Manganese scavengers that minimize octane loss in aviation gasolines |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3677726A (en) * | 1970-08-03 | 1972-07-18 | Monsanto Co | Monosubstituted ureas as fuel additives |
| US4666529A (en) * | 1985-11-21 | 1987-05-19 | Shell Oil Company | Method for reducing combustion chamber deposits from an internal combustion engine |
| US4690687A (en) * | 1985-08-16 | 1987-09-01 | The Lubrizol Corporation | Fuel products comprising a lead scavenger |
| RU2246528C1 (en) * | 2003-11-13 | 2005-02-20 | Петров Дмитрий Георгиевич | Fuel composition |
-
2006
- 2006-07-25 RU RU2006127026/04A patent/RU2314334C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3677726A (en) * | 1970-08-03 | 1972-07-18 | Monsanto Co | Monosubstituted ureas as fuel additives |
| US4690687A (en) * | 1985-08-16 | 1987-09-01 | The Lubrizol Corporation | Fuel products comprising a lead scavenger |
| US4666529A (en) * | 1985-11-21 | 1987-05-19 | Shell Oil Company | Method for reducing combustion chamber deposits from an internal combustion engine |
| RU2246528C1 (en) * | 2003-11-13 | 2005-02-20 | Петров Дмитрий Георгиевич | Fuel composition |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2226377A1 (en) * | 2009-03-07 | 2010-09-08 | Przedsiebiorstwo Wielobranzowe Prima Sp.zo.o. | Modifier of combustion of solid, liquid and gaseous fuels |
| WO2010104407A1 (en) * | 2009-03-07 | 2010-09-16 | Przedsiebiorstwo Wielobranzowe Prima Sp. Z.O.O. | Modifier of combustion of solid, liquid and gaseous fuels |
| WO2011014082A1 (en) * | 2009-07-28 | 2011-02-03 | Przedsiebiorstwo Wielobranzowe | Modifier of combustion of liquid and gaseous fuels in combustion engines |
| EP2287276A1 (en) * | 2009-07-28 | 2011-02-23 | Przedsiebiorstwo Wielobranzowe Prima Sp.zo.o. | Modifier of combustion of liquid and gaseous fuels in combustion engines. |
| RU2510469C1 (en) * | 2012-11-01 | 2014-03-27 | Станислав Алексеевич Ильин | Method of decreasing content of harmful ingredients in diesel offgas |
| RU2594484C1 (en) * | 2015-06-25 | 2016-08-20 | Открытое акционерное общество "Газпромнефть - Московский НПЗ" | Method for increasing octane number |
| US10087383B2 (en) | 2016-03-29 | 2018-10-02 | Afton Chemical Corporation | Aviation fuel additive scavenger |
| RU2679139C2 (en) * | 2016-03-29 | 2019-02-06 | Эфтон Кемикал Корпорейшн | Aviation fuel additive scavenger |
| US10294435B2 (en) | 2016-11-01 | 2019-05-21 | Afton Chemical Corporation | Manganese scavengers that minimize octane loss in aviation gasolines |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0815185B1 (en) | Operation of diesel engines with reduced particulate emission by utilization of platinum group metal fuel additive and pass-through catalytic oxidizer | |
| CN102634383B (en) | Methanol fuel additive and methanol gasoline prepared with same | |
| US4231756A (en) | Gasoline and petroleum fuel supplement | |
| AR014789A1 (en) | A COMPOSITION OF MOTOR GASOLINE FORMULATED WITHOUT LEAD. | |
| FI104508B (en) | Process and composition for streamlining combustion in combustion processes containing hydrocarbon compounds | |
| US5688295A (en) | Gasoline fuel additive | |
| US4955331A (en) | Process for the operation of an Otto engine | |
| RU2314334C1 (en) | Additive compound to the combustion engine fuel | |
| US8323362B2 (en) | Combustion modifier and method for improving fuel combustion | |
| Magaril | Improving the efficiency and environmental safety of gasoline engine operation | |
| US20130298452A1 (en) | High Lubricity Fuel Reformulation to Increase Mileage and Reduce Emissions | |
| Brahma et al. | An experimental investigation on emissions of neat Mahua biodiesel using Urea-SCR | |
| US4166724A (en) | Fuel composition | |
| Senthil et al. | Effect of fuel additives on performance improvement and emission control in diesel engines | |
| US20170260466A1 (en) | Enhanced fuel and method of producing enhanced fuel for operating internal combustion engine | |
| EP2287276B1 (en) | Modifier of combustion of liquid and gaseous fuels in combustion engines | |
| KR20050006005A (en) | Alcohol Mixing Fuel Admixture for Car Engine | |
| US20130185990A1 (en) | Combustion Modifier and Method for Improving Fuel Combustion | |
| Church et al. | Catalyst formulations 1960 to present | |
| US5162048A (en) | Additive for hydrocarbon fuels | |
| CN108753383A (en) | A kind of application of fuel assistants and preparation method thereof and the fuel assistants | |
| RU2270231C1 (en) | Gasoline and diesel fuel additive and fuel composition containing thereof | |
| Krahl et al. | Diesel fuel additives to reduce NOx emissions from diesel engines operated on diesel and biodiesel fuels by SNCR | |
| Stępień | Ammonia as an alternative fuel to internal combustion engines | |
| RU2320708C1 (en) | Motor fuel additive |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120726 |