环保型高效柴油添加剂的研制

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环保型高效柴油添加剂的研制

    据统计，我国大城市空气中的污染物有60%-70%是车辆排放的有害物质，而其中很大的一部分车辆是柴油车，如公共交通车和运输车辆等。柴油车是城市大气的重要污染源。减少柴油车的排放污染物，有着非常重要的现实意义。燃油的氢碳比值(H/C)能够表明燃料的特性，H/C比值低燃烧时容易积碳和冒烟。柴油车尾气中的烟度是排放控制的重点。

    对车辆尾气排放有害物的技术处理方法有机内净化、改进燃料品质和排气净化后处理等方法。机内净化需要改动发动机的结构，不适合于在用的车辆。柴油机排气净化后处理技术，目前国内尚不成熟。使用性能良好的柴油添加剂，改造燃料的物性，使燃料燃烧得以改善，是在用车辆最佳的技术处理方法之一。这样既不用改动车辆与发动机的结构，也不用增加设备，又可实现节能和净化排放。因此，高效的柴油添加剂受到普通的欢迎。

    1.添加剂市场现状

    燃油添加剂主要分为3大类：节能型添加剂，其主要目的是为了提高发动机的功率，降低油释；环保型添加剂，其主要目的是净化发动机的排放，减少污染；综合型添加剂，其既节能又能降低发动机排气中有害物质的含量。使用良好的添加剂，由于不用改动车辆及发动机的结构，又不用增添其他设备，只要把添加剂按比例倒入油箱里，再加油，就可自动混合均匀投入使用，或由加油站调配好再供油给车辆，使用方法简单，小瓶包装携带方便，用量少(1：1000-1：1500)，费用低。近年来进入国内市场的柴油添加剂虽然品牌很多，但效能多不理想，不是节能不明显，就是净化效果不理想。研制新型高效柴油添加剂就成为一个重要的课题。

    2.柴油添加剂的作用机理与配制

    柴油是一种重要燃料，应用广泛，其H/C较汽油的低，不易蒸发和雾化，难与空气均匀混合，因此使燃烧不完善，易形成碳烟。研制新的添加剂从改善柴油特性入手，其一是降低柴油分子的活化能，使柴油中的活化分子数增多，从而使喷入气缸中的油束易于分散和雾化，进而易与空气均匀混合；二是添加剂组分中的O有转移置换作用，既能助燃也能增加柴油燃前反应中的自由基，从而促进柴油分子键反应的进行，缩短了柴油的滞燃期。这种添加剂使喷入缸内的柴油既能接近完全燃烧，也能使燃烧迅速而完全，使得燃气在缸内膨胀得更充分，因而使发动机扭矩增大，功率提高，燃油消耗率明显降低；由于燃烧改善，碳烟明显减少，排气温度也会降低，从而减少发动机零件的热应力，延长发动机的使用寿命。

    燃油的组分主要是烃类有机化合物，其分子是由H和C依靠共价键组合而成的，其中的C←H，C-C键的键能较大。添加剂技术的关键之一就悬要降低这种键能(活化能)。添加剂组分中高比能的金属有机盐，通过有机溶剂溶解后，添加到燃油中，便可降低C-H键的活化能，从而使活化的分子数增多。另外，就是设法让添加剂在燃料中产生自由基，加速燃料分子燃烧前的链反应，达到缩短滞燃期从而改进燃烧的目的。

    理论上，能用作柴油添加剂(指能改善燃烧，净化排放)的组分材料有很多，但不是将它们随便凑合在一起就能奏效。其原因是多方面的，有油溶性问题、互相制约的问题以及造成二次污染问题等等，这些问题只能在配制过程及台架试验测定中逐一发现并加以克服和改进。

    配制时先要选好无毒的强溶剂，只有强溶剂才能有效地将添加剂组分中的有用离子“载送”入燃油分子结构中并产生效果；再选出多种能改善燃烧、净化排放的组分，将其分别进行油溶性筛选，然后将油溶性较好的组分按不同的比例组成不同的配方；最后将这些配方进行台架试验对比，以确定最佳配方。

    在配制试验中发现，对国产0#柴油，使用含Fe有机盐的配方的节油效果较明显，而使用含Cu有机盐的配方消烟效果则显著些。将二者合用于一配方，理应既节油又消烟效果好。实际情况却是使节油和消烟效果都变差了，见图1和图2。

    在图1和图2中，LHO#为含Fe有机盐的添加剂，而LH19#表示使用含Cu有机盐的添加剂，LH20#是含Fe，Cu有机盐合用的配方。以未加添加剂时0#柴油机在各工况点的燃油消耗率和烟度为100%加入各种添加剂后，将各工况点的燃油消耗率和烟度各自同未加添加剂时分别比较，比其低表示添加剂起到节油或消烟作用，其值越小，效果越好。此外，将含Fe有机盐全脂化，从理论上讲其油溶性提高后，应能更好地改善柴油的燃烧，提高发动机的性能；而实际效果反而不及采用无脂化或半脂化的配方，如图3和图4所示。

    经过理论分析和试验对比，在优化组合的基础上，分别配制多个配方，经试验最后确定了柴油添加剂的最佳配方。所配柴油添加剂无毒性，不会引起二次污染。

    3.研究成果及分析

    新研制的添加剂是由若干油溶性较强的环烷酸盐如环烷酸铁、环烷酸钙等与多元醇脂肪酸脂等配成，按1：1000的比例与0#柴油搅拌混合，加入油箱后让柴油机预运行2h，其中进行2个工况循环(6个工况为1个循环)后才进行测试。试验在2135 G柴油机台架上进行，参照的标准为JB3743-84《汽车发动机性能实验方法》和GB3847-83《汽车柴油机全负荷烟度测量方法》，测取6个工况，每个工况点测取3组以上，再取其平均值。

    测试结果如表1所示，使用新研制的柴油添加剂其最大节油率为5.5%，平均节油率为4.3%，自由加速烟度降低27.2%，性能指标达到或超越了项目任务书的要求(见表2)，根据广东省科技情报研究所的查新结果证明，该成果(添加剂)性能处于国内领先水平，较同类进。产品先进。该添加剂在广东省107国道长途车上作过近半年的实车运行对比，也证实了该添加剂在实车使用中的节油率和消烟效果。2000年1月22曰该项成果通过了由广东省科学技术委员会组织的科技成果鉴定，目前已在广东和海南等地广泛使用。此外，该添加剂加入到柴油中后，会在燃烧室金属表面形成一层薄膜，其既可清除原金属表面的积碳，也可防止再积碳，还可改善活塞环与气缸壁等摩擦副的摩擦状况，既可延长发动机的使用寿命，还会使发动机的机械效率有所提高。

表2 本项目成果的性能与较好的国内及进口同类产品的比较(在同一台架测试)

	任务要求	本产品性能	国内与进口同类产品性能
最大节油率%		5.5	2-4
平均节油率%	3	4.3	1-3.3
功率最大提高率%		5.1	1.6-4
功率平均提高率%	3	3.4	0.8-2.1
排温降低量℃	降低	降低0-20	升高1-20
工况烟度降低(平均)%	25-30	23.8	11-16.5
自由加速烟度降低%	25-30	27.2	17-24.6

    4.结论

    1)使用良好的柴油添加剂可以在不改动柴油机结构、不增加发动机零部件的情况下，实现节能和降污，是一项有效的环保节能技术措施。

    2)使用含Cu有机盐的配方，其消烟效果好；使用含Fe有机盐的配方，其节能效果明显。但将含Fe和含Cu有机盐合在一起使用，则节能和消烟效果都会降低。

    3)将含Fe有机盐全脂化，可提高其油溶性，但其节能和消烟作用反而不及采用无脂化或半脂化的配方。因此，作柴油添加剂组分时，不作脂化处理。

    4)本项目研制的柴油添加剂，台架检测的平均节油率为4.3%，平均消烟率为23.8%，自由加速时烟度降低27.2%，功率平均提高3.4%，排温降低0℃-20℃，性能处于国内领先水平，较进口的同类产品先进。

烟台交通

受益匪浅，只是无法下载附件和文章中的图1、图2。

automav

谢谢了哦:lol