CN103897756B - Gdi发动机用节能环保除水除积碳燃油添加剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GDI发动机用节能环保除水除积碳燃油添加剂及其制备方法，该添加剂含有溶剂、促进剂、催化剂、防腐剂和表面活性剂，具体由以下重量百分比组分组成：无水乙醇12～25%，十二烷基苯磺酸钠1～2%，N.N-双羟乙基烷基酰胺0.5～1%，苯甲酸钠0.5～1.5%，丙酮缩甘油10～30%，AEO-650～75%。本发明组合物添加到汽油中，与汽油中的不饱和烃发生化学反应，生成环氧化合物，使整个燃烧过程中生成的过氧化物浓度减少，避免多火焰中心生成，使向未燃区传播活性燃烧核心的作用减弱。能提供更完全的燃烧，减少CO等排放。

Description

GDI发动机用节能环保除水除积碳燃油添加剂及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及一种燃油添加剂及其制备方法，尤其涉及一种GDI发动机用节能环保除水除积碳燃油添加剂及其制备方法，属于化工技术领域。

【背景技术】

在内燃机节能与环保技术方面，GDI(汽油缸内直喷)发动机以其更高的燃油效率，更低的废气排放性能，迅速的应用到各种主流车型中。尽管GDI发动机更先进，但由于受到燃油品质差、润滑油使用中含硫磷抗氧剂、城市道路拥堵等各因素的影响，汽车在行驶了一段时间后，发动机的进气***、燃烧***仍然会产生胶质积炭，排气***的氧传感器、三元催化器内仍然会附着堵塞化学络合物，从而造成汽车油耗增加、动力下降、尾气超标等问题，因此，汽车行驶一定里程后，GDI发动机和PFI发动机一样要进行清洗养护。但由于GDI发动机与PFI发动机燃油和排放***有较大区别，在应用中自身存在以下一些问题，如果不注意车辆合理的使用与维护(燃油品质要求更高)，更容易造成GDI燃油***和排放等出现不正常的工作状态。GDI发动机特点与问题如下：

1.在用的GDI发动机(如大众TFSI发动机)采用了分层燃烧和均质燃烧等燃烧模式，喷油器与PFI发动机不同，要求喷雾质量要求更高，一般索特平均粒度(SMD)不应大于25μm,90％的燃油粒度(DV90)不超过45μm,同时为了保持合适的贯穿度,喷油压力应维持在4～13MPa之间。GD I发动机的喷油器置于气缸内,相对喷油压力低,喷孔没有自洁能力,很容易结垢,造成喷油量减少、喷雾特性变坏,进而使发动机的燃烧恶化,影响发动机的功率输出和排放。

2.GDI燃油***采用了高压泵(带油压调节阀)，汽油泵和喷油器功率要求高，市场上汽油的润滑性较差,水、硫等杂质较多，应通过添加剂进行改良。

3.GD I汽油机在超稀混合气燃烧时,易因高温缺火引起积碳。另外燃料的气化蒸发使缸内温度偏低,点火后火焰在传播过程中逐渐减弱,造成熄火,使混合气不能充分燃烧,产生积碳。

4.中小负荷下未燃碳氢(UBHC)的排放较多,因采用分层混合气时易引起火焰从浓区向稀区的熄灭,稀空燃比工作条件造成缸内温度偏低,也不利于未燃碳氢随后的继续氧化。此外易造成GDI发动机微粒排放在低负荷、过渡工况和冷启动的情况下比传统的进气道喷射汽油机有较多的增加，因此易使三元催化器和氧传感器等排放控制***失效。

汽油对发动机性能影响很大，燃油生产的技术滞后于汽车发展的速度，国内的汽油添加剂研究也远落后于发达国家。受陈旧设备及工艺水平的限制，我国目前80％以上是催化汽油，烯烃含量偏高。世界燃油规范目前的指标为低于10％(烯烃)，而中国高达35％。

汽油添加剂和发动机清洗剂等养护品种繁多,且用途也不尽相同,按照应用环节，可分油品生产过程应用的添加剂、运输与库存环节使用的添加剂、汽车终端用户使用的添加剂。在汽车用户使用的养护品中，市场上单一功能的清洗喷油器、气缸或气门积碳、三元催化器等清洗剂较多。市售汽油添加剂多是由保洁型产品分装，需每次添加方能对车辆起到一定的保洁作用；但对燃烧***已产生的积碳，则很难进行有效清洗。某些添加剂的技术解决方案，是原来针对PFI发动机甚至化油器类车型所设计，不当使用，会增加GDI发动机的燃烧室沉积物(CCD)，影响发动机正常使用寿命。从整体看，以石化燃油生产过程使用的提高汽油性能的添加剂研究较多，针对汽车终端用户的发动机养护用品主要针对PFI发动机的工作与结构特点而开发，应用到GDI发动机的产品研究较少。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有燃油产品的缺陷，提供一种减少直喷汽油发动机沉积物、燃烧颗粒物、乳化除水、清洁防锈的GDI发动机用节能环保除水除积碳燃油添加剂。

本发明的另一目的是提供一种上述燃油添加剂的制备方法。

本发明为了实现上述目的，采用以下技术方案：

GDI发动机用节能环保除水除积碳燃油添加剂，含有溶剂、促进剂、催化剂、防腐剂和表面活性剂，具体由以下重量百分比组分组成：

本发明主要是针对GDI发动机为对象，汽车终端用户使用的复合多效的添加剂。

从添加剂性能与作用上看，基本上可以分为以下几类:抗爆剂、抗氧化防胶剂、金属钝化剂、防腐剂、防冰剂、清净分散剂、助燃剂和抗静电剂等,利用发动机试验，将添加剂合理配比，能改善燃油质量和发动机的动力性、经济性与排放特性,其机理在于:少量的燃油添加剂可起着有效改善燃油的组分结构和燃烧特性的作用,使发动机混和气在燃烧过程中的火焰传播速度、放热速率、燃烧室与气缸内的温度与压力等参数发生量变,从而产生改善燃烧过程、提高动力性、节省油耗、减少污染物的生成与排放等效果。

添加剂的效果、成本及对环境的污染程度与添加剂的种类和化学组成有关。应用比较普遍的汽油添加剂组分主要有有机金属化合物、醚类、酸脂类及醇类等；锰基化合物，特别是对高石蜡烃汽油更有效,能降低炼油厂的工艺难度,减少汽油中芳烃、烯烃等含量,降低汽车尾气中CO及NOx的排放；硝基化合物作为最新一代汽油清净助燃剂MAZ,其主要成分是烃类的硝基化合物，90％以上组成的分子结构由RC和NO₂两个官能团组成，化学反应活性极高，在燃烧过程中易产生自由基、促进链锁反应,提高火焰传播速度。当燃油中加入该添加剂后,能有效改善预混合气的形成与燃烧质量,从而改善汽油机的燃烧特性,收到节省油耗和减少污染物排放的效果。含氧有机化合物(醚、醇、酯等)添加到汽油中，与汽油中的不饱和烃发生化学反应，生成环氧化合物，使整个燃烧过程中生成的过氧化物浓度减少，避免多火焰中心生成，使向未燃区传播活性燃烧核心的作用减弱。能提供更完全的燃烧，减少CO等排放。近几年来,汽油添加剂一直朝着有机无灰类方向发展,很多添加组分已经得到了广泛的应用和证实。

汽油燃烧的过程实质是氧化过程，在相同条件下，小油滴的氧化速度明显快于大油滴，蒸发速度也存在明显差异。发动机转速高，特别是GDI发动机，汽油直接喷入气缸内，混合气预混合时间短，因此需通过添加合适物质，能够促进燃油表面张力变化，易于蒸发。添加助燃剂，将汽油燃烧热能尽可能彻底释放，提高热能利用效率，特别在GDI分层模式暖机过程中，降低碳烟和积碳生成，降低油耗。

本发明燃油添加剂，优选重量百分比组分组成为：无水乙醇15％，十二烷基苯磺酸钠1％，N.N-双羟乙基烷基酰胺0.5％，苯甲酸钠1％，丙酮缩甘油22.5％，AEO-6 60％。

本发明燃油添加剂，优选重量百分比组分组成为：无水乙醇20％，十二烷基苯磺酸钠1.5％，N.N-双羟乙基烷基酰胺0.5％，苯甲酸钠1.5％，丙酮缩甘油12.5％，AEO-6 64％。

本发明燃油添加剂，优选重量百分比组分组成为：无水乙醇12％，十二烷基苯磺酸钠1％，N.N-双羟乙基烷基酰胺1％，苯甲酸钠1％，丙酮缩甘油18％，AEO-6 67％。

本发明燃油添加剂，优选重量百分比组分组成为：无水乙醇15％，十二烷基苯磺酸钠1％，N.N-双羟乙基烷基酰胺1％，苯甲酸钠1％，丙酮缩甘油17％，AEO-6 65％。

本发明燃油添加剂，优选重量百分比组分组成为：无水乙醇18％，十二烷基苯磺酸钠1.5％，N.N-双羟乙基烷基酰胺0.5％，苯甲酸钠1％，丙酮缩甘油24％，AEO-6 55％。

本发明燃油添加剂，优选重量百分比组分组成为：无水乙醇25％，十二烷基苯磺酸钠2％，N.N-双羟乙基烷基酰胺1％，苯甲酸钠0.5％，丙酮缩甘油10％，AEO-6 61.5％。

本发明燃油添加剂，优选重量百分比组分组成为：无水乙醇16％，十二烷基苯磺酸钠2％，N.N-双羟乙基烷基酰胺1％，苯甲酸钠1％，丙酮缩甘油30％，AEO-6 50％。

本发明燃油添加剂，优选重量百分比组分组成为：无水乙醇13％，十二烷基苯磺酸钠1％，N.N-双羟乙基烷基酰胺0.5％，苯甲酸钠0.5％，丙酮缩甘油10％，AEO-6 75％。

上述任一种燃油添中剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

将无水乙醇、十二烷基苯磺酸钠、苯甲酸钠、N.N-双羟乙基烷基酰胺、AEO-6加入到容器中，在常温常压下搅拌均匀，于搅拌过程中缓慢加入丙酮缩甘油，待物料全部搅拌溶解均匀后，静置观察并取样检测合格后，分装即可。

本发明相对于现有技术，有以下优点：

本发明为改善烃燃料性能的组合物，含有酰胺等物质作为促进剂和油分子间松动剂，引入选择性氧化催化促进技术，当金属原子或非金属原子以微量或痕迹量的比例存在时，组合物显著地增加烃燃料的燃烧完全性、清净性、微***润滑性、抗腐蚀性、抗氧化性及降低油分子间引力等特性。本发明组合物添加到汽油中，与汽油中的不饱和烃发生化学反应，生成环氧化合物，使整个燃烧过程中生成的过氧化物浓度减少，避免多火焰中心生成，使向未燃区传播活性燃烧核心的作用减弱。能提供更完全的燃烧，减少CO等排放。

【具体实施方式】

下面结合实施例对本发明做进一步的描述：

实施例1：

燃油添加剂的重量百分比组分：无水乙醇15％、十二烷基苯磺酸钠1％、苯甲酸钠1％、N.N-双羟乙基烷基酰胺0.5％、丙酮缩甘油22.5％、AEO-6用量60％。

实施例1的制备方法为：按配比将无水乙醇、十二烷基苯磺酸钠、苯甲酸钠、N.N-双羟乙基烷基酰胺、AEO-6加入到容器中，在常温常压下搅拌均匀，于搅拌过程中缓慢加入丙酮缩甘油，待物料全部搅拌溶解均匀后，静置观察到透明不分层并取样检测其密度、滴点、锥入度、外观气味等各项指标合格后，分装即可。

实施例2-8分别以权利要求3-9的组分配比同实施例1的制备方法一样制备。

本发明的使用方法：本剂产品每瓶80ml,每瓶可兑80升汽油或柴油中。将本品在加油前加入油箱中，适合在加满箱燃油是或添加劣质燃油时使用，建议每5千公里使用一次。

每次加油前先加入本产品，然后再将燃油加满。

本产品GDI汽油复合多效添加剂，使用效果实际测试，2013年6月在广东省中山市众腾汽车销售有限公司、机动车性能检测站等单位进行行车测试，进一步证实了实施例1-8的添加剂除水、除胶质、抑制积碳沉积物等性能功效。

试验车型：迈腾1.8TSI车型，发动机型号BYJ 1.8L,118KW，2009年型。经对比试验，加剂后取得如下效果：

(1)高压燃油***主要部件清洁维护良好

使用研发产品的车辆燃油***工作良好，平均行驶里程已达三个换油周期，没有出现因喷油器堵塞、高压油泵异常损坏和调节阀失效造成的发动机冷车或暖机过程怠速振抖，加速性滞后等油电路故障现象，较好地保持了车辆燃油***的清洁性，保证高压***工作的响应性和精确性。

(2)燃油消耗降低

对产品进行实车应用测试，采用加剂前后同样道路工况的行驶对比试验，加剂后能节省燃油3.8％，达到国家节油产品标准。

(3)废气排放降低

通过实车怠速对比测试，在双怠速法测试情况下，平均排放HC降低4.76％，CO降低8.33％。ASM5025和ASM2540双循环平均排放，HC降低了5.88％，CO减少7.14％，NOx下降了7.25％，排放各项指标均超过合同中约定的废气中HC降低3％,CO降低5％,NO化合物等减少5％的要求。

Claims (10)

1.GDI发动机用节能环保除水除积碳燃油添加剂，其特征在于由以下重量百分比组分组成：

2.根据权利要求1所述的GDI发动机用节能环保除水除积碳燃油添加剂，其特征在于由以下重量百分比组分组成：

3.根据权利要求1所述的GDI发动机用节能环保除水除积碳燃油添加剂，其特征在于由以下重量百分比组分组成：

4.根据权利要求1所述的GDI发动机用节能环保除水除积碳燃油添加剂，其特征在于由以下重量百分比组分组成：

5.根据权利要求1所述的GDI发动机用节能环保除水除积碳燃油添加剂，其特征在于由以下重量百分比组分组成：

6.根据权利要求1所述的GDI发动机用节能环保除水除积碳燃油添加剂，其特征在于由以下重量百分比组分组成：

7.根据权利要求1所述的GDI发动机用节能环保除水除积碳燃油添加剂，其特征在于由以下重量百分比组分组成：

8.根据权利要求1所述的GDI发动机用节能环保除水除积碳燃油添加剂，其特征在于由以下重量百分比组分组成：

9.根据权利要求1所述的GDI发动机用节能环保除水除积碳燃油添加剂，其特征在于由以下重量百分比组分组成：

10.一种权利要求1-9中任一项所述燃油添中剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将无水乙醇、十二烷基苯磺酸钠、苯甲酸钠、N.N-双羟乙基烷基酰胺、AEO-6加入到容器中，在常温常压下搅拌均匀，于搅拌过程中缓慢加入丙酮缩甘油，待物料全部搅拌溶解均匀后，静置观察并取样检测合格后，分装即可。