CN102676866A

CN102676866A - 一种用于柴油机节油减排的特种合金及其应用

Info

Publication number: CN102676866A
Application number: CN2011100621022A
Authority: CN
Inventors: 吕曼棋; 张海峰; 胡壮麒
Original assignee: Institute of Metal Research of CAS
Current assignee: Institute of Metal Research of CAS
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2031-03-16
Also published as: CN102676866B

Abstract

本发明的目的在于提供一种可用于柴油机节油减排的特种合金及其使用方法，它是利用合金的静电催化活性，使燃油中的大分子团分散开来，达到节油和减排的目的。合金在使用过程中只起催化作用，本身并不消耗。该特种合金可以长期使用，使用方便、价格低廉。除节能外，其最重要的特征是使柴油车的烟雾排放大幅度降低。

Description

一种用于柴油机节油减排的特种合金及其应用

技术领域

本发明涉及柴油机节油减排技术，具体为一种具有节油减排功能的特种合金及其应用。

背景技术

当前，节省能源和减少排放成为举世关注的焦点。我国柴油的年消耗量已超过1.2亿吨，节省柴油机的油耗并减少有害气体排放，意义重大。柴油的燃烧是氧化过程，如在进入发动机燃烧室前能够使燃油中缠绕在一起的碳氢化合物大分子链团分散开来，将有助于燃油分子与氧充分接触从而提高燃烧效率和减少由燃烧不充分引起的有害气体排放。目前减少排放的常用方法为：在尾气通路上加装贵金属催化装置，使有害气体转化为无害气体，但价格昂贵，易中毒，使用寿命短，虽然一直在探索用稀土合金取代或部分取代贵金属，但在效果、寿命等方面均不理想；同时在柴油中添加某些物质提高燃烧效率会对发动机造成损害；一些纳米节油器、环保节油器等产品的效果尚待验证。

发明内容

本发明具体提供了一种可用于柴油机节油减排的特种合金，其特征在于，按重量百分比计，所述特种合金的化学组成为：Ni 8～30，Cu 30～70，Zn 5.0～30，Sn 2.0～7.0，Co 0.5～5.0，RE 0.1～2.0；其中RE为稀土元素。

作为优化选择，该合金还可含有元素Ti、Fe、B之一种或多种，其重量百分比为：Ti 0.3～1.0，Fe 0.1～1.0，B 0.05～0.15。

本发明提供的可用于柴油机节油减排的特种合金，其特征在于，所述的节油减排合金可以是颗粒状、多孔板状或带有沟槽和内孔的棒状。使用上述形状的目的是既使柴油通过时有足够的流动性，又使柴油与合金表面有充分的接触。

本发明还提供了所述节油减排特种合金的应用：其特征在于，将所述特种合金置于容器内，串接在柴油机的油路中，置于滤清器前。

本发明提供的节油减排特种合金的应用：其特征在于，在合金以颗粒状使用时，容器的出、入口加装有过滤网，网的孔径小于合金颗粒的最小粒径；合金的总表面积应与柴油机的功率适配，以此确定合金总量，功率越大，所需合金量越大；合金总表面积越大，所需合金量越小。

本发明所述特种合金节油减排的原理是：节能减排合金特有的静电催化功能使柴油中的大分子团分散开，以此促进燃油的充分燃烧。

本发明的有益效果为：

（1）节油：与不使用节油装置相比，使用节能减排合金为工作介质的装置后，柴油发动机可节油2－10％，在低转速时节油率较高，高转速时节油率较低；

（2）减排：与不使用节油装置相比，使用特种合金节能减排器后，柴油发动机排放的烟雾度有望降低30～70%（与发动机状态有关）。

本发明提供的特种合金只是通过电化学催化作用在燃油进入发动机前改变柴油的分子链结构，合金并不参与高温燃烧反应，不会生成高温化学产物，因此不会对发动机有负面影响，不会有新的排放。适用于柴油发动机，尤其适用于有一定使用年限、烟雾排放较严重的柴油机，以及在恶劣路况条件下行驶的柴油动力车。

本发明涉及的以节油减排特种合金作为工作介质的节油减排器，与目前市场上的节油减排产品相比，在使用条件、效果、价格等方面均有优势。

附图说明

图1 多孔合金片；

图2 节油减排器；

图3 使用节油减排器前烟雾排放情况；

图4 使用节油减排器后烟雾排放情况。

具体实施方式

采用真空感应炉制备合金，按需要加工成所需形状，如切片和钻孔，或粉碎和球磨成不同颗粒度的合金材料。

实施例1

合金成分重量百分比如表1所示：

表1 合金成分重量百分比（%）

Ni	Cu	Zn	Sn	Co	Gd
						23.3	54.8	14.1	2.3	5.0	0.5

采用真空感应炉在真空条件下熔炼合金，在加入低熔点金属时充入Ar，在Ar气保护下熔炼后，通过粉碎和球磨制成合金颗粒，颗粒尺度介于2～5mm之间，然后将合金置于节油减排器的容器中。

在高压共轨柴油机上对节油减排器进行了油耗测试。把合金节油减排器串联到滤清器前的进油管路上，转速选择为1650r/min,按照最大扭矩的10%、25%、40%、50%、60%、75%、90%、100%八个负荷点，定转速调整扭矩值，待发动机稳定后测量每千瓦时的油耗。试验结果如表2所示：

从测试结果可以看出，安装节油减排器后，油耗有所下降。在扭矩（负荷）1300 N·m以下，每千瓦时节油5g～34g，节油率在～2.8—10%，在低负载时节油效果更明显。

实施例2

合金成分重量百分比如表3所示：

表3 合金成分重量百分比（%）

Ni	Cu	Zn	Sn	Co	La+Ce	Ti	B
								18.5	66.5	7.7	3.5	2.3	0.7	0.7	0.10

采用真空感应炉在Ar气保护下熔炼合金后，加工成多孔片（如图1所示），置入节油减排器（图2）中，串接到柴油机滤清器前的进油管路上。

用水力测功机和CC6102柴油机，进行节油和减排效果测试。对比数据为未安装节油减排器的测量数据。发动机定转速转速1000r/min，测功机分别选取5，10，15，20，25，30，35，40kg扭力，测量30s时间区间的耗油量；同时用透射式烟度计、直接分流式烟气采样测量排放烟雾的不透明度，以测量其排放情况。检测按照国标GB3847－2005执行。测试结果如表4所示：

测试结果表明：安装合金节油器后，在扭矩较低时，节油效果十分明显，扭矩较高时节油率仍在2％以上；节油减排器的减排效果显著，烟雾不透光度的减小均在75％以上，最高超过90％。

实施例3

合金成分重量百分比如表5所示：

表5 合金成分重量百分比（%）

Ni	Cu	Zn	Sn	Co	La+Nd	Ti
							14.6	46.9	30	5.6	1.6	1.0	0.3

采用真空感应炉熔炼合金，先在真空状态熔炼，在加入低熔点金属前充入Ar气。浇注后加工成带有沟槽和内孔的多孔棒，制成节油减排器串接到轻型卡车（1996年产）柴油机滤清器前的进油管路上，进行道路试验（固定距离往返行驶）。每百公里油耗如表6：

排放测试数据见表7（每一数值为4次测试的平均值）：

由测试结果可以看出，节油率在3%左右，减排率在50%以上，减排效果明显。

实施例4

合金成分重量百分比如表8所示：

表8 合金成分重量百分比（%）

Ni	Cu	Zn	Sn	Co	Nd	Ti	Fe
								9.2	59.9	21.8	5.6	1.7	0.8	0.6	0.4

采用真空感应炉熔炼合金，先在真空状态熔炼，在加入低熔点金属前充入Ar气。浇注后加工成合金颗粒（颗粒度介于3～7mm之间），制成节油减排器串接到750kW大型柴油机滤的进油管路上，在同样输出功率下测量油耗，测试结果见表9：

测试结果表明有4.4%的节油率，目测烟雾排放明显减少（在2000转/分条件下使用节油减排器前后烟雾排放情况见图3、4）。

Claims

1. 一种用于柴油机节油减排的特种合金，其特征在于，按重量百分比计，所述特种合金的化学组成为：Ni 8～30，Cu 30～70，Zn 5.0～30，Sn 2.0～7.0，Co 0.5～5.0，RE 0.1～2.0；其中RE为稀土元素，选自La、Ce、Pr、Nd、Gd之一或其组合。

2.按照权利要求1所述节油减排的特种合金，其特征在于：所述特种合金还含有元素Ti、Fe、B之一种或多种，其重量百分比为：Ti 0.3～1.0，Fe 0.1～1.0，B 0.05～0.15。

3.按照权利要求1或2所述节油减排的特种合金，其特征在于：所述特种合金为颗粒状、多孔板状或带有沟槽和内孔的棒状。

4.一种权利要求1、2或3所述节油减排特种合金的应用，其特征在于：将所述特种合金置于容器内，串接在柴油机的油路中，该容器位于滤清器前。

5.按照权利要求4所述节油减排特种合金的应用，其特征在于：所述特种合金的总表面积与柴油机的功率适配，功率越大，所需合金越多；合金总表面积越大，所需合金量越小。

6.按照权利要求4或5所述节油减排特种合金的应用，其特征在于：在合金以颗粒状使用时，容器的出、入口装有过滤网，网的孔径小于合金颗粒的最小粒径。