CN103436308B - 煤基汽油助剂 - Google Patents
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Abstract
一种煤基汽油助剂，其质量百分比组成为：硝基甲烷或硝基乙烷3%～35%、碳酸二甲酯20%～65%、乙酸甲酯5%～35%、乙酸乙烯酯10%～45%、硝酸乙酯4%～30%。试验结果表明，本发明助剂与93号汽油按体积比为1:2混合得到的煤基汽油燃料的辛烷值高，成本低廉，其动力性、燃油经济性、清洁性、磨损、排放等指标均符合国家标准，在发动机运行100小时后，比汽油扭矩仅降低1.5%、功率降低0.8%、燃油消耗率降低0.44%，清净性好于汽油，主要运动件磨损量相当，燃烧尾气中排放的CO、CO2、NOX、PM等与市售汽油相比可大幅度降低，其中NOX排放量比汽油下降52.7%。
Description
技术领域
本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种低能高效汽油助剂。
背景技术
近年来，我国汽车和交通运输业，包括海运等一切内燃机的使用使石油资源的需求日益增长。我国石油剩余可开采数量仅22亿吨左右，后备资源严重不足，按目前产量12年后将出现石油枯竭局面。而石油进口又受到国际霸权国家的重重干扰，导致价格飙升，严重影响和制约我国国民经济的发展及国家民生安全。因此，努力实现能源自足是确保我国持续发展至关重要的重大课题。
寻找替代能源的探索先后经历了乳化汽油、可再生能源乙醇汽油、甲醇汽油。目前，国内醇类汽油推广应用中必须解决的问题主要有以下几个方面：
1、能够适应现行各型车辆使用并无须改发动机，燃料助剂各项理化性能指标必须与相应国标汽油一致或相当，符合内燃机的各项技术要求。
2、醇类的缺点是热值过低（甲醇热值是19.66MJ/kg、乙醇是26.77MJ/kg。汽油热值是43MJ/kg），必须解决如何提高能量的难题。
3、醇类对汽车的橡胶件有较强的溶胀作用，必须解决对发动机零部件抗溶胀、抗腐蚀作用，确保发动机能长期、安全运行。
4、醇类属低沸点物质，受外界温度影响大，必须解决在高、低温下，易产生汽阻或冷启动的问题。
5、醇类易溶解于水，与汽油不易混溶，需添加剂，且不稳定，易分层。
6、乙醇燃料的排放存在缩二乙醛，甲醇燃料的排放存在甲醛等，都是致癌物质，必须解决环保问题，使尾气排放优于G4标准。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有醇类替代燃料存在的问题，提供一种生产成本低，理化性能与市售汽油基本一致，节能环保，不需要改动发动机，能与市售汽油以任意比例混合使用的煤基汽油助剂。
解决上述技术问题所采用的技术方案是该助剂由下述质量百分配比的原料组成：
本发明的煤基汽油助剂优选由下述质量百分配比的原料组成：
本发明的煤基汽油助剂最佳由下述质量百分配比的原料组成：
上述煤基汽油助剂的制备方法为：按照上述原料的质量百分配比，将硝基甲烷或硝基乙烷、碳酸二甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙烯酯、硝酸乙酯混合均匀，制备成煤基汽油助剂。
本发明煤基汽油助剂的使用方法为：将煤基汽油助剂与市售汽油按照体积比为1:2混合均匀，配制成煤基汽油燃料。
本发明的煤基汽油助剂添加到汽油中得到的煤基汽油燃料的辛烷值高，其动力性、燃油经济性、清洁性、磨损、排放等指标均符合国家标准。试验结果表明，将本发明助剂与93号汽油按体积比为1:2混合得到的煤基汽油燃料，在发动机运行100小时后，比汽油扭矩仅降低1.5%，功率降低0.8%，燃油消耗率比汽油降低0.44%（按体积计），清净性好于汽油，主要运动件磨损量相当，而发动机排放略有改善，其燃烧排放的尾气CO、CO2、NOX、PM等与市售汽油相比可大幅度降低，其中NOX排放量比汽油下降52.7%，有利环境保护。而且该煤基汽油燃料与一般醇类汽油不同，不受气候和温度影响，性能与汽油相似，但与甲醇制汽油相比生产工艺简单，成本低廉，同时与汽油掺混比例灵活，在动力近似，耗油相当，排放大幅降低的情况下，可节省汽油用量33%。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
以制备煤基汽油助剂100kg为例，所用原料的组成如下：
其制备方法为：按照上述原料的质量配比，将硝基乙烷、碳酸二甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙烯酯、硝酸乙酯混合均匀，制备成煤基汽油助剂。
实施例2
以制备煤基汽油助剂100kg为例，所用原料的组成如下：
其制备方法与实施例1相同。
实施例3
以制备煤基汽油助剂100kg为例，所用原料的组成如下：
其制备方法与实施例1相同。
实施例4
以制备煤基汽油助剂100kg为例，所用原料的组成如下：
其制备方法与实施例1相同。
实施例5
以制备煤基汽油助剂100kg为例，所用原料的组成如下：
其制备方法与实施例1相同。
实施例6
以制备煤基汽油助剂100kg为例，所用原料的组成如下：
其制备方法与实施例1相同。
实施例7
以制备煤基汽油助剂100kg为例，所用原料的组成如下：
其制备方法与实施例1相同。
为了证明本发明的有益效果，发明人于2012年9月20日将实施例1制备的煤基汽油助剂送到机械工业内燃机油品检验评定中心进行检验，检验时将煤基汽油助剂与市售93号汽油按体积比1:2混合配制成煤基汽油燃料，并与市售93号汽油分别进行100小时发动机综合试验，试验以2500r/min转速、18kW功率的工况运行，以综合评定煤基汽油燃料的性能。
参照标准：GB/T 18297《汽车发动机性能试验方法》、GB/T 19055《汽车发动机可靠性试验方法》、SH/T 0513《汽油机油高温氧化和磨损评定法》、GB 18285《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法》、GB 18352.3《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ阶段）》。
评定设备：经中国国家认证认可监督管理委员会资质认定的发动机评定台架；CW-125型电涡流测功机（功率为125kW，额定转速7000r/min）；AVL Dicom4000型排放仪；试验用发动机主要参数见表1。
表1 试验用发动机主要参数
| 发动机型号 | 5A+ | 生产厂商 | 天津一汽丰田发动机有限公司 |
| 缸体材料 | 铁 | 缸盖材料 | 铝 |
| 燃油类型 | 汽油 | 燃油标号 | 93号 |
| 供油方式 | 多点电喷 | 气门结构 | DOHC |
| 进气方式 | 自然进气 | 冷却系统 | 水冷 |
| 最大扭矩转速，r/min | 4400 | 最大扭矩，N·m | 130 |
| 最大功率转速，r/min | 6000 | 最大功率，kW | 75 |
| 缸径×冲程，mm×mm | 78.7×77 | 每缸气门数，个 | 4 |
| 气缸数，个 | 4 | 气缸排列形式 | L |
| 排量，L | 1.5 | 气缸容积，cc | 1498 |
1、发动机性能测试
发动机运行0h、100h后，外特性试验数据对比见表2。
表2发动机外特性数据对比
2、清净性评分
发动机运行100h后，拆机进行清净性评分和沉积物评定。发动机清净性评分即优点得分见表3，发动机活塞环和进、排气门沉积物总质量见表4。
表3发动机清净性评分
表4发动机沉积物总质量
3、发动机磨损
发动机运行100h后，发动机主要运动件活塞、活塞环和缸套磨损量见表5。发动机运行至节点0h、20h、40h、60h、80h和100h时，润滑油ICP元素光谱分析结果见表6，试验方法为ASTM D6595。
表5活塞、活塞环和缸套磨损量
表6润滑油各节点元素浓度
4、排放测试
发动机运行0h、100h后，发动机排放测试结果见表7。
表7发动机排放测试
5、润滑油各节点理化检验
发动机运行至节点0h、20h、40h、60h、80h和100h时，润滑油理化指标检验结果见表8。
表8润滑油各节点理化检验结果
综合上述试验结果可见，在动力性上，发动机运行0h时，采用本发明煤基汽油助剂配制成的煤基汽油燃料比市售93号汽油扭矩降低0.26%，功率升高0.40%，发动机运行100h时，煤基汽油燃料比汽油扭矩降低1.50%，功率降低0.80%。在燃油经济性方面，发动机运行0h时，煤基汽油燃料比汽油燃油消耗率升高1.98%（以g/kW·h计算，若按mL/kW·h计算，降低1.35%，因为汽油密度为740kg/m3，煤基汽油燃料的密度为765kg/m3），发动机运行100h时，煤基汽油燃料比汽油燃油消耗率升高2.92%（以g/kW·h计算，若按mL/kW·h计算，降低0.44%）。在清净性方面，汽油清净性优点平均得分72.70分，活塞环和进、排气门沉积物总质量为2.5180g，煤基汽油燃料清净性优点平均得分80.08分，活塞环和进、排气门沉积物总质量为2.3530g。对于发动机的磨损，煤基汽油燃料与汽油相比，主要运动件磨损量相当，但是煤基汽油燃料与汽油相比发动机排放略有改善。
Claims (2)
1.一种煤基汽油助剂，其特征在于它由下述质量百分配比的原料组成：
2.根据权利要求1所述的煤基汽油助剂，其特征在于它由下述质量百分配比的原料组成：
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