NO310202B1 - Drivstoffadditiver og drivstoff omfattende samme - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår generelt feltet drivstoffadditivsammenset-ning, og mer spesifikt angår den drivstoffadditivsammenset-ninger som har evnen til å øke effekten i forbrenningssystemer dvs. kontinuerlige systemer (kokere, ovner etc.) og systemer med indre forbrenning (kjøretøyer etc.) ved dermed å øke drivstofføkonomi, minske mengden av skadelige forurensninger som ble dannet i forbrenningsprosessen, redusere de korrosive effektene av drivstoffene, og redusere motorstøy og ujevnheter. I tillegg angår oppfinnelsen drivstoff omfattende drivstoffadditivene.

I de senere år har det vært en øket oppmerksomhet på behov for større drivstoffeffekt og maksimal forurensningskontroll fra forbrenning av fossile drivstoffer. Drivstoffadditiver har i lang tid vært benyttet for å skaffe tilveie en mengde funksjoner i drivstoffer beregnet for anvendelse i forbrenningssystemet, og som har vist varierende grad av effektivitet. Kaspaul beskriver f.eks. i US-patent nr. 4.244.703 anvendelse av diaminer, særlig tertiære diaminer med alkoholer som drivstoffadditiver for primært å forbedre drivstofføkonomi i motorer med indre forbrenning. Metcalf beskriver på tilsvarende måte i GB 0990797 anvendelse av en blanding som omfatter formaldehyd eller polymerisk formaldehyd, en kombinert akrylester og akrylharpiksoppløsning, metylenglykoldimetyleter, propandiamin og butyl-parafenylen-diamin i en bærer eller oppløsningsmiddel som et drivstoffadditiv primært beregnet til å bedre drivstofføkonomien hos motorer med indre forbrenning. Drivstoffadditivene som er beskrevet av Knight i GB 2085468 omfatter alifatiske aminer og alifatiske alkoholer tjener som anti-duggadditiver for flydrivstoff, mens GB 0870725 beskriver anvendelse av N-alkylsubstituerte alkylendiaminer som anti-isingsmidler. Bare noen få av disse sammensetningene beskriver forbedret forbrenningseffektivitet eller forbedrer virkelig forbrenn-ingseffektiviteten, men ingen har vist seg å være fullstendig vellykkede. Ingen av de kjente sammensetningen har hatt evnen til med suksess å tilfredsstille behovet for drivstoffsammen-setningene, som når de blir tilsatt drivstoffene, skaffer tilveie større drivstoffeffekt, maksimal forurensningskontroll, og reduksjon av korrosive effekter av drivstoff på forbrenningssystemet.

Behovet for å redusere mengden av skadelige forurensninger som er dannet i forbrenningsprosessen er stor. Ved fullstendig forbrenning produserer hydrokarbonene karbondioksid og vanndamp. I de fleste forbrenningssystemer er reaksjonene imidlertid ufullstendige og dette resulterer i uforbrente hydrokarboner og karbonmonoksiddannelse som utgjør en helsefare. Partikler kan videre bli sendt ut som uforbrent karbon i fri form av sot. Svovel (S), hovedforbrenningsuren-heten blir oksidert og danner svoveldioksid (SO2) og noe blir videre oksidert til svoveltrioksid (SO3). I de høye tempera-tursonene i forbrenningssystemet, blir atmosfærisk og drivstoffbundet nitrogen oksidert til nitrogenoksid (NO) og nitrogendioksid (NO2). Alle disse oksidene er giftige eller korrosive. Når de blir oksidert i forbrenningssonen, danner nitrogen og svovel NO, N02, SO2 og SO3. N02 og S03 blir mest skadelig i disse oksidene.

Forurensninger forekommer også på grunn av ufullstendig forbrenning av drivstoffet, og disse er partikkelformede hydrokarboner og noe karbonmonoksid. Det ønskede mål ved redusering av mengden av begge gruppene av forurensere er meget vanskelig å oppnå på grunn av gjensidig motstridende egenskaper ble dannet av disse forurenserne. Nitrogen og svoveloksider krever mangel på oksygen, eller mer spesifikt atomisk oksygen, for å hindre videre oksidasjon til høeyre og mer skadelige oksider; og de partikkelformede krever rikelig med oksygen for å muliggjøre oksidasjon av uforbrent drivstoff.

Det antas at noe som kan rense opp atomisk oksygen vil redusere dannelse av høyere oksider av nitrogen og svovel. Det er velkjent at atomisk oksygen er ansvarlig for initiell oksidasjon av SO2 til SO3 i reaksjonssonen. Derfor vil enhver reduksjon i atomisk oksygen føre til en reduksjon av SO3 og N02.

Oksidene som er fremstilt under forbrenning har en skadende effekt på biologiske systemer og bidrar i stor grad til generell atmosfærisk forurensning. Karbonmonoksid forårsaker hodepine, kvalme, svimmelhet, muskeldepresjon og død på grunn av kjemisk anoksemia. Formaldehyd, et karcinogen, forårsaker irritasjon i øyet og øvre respirasjonssystem, og gastroin-testinale forverringer med nyreskade. Nitrogenoksider forårsaker bronkial irritasjon, svimmelhet og hodepine. Svoveloksider forårsaker irritasjon i mukusmembraner i øyet og hals, og alvorlig irritasjon i lungene. I tillegg til bidrag i luftforurensning, er forbrenningsproduktet, særlig svovel (S), natrium (Na) og vanadium (V) ansvarlig for de fleste av korrosjonene som man møter i kontinuerlige forbrenningssystemer. Disse elementene gjennomgår forskjellige kjemiske endringer i flammen, oppstrøms for den korrosjonsutsatte overflaten

Under forbrenning blir alt svovelet oksidert for å danne enten S02 eller SO3. SO3 er av særlig viktighet ut fra det synspunktet med anleggs- og motorkorrosjon. SO3 kombineres med H20 og danner svovelsyre, H2S04 i gasstrømmen og kan kondensere ut på kjøleoverflaten (100°C til 200'C) av luftvarmere og økonomiserere, og forårsake alvorlig korrosjon på disse deler. Dannelse av S03 sørger også for høytempera-turkorrosj on.

S03~dannelse foregår mest sannsynligvis via reaksjon av S02 med atomisk oksygen. Oksygenatomet blir dannet enten ved termisk dekomponering av oksygenoverskudd, eller dissosiasjon av overskudd oksygenmolekyler ved kollisjon med eksiterte C02<*> molekyler som eksisterer i flammen:

Oppholdstiden av bulkdrivstoffgasser i kontinuerlige forbrenningssystemer er normalt utilstrekkelig for at. SO3 konsentrasjonen oppnår sitt 1ikevektsnivå, det meste av SO3 som er tilstede har opprinnelse i flammen. Nettoresultatet er at likevektstilstand S03~konsentrasjon i drivstoffgassen er normalt i samme størrelsesorden som, men noe mindre enn det som er generert i flammen. Det er derfor vesentlig å redusere S03~konsentrasjonen i flammen. For å oppnå dette må overskudd av oksygenkonsentrasjoner bli minimalisert. Reduksjon av oksygen fører også imidlertid til fullstendig forbrenning og partikkelformer og røkdannelse. Å oppnå denne balansen er ekstremt vanskelig i store kontinuerlige forbrenningssystemer , og derfor vil et drivstof f additiv som kan mani-pulere forbrenningsreaksjonene for å redusere S03~dannelse uten forekomst av øket sot og uheldige partikler være meget ønskelig.

Sammenlignet med svovel er oppførselen til natrium og vanadium mer kompleks. Natrium i olje er hovedsakelig i form av NaCl og blir fordampet under forbrenning. Vanadium under forbrenning danner VO og VO2, og avhengig av oksygennivået i gasstrømmen, dannes høyere oksider, den mest skadelige av disse er vanadiumpentoksid (V2O5). V2O5 reagerer med NaCl og NaOH og danner natriumvanadater. Natrium reagerer med SO2 eller SO3, og O2 for å danne Na2S04.

Alle disse kondenserte forbindelsene forårsaker omfattende korrosjon og forringelse i forbrenningssystemet. Grad av forringelse og korrosjon er avhengig av et antall variabler og forekommer i forskjellig grad ved forskjellige lokaliteter i forbrenningssystemet.

En av de mest viktige forurenserne dannet ved oljeforbrenning er olje-aske, som i nærvær av SO3 danner komplekse, lavt smeltepunkt, vanadylvanadater f.eks. Na20*V2O4<*>5V2O5 og den til sammenligning sjeldne 5-natrium-vanadyl 1.11-vanadate (5Na20•V2O5'IIV2O5). Høytemperaturkorrosjon kan således forekomme når smeltepunktet av disse substansene blir overskredet siden de fleste beskyttende metalloksidene er oppløselig i smeltede vanadiumsalter.

Disse observasjonene har ført til en lang rekke forslag for å begrense korrosjonen. Kjente teknikker har sine fordeler og ulemper, men ingen har hatt evnen til å tilfredsstille behovet for drivstoffadditiver som er kommersielt levedyktige og som minimaliserer korrsjon uten uønskede sideeffekter. Det er imidlertid kjent at hvis S03~dannelse kunne bli under-trykket, vil V2O5 og andre skadelige biprodukter bli minimalisert.

Det skal understrekes at det er meget vanskelig å etablere karakteristika som med sannsynlighet øker forbrenning av drivstoffet på grunn av den meget raske og komplekse naturen av forbrenningsprosessen. Ikke overraskende har en lang rekke teorier vært fremsatt for forbrenningsprosessen, og noen av disse er i konflikt med hverandre.

Det er hensiktsmessig å splitte forbrenningsprosessen i tre adskilte soner, nemlig forvarmesonen, den virkelige reaksjonssonen og en rekombineringssone. For hovedmengden av hydrokarboner foregår nedbryting i forvarmingssonen og drivstoffragmenter som forlater sonen vil generelt omfatte hovedsakelig lavere hydrokarboner, olefiner og hydrogen. I de begynnende trinnene av reaksjonssonen vil radikalkonsentra-sjonen være meget høy og oksidasjon vil hovedsakelig foregå til CO og OH. Mekanismen som CO blir omdannet til CO2 under forbrenning har vært gjenstand for uoverensstemmelser i mange år. Det er imidlertid antatt at egenskapene til de forskjellige typene i det virkelige reaksjonsområdet er kritisk for oksidasjon. I dette området konkurerer mange typer om det tilgjengelige atomiske oksygen, inkludert CO, OH, NO og SO2. Sammenlignet med mange overgangstyper som er tilstede i de begynnende trinnene i en flamme, er konsentrasjon av CO, NO og SO2 stor. CO og OH vil raskt reagere med oksygenradikaler og danner C0£ og H2O og oksidasjon av disse kan bli fullført i de begynnende trinnene av flammen. Hvis initiering av reaksjon foregår nær begynnelsen av reaksjonssonen vil dette tillate at OH og CO får mer tid til å reagere med tilgjengelige oksygenradikaler. Dette vil sikre at varighet av forbrukt tid av de forskjellige typene i reaksjonssonen øker og dette medfører derfor bedre fullføring av forbrenningsreaksjonen.

Fra denne teorien skal det understrekes at hvis man kan finne additiver som forkorter tenningsforsinkelsen vil dette i sin tur starte tidlig reaksjon og således tillate at OH og CO reagerer over lengre tid. Ved å gjøre slik, konkurrerer OH og CO med S02 og NO for tilgjengelig atomisk oksygen i det virkelige reaksjonsområdet.

Drivstoffadditivene i foreliggende oppfinnelse øker opera-sjonseffekten ved forbrenningssystemene ved å redusere tenningsforsinkelsen av drivstoffet og forbedrer derved forbrenningskarakteristika i systemet hvori det gitte drivstoffet forbrennes. Foreliggende additiver starter å påskynder tenningsprosessen og skaffer dermed tilveie forbedringer i forbrenningsprosessen og resulterer i redusert utslipp av skadelig forurensning, øket drivstofføkonomi, reduserte korrosive effekter på systemet og redusert motorstøy og ujevnhet i det tilfellet med systemer med indre forbrenning.

Foreliggende oppfinnelse skaffer tilveie drivstoffadditiver som forbedrer forbrenningsprosessen av fossilt drivstoff i forbrenningssystemet. En spesiell anvendelse av disse additivene er for økning av effekt ved forbrenning og reduksjon av skadelig forurensning som slipper ut fra forbrenningssystemene dvs. kontinuerlige forbrenningssystemer

(koker, ovner etc.) og systemer med indre forbrenning (kjøretøyer etc). En ytterligere spesiell anvendelse av foreliggende additiv er ved redusering av de korrosive effektene i forbrenning av biprodukter på forbrenningssystemet. Drivstoffadditivene i oppfinnelsen forkorer tenningsforsinkelsen av drivstoff og binder til atomisk oksygen og dette resulterer i redusert utslipp av skadelig forurensning såvel som øket effekt av forbrenningssystem.

Ifølge foreliggende oppfinnelse blir det skaffet tilveie et drivstoffadditiv som omfatter en flytende oppløsning i en parafin eller blanding av parafiner som har et kokepunkt som ikke er større enn 300°C og et alifatisk amin og en alifatisk alkohol. Aminet og alkoholen blir valgt fra de som er et kokepunkt som er lavere enn det til parafin eller blanding av paraf iner.

Således angår foreliggende oppfinnelse en drivstoffadditivformulering, kjennetegnet ved at den omfatter en flytende oppløsning av minst et alifatisk amin der nevnte alifatiske amin er tilstede fra 2,5 til 20 volum-# av formuleringen, minst en alifatisk alkohol der alkoholen er tilstede fra 2,5 til 20 volum-# av formuleringen, og minst en parafin som har et kokepunkt som ikke er høyere enn 300°C der nevnte parafin er tilstede ved minst 40 volum-# av formuleringene, nevnte alifatiske amin og nevnte alifatiske alkohol har kokepunkter som er lavere enn det til nevnte parafin.

I tillegg angår oppfinnelsen et drivstoffadditiv, kjennetegnet ved at det omfatter en flytende oppløsning av n-heksan som er tilstede fra 6 til 8 volum-# av formuleringen, diisobutylamin som er tilstede fra 1,5 til 4 volum-# av formuleringen, etylamylketon som er tilstede fra 1 til 3,5 volum-# av formuleringen, 2,2,4-trimetylpentan som er tilstede fra 2 til 4 volum-# av formuleringen, isooktylalkohol som er tilstede fra 6 til 8 volum-$ av formuleringen, 1,3-diaminopropan som er tilstede fra 6 til 8 volum-# av formuleringen og kerosin som er tilstede fra 65 til 75 volum-% av formuleringen.

Oppfinnelsen angår og et drivstoff for forbrenningssystemer, kjennetegnet ved at det omfatter en mindre mengde av drivstoffadditivet ifølge oppfinnelsen og en hovedmengde av dieseldrivstoff.

Foreliggende oppfinnelse skaffer tilveie to virkningsmåter for økning av drivstoffeffekt og minskning av skadelige forbindelser på forbrenningsreaksjonen. Den første virkningsmåten er å forkorte tenning-forsinkelsestiden for reaksjon, og dermed tillate en lengre reaksjonsoppholdstid for CO typene å reagere med atomisk oksygen for å danne COg. Den andre virkningsmåten er å binde atomisk oksygen og dermed redusere dens tilgjengelighet i den kritiske reaksjonssonen til NO, SOg typene og dannelse av dens høyere oksider. Det antas at disse virkningsmåtene forekommer ved nedbryting av additiv i foreliggende oppfinnelse i en flammesone for å skaffe tilveie radikaler som reagerer med atomisk oksygen og reduserer dermed dens konsentrasjon i høytemperaturflamme-sonen. Som en konsekvens blir mindre SO3 og NOg dannet. Denne reduksjon i atomisk oksygenkonsentrasjon er ikke fordelaktig for forbrenning, men dette balanseres ved initiering av start av forbrenningen tidligere. Som et resultat har produktene fra ufullstendig forbrenning en større sannsynlighet i å reagere for å danne oksiderte former. Siden disse oksida-sjonsreaksjonene er raskere enn oksidasjon av SOg eller NO er de fordelaktig i tidlige trinn i forbrenningen.

Det alifatiske aminet som ble anvendt i foreliggende oppfinnelse er typisk et monoamin eller et diamin, som typisk er primært eller sekundært. Det vil generelt ha 3 til 8, særlig 3 til 6 karbonatomer. Antall nitrogenatomer vil generelt overskride 2. Foretrukkede aminer innbefatter sekundære monoaminer og primære diaminer. Et særlig foretrukket sekundært monoamin er diisobutylamin men andre egnede sekundære monoaminer som kan bli benyttet innbefatter isopropylamin og tertiært butylamin. Disse aminene vil typisk ha et kokepunkt fra 25 til 80 "C, mer å foretrekke fra 40 til 60° C, men dette vil i en viss grad avhengig av kerosin som generelt har et kokepunkt som ikke er høyere enn 200 °_C og fortrinnsvis ikke høyere enn 160°C. Et spesielt foretrukket diamin er 1,3-diaminopropan. Den benyttede alifatiske alkoholen i drivstoffadditivformuleringen vil generelt ha 5 til 10 karbonatomer, fortrinnsvis 5 til 8 karbonatomer. Et foretrukket materiale er isooktylalkohol, men lavere homologer kan også bli benyttet.

Det antas at tilstedeværelse av amin og alkohol vil påvirke det atomiske oksygenet som er tilstede i de begynnende trinnene og dermed påvirke omdanning av SOg til SO3. Tilstedeværelse av nitrogeninneholdende forbindelser vil overraskende ikke generelt øke utslipp av nitrogenoksider (NOx) slik man kunne forvente. I tillegg antas det at tilstedeværelse av amin hjelper i å redusere korrosjon.

Den alifatiske amin/alifatiske alkoholblandingen kan videre bli blandet med et alifatisk keton. Selv om dette ikke er vesentlig, hjelper tilsetning av et alifatisk keton i å øke produksjon av CO og dermed redusere mengden av fremstilt N0X. Typiske ketoner for dette formål innbefatter etylamylketon og metylisobutylketon.

Parafinet i drivstoffadditivformuleringen vil typisk være kerosin som virker som en bærer for andre ingredienser skjønt diesel eller spindelolje kan også f.eks. bli anvendt. Man har funnet at tilsetning av n-heksan og 2,2,4-trimetylpentan særlig øker egenskapene til kerosin. Tilstedeværelse av n-heksan vil forbedre oppløsningsmiddelegenskapene av kerosin ved rengjøring av forbrenningskammeret og redusere voksing. Andre parafiner kan naturligvis bli benyttet innbefattet n-heptan og 3- og 4-metylheptan.

Generelt vil parafinkomponenten representere minst 40 volum-% av formuleringen og fortrinnsvis fra 60 til 95%. Bortsett fra kerosin utgjør tilsetning av andre parafiner typisk fra 2,5 til 20%, og fortrinnsvis 7 til 15 volum-# av formuleringen. Aminet er generelt tilstede i en mengde fra 2,5 til 20 volum-% og fortrinnsvis fra 7 til 15 volum-^, mens mengden av alkohol som er tilstede generelt er fra 2,5 til 20%, fortrinnsvis fra 5 til 10 volum-^ av formuleringene. Mengden av monoamin vil generelt være fra 1 til 5%, fortrinnsvis fra 2 til 3% av totalvolumet. Ketonet vil generelt være tilstede i en mengde fra 0 til 7, 5%, fortrinnsvis fra 1 til 5% og særlig fra 1 til 3 volum-# av formuleringen. Foretrukkede formuleringer innbefatter en blanding av n-heksan, 2,2,4-trimetylpentan og kerosin som parafin, og/eller en blanding av diisobutylamin og 1,3-diaminpropan som amin og/eller isooktylalkohol som alkohol og etylamylketon som eventuelt keton. En spesielt foretrukket formulering er presentert i tabell 1 under:

I tillegg til additivet selv, er et trekk ved oppfinnelsen et drivstoff som inneholder additiv. Additivet kan således bli inkludert av forhandleren eller additivet kan bli tilført i en pakning som skal bli inkorporert ved et senere trinn, f.eks. ved detaljiststedet. Generelt vil additivet bli benyttet ved en behandlingshastighet på fra 1:100 til 1:10.000 og fortrinnsvis fra 1:500 til 1:2.000 volumdeler drivstoff, avhengig av egenskapene til drivstoffet og forholdene f.eks. korrosjonshemming som er ønsket. Naturligvis, hvis additivet er laget mer konsentrert (ved anvendelse av mindre parafin), kan lavere behandlingshastigheter bli anvendt.

Eksempel 1

I dette eksemplet blir drivstoffadditiv som har den foretrukkede formuleringen som angitt i tabell 1 og kommersiell dieseldrivstoff blandet ved en behandlingshastighet på 1:1000 volumdeler og blir sammenlignet med ublandet kommersiell dieseldrivstoff i motortester gjennomført i overensstemmelse med prosedyren anvendt i USA for sertifisering av diesel-motorer (Appendix 1 (f) (2) av Code of Federal Regulations 40, Part 86). Disse testene er basert på virkelige drifts-mønstre observert i USA. Utslippshastigheter av karbonmonoksid, karbondioksid, flyktige hydrokarboner og oksider av nitrogen ble registrert ved et sekunds intervaller kontinuerlig gjennom testen. I tillegg ble utslipp av partikkelformet masse registrert kontinuerlig og drivstoffeffekten ble også bestemt. Den valgte prosedyren er særlig egnet for en sammenlignende studie siden motoren ble operert under datakontroll og dette ga ypperlig mulighet for gjentagelse.

Fire tester ble gjennomført der motoren ble operert fra kaldstart med og uten drivstoffadditivet og deretter i varmstart med og uten drivstoffadditiv. Svoveltrioksidtester ble gjennomført på et kontinuerlig forbrenningskammer.

Målingen blir gjennomført i overensstemmelse med kravene i testen. Gassutslipp ble målt som følger: (1) Flammeioniseringsdetektor (FID) for totale hydrokarboner (THC)

(2) Kjemiluminiserende analyse for N0/N0x

(3) Ikke-dispersiv infrarød (NDIR) gassanalysator for COg (4) Ikke-dispersiv infrarød (NDIR) gassanalysator for CO (5) Våt kjemisk titreringsmetode for svoveltrioksid Testene ble gjennomført på:

(1) Volvo TD 71 FS motor

(2) Enkelsylinder, firetakt, kompressjonstenning, luftfri drivstoffinjeksjon Gardner-oljemotor. (3) Kontinuerlig forbrenningskammer. Kammer modellaget på forhold som er alminnelig innenfor en dieseldrevet kraf tgenerator.

Under testene ble forskjellige operasjonsparametere i eksosutslippshastigheter (totalt 13 variabler) registrert en gang pr. sekund, og skaffer tilveie en kontinuerlig oversikt over resultatene. Siden testen hadde en varighet på 20 minutter, produserte hver test et meget stort antall data. For å skaffe tilveie et klart bilde av resultatene, har data blitt presentert ved forskjellige blanding-hastighetsbe-tingelser. Dette tillater bestemmelse av effektene av additiv ved den nødvendige tilstand.

1. Effektivitetstest

Figur 1 og 2 sammenligner hhv. drivstoffeffektivitet av additivdrivstoff til ublandet drivstoff for varm og kald oppstarting. Disse verdiene har blitt oppnådd ved å beregne økning i CO- og COg-nivåer og nedgang i hydrokarbon og partikkelnivåer, oppnådd med anvendelse av drivstoffadditivet. Beregningen involverer bestemmelse av entalpi ved dannelse av disse forbindelsene og sammenligne denne energien med mengden diesel som er nødvendig for å tilføre samme mengde energi når den forbrennes. Selv om denne ikke strikt representerer virkelig drivstoffeffekt, gir den ikke desto mindre en indikasjon på hvilke drivstoffbesparinger man kan oppnå. Dette er en rimelig antagelse, siden en hvilken som helst reduksjon i hydrokarbonutslipp eller partikler må representere seg selv i en økning i en mengde av drivstoff forbrent og således ekstra effekt. En signifikant økning i drivstoffeffektivitet forekom ved anvendelse av drivstoffadditiv. Denne økningen forekom når additivet akkurat hadde blitt blandet med drivstoffet og hvis effekten av additivet er kumulativ forventes økningen i drivstoffeffekt å stige enn å mer. På en mindre teknisk måte "hørte" man at yteevnen til motoren var glattere og roligere og dette indikerer større effektivitet og lengre levetid og mulig mindre vedlikehold. Selv om svingninger i drivstoffeffektiviteten forekom, var den samlede økningen for hele syklusen over 8% for varm oppstarting og 5$ for kald oppstarting. Effekten av additivet vil åpenbart avhenge av operasjonsbetingelsene og tilstanden i motoren.

2. Hydrokarboner

Figur 3, 4 og 5 viser effekt av additivet på reduksjon av hydrokarboner. Varmsyklusgrafen presenteres ved lav-middels hastighet versus belastning og middels-høy hastighet versus belastning for større klargjøring. Additivet reduserer klart uforbrente hydrokarboner. Dette kan forventes hvis man som tidligere har sett, drivstoffeffektiviteten øker. Reduksjon i uforbrente hydrokarboner indikerer større utnyttelse av drivstoff og derfor høyere drivstoffeffektivitet. Et annet fordelaktig trekk ved reduksjonen er når det gjelder forbedring i miljøet. Uforbrente hydrokarboner er kjent å være karcinogene og derfor er enhver reduksjon ønskelig.

3. Partikler

Store reduksjoner i mengde og partikler forekom med additiv-behandlet drivstoff. Figur 6, 7 og 8 representerer disse resultatene. Den ekstraordinære store nedgangen vist i figur 6 for belastningen på -172 Nm og -57 Nm er meget bemerkelses-verdig, men sannsynligvis ikke representative ved normale operasjoner. Under normale operasjonsbetingelser var nedgangen i størrelsesorden 20-30$. Denne reduksjonen i seg selv er ganske signifikant og representerer et hovedbidrag til reduksjon av atmosfærisk forurensning. Problemet med partikkelutslipp har blitt et alvorlig miljøproblem og det har oppstått en politisk situasjon der både EU og USA vil sørge for lovgiving for reduksjon av denne forurensningen.

4. Nitrogenoksider

Effekten av additivet på nitrogenoksider vises i figur 9. Additivet medfører størst effekt ved lette belastnings-betingelser (over 50$ reduksjon), men selv ved høyere belastningsforhold er reduksjon i nitrogenoksider større enn 10$. Denne nedgangen med belastning skyldes sannsynligvis en effekt ved ufullstendig forbrenning ved høye belastninger og dette reflekteres i effektgrafene som også viser en nedgang. Hvis imidlertid luft-drivstoffforhold i forbrenningssonen blir holdt optimalt (dvs. en godt opprettholdt motor) antar man at det vil foregå en større reduksjon i nitrogenoksider og også en større effekt av drivstoff ved anvendelse av additivet. Det antas derfor at hvis additivet blir anvendt i lengre varighet vil rengjørings- og kumulativ effekt av additivet gi fordelaktige resultater.

5 . Svoveltrioksid

Svoveltrioksidtester ble gjennomført på et kontinuerlig forbrenningskammer. Resultatene representeres i figur 10. Variasjoner i luft-drivstofforhold produserte variasjoner i prosentreduksjon med additiv. Ved optimale betingelser var reduksjon i svoveltrioksid større enn 30$. Det antas at denne reduksjonen skyldes konkurrerende atomiske reaksjoner som forekommer i flammesonen, dvs. additivet manipulerer i virkeligheten med kinetikken i forbrenningen slik at reduksjoner i svoveltrioksid forekommer. Reduksjonen er fordelaktig i industrielle forbrenningssystemer siden mindre mengder svovelsyre vil fremstilles med vanndamp, som alltid er tilstede i slike systemer.

Eksempel 2

I en generell test av drivstoffeffektivitetsforbedringer som kan bli oppnådd med oppfinnelsen ble det anvendt en kompre-sjonstenningsmotor. Drivstoffadditivet som har den foretrukkede formuleringen som er angitt i tabell 1 ble blandet ved en behandlingshastighet på 1:1.000 volumdeler med et kommersielt tilgjengelig dieseldrivstoff for lastebiler, van og biler.

Tester ble gjennomført ved forskjellige belastnings/hastig-hetssykluser. Det ble anmerket at med drivstoff som inneholder additivet resulterte i større effektivitet som vist i figur 11 og 12. Disse testene viste også at motorstøy ble redusert og motoren kjørte jevnere med additivdrivstoffet.

Eksempel 3

I en test som involverer to (2) bybusser, ble drivstoffadditiv som har den foretrukkede formuleringen som er angitt i tabell 1 og kommersielt dieseldrivstoff blandet ved en behandlingshastighet på 1:500 volumdeler og ble sammenlignet med ublandet kommersiell dieseldrivstoff. Verdiene i tabell 2 under er direkte gjennomsnittlig avlesninger som er oppnådd fra de to bussene. Begge dieselaleneavlesninger og drivstoff med tilsatt additivavlesninger har blitt oppnådd i løpet av en 4 ukers periode.

Eksempel 4

I dette eksemplet ble drivstoffeffektivitetstester som involverer elleve (11) kommersielle busser gjennomført. Drivstoffadditiver som har den foretrukkede formuleringen som er angitt i tabell 1 ble blandet med kommersiell dieseldrivstoff ved en behandlingshastighet på 1:500 volumdeler og ble sammenlignet med ublandet kommersiell dieseldrivstoff. Verdiene i tabell 3 under viser resultatene av drivstoffeffektivitet stes ten.

Eksempel 5

I dette eksemplet ble det gjennomført tester som involverer drivstoffadditivet fra foreliggende oppfinnelse. Drivstoff som ble anvendt i dette eksemplet var igjen en blanding av drivstoffadditiver som har den foretrukkede formuleringen som er fremsatt i tabell 1 og kommersiell dieseldrivstoff som ble blandet ved en behandlingshastighet på 1:1.000 volumdeler. Effekt av foreliggende drivstoffadditiv på SC^-undertrykking er vist i figur 13. Figur 13 viser fordelen ved å redusere SC"3-konsentrasjon på korrosjonshastighet. Under disse testene avtok korrosjonshastigheten med opptil 40$. Figur 13 viser også effekt av foreliggende drivstoffadditiv når natrium og vanadium, men ikke noe svovel er tilstede i drivstoffet. Igjen har additivet evne til å redusere korrosjonshastigheten. Foreliggende drivstoffadditiv hemmer skadelige reaksjoner av natrium og vanadium og minimaliserer dannelse av vanadiumpentoksid; det mest skadelige oksidet.

Korrosjonshastigheten som fremkom under de mest skadelige betingelsene er vist i figur 14. Foreliggende drivstoffadditiv viste seg igjen å redusere korrosjonshastigheter og opprettholde dem ved et mye lavere nivå.

Claims (12)

1. Drivstoffadditivformulering, karakterisert ved at den omfatter en flytende oppløsning av minst et alifatisk amin der nevnte alifatiske amin er tilstede fra 2,5 til 20 volum-$ av formuleringen, minst en alifatisk alkohol der alkoholen er tilstede fra 2,5 til 20 volum-$ av formuleringen, og minst en parafin som har et kokepunkt som ikke er høyere enn 300°C der nevnte parafin er tilstede ved minst 40 volum-$ av formuleringene, nevnte alifatiske amin og nevnte alifatiske alkohol har kokepunkter som er lavere enn det til nevnte parafin.

2. Drivstoffadditiv ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte alifatiske amin er et monoamin, fortrinnsvis med 3 til 8 karbonatomer.

3. Drivstoffadditiv ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte alifatiske amin er et primært diamin, med 3 til 8 karbonatomer, fortrinnsvis 1,3-diaminopropan.

4. Drivstoffadditiv ifølge krav 2, karakterisert ved at nevnte monoamin er et sekundært monoamin, fortrinnsvis diisobutylamin, isopropylamin eller tertiært butylamin.

5 . Drivstoffadditiv ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte alifatiske alkohol har 5 til 8 karbonatomer, fortrinnsvis isooktylalkohol.

6. Drivstoffadditiv ifølge krav 1, karakterisert ved at det videre omfatter et alifatisk keton, fortrinnsvis etylamylketon eller metylisobutylketon.

7 . Drivstoffadditiv ifølge krav 1, karakterisert ved at det videre omfatter n-heksan, eller 2,2,4-trimetylpentan.

8. Drivstoffadditiv ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte parafin omfatter en blanding av parafiner, fortrinnsvis kerosin.

9. Drivstoffadditiv ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte alifatiske amin er tilstede fra 7 til 15 volum-# av formuleringen, nevnte alifatiske alkohol er tilstede fra 5 til 10 volum-$ av formuleringen, og nevnte parafin er tilstede fra 60 til 95 volum-# av formuleringen.

10. Drivstoffadditiv, karakterisert ved at det omfatter en flytende oppløsning av n-heksan som er tilstede fra 6 til 8 volum-$ av formuleringen, diisobutylamin som er tilstede fra 1,5 til 4 volum-$ av formuleringen, etylamylketon som er tilstede fra 1 til 3,5 volum-$ av formuleringen, 2,2,4-trimetylpentan som er tilstede fra 2 til 4 volum-# av formuleringen, isooktylalkohol som er tilstede fra 6 til 8 volum-# av formuleringen, 1,3-diaminopropan som er tilstede fra 6 til 8 volum-$ av formuleringen og kerosin som er tilstede fra 65 til 75 volum-$ av formuleringen.

11. Drivstoff for forbrenningssystemer, karakterisert ved at det omfatter en mindre mengde av drivstoffadditivet ifølge et hvilket som helst av kravene 1-10 og en hovedmengde av dieseldrivstoff.

12. Drivstoff ifølge krav 11, karakterisert ved at forholdet av drivstoffadditiv til dieseldrivstoff er fra 1:500 til 1:2.000 volumdeler av formuleringen.