RU2371469C2 - Fuel composition for spark-ignition internal combustion engine - Google Patents

Fuel composition for spark-ignition internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2371469C2
RU2371469C2 RU2007101366/04A RU2007101366A RU2371469C2 RU 2371469 C2 RU2371469 C2 RU 2371469C2 RU 2007101366/04 A RU2007101366/04 A RU 2007101366/04A RU 2007101366 A RU2007101366 A RU 2007101366A RU 2371469 C2 RU2371469 C2 RU 2371469C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vol
fuel
combustion
fuel composition
internal combustion
Prior art date
Application number
RU2007101366/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007101366A (en
Inventor
Эрих Владимирович Вельд (UA)
Эрих Владимирович Вельд
Александр Геннадиевич Деревянко (UA)
Александр Геннадиевич Деревянко
Original Assignee
Эрих Владимирович Вельд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from UAU200610588U external-priority patent/UA21892U/en
Application filed by Эрих Владимирович Вельд filed Critical Эрих Владимирович Вельд
Publication of RU2007101366A publication Critical patent/RU2007101366A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2371469C2 publication Critical patent/RU2371469C2/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C10L1/023Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only for spark ignition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14Organic compounds
    • C10L1/22Organic compounds containing nitrogen
    • C10L1/23Organic compounds containing nitrogen containing at least one nitrogen-to-oxygen bond, e.g. nitro-compounds, nitrates, nitrites
    • C10L1/231Organic compounds containing nitrogen containing at least one nitrogen-to-oxygen bond, e.g. nitro-compounds, nitrates, nitrites nitro compounds; nitrates; nitrites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14Organic compounds
    • C10L1/16Hydrocarbons
    • C10L1/1616Hydrocarbons fractions, e.g. lubricants, solvents, naphta, bitumen, tars, terpentine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14Organic compounds
    • C10L1/18Organic compounds containing oxygen
    • C10L1/182Organic compounds containing oxygen containing hydroxy groups; Salts thereof
    • C10L1/1822Organic compounds containing oxygen containing hydroxy groups; Salts thereof hydroxy group directly attached to (cyclo)aliphatic carbon atoms
    • C10L1/1824Organic compounds containing oxygen containing hydroxy groups; Salts thereof hydroxy group directly attached to (cyclo)aliphatic carbon atoms mono-hydroxy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14Organic compounds
    • C10L1/18Organic compounds containing oxygen
    • C10L1/185Ethers; Acetals; Ketals; Aldehydes; Ketones
    • C10L1/1852Ethers; Acetals; Ketals; Orthoesters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to fuel which is used in spark-ignition internal combustion engines. Proposed fuel composition for spark-ignition internal combustion engines contains 50 to 90 vol % absolute ethanol, 10 to 30 vol % liquid mixture of hydrocarbons, 5 to 15 vol % ether and 1 vol % combustion promoter. The combustion promoter used in each version can be cyclohexylnitrate or 2-ethylhexylnitrate. The combustion promoter used in the second version nitrites of C4-C6 alcohols. The combustion promoter used in the third version is a mixture of cyclohexylnitrate or 2-ethylhexylnitrate with nitrites of C1-C6 alcohols.
EFFECT: improved combustion and shorter burning time, which allows for eliminating the main disadvantage of fuel containing over 50% ethanol, and, as a result, increasing power of an engine running on this fuel.
4 cl, 7 ex

Description

Изобретение относится к области топлив, которые применяются в двигателях внутреннего сгорания с искровым воспламенением.The invention relates to the field of fuels, which are used in internal combustion engines with spark ignition.

На сегодняшний день главными разновидностями моторного топлива являются дизельное топливо (солярка) и бензин (жидкая смесь углеводородов), вырабатываемые из нефти, залежи которой ограничены. В двигателях с искровым воспламенением используется бензин, пар которого в смеси с воздухом образует топливную смесь, детонационная стойкость которой к сжатию в цилиндре характеризуется октановым числом. Чем выше этот показатель, тем выше детонационная стойкость, и тем высшую степень сжатия может иметь двигатель. На сегодняшний день подавляющее большинство двигателей в автомобилях, в которых используется в качестве горючего бензин, рассчитаны на использование топлива с октановым числом от 80-85 до 95-98 единиц (по исследовательскому методу). Для достижения таких показателей в бензине, который вырабатывается из нефти, существует громоздкая и энергоемкая вторичная переработка нефти. Даже при условиях высокой степени развития нефтехимической промышленности достижение высоких показателей октановых чисел является сложной проблемой, которая частично решается путем использования высокооктановых добавок. С другой стороны, в условиях дефицита нефти разработка новых видов альтернативного топлива, использующих в качестве главной составной части этиловый спирт, который вырабатывается из возобновляемого растительного сырья, наталкивается на большие трудности. Параметры этилового спирта настолько отличаются от аналогичных параметров бензинов, что для топлив с его высоким содержанием (например, Е85) нужна разработка специального двигателя.Today, the main varieties of motor fuel are diesel fuel (diesel fuel) and gasoline (a liquid mixture of hydrocarbons) produced from oil, the deposits of which are limited. In engines with spark ignition, gasoline is used, the vapor of which in a mixture with air forms a fuel mixture, the detonation resistance of which to compression in the cylinder is characterized by an octane number. The higher this indicator, the higher the knock resistance, and the higher the compression ratio the engine can have. To date, the vast majority of engines in cars that use gasoline as fuel are designed to use fuel with an octane rating of 80-85 to 95-98 units (according to the research method). To achieve such indicators in gasoline, which is produced from oil, there is a cumbersome and energy-intensive secondary processing of oil. Even under conditions of a high degree of development of the petrochemical industry, achieving high octane numbers is a complex problem, which is partially solved by using high-octane additives. On the other hand, in conditions of oil shortages, the development of new types of alternative fuels, using ethyl alcohol as the main component, which is produced from renewable plant materials, encounters great difficulties. The parameters of ethyl alcohol are so different from similar parameters of gasolines that for fuels with its high content (for example, E85), the development of a special engine is needed.

Известна топливная композиция (патент DE 3033220, МПК C10L 1/18, опубл. 1.04.1980), в которой для создания стойкой смеси бензина (жидкой смеси углеводородов) с 10-40% низших спиртов используется пропиленгликоль моноолеат в смеси со спиртами (по 10-15% изобутилового и изопропилового спиртов) и кетонами (4% ацетона). При этом авторы патента используют 10-30% канцерогенных ароматических углеводородов и 10-30% токсичного метанола, что сегодня недопустимо из-за высокого содержания канцерогенных конденсированных ароматических углеводородов и токсичного формальдегида в отработанных газах. Все компоненты данной топливной композиции являются продуктами химической промышленности, которая использует нефть и природный газ в качестве сырья, то есть такая топливная композиция не относится к альтернативным композициям - таким, которые вырабатываются из возобновляемого сырья.A known fuel composition (patent DE 3033220, IPC C10L 1/18, publ. 1.04.1980), in which to create a stable mixture of gasoline (liquid mixture of hydrocarbons) with 10-40% lower alcohols, propylene glycol monooleate mixed with alcohols (10 -15% isobutyl and isopropyl alcohols) and ketones (4% acetone). Moreover, the authors of the patent use 10-30% of carcinogenic aromatic hydrocarbons and 10-30% of toxic methanol, which is unacceptable today because of the high content of carcinogenic condensed aromatic hydrocarbons and toxic formaldehyde in the exhaust gases. All components of this fuel composition are products of the chemical industry, which uses oil and natural gas as raw materials, that is, such a fuel composition does not apply to alternative compositions - those that are produced from renewable raw materials.

Известна топливная композиция (патент US 3822119, кл. 44/451, опубл. 2.07.1974), в которой к бензину прибавляется 5-40% смеси синтетических высших спиртов С48 и до 25% воды, что обеспечивает снижение токсичности отработанных газов. Однако и такое топливо нельзя отнести к альтернативному, поскольку основным компонентом топлива остается бензин.Known fuel composition (patent US 3822119, CL 44/451, publ. 2.07.1974), in which 5-40% of a mixture of synthetic higher alcohols C 4 -C 8 and up to 25% water are added to gasoline, which reduces the toxicity of waste gases. However, such a fuel cannot be attributed to alternative, since gasoline remains the main component of fuel.

Известна топливная композиция (патент RU 2044033, MПК C10L 1/18, опубл. 20.09.1995), в которой бензин компаундируют 5-20% отходов производства изопропилового спирта, а именно смесью 70-80% диизопропилового эфира, 10-15% изопропилового спирта, 8-10% продуктов полимеризации пропилена и до 3% воды. Как и в вышеописанной топливной композиции, основным компонентом этого топлива остается бензин. Кроме того, пропилен, который является исходным веществом для производства изопропилового спирта, получают путем крекинга или пиролиза нефтепродуктов.A known fuel composition (patent RU 2044033, IPC C10L 1/18, publ. 09/20/1995), in which gasoline compound 5-20% of waste from the production of isopropyl alcohol, namely a mixture of 70-80% diisopropyl ether, 10-15% isopropyl alcohol , 8-10% of propylene polymerization products and up to 3% of water. As in the fuel composition described above, gasoline remains the main component of this fuel. In addition, propylene, which is the starting material for the production of isopropyl alcohol, is obtained by cracking or pyrolysis of petroleum products.

Известна топливная композиция (патент ЕР 0064253, МПК С10L 1/02, опубл. 27.04.1982), в которой для повышения октанового числа бензина используют простые эфиры (метил-трет-бутиловый, изопропил-трет-бутиловый, вторбутил-трет-бутиловый) в количестве 5-40% и спирты (метиловый - до 15%, изопропиловый - до 20%, втор-бутиловый - до 20%, трет-бутиловый - до 85%), кроме этилового спирта. Все вышеупомянутые компоненты являются синтетическими продуктами химической промышленности.Known fuel composition (patent EP 0064253, IPC С10L 1/02, publ. 04/27/1982), in which ethers (methyl tert-butyl, isopropyl tert-butyl, sec-butyl tert-butyl) are used to increase the octane number of gasoline in the amount of 5-40% and alcohols (methyl - up to 15%, isopropyl - up to 20%, sec-butyl - up to 20%, tert-butyl - up to 85%), except ethyl alcohol. All of the above components are synthetic products of the chemical industry.

Таким образом, поскольку основным компонентом во всех рассмотренных выше известных топливах остается бензин, ни одно из них нельзя отнести к категории альтернативных, то есть таких, которые более чем на 50% вырабатываются из возобновляемого (растительного) сырья. Использованные спирты и эфиры являются синтетическими продуктами, исходным сырьем для синтеза которых остается нефть и природный газ.Thus, since gasoline remains the main component in all of the known fuels discussed above, none of them can be classified as alternative, that is, those that are produced by more than 50% from renewable (plant) raw materials. The alcohols and esters used are synthetic products, the feedstock for the synthesis of which remains oil and natural gas.

Наиболее близкой к предложенной топливной композиции является топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания с искровым воспламенением (патент на полезную модель UA 13086, МПК C10L 1/00, опубл. 15.03.2006), содержащая 50-90 об.% абсолютированного этилового спирта, 5-15 об.% простого эфира и 10-30 об.% смеси углеводородов. В качестве простого эфира может использоваться любой простой эфир: трет-C4-C5OC1-C2, то есть метил-трет-бутиловый, этил-трет-бутиловый, этил-трет-амиловый и другие, а как смесь углеводородов используется стабильный газовый бензин или бензин прямой перегонки с любым октановым числом. Такая топливная композиция разрабатывалась для использования в обычных двигателях внутреннего сгорания большого объема (3 литра и выше) без их модификации. Она относится к альтернативным видам моторного топлива, поскольку больше 50% ее составляет этиловый спирт, который вырабатывается из возобновляемого растительного сырья. Чрезвычайно высокое, как для бензинов, октановое число данной топливной композиции - 130-132 по данным холодно-плазменного метода - не является препятствием, поскольку температура сгорания смеси ниже температуры сгорания бензина (360°С в выхлопном коллекторе двигателя, который работает на данном топливе, в сравнении с 500-550°С - на бензине).Closest to the proposed fuel composition is a fuel composition for internal combustion engines with spark ignition (utility model patent UA 13086, IPC C10L 1/00, published March 15, 2006), containing 50-90 vol.% Absolute ethanol, 5- 15 vol.% Ether and 10-30 vol.% A mixture of hydrocarbons. Any ether can be used as an ether: tert-C 4 -C 5 OC 1 -C 2 , i.e. methyl tert-butyl, ethyl tert-butyl, ethyl tert-amyl and others, and as a mixture of hydrocarbons, stable gas or direct distillation gas with any octane rating. Such a fuel composition was developed for use in conventional large-volume internal combustion engines (3 liters or more) without modification. It refers to alternative types of motor fuel, since more than 50% of it is ethyl alcohol, which is produced from renewable plant materials. Extremely high, as for gasoline, the octane number of this fuel composition - 130-132 according to the cold-plasma method - is not an obstacle, since the combustion temperature of the mixture is lower than the combustion temperature of gasoline (360 ° C in the exhaust manifold of the engine that runs on this fuel, in comparison with 500-550 ° C - on gasoline).

Главным недостатком является потеря мощности двигателя при работе на топливе с высоким содержанием этилового спирта за счет низкой теплоты сгорания и относительно высокой теплоты испарения его как главного компонента, которая существенным образом влияет на динамику разгона автомобиля, в особенности оснащенного двигателем маленького объема.The main disadvantage is the loss of engine power when operating on fuel with a high content of ethyl alcohol due to the low heat of combustion and the relatively high heat of vaporization of it as the main component, which significantly affects the dynamics of acceleration of a car, especially equipped with a small engine.

В основу предлагаемого решения поставлена задача повышения мощности двигателя при работе на топливной композиции, которая содержит более чем 50 об.% этилового спирта, как за счет наиболее полного сгорания топлива, так и за счет сокращения времени сгорания, что позволяет использовать указанное альтернативное топливо в обычных двигателях внутреннего сгорания с искровым воспламенением без каких-либо их модификаций.The basis of the proposed solution is the task of increasing engine power when operating on a fuel composition that contains more than 50 vol.% Ethyl alcohol, both due to the most complete combustion of the fuel, and due to the reduction of the combustion time, which allows the use of the specified alternative fuel in conventional spark ignition internal combustion engines without any modifications.

Поставленная задача решается тем, что топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания с искровым воспламенением, содержащая 50-90 об.% абсолютированного этилового спирта, 10-30 об.% жидкой смеси углеводородов и 5-15 об.% простого эфира, согласно предложенному решению, дополнительно содержит до 1 об.% промотора сгорания. При этом по одному из вариантов в качестве промотора сгорания могут использоваться циклогексилнитрат или 2-этилгексилнитрат. По второму варианту в качестве промотора сгорания используются нитриты спиртов С46. По третьему варианту в качестве промотора сгорания используется смесь циклогексилнитрата или 2-этилгексилнитрата с нитритами спиртов C46.The problem is solved in that the fuel composition for internal combustion engines with spark ignition, containing 50-90 vol.% Absolute ethyl alcohol, 10-30 vol.% Liquid mixture of hydrocarbons and 5-15 vol.% Ether, according to the proposed solution, additionally contains up to 1 vol.% of the combustion promoter. Moreover, in one embodiment, cyclohexyl nitrate or 2-ethylhexyl nitrate can be used as a combustion promoter. In the second embodiment, nitrites of С 46 alcohols are used as a combustion promoter. In the third embodiment, a mixture of cyclohexyl nitrate or 2-ethylhexyl nitrate with nitrites of C 4 -C 6 alcohols is used as a combustion promoter.

Известно, что нитропроизводные углеводородов являются эффективными промоторами для дизельного горючего, где они используются как добавки в маленьких количествах, для повышения цетанового числа дизельного топлива. Но поскольку механизм влияния промоторов воспламенения, которые применяются для повышения цетанового числа дизельного топлива путем снижения порога воспламенения топливной смеси при сжатии, и механизм влияния промоторов сгорания, которые предлагаются для применения в моторных топливах с высоким содержимым этилового спирта, существенно отличаются, промоторы воспламенения не могут быть эффективными в высокооктановом моторном топливе, которое изготавливается на основе возобновляемого сырья. Кроме того, известно использование смеси нитрометана, нитроэтана и нитропропанов в количестве до 15-20%, которое предлагалось для моторных топлив с высоким содержанием ароматических углеводородов (US 2004|0148849, US 6319294 В1). Нитропроизводные углеводородов имеют высокие теплоты сгорания, и применение их как компонентов в больших количествах существенно увеличивает теплоту сгорания топлива, которое приводит к возрастанию мощности двигателя, работающего на этом топливе. Однако при таком количестве нитропроизводных в топливе их следует отнести не к добавкам, которыми, в сущности, являются промоторы, а к компонентам топлива. Установлено, что добавка 2-нитропропана в количестве до 2 об.% в вышеуказанную альтернативную топливную композицию, с высоким содержанием этилового спирта, неэффективна, то есть нитропропан не может использоваться как промотор сгорания для такого топлива.It is known that nitro derivatives of hydrocarbons are effective promoters for diesel fuel, where they are used as additives in small quantities to increase the cetane number of diesel fuel. But since the mechanism of influence of the ignition promoters, which are used to increase the cetane number of diesel fuel by lowering the ignition threshold of the fuel mixture during compression, and the mechanism of influence of the combustion promoters, which are proposed for use in motor fuels with a high content of ethyl alcohol, are significantly different, the ignition promoters cannot be effective in high-octane motor fuel, which is made on the basis of renewable raw materials. In addition, it is known to use a mixture of nitromethane, nitroethane and nitropropanes in an amount of up to 15-20%, which was proposed for motor fuels with a high content of aromatic hydrocarbons (US 2004 | 0148849, US 6319294 B1). Nitro derivatives of hydrocarbons have high heat of combustion, and the use of them as components in large quantities significantly increases the heat of combustion of the fuel, which leads to an increase in the power of the engine running on this fuel. However, with so many nitro derivatives in the fuel, they should not be attributed to additives, which, in essence, are promoters, but to fuel components. It was found that the addition of 2-nitropropane in an amount of up to 2 vol.% To the above alternative fuel composition, with a high content of ethyl alcohol, is ineffective, that is, nitropropane cannot be used as a combustion promoter for such fuel.

В предложенной топливной композиции за счет использования добавок - до 1 об.% промоторов сгорания, виды которых установлены экспериментально, обеспечивается более полное сгорание топлива и сокращается время сгорания, что позволяет ликвидировать главный недостаток топлива с содержанием этилового спирта больше 50% и, как следствие, повысить мощность двигателя при работе на этом топливе.In the proposed fuel composition due to the use of additives, up to 1% vol. Combustion promoters, the types of which are established experimentally, provide a more complete combustion of the fuel and shorten the combustion time, which eliminates the main disadvantage of fuel with an ethyl alcohol content of more than 50% and, as a result increase engine power when operating on this fuel.

Экспериментально установлено, что существуют промоторы сгорания, не влияющие на октановое число, и промоторы, снижающие октановое число топлива на основе этилового спирта. Существование промоторов сгорания, которые не влияют на октановое число, подтверждает то, что механизм влияния промоторов воспламенения для дизельного горючего и механизм влияния промоторов сгорания в высокооктановом топливе существенно отличаются. Мощность двигателя при работе на топливе, промотированном или первым типом промотора, или вторым типом промотора, или их смесью, возрастает до определенной границы, которая может даже превышать мощность при работе на бензине. Маленькие концентрации промоторов сгорания, а именно - меньше 1 об.%, в которых они применяются в предложенной топливной композиции, не могут существенно повлиять на теплоту сгорания топливной композиции в целом, но повышают полноту сгорания топлива, сокращают время сгорания топлива и, как следствие, повышают мощность двигателя.It has been experimentally established that there are combustion promoters that do not affect the octane number, and promoters that reduce the octane number of ethanol-based fuel. The existence of combustion promoters that do not affect the octane number confirms that the mechanism of influence of ignition promoters for diesel fuel and the mechanism of influence of combustion promoters in high-octane fuel are significantly different. Engine power when running on fuel promoted by either the first type of promoter or the second type of promoter, or a mixture thereof, increases to a certain limit, which may even exceed the power when working on gasoline. Small concentrations of combustion promoters, namely, less than 1 vol.%, In which they are used in the proposed fuel composition, cannot significantly affect the heat of combustion of the fuel composition as a whole, but increase the completeness of combustion of fuel, reduce the time of combustion of fuel and, as a result, increase engine power.

Как было указано выше, предложенные промоторы сгорания делятся на два типа: почти не влияющие на октановое число топлива на основе этилового спирта (см. п.2 формулы полезной модели - первый тип) и понижающие октановое число (см. п.3 формулы полезной модели - второй тип). К первому типу промоторов (п.2 формулы полезной модели), повышающих мощность двигателя при работе на топливе с их добавлением, но имеющих небольшое влияние на значение октанового числа, относятся высококипящие нитраты (сложные эфиры азотной кислоты и спиртов С6-C8) или диалкилпероксиды, температура кипения которых превышает верхнюю границу интервала кипения основных компонентов топлива. Если вещество распадается раньше кипения, по температуре перегонки в вакууме оценивают, какой была бы температура кипения при давлении 1 атм. Например, циклогексилнитрат имеет температуру кипения 80°С при 20 мм рт.ст., что соответствует приблизительно 180°С при 760 мм рт.ст.As mentioned above, the proposed combustion promoters are divided into two types: almost not affecting the octane number of fuel based on ethyl alcohol (see paragraph 2 of the utility model formula - the first type) and lowering the octane number (see paragraph 3 of the utility model formula - second type). The first type of promoters (Clause 2 of the utility model formula) that increase engine power when running on fuel with their addition, but having little effect on the octane number, include high-boiling nitrates (esters of nitric acid and C 6 -C 8 alcohols) or dialkyl peroxides, the boiling point of which exceeds the upper limit of the boiling range of the main components of the fuel. If the substance decomposes before boiling, it is estimated from the distillation temperature in vacuum what the boiling point would be at a pressure of 1 atm. For example, cyclohexyl nitrate has a boiling point of 80 ° C at 20 mm Hg, which corresponds to approximately 180 ° C at 760 mm Hg.

Ко второму типу промоторов (п.3 формулы полезной модели), снижающих октановое число при увеличении мощности, относятся нитриты (сложные эфиры азотистой кислоты) спиртов С36, при условии, что температура кипения находится в середине интервала кипения топлива. Например, амилнитрит имеет температуру кипения 104°С, а основные компоненты топливной композиции кипят в интервале от 54°С (метил-трет-бутиловый эфир) до 150°С (окончание кипения бензина).The second type of promoters (Clause 3 of the utility model formula), which reduce the octane number with increasing power, includes nitrites (esters of nitrous acid) of C 3 -C 6 alcohols, provided that the boiling point is in the middle of the fuel boiling range. For example, amyl nitrite has a boiling point of 104 ° C, and the main components of the fuel composition boil in the range from 54 ° C (methyl tert-butyl ether) to 150 ° C (the end of boiling gasoline).

Использование смеси промоторов первого и второго типа позволяет подбирать необходимые параметры топлива в зависимости от поставленных требований.Using a mixture of promoters of the first and second type allows you to select the necessary parameters of the fuel depending on the requirements.

Предложенную топливную композицию изготавливают путем прямого смешивания. Последовательность добавления компонентов не имеет значения.The proposed fuel composition is made by direct mixing. The sequence of adding components does not matter.

Ниже приведены примеры композиций, которые изготавливались согласно предложенному решению.The following are examples of compositions that are made according to the proposed solution.

Варианты разного состава композиции, в которой использовались промоторы первого типа, мало влияющие на октановое число топлива (п.2 формулы полезной модели), приведены в примерах №№1-2.Variants of different composition, in which the first type of promoters were used, have little effect on the octane number of the fuel (claim 2 of the utility model formula), are given in examples No. 1-2.

Пример 1:Example 1:

абсолютированный этиловый спирт (0.2% воды)absolute ethyl alcohol (0.2% water) - 54.67 об.%- 54.67 vol.% метил-трет-бутиловый эфирmethyl tert-butyl ether - 14.91 об.%- 14.91 vol.% бензин газовый стабильныйstable gasoline - 29.82 об.%- 29.82 vol.% циклогексилнитратcyclohexyl nitrate - 0.60 об.%- 0.60 vol.%

Октановое число по моторному методу - 91.2. Октановое число исходной смеси, содержащей 55 об.% этилового спирта, 15 об.% МТБЭ (метил-трет-бутиловый эфир) и 30 об.% газового стабильного бензина по моторному методу, превышает 100 единиц.The octane number according to the motor method is 91.2. The octane number of the initial mixture containing 55 vol.% Ethyl alcohol, 15 vol.% MTBE (methyl tert-butyl ether) and 30 vol.% Gas stable gasoline by the motor method exceeds 100 units.

Пример 2:Example 2:

абсолютированный этиловый спирт (0.2% воды)absolute ethyl alcohol (0.2% water) - 54.46 об.%- 54.46 vol.% метил-трет-бутиловый эфирmethyl tert-butyl ether - 14.85 об.%- 14.85 vol.% бензин газовый стабильныйstable gasoline - 29.70 об.%- 29.70 vol.% 2-этилгексилнитрат2-ethylhexyl nitrate - 0.99 об.%- 0.99 vol.%

Октановое число по моторному методу - 90.7. Октановое число исходной смеси, содержащей 55 об.% этилового спирта, 15 об.% МТБЭ и 30 об.% газового стабильного бензина по моторному методу, превышает 100 единиц.The octane number by the motor method is 90.7. The octane number of the initial mixture containing 55 vol.% Ethyl alcohol, 15 vol.% MTBE and 30 vol.% Gas stable gasoline by the motor method exceeds 100 units.

Таким образом, добавление циклогексилнитрата или 2-этилгексилнитрата в пределах 1% почти не снижает октановое число топлива, оставляя его не ниже 100 единиц по исследовательскому методу, но мощность двигателя при работе на промотированом топливе значительно возрастает и достигает оптимальной мощности приблизительно при концентрации промотора 0.5-0.6 об%.Thus, the addition of cyclohexyl nitrate or 2-ethylhexyl nitrate within 1% almost does not reduce the octane number of the fuel, leaving it at least 100 units according to the research method, but the engine power when working on promoted fuel increases significantly and reaches the optimum power at approximately a 0.5- 0.6% vol.

Зависимость октанового числа по моторному методу от концентрации и свойств промотора второго типа (п.3 формулы полезной модели) можно проследить на примерах:The dependence of the octane number by the motor method on the concentration and properties of the promoter of the second type (claim 3 of the utility model formula) can be traced on the examples:

Пример 3:Example 3:

абсолютированный этиловый спирт (0.2% воды)absolute ethyl alcohol (0.2% water) - 54.78 об.%- 54.78 vol.% метил-трет-бутиловый эфирmethyl tert-butyl ether - 14.94 об.%- 14.94 vol.% бензин газовый стабильныйstable gasoline - 29.88 об.%- 29.88 vol.% амилнитритamyl nitrite - 0.40 об.%- 0.40 vol.%

Октановое число по моторному методу - 87.7. Октановое число исходной смеси, которая содержит 55 об.% этилового спирта, 15 об.% МТБЭ и 30 об.% газового стабильного бензина по моторному методу, превышает 100 единиц.The octane number according to the motor method is 87.7. The octane number of the initial mixture, which contains 55 vol.% Ethyl alcohol, 15 vol.% MTBE and 30 vol.% Gas stable gasoline by the motor method, exceeds 100 units.

Пример 4:Example 4:

абсолютированный этиловый спирт (0.2% воды)absolute ethyl alcohol (0.2% water) - 54.67 об.%- 54.67 vol.% метил-трет-бутиловый эфирmethyl tert-butyl ether - 14.91 об.%- 14.91 vol.% бензин газовый стабильныйstable gasoline - 29.82 об.%- 29.82 vol.% изоамилнитритisoamyl nitrite - 0.60 об.%- 0.60 vol.%

Октановое число по моторному методу - 85.6. Октановое число исходной смеси, содержащей 55 об.% этилового спирта, 15 об.% МТБЭ и 30 об.% газового стабильного бензина по моторному методу, превышает 100 единиц.The octane number according to the motor method is 85.6. The octane number of the initial mixture containing 55 vol.% Ethyl alcohol, 15 vol.% MTBE and 30 vol.% Gas stable gasoline by the motor method exceeds 100 units.

Пример 5:Example 5:

абсолютированный этиловый спирт (0.2% воды)absolute ethyl alcohol (0.2% water) - 54.56 об.%- 54.56 vol.% метил-трет-бутиловый эфирmethyl tert-butyl ether - 14.88 об.%- 14.88 vol.% бензин газовый стабильныйstable gasoline - 29.76 об.%- 29.76 vol.% бутилнитритbutyl nitrite - 0.80 об.%- 0.80 vol.%

Октановое число по моторному методу - 84.3. Октановое число исходной смеси, которая содержит 55 об.% этилового спирта, 15 об.% МТБЭ и 30 об.% газового стабильного бензина по моторному методу, превышает 100 единиц.The octane number according to the motor method is 84.3. The octane number of the initial mixture, which contains 55 vol.% Ethyl alcohol, 15 vol.% MTBE and 30 vol.% Gas stable gasoline by the motor method, exceeds 100 units.

Применение смеси промоторов сгорания обоих типов позволяет корректировать октановое число и мощность двигателя при работе на альтернативном спиртосодержащем топливе в широких пределах, достигая показателей, по возможности более близких к аналогичным показателям сгорания товарных бензинов.The use of a mixture of combustion promoters of both types allows you to adjust the octane number and engine power when working on alternative alcohol-containing fuel in a wide range, reaching indicators that are as close as possible to similar indicators of combustion of commercial gasolines.

Ниже приведены примеры предложенных топливных композиций, в которых в качестве промотора сгорания используются смеси промоторов первого и второго типов.Below are examples of the proposed fuel compositions in which mixtures of promoters of the first and second types are used as a combustion promoter.

Пример 6:Example 6:

абсолютированный этиловый спирт (0.2% воды)absolute ethyl alcohol (0.2% water) - 54.56 об.% - 54.56 vol.% метил-трет-бутиловый эфирmethyl tert-butyl ether - 14.88 об.%- 14.88 vol.% бензин газовый стабильныйstable gasoline - 29.76 об.%- 29.76 vol.% циклогексилнитратcyclohexyl nitrate - 0.40 об.%- 0.40 vol.% изоамилнитритisoamyl nitrite - 0.40 об.%- 0.40 vol.%

Октановое число по моторному методу - 86.2, что по исследовательскому методу составляет приблизительно 95-96 единиц и соответствует показателям бензина А95.The octane number according to the motor method is 86.2, which according to the research method is approximately 95-96 units and corresponds to the performance of A95 gasoline.

Пример 7:Example 7

абсолютированный этиловый спирт (0.2% воды)absolute ethyl alcohol (0.2% water) - 54.61 об.%- 54.61 vol.% метил-трет-бутиловый эфирmethyl tert-butyl ether - 14.90 об.%- 14.90 vol.% бензин газовый стабильныйstable gasoline - 29.79 об.%- 29.79 vol.% циклогексилнитратcyclohexyl nitrate - 0.50 об.%- 0.50 vol.% бутилнитритbutyl nitrite - 0.20 об.%- 0.20 vol.%

Октановое число по моторному методу - 90.1, что соответствует показателям бензина А98.The octane number according to the motor method is 90.1, which corresponds to the performance of A98 gasoline.

Содержание СО снижается до 0.2% на холостом ходу и до 1.5% в режиме разгона при одновременном возрастании содержания СО2 до 14-18%, что прямо указывает на возрастание полноты сгорания топлива. Аналогичный показатель для бензина - 1.5-2% СО на холостом ходу и 6-8% СО в режиме разгона. При условиях низкой температуры сгорания содержание NO, в сравнении с работой на бензине, также снижается в 3-10 раз.The CO content decreases to 0.2% at idle and to 1.5% in acceleration mode, while the CO 2 content increases to 14-18%, which directly indicates an increase in the completeness of fuel combustion. The same indicator for gasoline is 1.5-2% СО at idle and 6-8% СО in acceleration mode. Under conditions of low combustion temperature, the content of NO, in comparison with work on gasoline, also decreases by 3-10 times.

Claims (4)

1. Топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания с искровым воспламенением, содержащая 50-90 об.% абсолютированного этилового спирта, 5-15 об.% простого эфира и 10-30 об.% жидкой смеси углеводородов, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит до 1 об.% промотора сгорания.1. The fuel composition for internal combustion engines with spark ignition, containing 50-90 vol.% Absolute ethyl alcohol, 5-15 vol.% Ether and 10-30 vol.% Liquid mixture of hydrocarbons, characterized in that it additionally contains up to 1% vol. Combustion promoter. 2. Топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания с искровым воспламенением по п.1, отличающаяся тем, что в качестве промотора сгорания используется циклогексилнитрат или 2-этилгексилнитрат.2. The fuel composition for internal combustion engines with spark ignition according to claim 1, characterized in that cyclohexyl nitrate or 2-ethylhexyl nitrate is used as a combustion promoter. 3. Топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания с искровым воспламенением по п.1, отличающаяся тем, что в качестве промотора сгорания используются нитриты спиртов С46.3. The fuel composition for internal combustion engines with spark ignition according to claim 1, characterized in that nitrites of C 4 -C 6 alcohols are used as a combustion promoter. 4. Топливная композиция для двигателей внутреннего сгорания с искровым воспламенением по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что в качестве промотора сгорания используется смесь циклогексилнитрата или 2-этилгексилнитрата с нитритами спиртов С46. 4. A fuel composition for spark ignition internal combustion engines according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a mixture of cyclohexyl nitrate or 2-ethylhexyl nitrate with nitrites of C 4 -C 6 alcohols is used as a combustion promoter.
RU2007101366/04A 2006-08-07 2007-01-15 Fuel composition for spark-ignition internal combustion engine RU2371469C2 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA200608843 2006-08-07
UAA200608843A UA82149C2 (en) 2006-08-07 2006-08-07 Fuel composition for internal combustion engine with spark ignition
UAU200610588U UA21892U (en) 2006-10-06 2006-10-06 Fuel composition for internal combustion engines with spark ignition
UAU200610588 2006-10-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007101366A RU2007101366A (en) 2008-07-20
RU2371469C2 true RU2371469C2 (en) 2009-10-27

Family

ID=39033285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007101366/04A RU2371469C2 (en) 2006-08-07 2007-01-15 Fuel composition for spark-ignition internal combustion engine

Country Status (3)

Country Link
RU (1) RU2371469C2 (en)
UA (1) UA82149C2 (en)
WO (1) WO2008018847A1 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4207076A (en) * 1979-02-23 1980-06-10 Texaco Inc. Gasoline-ethanol fuel mixture solubilized with ethyl-t-butyl ether
DE3033220A1 (en) * 1980-09-04 1982-04-01 Maurizio Milano Gianoli Fuel contg. petroleum fraction and oxygenated cpds. or aromatics - useful in engines and for heating
RU2165534C1 (en) * 2000-10-24 2001-04-20 Пискунов Семен Евсеевич Internal combustion engine operation method (versions)
CN1259397C (en) * 2003-10-30 2006-06-14 翟雁萍 Mixed fuel containing gasoline
UA13086U (en) * 2005-09-19 2006-03-15 Nat Traditions Of Bukovyna Ltd A fuel composition

Also Published As

Publication number Publication date
UA82149C2 (en) 2008-03-11
WO2008018847A1 (en) 2008-02-14
RU2007101366A (en) 2008-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20190016982A1 (en) Mesitylene as an octane enhancer for automotive gasoline, additive for jet fuel, and method of enhancing motor fuel octane and lowering jet fuel carbon emissions
US20110023355A1 (en) Combustible Mixed Butanol Fuels
NO136201B (en)
Gopinath et al. Experimental investigation on the effect of adding di methyl carbonate to gasoline in a SI engine performance
CN106687566A (en) Aviation fuel with a renewable oxygenate
Dhamodaran et al. Reducing gasoline engine emissions using novel bio-based oxygenates: a review
WO2014168513A1 (en) Multifunctional additive for hydrocarbonaceous fuel and a fuel composition containing same
RU2365617C1 (en) Octane-increasing additive to petrol
RU2400529C1 (en) Multi-functional additive to automobile petroleum, and fuel composition which contains it
RU2371469C2 (en) Fuel composition for spark-ignition internal combustion engine
RU2605952C1 (en) Alternative motor fuel and production method thereof
CN107849469B (en) Gasoline composition with improved octane number
RU2549179C1 (en) Alternative motor fuel
US20210054294A1 (en) Process for upgrading a petroleum product
RU2641108C1 (en) Alternative motor fuel
Yakubov et al. Comparison of the Effectiveness of Anti-Detonation Devices in Increasing the Octane Number of Automobile Gasoline
Ommi et al. Emission and properties characteristics using additive-ethanol-diesel fuel blends on a diesel engine
RU2337129C1 (en) Ash-free high-octane additive to automobile gasoline
RU2805916C1 (en) Alternative fuel for gasoline engines
RU2723546C1 (en) Alternative automotive fuel and method of its production
UA21892U (en) Fuel composition for internal combustion engines with spark ignition
US20160168499A1 (en) Mesitylene as an octane enhancer for automotive gasoline, additive for jet fuel, and method of enhancing motor fuel octane and lowering jet fuel carbon emissions
RU2726827C1 (en) High-octane fuel
RU2567541C2 (en) Application of 1,1-diethoxyethane as antidetonation additive for increase of detonation stability of automobile petrol
RU2335529C1 (en) Gasoline additive

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110116