Композиционная присадка к жидким топливам

 

Изобретение относится к присадкам для жидких топлив, предназначенным для компенсаций износа деталей цилиндропоршневой группы, для повышения устойчивости топлив, для снижения удельных затрат жидкого топлива. Присадка к жидким топливам содержит по меньшей мере одно соединение меди с ионной связью и по меньшей мере одно соединение цинка с ионной связью, согласно изобретению содержит на один моль меди 0,03-0,70 моля цинка и дополнительно содержит по меньшей мере одно органическое вещество, которое обеспечивает растворение солей металлов в углеводородах топлива. Присадка снижает склонность топливных смесей к детонации, уменьшает токсичность выхлопа ДВС, экономит топливо, а также компенсирует износ. 7 з.п. ф-лы, 1 табл.

Область техники Изобретение относится к качественному и количественному составу композиционных присадок к жидким преимущественно моторным топливам, например бензину, дизельному топливу, керосину и их произвольным комбинациям. В случаях использования композиционных топлив, которые наряду с жидкой частью содержат добавку природного газа (метана) и/или сжиженного нефтяного газа (пропана и/или бутана), такие присадки могут быть введены в жидкий компонент перед его смешиванием с указанными газами.

Присадки являются расходуемыми материалами, которые предназначены: прежде всего - для компенсации износа деталей цилиндропоршневой группы (далее - ЦПГ) карбюраторных и дизельных двигателей внутреннего сгорания (далее - ДВС) и в особенности гильз цилиндров с соответствующим повышением степени сжатия (компрессии) свежих зарядов топливных смесей и снижением удельных затрат топлива на единицу пробега транспортного средства или на единицу исходной мощности ДВС, для повышения устойчивости топливных смесей на основе бензина к детонации с соответствующим уменьшением износа ДВС, для снижения удельных затрат жидкого топлива в расчете на условную единицу (например, 100 км) пробега транспортного средства или на единицу теплопроизводительности, а также вследствие улучшения условий сгорания зарядов топливных смесей, для снижения токсичности выхлопа по таким компонентам, как СО, СН и NO_Х, - для всех видов топлив и по саже - для дизельных топлив и керосина.

Уровень техники Срочная и массовая потребность в таких композиционных присадках обусловлена: во-первых, необходимостью увеличения моторесурса работающих ДВС с сокращением затрат на их ремонт или замену; во-вторых, возрастающим дефицитом нефти, которая является невозобновляемым природным ресурсом, и, соответственно, необходимостью сокращения хотя бы удельного расхода нефтепродуктов, которые используют на транспорте и в других областях техники (например, для производства электроэнергии дизель-генераторами, для сжатия газов компрессорами, которые оборудованы ДВС, для отопления жилых помещений зимой и т.д.); в-третьих, очевидной необходимостью снижения затрат на охрану окружающей среды и в особенности на сокращение объемов токсичных выбросов в атмосферу.

С учетом сказанного необходимо, чтобы композиционные присадки:
были как можно проще по составу и потому общедоступны по цене;
практически исключали бы загрязнение окружающей среды остаточными количествами присадочных материалов или продуктов их химических преобразований в цилиндрах ДВС;
могли быть свободно введены в жидкие топлива на основе нефтепродуктов с произвольными химическим составом, вязкостью и влажностью;
исключали любые особые меры предосторожности при их изготовлении, хранении, транспортировании и использовании.

Раздельное выполнение указанных требований не представляет затруднений. Однако известные нам попытки их комплексного выполнения пока оказывались неудачными.

Действительно, уже давно для компенсации износа деталей машин были предложены противоизносные смазочные материалы, которые содержат преднамеренно введенные "загрязнители" в виде тонкодисперсных частиц металлов, например чистой меди, или антифрикционных сплавов типа латуни или бронзы на ее основе (1. Поляков А.А., Гаркунов Д.Н., Крагельский И. В. Физико-химическая механика подавления износа в явлении избирательного переноса /ДАН СССР, 1970, т. 191, No4, c.821-823; 2. Повышение износостойкости на основе избирательного переноса /Под ред. Д.Н. Гаркунова. Москва: МАШИНОСТРОЕНИЕ, 1977; 3. Трение, изнашивание и смазка /Справочник в 2-х книгах, книга 2-я /Под ред. И. В. Крагельского и В.В. Алисина.- Г.: МАШИНОСТРОЕНИЕ, 1979, с.34).

Такие смазки вступают в массообмен с приповерхностными слоями металла и вследствие отложения содержащихся в них примесей "залечивают" микродефекты, которые возникают на поверхности соответствующих деталей в так называемых "парах трения".

Однако широкого применения эти смазочные материалы не нашли из-за существенного изменения реологических свойств модифицированных смазочных масел, трудностей получения и введения в них тонкодисперсных частиц металлов, малой скорости массообмена, практической невозможности их применения в цилиндрах ДВС выше маслосъемных колец и относительной дороговизны.

Попытки антифрикционной модификации приповерхностных слоев металла в парах трения введением в смазочные материалы металлоорганических соединений, способных к массообмену с металлом тех деталей, которые требуют защиты от износа, также нашли весьма ограниченное применение лишь в парах трения с высоким контактным давлением, например, в зубчатых передачах (В.Л. Лашхи и др. Оловоорганические производные алкилфенолов - противоизносные присадки к смазочным маслам /Химия и технология топлив и масел, 1977, Nо4, с.54-57).

Но ни смазочные масла с примесями тонкодисперсных частиц металлов (включая сплавы), ни смазочные масла с металлоорганическими соединениями невозможно эффективно использовать в ДВС, ибо их введение в головки цилиндров, где завершается такт сжатия и начинается горение топливных смесей, исключено, а на других участках стенки гильз цилиндров проблематично. К тому можно добавить, что такие смазочные масла при использовании в ДВС практически не участвуют в процессах горения и не способны влиять на них ни как антидетонаторы, ни как катализаторы.

Также давно известны (см. , например, "Антидетонаторы моторных топлив"/КРАТКАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ, М.:СОВЕТСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ, 1961, т. 1, с. 247-248) такие антидетонационные присадки к жидким моторным топливам, как ароматические соединения (бензол и такие его производные, как анилин, ксилидин, дифениламин и т.д.), и многие металлоорганические соединения, например тетраэтилолово, диэтилселен, диэтилтеллур, тетракарбонил никеля, хлористый тетраэтилсвинец, пентакарбонил железа, тетраэтилсвинец (ТЭС) и метилциклопентадиенилтрикарбонилмарганец (МЦПТКМ).

Наиболее эффективны из них пентакарбонил железа, ТЭС, МЦПТКМ и другие марганецорганические соединения, известные из US Patents 2818417, 2839552, 3126351. Было выявлено и повышение полноты сгорания тяжелых углеводородных топлив в присутствии марганецорганических соединений согласно US Patents 3927992, 4207078, 4240801.

Однако продукты сгорания таких соединений в цилиндрах ДВС имеют вид твердых частиц, которые во избежание интенсивного износа деталей ЦПГ надо эффективно удалять.

Эту задачу удалось практически приемлемо решить только для ТЭС введением галогенуглеводородов в "этиловую жидкость". Поэтому именно ТЭС, летучие продукты сгорания которого удаляются из цилиндров ДВС с выхлопными газами (с соответствующим загрязнением атмосферы, почвы и поверхностных вод), несколько десятилетий служил основной присадкой к бензинам для карбюраторных ДВС. Однако ужесточение экологических нормативов вынудило в некоторых странах вообще отказаться от ТЭС, а в большинстве стран существенно сократить его применение.

Соответственно, весьма актуальной остается сформулированная выше проблема комплексной модификации жидких моторных топлив.

Из числа известных по технической сути к предложенной наиболее близка композиционная присадка согласно Международной публикации WO 96/40844 (PCT/US 96/09653). Она содержит:
по меньшей мере одно органическое соединение, выбранное из группы, состоящей из С₂-С₁₂-альдегидов и альдегидокислот, простых С₂-С₁₂-эфиров, C₁-C₁₅-спиртов, C₂-C₁₂-оксидов, С₃-С₁₅-кетонов и кетонокислот, сложных С₃-С₁₅-эфиров, С₃-С₁₂-диэфиров, C₅-C₁₂-фенолов, С₅-С₂₀-гликольэфиров и гликолей, С₄-С₂₀-алкил- и диалкилкарбонатов, С₃-С₂₀-диалкилкарбонатов, органических и неорганических пероксидов, гидропероксидов, карбоновых кислот, аминов, оксалатов, фенолов, ортоборатов, гидроксикислот, ортокислот, ангидридов, ацетатов, ацетилов, нитратов, динитратов, нитроэфиров и их смесей, притом, что такое соединение или смесь соединений обладает при температуре кипения скрытой теплотой парообразования не менее 21 кДж/моль и скоростью ламинарного Бунзеновского пламени не менее 40 см/с; и
достаточное для улучшения горения количество не-свинцового металла или элемента (включая его производные органические или неорганические соединения), который выбран из группы, состоящей из щелочных и щелочноземельных металлов, алюминия, бора, брома, висмута, бериллия, хрома, кобальта, меди, галлия, германия, йода, железа, индия, молибдена, никеля, ниобия, фосфора, палладия, олова, цинка, рения, кремния, ванадия, скандия, иттрия, лантаноидов и актиноидов, титана, циркония, гафния, тантала, вольфрама, рутения, осмия, родия, иридия, гадолиния, платины, серебра, золота, кадмия, ртути, туллия, мышьяка, сурьмы, селена, теллура, полония или их смесей.

Из этого перечня можно извлечь и такой вариант композиционной присадки к моторным топливам, который предусматривает использование сочетания по меньшей мере одного соединения меди с ионной связью с по меньшей мере одним соединением цинка с ионной связью (однако при условиях, во-первых, полного исключения свинца и, во-вторых, наряду с обязательным использованием других органических ингредиентов).

Известные присадки предназначены обычно для предварительного (до заправки баков) введения в топливо и, согласно известному изобретательскому замыслу, должны обеспечивать "улучшенную структуру сгорания", то есть катализировать горение углеводородов "в паровой фазе" с выравниванием температурного поля в цилиндрах ДВС и соответствующим снижением образования СО, СН и NО_x.

Однако возможность компенсации износа деталей ЦПГ ДВС при этом абсолютно не учтена и не раскрыта.

Суть изобретения
В основу изобретения положена задача уточнением рецептуры создать такую композиционную присадку к жидким топливам, которая наряду с каталитическим действием в процессах горения обеспечивала бы компенсацию износа деталей ЦПГ ДВС и в особенности гильз цилиндров со стабилизацией степени сжатия в новых и ее повышением в изношенных ДВС и соответствующим снижением удельного расхода топлива, повышением удельной мощности и снижением токсичности выхлопа.

Эта задача решена тем, что композиционная присадка к жидким топливам, содержащая по меньшей мере одно соединение меди с ионной связью и по меньшей мере одно соединение цинка с ионной связью, согласно изобретению содержит на один моль меди 0,03-0,70 моля цинка и дополнительно содержит по меньшей мере одно органическое вещество, которое обеспечивает растворение солей металлов в углеводородах топлива.

Применение в качестве источников меди и цинка только соединений с ионной связью, то есть солей, которые способны растворяться в обычно присутствующей в углеводородных топливах незначительной примеси воды, с добавкой по меньшей мере одного органического вещества, содействующего такому растворению, позволяет вводить в каждый очередной заряд свежей топливной смеси микроколичества ионов латунеобразующих химических элементов (при обычном расходе солей 0,5-2,0 г/т топлива). Далее в каждом рабочем цикле ДВС внутри цилиндров происходит восстановление ионов металлов вследствие их химического взаимодействия с моторным топливом, и возникает смесь нейтральных атомов меди и цинка. Совместно откладываясь на гильзах цилиндров, которые охлаждаются практически по всей поверхности их контакта с поршнями, эта смесь постепенно формирует (и дальше "автоматически" поддерживает по толщине) микропленку латуни, которая компенсирует износ. В особенности следует отметить, что при использовании этилированного бензина преобладающая часть свинца входит в состав образующейся латуни, повышая ее антифрикционные свойства. Такой "текущий ремонт" гильз цилиндров непосредственно во время работы ДВС благоприятно сказывается на степени сжатия с соответствующим возрастанием удельной мощности и снижением удельного расхода топлива, что тем заметнее, чем дольше используют присадку.

Поскольку присадку вводят в жидкое топливо непосредственно перед смешиванием с воздухом (и если это предусмотрено, перед смешиванием с добавкой газового топлива), она равномерно диспергируется во всем объеме свежих зарядов топливной смеси. Поэтому ионы указанных металлов до восстановления и осаждения в атомарной форме успевают проявить каталитическую активность при инициировании и протекании сгорания во всем объеме каждого из таких зарядов. Таким образом в камерах сгорания выравнивается температурное поле, что снижает количество NO_x, которые обычно образуются при пиковых температурах, и облегчает сгорание углеводородов топлива до нетоксичного CO₂ с соответствующим снижением токсичности выхлопа в целом.

Первое дополнительное отличие состоит в том, что указанное органическое вещество выбрано из группы, состоящей из оксихинолина, купферона, неокупферона и произвольного комплексона, выбранного из множества аминополикарбоновых кислот. Это обеспечивает указанные преимущества присадки согласно изобретению в произвольных по составу топливных смесях.

Здесь и далее термин "моль" относительно металлических ингредиентов присадки означает количество соответствующего металла в килограммах, которое численно равно его атомной массе, а относительно присадок типа оксихинолина - количество соответствующего вещества в килограммах, которое численно равно его молекулярной массе.

Все эти мольные соотношения здесь и далее заданы для чистых металлов без учета анионной, катионной или оксидной формы, в которой они присутствуют в присадках.

Второе дополнительное отличие состоит в том, что указанные соединения выбраны из группы солей, состоящей из формиатов, ацетатов, оксалатов, тартратов и сульфатов меди и цинка, которые наиболее доступны на рынке и, за исключением сульфат-анионов, полностью утилизируются в ДВС.

Третье, дополнительное к первому и второму, отличие состоит в том, что присадка дополнительно содержит по меньшей мере одно соединение олова с ионной или ковалентной связью, при этом на один моль меди приходится 0,16-0,40 моля олова. Это служит предпосылкой для отложения оловянистой ("бронзоподобной") латуни с повышенными антифрикционными свойствами и, соответственно, усиления указанных технических эффектов.

Четвертое, дополнительное ко всем предыдущим, отличие состоит в том, что указанное соединение выбрано из группы, состоящей из формиатов, ацетатов, тартратов и сульфатов и из диоксида олова, которые наиболее доступны на рынке и (кроме сульфат-анионов) полностью утилизируются в ДВС. При этом амфотерный SnО₂ вследствие взаимодействия с остаточной влагой и микродобавками кислот в топливе постепенно переходит в водорастворимую форму.

Пятое, дополнительное ко всем предыдущим, отличие состоит в том, что присадка дополнительно содержит по меньшей мере одно соединение свинца с ионной связью, при этом на один моль меди приходится 0,008-0,010 моля свинца. Эта присадка к медно-цинковой или к оловянистой латуни в особенности желательна для дизельных ДВС, надежность запуска и стабильность работы которых непосредственно зависят от высокой степени сжатия. Действительно, именно в дизелях пары трение "гильза цилиндра - поршневые кольца" работает в наиболее жестком режиме, ослабить который без снижения степени сжатия способны свинцовистые латуни.

Шестое, дополнительное ко всем предыдущим, отличие состоит в том, что указанный состав выбран из группы, состоящей из формиатов, ацетатов, оксалатов и тартратов свинца, которые (в особенности ацетаты) доступны на рынке и практически полностью утилизируются при сгорании.

Седьмое, дополнительное ко всем предыдущим, отличие состоит в том, что присадка дополнительно содержит по меньшей мере одно соединение с ионной связью, которое включает металл, выбранный из группы, состоящей из молибдена, вольфрама, ванадия, никеля, серебра и циркония, при этом на один моль меди приходится 0,010-0,32 моля молибдена, и/или 0,010-0,22 моля вольфрама, и/или 0,020-0,50 моля ванадия, и/или 0,004-0,40 моля никеля, и/или 0,004-0,115 моля серебра, и/или 0,005-0,400 моля циркония.

Раздельное или совместное введение этих металлов дополнительно к меди и цинку (а при необходимости и к олову и/или свинцу) позволяет в широком диапазоне модифицировать антифрикционные свойства и износостойкость покрытий, которые компенсируют износ гильз цилиндров.

Наилучшие примеры осуществления изобретательского замысла
Далее суть изобретения поясняется рекомендациями относительно выбора сырьевых материалов, описанием способа изготовления и примерами конкретных составов композиционных присадок, рекомендациями относительно их практического применения и результатами испытаний.

Для изготовления конкретных композиционных присадок согласно изобретению могут быть использованы уже указанные формиаты, ацетаты, оксалаты и тартраты меди, цинка, олова и свинца. Можно взять и другие соли этих металлов с неорганическими (например, нитрат- или хлорид-) и органическими (например, пропионат-, бутират- и т.д.) анионами.

Молибден, вольфрам и ванадий желательно вводить в состав присадок в виде анионов МоО₄ ^-, WО₄ ^- и VO₃ ^-, которые входят в состав общеизвестных солей натрия, калия или аммония, что, естественно, не ограничивает возможный выбор. Никель и серебро можно вводить преимущественно в виде нитратов, а лишь никель также в виде сульфатов или водорастворимых солей низших моно- или дикарбоновых кислот. Цирконий желательно применять в виде гидрата его оксихлорида.

И, наконец, 8-оксихинолин (С₉Н₇ON), купферон (то есть аммониевая соль N-нитрозофенилгидроксиламина C₆H₉O₂N₃) или неокупферон (то есть аммониевая соль N-нитрозонафтилгидроксиламина) и произвольный комплексон из множества аминополикарбоновых кислот (например, этилендиаминтетрауксусная кислота или ее динатриевая соль, которая известна специалистам также под названием "трилон Б" и иминоуксусная кислота или ее производные) могут быть введены в отдельности или совместно в количестве, которое достаточно для комплексообразования с соответствующими ионами латунеобразующих металлов и их перевода в растворимое в углеводородах состояние.

Естественно, что наряду с указанными ингредиентами могут быть использованы и другие общедоступные соединения, которые в присадках согласно изобретению способны выполнять функции некоторых из указанных ингредиентов.

Далее, как "внутренний" источник влаги для взаимодействия с солями латунеобразующих металлов и облегчения их диспергирования в осушенных топливах, вместо гидрата оксихлорида циркония или наряду с ним могут быть использованы сегнетова соль, то есть тетрагидрат тартрата натрия-калия, или алюмокалиевые, аммонийванадиевые или другие квасцы с 12-24 молекулами гидратной воды.

И, наконец, наряду с указанными активными веществами-источниками латунеобразующих металлов и, при необходимости, вспомогательными веществами, которые способствуют диспергированию активных веществ в жидком топливе, могут быть использованы инертные вещества, например, растворимые в воде и/или в жидких углеводородах горючие связующие (например, метил- или карбоксиметилцеллюлоза, поливиниловый спирт и т.п.) - для формирования таблеток или гранул из активных (и вспомогательных) веществ, или нерасходуемые материалы, например, полиамидную или базальтовую ткань - для фиксации таблеток в топливных фильтрах.

Способ изготовления композиционных присадок согласно изобретению состоит в следующем:
а) в указанных в сущности изобретения и далее в таблице пределах соотношений ингредиентов выбирают конкретную рецептуру основы композиционной присадки как список нужных ионов, учитывая, в частности, следующие факторы и рекомендации:
- наличие антидетонаторов в жидком углеводном топливе (например, в присадки к этилированным бензинам нежелательно вводить свинец, присутствие которого целесообразно в присадках к неэтилированным бензинам и в особенности к дизельных топливам),
- износ ДВС перед началом использование присадок (чем он выше, что можно оценить по данным измерения компрессии или мощности в сравнении с их заданными для данного ДВС величинами, тем желательнее применять многокомпонентные присадки, тогда как для новых ДВС достаточны простейшие сочетания ионных меди и цинка и, возможно, соединений олова),
- обводненность топлива (с соответствующим регулированием концентрации по меньшей мере одного комплексообразователя и, возможно, с применением источника гидратной воды для присадок в безводные топлива) и
- температуры вспышки t^o _ВСП и выкипания (t^o ₁₀, t^o ₅₀ и t^o ₁₀₀ соответственно 10, 50 и 100% топлива (обычно с применением тем большего количества металлосодержащих ингредиентов и тем большей их концентрации в присадках, чем "плотнее" топливо в ряду "бензин -керосин - дизельное топливо" и, соответственно, чем выше указанные температуры);
б) из числа доступных на рынке выбирают конкретные соединения, которые содержат выбранные на стадии (а) ионы, и с учетом выбранных мольных соотношений расчетами по обычной для химиков методике определяют необходимое количество выбранных соединений (включая комплексообразователь и, при необходимости, гидратированное соединение);
в) дозируют необходимые количества определенных на стадиях (а, б) соединений;
г) измельчают дозы выбранных соединений и тщательно их перемешивают;
д) формируют из полученной смеси (с использованием при необходимости связующих) таблетки или гранулы необходимой композиционной присадки.

Далее таблетки вводят в тракт питания ДВС и фиксируют в нем так, чтобы они омывались жидким топливом, подаваемым на приготовление свежих зарядов топливной смеси.

Для экспериментальной проверки осуществимости и эффективности изобретения были изготовлены и испытаны композиционные присадки, которые содержали активные ингредиенты в пределах, рекомендованных в таблице (см. в конце описания).

Примечания:
а) соотношение "медь - прочие ингредиенты" приведено из расчета только на металлы независимо от катионной, анионной или оксидной формы их введения;
б) в колонке 7 указанные преобладающие средние количества молей ингредиентов на 1 моль меди;
в) производитель присадок может выбрать любую совокупность указанных ингредиентов и ввести их в любом указанном количестве.

Пример 1. Таблетки смеси сульфата меди, ацетата цинка и купферона с мольным соотношением [Сu] : [Zn]:[С₆Н₉O₂N₃]=1/0,3/0,003 были использованы для присадки в этилированный бензин с октановым числом 76 ед. в тракте питания 4-цилиндровых карбюраторных двигателей 6 малолитражных легковых автомобилей с начальным пробегом 5000-6000 км.

После пробега 200 км с использованием указанной присадки компрессия по цилиндрам ДВС всех автомобилей выровнялась и возросла в среднем на 5,0% в сравнении с начальной, расход топлива на 100 км пробега в городском режиме снизился на 6%, выброс свинца с выхлопными газами практически прекратился, а содержание СO, СН и NO_x в них в сравнении с начальным снизилось соответственно на 28, 85 и 19%.

Пример 2. Таблетки смеси формиата меди, оксалата цинка и трилона Б с мольным соотношением [Сu] : [Zn]:[трилон Б]=1/0,7/0,10 были использованы для присадки в этилированный бензин с октановым числом 76 ед. в тракте питания 4-цилиндровых карбюраторных двигателей 4-х полугрузовых автомобилей (грузоподъемностью до 800 кг) со средним начальным пробегом около 50000 км.

После пробега каждого из них около 1200 км с использованием указанной присадки компрессия по цилиндрам ДВС всех автомобилей выровнялась и возросла в среднем на 9,5% в сравнении с начальной, затрата топлива на 100 км пробега в городском режиме снизилась на 8-9%, выброс свинца и дымность при работе на обогащенных топливных смесях практически исчезли через 2000 км пробега, а содержание СO, СН и NO_x в выхлопных газах в сравнении с начальным снизилось соответственно на 75, 76 и 28%.

Пример 3. Таблетки смеси ацетатов меди, цинка и свинца, диоксида олова, молибдата, вольфрамата и ванадата натрия, нитратов никеля и серебра, 8-оксихинолина и гидратированного оксихлорида циркония с мольным соотношением
[Cu] : [Zn] : [Pb] : [Sn] : [Mo]:[W]:[V]:[Ni]:[Ag]:[8-оксихинолин]:[Zr]= 1/0,40/0,09/0,25/0,15/0,15/0,25/0,20/0,06/0,40/0,25
были использованы для присадки в естественно увлажненное в допустимых пределах зимнее дизельное топливо в тракте питания 8-цилиндровых дизельных двигателей двух грузовиков (грузоподъемностью до 8 т) с начальным пробегом около 25000 км. В период до испытания присадки присутствие сажи в выхлопе отмечалось невооруженным глазом при каждом трогании с места, движении на подъем и работе при максимальной нагрузке, а содержание СО, СН и NO_x в выхлопных газах на 10-15% превышало допустимые нормы.

После среднего пробега каждого из них около 800 км с использованием указанной присадки компрессия по цилиндрам обоих ДВС выровнялась и возросла в среднем на 18,5% в сравнении с начальной, расход топлива на 100 км пробега в городском режиме снизился на 12%, сажа в выхлопе исчезла на всех режимах движения, а содержание СО, СН и NО_x в выхлопных газах в сравнении с начальным снизилось соответственно на 96, 72 и 30%.

Пример 4. Таблетки смеси медного купороса CuSO₄•5H₂O, ацетатов цинка и свинца, молибдата, вольфрамата и ванадата аммония, нитратов никеля и серебра и гидратированного оксихлорида циркония с присадкою комплексообразователя-купферона с мольным соотношением
[Сu]:[Zn]:[Рb]:[Мо]:[W]:[V]:[Ni]:[Аg]:[Zr]:[купферон]= 1,0/0,70/0,100/0,32/0,22/0,50/0,40/0,115/0,40/0,70
были использованы для присадки в обезвоженное летнее дизельное топливо в тракте питания дизельного двигателя 2,4L легкового автомобиля VOLVO с начальным пробегом более 150000 км. В период до испытания присадки присутствие сажи в выхлопе отмечалось невооруженным глазом при каждом трогании с места, движении даже на пологий подъем и работе с обычной нагрузкой, удельный расход топлива колебался в пределах от 11,0 до 11,5 л на 100 км, а содержание СO, СН и NO_x в выхлопных газах на 18-20% превышало допустимые нормы.

После пробега с использованием указанной присадки лишь 250 км расход топлива снизился до 9,0 л на 100 км, а через 600 км стабилизировался на уровне 8,9 л на 100 км, почти исчезла сажа в выхлопе, а содержание СO, СН и NO_x в выхлопных газах в сравнении с исходными величинами снизилось соответственно на 58, 70 и 23%.

Пример 5. Продолжение испытаний автомобиля по примеру 4 с тем отличием, что в присадку вместо ванадата аммония и гидратированного оксихлорида циркония было введено соответствующее количество аммонийванадиевых квасцов, а в качестве комплексообразователя был взят 8-оксихинолин, показало, что с увеличением пробега свыше 1500 км от начала испытаний удельный расход топлива дополнительно снизился до уровня 8,3 л на 100 км, а содержание СO, СН и NO_x в выхлопных газах стабилизировалось на достигнутом более низком уровне.

После изъятия присадки из тракта питания дизеля на дальнейших 300 км пробега удельный расход топлива возрос до 9,3 л на 100 км, а еще через 200 км пробега возвратился к начальному уровню, а в выхлопе невооруженным глазом снова стала заметна сажа.

Сравнение примеров 4 и 5 свидетельствует о необходимости систематического применения предложенной присадки для текущей компенсации износа деталей ЦПГ ДВС.

Промышленная применимость
Таким образом, промышленная применимость изобретения подтверждена тем, что композиционные присадки могут быть изготовлены из весьма доступных ингредиентов в виде гранул или таблеток и простым и надежным способом (например, введением таких гранул в полости топливных фильтров, включенных в тракты подачи топлива из баков в ДВС) введены в жидкое топливо, которое омывает эти гранулы.

При этом в зависимости от свойств топлива и конструктивных особенностей конкретных систем питания ДВС растворимость таких гранул в топливе можно регулировать в весьма широких границах, обеспечивая существенное повышение компрессии и снижение удельного расхода топлива и токсичности выхлопа.

Формула изобретения

1. Композиционная присадка к жидким топливам, которая содержит по меньшей мере одно соединение меди с ионной связью и по меньшей мере одно соединение цинка с ионной связью, отличающаяся тем, что она содержит на один моль меди 0,03-0,70 моля цинка и дополнительно содержит по меньшей мере одно органическое вещество, которое обеспечивает растворение солей металлов в углеводородах топлива.

2. Композиционная присадка по п.1, отличающаяся тем, что указанное органическое вещество выбрано из группы, состоящей из оксихинолина, купферона, неокупферона и произвольного комплексона из множества аминополикарбоновых кислот.

3. Композиционная присадка по п.1, отличающаяся тем, что указанные соединения меди и цинка выбраны из группы солей, состоящей из формиатов, ацетатов, оксалатов, тартратов и сульфатов меди и цинка.

4. Композиционная присадка по п.1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит по меньшей мере одно соединение олова с ионной или ковалентной связью, при этом на один моль меди приходится 0,16-0,40 моля олова.

5. Композиционная присадка по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающаяся тем, что указанное соединение выбрано из группы, состоящей из формиатов, ацетатов, оксалатов, тартратов и сульфатов и диоксида олова.

6. Композиционная присадка по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит по меньшей мере одно соединение свинца с ионной связью, при этом на один моль меди приходится 0,008-0,010 моля свинца.

7. Композиционная присадка по п.6, отличающаяся тем, что указанное соединение выбрано из группы, состоящей из формиатов, ацетатов, оксалатов и тартратов свинца.

8. Композиционная присадка по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит по меньшей мере одно соединение с ионной связью, которое включает металл, выбранный из группы, состоящей из молибдена, вольфрама, ванадия, никеля, серебра и циркония, при этом на один моль меди приходится 0,010-0,32 моля молибдена, и/или 0,010-0,22 моля вольфрама, и/или 0,020-0,50 моля ванадия, и/или 0,004-0,40 моля никеля, и/или 0,004-0,115 моля серебра, и/или 0,005-0,40 моля циркония.

РИСУНКИ

Рисунок 1

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 27.09.2005        БИ: 27/2005