Топливо для двигателей с воспламенением от сжатия на основе диметилового эфира монооксиметилена

Изобретение раскрывает топливо для двигателей с воспламенением от сжатия, содержащее диметиловый эфир монооксиметилена, характеризующееся тем, что содержит по меньшей мере 80 мас.% диметилового эфира монооксиметилена и до 20 мас.% по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа, который выбран из группы, состоящей из диалкиловых эфиров полиоксиметилена формулы RO(-CH2O-)nR, где n = 4-10 и R - алкильная группа, диалкиловых эфиров полиэтиленгликоля и/или формалей моноалкильных эфиров полиэтиленгликоля, и цетановое число топлива составляет ≥48,6. Технический результат заключается в снижении вредных выбросов СО2 и NOх, а также снижении выбросов сажи при сжигании указанного топлива. 10 з.п. ф-лы, 11 пр., 1 ил.

 

Изобретение относится к топливу для двигателей с воспламенением от сжатия, т.е. дизельному топливу.

Смеси диметилового эфира монооксиметилена (диметоксиметан) и дизельного топлива известны в качестве топлива для дизельных двигателей из SAE TECHNICAL PAPER SERIES, 1999-01-1508, с.1-13. Добавление дизельного топлива используется в описании для увеличения цетанового числа диметилового эфира монооксиметилена от 29 до значений выше 40. Однако добавление дизельного топлива приводит к нежелательным выбросам сажи. С другой стороны, дизельный двигатель не может работать на чистом диметиловом эфире монооксиметилена, поскольку у последнего слишком низкое цетановое число, 29. Это приводит к тому, что холодный запуск невозможен и происходят перебои в работе двигателя с неполной нагрузкой.

Использование диметилового эфира диоксиметилена и смесей диметилового эфира триоксиметилена/тетраоксиметилена в качестве добавки к дизельному топливу известно из автомобильного технического журнала MTZ, 72-й том, с.198-202 (2011). Использование этих эфиров приводит к значительному снижению выбросов сажи, но по-прежнему необходим сажевый фильтр для соответствия существующим требованиям законодательства. В дополнение к этому фактом является то, что эти смеси диметиловых эфиров полиоксиметилена могут быть изготовлены только с большими затратами.

Основной целью изобретения является преодоление вышеуказанных недостатков. В частности, основной целью изобретения является удовлетворение существующих юридических требований к снижению выбросов CO2 и выброса примесей в воздух с использованием остаточной биомассы и диоксида углерода в качестве исходного материала для получения топлива для двигателей с воспламенением от сжатия, достигая сгорания топлива с настолько низкими выбросами сажи, насколько возможно в двигателе, для обеспечения таким образом основы для очень низких выбросов выхлопных газов (локальные нулевые выбросы в соответствии с примером электромобилей), обеспечивая замену метанола нетоксичными материалами, достигая высокой совместимости утилизации выхлопных газов для снижения содержания NOx внутри двигателя и снижая издержки, объем и вес системы постобработки выхлопных газов, например, исключая сажевые фильтры.

В соответствии с изобретением эта цель достигается с помощью топлива для двигателей с воспламенением от сжатия, т.е. дизельного топлива по п.1, которое содержит диметиловый эфир монооксиметилена (диметоксиметан) и характеризуется тем, что его цетановое число (CN) составляет ≥48,6, предпочтительно ≥51.

Термин "содержит" также включает термин "состоит из".

Таким образом, топливо в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия содержит диметиловый эфир монооксиметилена в качестве основного топлива. Диметиловый эфир монооксиметилена (диметоксиметан) имеет структурную формулу СН3ОСН2ОСН3.

Использование диметилового эфира монооксиметилена, во-первых, имеет то преимущество, что, в отличие от всех высших диметиловых эфиров полиоксиметилена, таких как, например, смесь диметиловых эфиров триоксиметилена/тетраоксиметилена, его уже производят в промышленном масштабе.

В предпочтительном осуществлении топливо в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия содержит по меньшей мере около 80 мас.% предпочтительно по меньшей мере около 90 мас.% и особенно предпочтительно по меньшей мере около 95 мас.% диметилового эфира монооксиметилена.

Как было отмечено, решающее значение для достижения вышеуказанных целей имеет то, чтобы цетановое число топлива для двигателей с воспламенением от сжатия в соответствии с изобретением составляло ≥48,6, предпочтительно ≥51

В предпочтительном осуществлении топливо в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия не содержит обычных дизельных топлив на основе углеводородов. Это обеспечивает еще более преимущественное сгорание топлива без сажи.

В предпочтительном осуществлении цетановое число ≥48,6, предпочтительно ≥51 в топливе в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия достигается тем, что последнее содержит по меньшей мере один оксигенат н-полиоксаалканового типа, который выбран из группы, состоящей из диалкиловых эфиров полиоксиметилена формулы RO(-CH2O-)nR, где n=4-10 и R=алкильная группа, диалкиловых эфиров полиэтиленгликоля и/или формалей моноалкиловых эфиров полиэтиленгликоля.

В предпочтительном осуществлении топливо в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия содержит до около 20 мас.%, предпочтительно до около 5 мас.%, особенно предпочтительно до около 3 мас.% по меньшей мере одного вышеуказанного оксигената н-полиоксаалканового типа.

Цетановое число возрастает практически линейно с концентрацией по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа. Увеличение цетанового числа также коррелирует с молекулярной массой MG используемого оксигената н-полиоксаалканового типа. Другими словами, чем выше молекулярная масса, тем меньше нужно использовать оксигената н-полиоксаалканового типа. Однако оксигенаты н-полиоксаалканового типа с молекулярной массой MG>1000 дальтон менее пригодны и они растворяются сравнительно плохо в диметиловом эфире монооксиметилена, особенно на холоде.

Алкильная группа по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа включает концевые алкильные группы, например метальную или этильную группу. Предпочтительно это метальные группы. Поэтому диалкиловый эфир полиоксиметилена формулы RO(-CH2O-)nR, где n=4-10 и R=алкильная группа, предпочтительно представляет собой диметиловый эфир полиоксиметилена формулы СН3О(-CH2O-)nCH3, где n=4-10. Предпочтительно n=5-9 и особенно предпочтительно 6-7.

Диалкиловые эфиры полиэтиленгликоля предпочтительно являются диметиловыми эфирами полиэтиленгликоля.

Формали моноалкиловых эфиров полиэтиленгликоля предпочтительно являются формалями монометилового эфира полиэтиленгликоля.

Молекулярная масса MG диметиловых эфиров полиоксиметилена предпочтительно составляет 100-400 дальтон, предпочтительно 166-346 дальтон.

Диметиловые эфиры полиоксиметилена предпочтительно используют в количестве до около 20 мас.%, особенно предпочтительно до около 5 мас.% и более предпочтительно до около 3 мас.%

Особенно предпочтительным диметиловым эфиром полиоксиметилена является диметиловый эфир тетраоксиметилена, поскольку он приводит к явному увеличению вязкости.

В особенно предпочтительном осуществлении молекулярная масса MG диметиловых эфиров полиэтиленгликоля составляет 400-1000 дальтон, предпочтительно 500-1000 дальтон.

Диметиловые эфиры полиэтиленгликоля предпочтительно используют в количестве до около 20 мас.%, и особенно предпочтительно до около 5 мас.%

Подходящими диметиловыми эфирами полиэтиленгликоля являются, например, полигликоль DME 500, полигликоль DME 750 и полигликоль DME 1000, все поставляемые компанией Clariant. Полиэтиленгликоль DME 500 предпочтительно используют в количестве до около 20 мас.%, особенно предпочтительно до около 10 мас.% и более предпочтительно до около 5 мас.% Полигликоль DME 750 предпочтительно используют в количестве до около 10 мас.% и особенно предпочтительно до около 5 мас.% Полигликоль DME 1000 предпочтительно используют в количестве до около 6 мас.% и особенно предпочтительно до около 3 мас.%

Диалкиловые эфиры полиэтиленгликоля, в частности диметиловые эфиры полиэтиленгликоля, уже производятся в промышленных масштабах, что облегчает внедрение топлива в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия.

Молекулярная масса формалей монометилового эфира полиэтиленгликоля предпочтительно составляет 400-1100 дальтон.

Формали монометилового эфира полиэтиленгликоля предпочтительно используют в количестве до около 20 мас.%, предпочтительно до около 10 мас.% и более предпочтительно до около 5 мас.% Формали монометилового эфира полиэтиленгликоля с молекулярной массой менее 400 дальтонов, например, 2,5,7,10-тетраоксаундекан с молекулярной массой 192 дальтон, менее эффективен. Формали монометилового эфира полиэтиленгликоля с более высокой молекулярной массой, т.е. формали монометилового эфира полиэтиленгликоля с молекулярной массой 400-1100 дальтон являются особенно пригодными. Например, могут быть использованы формали монометилового эфира тетраэтиленгликоля с MG 428 дальтон. Они могут быть получены, например, из двух молей монометилового эфира тетраэтиленгликоля и одного моля формальдегида. Также может быть использован, например, полученный монометиловый эфир полиэтиленгликоля с молекулярной массой MG 950-1070 дальтон. Он может быть получен, например, из двух молей монометилового эфира полиэтиленгликоля с молекулярной массой MG 470-530 дальтон, например полигликоль М, поставляемый Clariant, и одного моля формальдегида.

Формали моноалкилового эфира полиэтиленгликоля, в частности формали монометилового эфира полиэтиленгликоля, могут быть получены известными способами из моноалкиловых эфиров полиэтиленгликоля, изготавливаемых в промышленных масштабах, путем взаимодействия с формальдегидом, например, в виде параформальдегида.

Использование формалей моноалкилового эфира полиэтиленгликоля, в частности формалей монометилового эфира полиэтиленгликоля, приводит к результатам, аналогичным использованию диалкиловых эфиров полиоксиметилена, в частности диметилового эфира полиоксиметилена.

Использование по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа не только приводит к тому, что цетановое число топлива в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия повышается до ≥48,6, предпочтительно ≥51, но также к тому, что физические свойства топлива в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия, например вязкость, поверхностное натяжение, давление паров и сжимаемость (модуль упругости), приближаются к свойствам дизельного топлива.

Кинематическая вязкость диметилового эфира монооксиметилена составляет 0,40 мм2/с при 20°С и, следовательно, ниже требований стандарта EN 590 (стандарт для дизельного топлива DIN EN 590, издание май 2010) 2 мм2/с в 5 раз. Разница может привести к проблемам при использовании стандартных систем дизельного впрыска. Таким образом, утечки в разрыве поршневых колец могут увеличиться. Использование по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа также обеспечивает повышение вязкости топлива в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия. Тем самым можно положительно влиять на характеристики впрыска. Например, средний диаметр капли и глубина проникновения струи топлива увеличивается за счет увеличения вязкости.

Смазывающая способность диметилового эфира монооксиметилена, за счет его полярных свойств, уже находится в диапазоне дизельного топлива. Однако использование по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа приводит к дальнейшему улучшению, то есть к увеличению смазывающей способности (снижение HFRR (тест смазывающих свойств дизельного топлива с помощью высокочастотной возвратно-поступательной установки)).

Поверхностное натяжение диметилового эфира монооксиметилена составляет 21,2 мН/м при 25°C. Использование по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа в топливе в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия увеличивает это значение до 26 мН/м (по сравнению с ним поверхностное натяжение дизельного топлива составляет 27-28 мН/м). Поверхностное натяжение оказывает решающее влияние на распределение размера капель, образующихся в процессе распыления, и, следовательно, также на глубину проникновения струи топлива. При проектировании системы впрыска топлива глубину проникновения струи можно регулировать, например, использованием подходящего количества по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа.

Давление паров диметилового эфира монооксиметилена составляет 45 кПа при температуре 20°C. Использованием по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа можно снизить давление пара на величину до 10%.

Баланс энергии этапа получения диметилового эфира монооксиметилена (ОМЕ1) по сравнению, например, с диметиловым эфиром тетраоксиметилена (ОМЕ4) из метанола и формальдегида также обеспечивает значительные преимущества:

2CH3OH+CH2O→C3H8O2(ОМЕ1) (уравнение 1),

2CH3OH+4CH2O→C6H14O5(ОМЕ4) (уравнение 2.)

Получение CH2O состоит в частичном экзотермическом окислении метанола:

2CH3OH+O2→2CH2O+H2O (уравнение 3) ΔH=-318 кДж/моль.

Комбинируя уравнения 1 и 2 с уравнением 3, получаем:

6CH3OH+O2→2C3H8O2(ОМЕ1)+2H2O (уравнение 4),

6CH3OH+2O2→C6H14O5(ОМЕ4)+5H2O (уравнение 5).

Видно, что потребление кислорода и, следовательно, потери энергии при получении ОМЕ4 из метанола в соответствии с уравнением 5 в два раза выше, чем при получении ОМЕ1 в соответствии с уравнением 4.

В предпочтительном осуществлении топливо в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия включает ди-трет-бутилпероксид (DTBP). Ди-трет-бутилпероксид также приводит к желательному увеличению цетанового числа.

Ди-трет-бутилпероксид предпочтительно добавляют в количестве 0,01-0,3 мас.% и более предпочтительно в количестве 0,1-0,2 мас.% Слишком низкое количество не приводит к искомому увеличению цетанового числа, в то время как слишком высокого количества следует избегать по экономическим соображениям.

Использование ди-трет-бутилпероксида, кроме того, имеет преимущество в том, что, в отличие от присадок, повышающих цетановое число на основе нитрата, таких как, например, 2-этилгексилнитрат, он горит без образования топливного NOx.

Ди-трет-бутилпероксид очень подходит в качестве присадки, повышающей цетановое число топлива для двигателей с воспламенением от сжатия, с диметиловым эфиром монооксиметилена в качестве основного топлива. Таким образом, добавление 0,1 мас.% ди-трет-бутилпероксида в сочетании с диметиловым эфиром монооксиметилена в качестве основного топлива приводит к увеличению цетанового числа на 8 единиц, а в случае дизельного топлива среднее повышение составляет только 2-4 единицы (SAE 952368, 1995).

В особенно предпочтительном осуществлении топливо в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия содержит диметиловый эфир монооксиметилена по меньшей мере один оксигенат н-полиоксаалканового типа и ди-трет-бутилпероксид, последний предпочтительно в количестве 0,01-0,3 мас.% Благодаря добавлению ди-трет-бутилпероксида можно, при необходимости, уменьшить количество по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа относительно увеличения цетанового числа.

В особенно предпочтительном осуществлении топливо в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия содержит по меньшей мере 80 мас.% диметилового эфира монооксиметилена, 1-20 мас.% предпочтительно 5-20 мас.% более предпочтительно 5-19,7 мас.% по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа, выбранного из группы, состоящей из диметилового эфира полиоксиметилена, диметилового эфира полиэтиленгликоля и/или формалей монометилового эфира полиэтиленгликоля, и 0,01-0,3 мас.% ди-трет-бутилпероксида.

В предпочтительном осуществлении до около 20 мас.%, предпочтительно до 11,5 мас.% и особенно предпочтительно до около 10 мас.% диметилового эфира монооксиметилена может быть заменено диметиловым эфиром. Это приводит к увеличению давления паров до 60 кПа (летнее топливо) или 90 кПа (производство "grease vapour bell") и к снижению затрат. Диметиловый эфир используется в настоящем изобретении в качестве замены диметилового эфира монооксиметилена в топливе. Давление паров диметилового эфира при 20°C составляет 504 кПа и он хорошо растворяется в диметиловом эфире монооксиметилена. Используя диметиловый эфир, можно привести в соответствие давление паров топлива изобретения для двигателей с воспламенением от сжатия с европейским стандартом EN 228 (стандарт для моторного топлива DIN EN 2282207 издание) и цетановое число и фильтруемость со стандартном EN 590. Вязкость топлива в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия приближается насколько возможно к требованиям стандарта EN 590.

Количества присутствующих компонентов, включающих диметиловый эфир монооксиметилена, оксигенаты н-полиоксаалканового типа, необязательно диметиловый эфир и ди-трет-бутилпероксид, предпочтительно составляют 100% по отношению к их мас.%

Топливо в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия имеет повышенную вязкость по сравнению с диметиловым эфиром монооксиметилена, фильтруемость на холоду (CFPP) сохраняется, плотность увеличивается и цетановое число доходит до значения ≥48,6, предпочтительно ≥51.

Как уже упоминалось выше, топливо согласно изобретению для двигателей с воспламенением от сжатия в предпочтительном осуществлении не содержит углеводородов, т.е. не содержит компонентов дизельного топлива на основе углеводородов.

Кроме того, топливо согласно изобретению для двигателей с воспламенением от сжатия имеет следующие преимущества.

Топливо в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия обеспечивает косвенное использование метанола в качестве топлива для двигателей. Разрешение на распределение метанола в качестве топлива на общественных автозаправочных станциях в Европейском Союзе и США, по всей видимости, исключено в будущем из-за его выраженных токсических свойств. С другой стороны, метанол может быть превращен в промышленных масштабах в диметиловый эфир монооксиметилена. Таким образом, топливо для двигателей с воспламенением от сжатия в соответствии с изобретением обеспечивает косвенное использование метанола в качестве топлива для двигателей с воспламенением от сжатия, поскольку метанол подходит только для работы двигателей с искровым зажиганием.

Таким образом, топливо для двигателей с воспламенением от сжатия в соответствии с изобретением обеспечивает косвенное использование метанола и диметилового эфира в качестве жидкого топлива для дизельных двигателей. Диметиловый эфир является отличным дизельным топливом, которое сгорает без сажи, подобно диметиловому эфиру монооксиметилена. Основным недостатком диметилового эфира является низкая температура кипения -25°С. Поэтому с ним необходимо работать в виде сжиженного газа и, следовательно, недостаток в том, что не может быть использована инфраструктура для жидкого топлива.

В отличие от метанола, диметиловый эфир монооксиметилена является значительно менее токсичным. Он также используется в косметике и фармацевтике и имеет класс опасности для воды 1.

Исходное вещество метанол может быть получено непосредственным гидрированием диоксида углерода. Таким образом, существует возможность возвращения в цикл диоксида углерода электростанций, производства цемента и стали и, следовательно, реализует в теории снижение выбросов диоксида углерода до 50%.

Сгорание топлива для двигателей с воспламенением от сжатия в соответствии с настоящим изобретением в двигателях с воспламенением от сжатия, работающих на обедненной смеси аналогично сгоранию газообразного диметилового эфира, также происходит без сажи и твердых частиц при высоких скоростях ГРМ. Таким образом, могут быть достигнуты очень низкий уровень выбросов NOx и выбросов частиц, измеренных внутри двигателя. Постобработка выхлопного газа не требует сажевого фильтра, но только катализатор окисления, который предотвращает выброс несгоревшего и частично сгоревшего топлива в соответствии с изобретением для двигателей с воспламенением от сжатия. Преимуществами являются уменьшение расхода топлива за счет низкого противодавления выхлопного газа в выхлопной системе и значительное снижение затрат, необходимого пространства и веса системы постобработки выхлопных газов.

Топливо для двигателей с воспламенением от сжатия в соответствии с изобретением может быть изготовлено без дополнительной по существу полной очистки от соединений серы. Таким образом, стало возможным использование экономичных катализаторов без высококачественных металлов для постокисления несгоревших кислородсодержащих соединений и монооксида углерода.

Топливо для двигателей с воспламенением от сжатия в соответствии с изобретением может быть использовано в двигателях, которые смазываются с использованием химически связанных моторных масел на основе полиалкиленгликоля. Таким образом, обычное введение относительно небольших количеств топлива в моторное масло и относительно небольшие количества моторного масла в топливе остается без негативных последствий с учетом химического взаимодействия двух материалов.

Изобретение будет дополнительно проиллюстрировано ниже с помощью примеров. Однако примеры никоим образом не являются ограничивающими настоящее изобретение.

Осуществление 1

Диметиловый эфир монооксиметилена смешивают с 20, 10, 7,5 или 5 мас.% полиэтиленгликоля DME 500 (Clariant). Цетановое число смеси возрастает с 40 (диметиловый эфир монооксиметилена) до 75, 55, 51 или 46,5. Вязкость смесей увеличивается от 0,45 до 0,72, 0,53, 0,50 или 0,45 мм2/с. CFPP падает с <-80°C до -17°C, -25°C, <-30°C или <-30°С.

Осуществление 2

5 или 3 мас.% полиэтиленгликоля 1000 DME (Clariant) растворяют в диметиловом эфире монооксиметилена. CN смеси составляет 53 или 50 и вязкость 0,49 или 0,44 мм2/с. CFPP увеличивается до -3°С или -10°C.

Осуществление 3

5% масс, полиэтиленгликоля 1000 DME (Clariant) растворяют в диметиловом эфире монооксиметилена. При добавлении 0,05% масс, или 0,1 мас.%DTBP к смеси CN возрастает до 54,4 или 55,2.

Осуществление 4

3% масс, полиэтиленгликоля 1000 DME (Clariant) растворяют в диметиловом эфире монооксиметилена. При добавлении 0,05 мас.% DTBP к смеси CN возрастает до 52.

Осуществление 5

Диметиловый эфир монооксиметилена смешивают с 10 мас.% полиэтиленгликоля DME 500 и 10 мас.% диметилового эфира тетраоксиметилена. CN увеличивается до 65 лет. Кинематическая вязкость увеличивается до 0,59 мм2/с. Заметно увеличение смазывающей способности (снижение величины износа HFRR до 240 мкм). CFPP составляет -28°С.

Осуществление 6

Диметиловый эфир монооксиметилена смешивают с 10 мас.% полиэтиленгликоля DME 500 и 5% масс, диметилового эфира тетраоксиметилена. CN увеличивается до 55.

Осуществление 7

5 мас.% ОМЕ6-10 (ОМЕ6-10=диметиловый эфир полиоксиметилена) растворяют в диметиловом эфире монооксиметилена (средняя MG 290). CN возрастает до 55 и вязкость до 0,7 мм2/с.

Осуществление 8

Топлива, описанные в примерах 1-7, для двигателей с воспламенением от сжатия могут абсорбировать до 11,5 мас.% диметилового эфира под давлением газообразного диметилового эфира. Количество растворенного диметилового эфира монооксиметилена зависит от соответствующих сезонных требований к давлению пара. Свойства комбинированного топлива сравнимы с таковыми примеров 1-7.

Сравнительный пример 1

Чистый диметиловый эфир монооксиметилена (Ineos, Mainz 99,7%) имеет CN 40, вязкость 0,45 мм2/с (20°C), поверхностное натяжение 21,2 мН/м, давление паров при 20°С 42,6 кПа и CFPP менее -60°C.

Сравнительный пример 2

5 мас.% монометилового эфира полиэтиленгликоля 350 (Clariant) растворяют в диметиловом эфире монооксиметилена и добавляют 0,1 мас.% DTPB. Цетановое число увеличивается до 51. Раствор замораживали при -18°C. Хлопья образуются при оттаивании, которые полностью растворяются только при 9,2°C.

Сравнительный пример 3

3 мас.% монометилового эфира полиэтиленгликоля 1000 (Clariant) растворяют в диметиловом эфире монооксиметилена и добавляют 0,1 мас.% DTPB. Цетановое число увеличивается до 52. Раствор замораживали при -18°C. Хлопья образуются при оттаивании, которые полностью растворяются только при 4°С.

Измерение цетанового числа проводят с помощью измерительного устройства "AFIDA" компании ASG Analytik Service Gesellschaft, Trentiner Ring 30, 86356 NeusäB.

Принцип действия AFIDA (Усовершенствованный анализатор задержки впрыска топлива) выглядит следующим образом:

Насос высокого давления заполняет резервуар высокого давления (рампа) по линии высокого давления испытуемым топливом. Далее пьезоэлектрический клапан (Bosch piezo injector) впрыскивает определенное количество топлива в предварительно нагретую камеру сгорания, заполненную сжатым воздухом.

Тонкораспыленное топливо воспламеняется и образующиеся газообразные продукты сгорания приводят к повышению давления в камере сгорания. Изменение давления во времени регистрируют с высоким разрешением и рассчитывают время задержки воспламенения и цетановое число. AFIDA может быть соединен с приборами для определения состава выхлопных газов.

Состав воздуха для горения может быть целенаправленно изменен с помощью смесителя газа (регулировки значения лямбда). Прибор откалиброван по цетановому числу в CFR или в BASF моторным методом с первичными эталонами.

Схема испытаний показана на фиг.1.

Работа проходит при следующих условиях испытания:

- температура в камере сгорания 650°C,

- давление в камере сгорания 10 бар,

- давление впрыска 1000 бар,

- впрыскиваемое количество 50 мг,

- термостатический контроль топлива 25°С.

Образец подают в полностью автоматическом режиме с помощью автоматического пробоотборника (вместимость: 36 образцов, каждый из 40 мл). Впрыск топлива проводят с помощью насоса высокого давления и стандартного инжектора Bosch piezo. Это соответствует известному уровню техники и в настоящее время установлено, например, в Audi А6. После проведения измерения всю топливную систему автоматически промывают, чтобы исключить смешивание образцов. Фактически сгорание происходит в цилиндре высокого давления с объемом сгорания около 0,6 л.

- Кинематическая вязкость приводится в мм2/с при 20°C и определена по DIN ISO 3104.

- CFFP (температура забивания фильтра), т.е. температура, при которой топливо больше не проходит через тест-фильтр при определенных условиях, определяют по DIN EN 116.

Определение диаметра углубления износа (в мкм) в качестве меры смазывающей способности (HFRR (Высокочастотная возвратно-поступательная установка)) проводят при 25°C в соответствии с DIN EN ISO 12156-1. Чем больше диаметр, тем меньше смазывающая способность топлива. Предельное значение составляет ≤460 мкм по DIN EN 590.

1. Топливо для двигателей с воспламенением от сжатия, содержащее диметиловый эфир монооксиметилена, характеризующееся тем, что содержит по меньшей мере 80 мас.% диметилового эфира монооксиметилена и до 20 мас.% по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа, который выбран из группы, состоящей из диалкиловых эфиров полиоксиметилена формулы RO(-CH2O-)nR, где n = 4 - 10 и R - алкильная группа, диалкиловых эфиров полиэтиленгликоля и/или формалей моноалкильных эфиров полиэтиленгликоля, и цетановое число топлива составляет ≥48,6.

2. Топливо по п. 1, характеризующееся тем, что цетановое число топлива составляет ≥51.

3. Топливо по п. 1 или 2, характеризующееся тем, что диалкиловые эфиры полиоксиметилена являются диметиловыми эфирами полиоксиметилена, диалкиловые эфиры полиэтиленгликоля являются диметиловыми эфирами полиэтиленгликоля и формали моноалкиловых эфиров полиэтиленгликоля являются формалями монометилового эфира полиэтиленгликоля.

4. Топливо по п. 3, характеризующееся тем, что молекулярная масса MG диметилового эфира полиоксиметилена составляет 100-400 дальтон.

5. Топливо по п. 3, характеризующееся тем, что молекулярная масса MG диметилового эфира полиэтиленгликоля составляет 400-1000 дальтон.

6. Топливо по п. 3, характеризующееся тем, что молекулярная масса MG формаля монометилового эфира полиэтиленгликоля составляет 400-1000 дальтон.

7. Топливо по п. 1, характеризующееся тем, что топливо дополнительно содержит ди-трет-бутилпероксид.

8. Топливо по п. 7, характеризующееся тем, что топливо содержит до 0,3 мас.% ди-трет-бутилпероксида.

9. Топливо по п. 8, характеризующееся тем, что топливо содержит по меньшей мере 80 мас.% диметилового эфира монооксиметилена, 1-20 мас.% по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа, выбранного из группы, состоящей из диметилового эфира полиоксиметилена, диметилового эфира полиэтиленгликоля и/или формалей монометиловых эфиров полиэтиленгликоля и 0,01-0,3 мас.% ди-трет-бутилпероксида, причем количество присутствующих компонентов составляет 100% по отношению к их мас.%.

10. Топливо по п. 1, характеризующееся тем, что до 20 мас.% диметилового эфира монооксиметилена заменено диметиловым эфиром, причем количество присутствующих компонентов составляет 100% по отношению к их мас.%.

11. Топливо по п. 1, характеризующееся тем, что оно не содержит углеводородов.



 

Похожие патенты:

Изобретение раскрывает присадку к ультрамалосернистому дизельному топливу, которая содержит углеводородный растворитель, жирные кислоты таллового масла и дополнительно жирные кислоты растительных масел следующего состава, мас.% :- жирные кислоты таллового масла - 25-75;- жирные кислоты растительного масла - 15-65;- растворитель - остальное.Технический результат - уменьшение себестоимости присадки на 40-50% и расширение ресурсов сырья для ее выработки.

Изобретение раскрывает кислородсодержащую антидетонационную присадку к автомобильным бензинам для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, состоящую из метилтретбутилового эфира, при этом присадка дополнительно содержит изобутиловый спирт при следующем соотношении компонентов,% масс.: изобутиловый спирт 20-80; метилтретбутиловый эфир – остальное.

Изобретение раскрывает альтернативное топливо для автомобилей с октановым числом по исследовательскому методу не менее 90 единиц и давлением насыщенных паров не менее 40 кПа, включающее в себя этиловый спирт, ароматические углеводороды С7-С10 и рафинат, отличающееся тем, что содержит рафинат производства ароматических углеводородов с давлением насыщенных паров не менее 35,0 кПа, выкипающий в интервале температур 45-120°С, при следующем соотношении компонентов, мас.%: этиловый спирт 20-40, ароматические углеводороды С7-С10 1-20, рафинат до 100.

Настоящее изобретение относится к способу превращения спирта в топливную смесь, состоящую из спирта, эфира и воды, которая подходит для работы двигателя внутреннего сгорания, в частности автомобильного двигателя внутреннего сгорания, и к устройству для его осуществления.

Изобретение раскрывает альтернативное автомобильное топливо с октановым числом не менее 90,0 единиц, определенным по исследовательскому методу, включающее в себя спирты C1-C2 и углеводородную фракцию процесса Фишера-Тропша, при этом в качестве углеводородной фракции содержит бензиновую фракцию процесса Фишера-Тропша, выкипающую в интервале температур 28-225°C, и дополнительно содержит ароматические углеводороды С7-С10 при следующем соотношении компонентов, % масс.: спирты C1-C2 20-45; ароматические углеводороды C7-C10 до 20; углеводородная фракция процесса Фишера-Тропша до 100.

Изобретение относится к ракетно-комической технике, а именно к самовоспламеняющимся (гипергольным) топливным системам, которые применяются для решения широкого спектра задач, например в маршевых двигателях, для ориентации космических аппаратов.

Присадка комплексного действия, предназначенная для улучшения процессов транспортировки нефти и нефтепродуктов, содержит полимер, азотсодержащее соединение и поверхносто-активное вещество, характеризующаяся тем, что дополнительно содержит наноразмерный оксид алюминия с размером частиц 40 нм, в качестве полимера используют низкомолекулярный полиэтилен, в качестве азотсодержащего вещества – гидразин, а в качестве поверхносто-активного вещества – неионогенное поверхносто-активное вещество Реапон-4В при следующем соотношении компонентов, мас.%: низкомолекулярный полиэтилен 60-65 гидразин 20-25 указанный оксид алюминия 5-10 Реапон-4В 5-10 Технический результат заключается в том, что присадка обладает как вязкостным, так и противотурбулентным действием и проявляет высокую механическую устойчивость к различным механическим деструкциям.

Изобретение раскрывает способ получения водоугольной суспензии, предусматривающий получение водоугольной суспензии с возможностью применения на объектах энергетики, характеризующийся тем, что водоугольную суспензию получают путем электро- и термоактивации мелкодисперсных частиц угля в суспензии электрическим разрядом по всему объему емкости с возможностью достижения агрегативной и седиментационной устойчивости суспензии за период обработки, во всем объеме емкости получают электрический разряд между вращающимся электродом, который служит катодом, и внутренней поверхности корпуса емкости, которая служит анодом, при этом во всем объеме емкости получают удельное энергопотребление от 0,4 до 0,6 кВт*ч/кг при температуре от 273 до 393 K с помощью электротермического воздействия тока на частицы угля в суспензии, с выделением газов СН4, Н2 и СО и с возможностью интенсифицирования процесса сжигания суспензии на энергетических объектах, в результате чего образуются нитевидные каналы электрического разряда между электродом и корпусом емкости, которые проходят по поверхности частиц угля и через ионизированную воду, а нитевидные каналы равномерно распределяются в суспензии, причем зона распределения каналов перемещается вместе с вращением электрода.
Изобретение раскрывает присадку для мазута, которая выполнена в виде суспензии из наноструктурированного гидроксида магния в количестве (45-55%) и смеси дизельного топлива с минеральным маслом - остальное, в соотношении между ними (0,5-1,25).

Изобретение описывает топливо для гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ГПВРД) на основе синтетического высокоплотного горючего Т-10, при этом в топливо дополнительно введен промотор горения - трет-бутилгидропероксид и антиоксидант – ионол ( мас.%) горючее Т-10 95,495-94,492 трет-бутигидропероксид 4,5-5,5 ионол 0,005-0,008 Технический результат заключается в создании топлива для ГПВРД с увеличенными сроками хранения, увеличенной нормальной скоростью горения и уменьшенным периодом задержки воспламенения при сжигании в турбулентном потоке в камере ГПВРД при введении в него трет-бутилгидропероксида в качестве промотора горения и ионола в качестве антиоксиданта.

Изобретение относится к способу получения несмешанной композиции синтетического углеводородного топлива, включающему приведение в контакт одного или нескольких олефинов с катализатором олигомеризации в реакционной зоне в условиях, обеспечивающих олигомеризацию олефинов, и удаление из реакционной зоны потока продукта, содержащего продукты олигомеризации олефинов, в котором из потока продукта извлекают фракцию, которая имеет следующие свойства: (a) распределение точки кипения характеризуется следующим: (i) 10% улетучивается до 205°С или менее и (ii) конечная точка кипения составляет 300°С или менее согласно измерению в соответствии с ASTM D86; (b) точка замерзания составляет -47°С или менее согласно измерению в соответствии с ASTM D2386; (c) плотность при 15°С равна по меньшей мере 775,0 кг/м3 согласно измерению в соответствии с ASTM D4052; (d) общая концентрация моноциклических ароматических и моноциклических неароматических углеводородов составляет по меньшей мере 1% об.; и (e) концентрация циклических углеводородов составляет 30% об.

Изобретение раскрывает присадку к ультрамалосернистому дизельному топливу, которая представляет собой композицию жирных кислот таллового масла и метилалкиловых эфиров С5-С6 при массовом соотношении соответственно 80-90:10-20.

Изобретение описывает всесезонное универсальное дизельное топливо, содержащее базовый компонент, включающий гидроочищенную или гидрокрекинговую и гидродепарафинизированную фракции, противоизносную присадку в количестве 0,04% масс., и промотор воспламенения в количестве 0,30% масс., при этом базовый компонент содержит смесь гидроочищенной керосиновой фракции, выкипающей в пределах 155-240°С, или керосиновой фракции, выкипающей в пределах 140-240°С, после гидрокрекинга с гидродепарафинизированной фракцией, выкипающей в пределах 180-310°С, взятых в соотношении 9-11÷89-91% об., обеспечивающее как для умеренного, так и для холодного и арктического климата при эксплуатации быстроходных дизельных двигателей наземной и судовой техники следующие значения показателей качества дизельного топлива: цетановое число не менее 51, плотность при 15°С 820-855 кг/м3, температура вспышки в закрытом тигле не ниже 62°С, кинематическая вязкость при 40°С 2,00-4,00 мм2/с, температура помутнения не выше минус 42°С, предельная температура фильтруемости не выше минус 55°С.

Изобретение раскрывает композиция газойля, в которой содержание серы составляет 1 м.д. по массе или менее, содержание ароматических соединений составляет 1% по массе или менее, содержание С5-С15 парафинов составляет от 40% до 70% по массе, содержание С20-С27 парафинов составляет от 7% до 16% по массе и содержание изопарафинов составляет от 50% до 75% по массе, характеризующаяся тем, что имеет в своем составе добавку, улучшающую холодную текучесть, в количестве от 150 м.д.

Изобретение описывает топливную композицию для водоизмещающих кораблей, которая содержит легкий вакуумный погон мазута с температурой выкипания 96 об.% до 400°С и гидроочищенное дизельное топливо, характеризующуюся тем, что содержит гидроочищенный легкий вакуумный погон мазута западносибирской нефти с температурой выкипания 96 об.% до 400°С, гидроочищенное дизельное топливо западносибирской нефти с температурой выкипания 95 об.% до 360°С и дополнительно гидроочищенную дизельную фракцию сахалинской нефти с температурой выкипания 95 об.% до 360°С при следующем соотношении компонентов, мас.%: гидроочищенный легкий вакуумный погон мазута западносибирской нефти с температурой выкипания 96 об.% до 400°С 18-22 гидроочищенная дизельная фракция сахалинской нефти с температурой выкипания 95 об.% до 360°С 49-55 гидроочищенное дизельное топливо западносибирской нефти с температурой выкипания 95 об.% до 360°С до 100 Технический результат заключается в повышении экологических, энергетических и защитных свойств топливной композиции.

Изобретение раскрывает арктическое дизельное топливо на основе среднедистиллятных нефтяных фракций, содержащее базовой компонент и противоизносную присадку в количестве до 0,04 масс.

Изобретение описывает способ получения экологически чистого дизельного топлива (ЭЧДТ) путем смешения исходного дизельного топлива с биодобавкой - продуктом переэтерификации растительного масла нормальным бутиловым спиртом в присутствии концентрированной серной кислоты, характеризующийся тем, что в качестве биодобавки используют бутиловый эфир рыжикового масла, количество которого в смеси с гидроочищенным дизельным топливом достигает 10 мас.%, при этом массовое соотношение при компаундировании полученных компонентов составляет: Гидроочищенное дизельное топливо 90-99 Биодобавка (бутиловые эфиры рыжикового масла) 1-10 Технический результат заключается в получении экологически чистого дизельного топлива для двигателей внутреннего сгорания с улучшенной смазывающей способностью и низким содержанием общей серы.

Изобретение описывает способ получения композиции авиационного топлива, который включает в себя стадию смешивания смесевого компонента авиационного топлива синтеза Фишера-Тропша (ФТ), имеющего плотность при температуре 15°C от 0,720 до 0,780 г/см3, температуру вспышки от 38 до 48°C и температуру замерзания от -47 до -43°C, со смесевым компонентом авиационного топлива на нефтяной основе, имеющим плотность при температуре 15°C от 0,770 до 0,850 г/см3, температуру вспышки от 40 до 48°C, температуру замерзания от -70 до -50°C и содержание ароматических соединений от 10 до 30 об.

Изобретение описывает топливную композицию для дизельного двигателя, включающая в себя: метанол в количестве по меньшей мере 20% от массы топлива; воду в количестве по меньшей мере 20% от массы топлива; где соотношение воды и метанола в пределах от 20:80 до 80:20; общее количество воды и метанола по меньшей мере 60% по массе топливной композиции, и одну или более добавок, в общем количестве по меньшей мере 0,1% от веса топлива, при этом уровень хлорида натрия, если он присутствует в качестве добавки, находится в диапазоне от 0% до 0,5% от массы топлива, а уровень ароматизатора, если он присутствует в качестве добавки, составляет от 0% до 1,5% от массы композиции, при этом топливная композиция включает от 0% до 20% по массе диметилового эфира.

Изобретение раскрывает способ получения экологически чистого судового маловязкого топлива, включающий атмосферно-вакуумную перегонку нефти с выделением фракций, гидроочистку, каталитический крекинг, компаундирование фракций, введение присадки в полученную смесь, при этом при атмосферно-вакуумной перегонке выделяют фракцию вакуумного газойля 240-560°С, которую подвергают гидроочистке на сульфидированном алюмокобальтмолибденовом катализаторе с выделением фракций дизельного топлива 216-358°С и гидроочищенного вакуумного газойля 325-548°С (ГОВГ), с последующим каталитическим крекингом ГОВГ и выделением фракции легкого газойля каталитического крекинга 219-357°С; далее осуществляют компаундирование фракций дизельного топлива, ГОВГ и фракции легкого газойля каталитического крекинга в соотношении 75-83:2-6:15-19% соответственно, вводят депрессорно-диспергирующую присадку в количестве 0,06% мас.

Изобретение раскрывает альтернативное топливо для автомобилей с октановым числом по исследовательскому методу не менее 90 единиц и давлением насыщенных паров не менее 40 кПа, включающее в себя этиловый спирт, ароматические углеводороды С7-С10 и рафинат, отличающееся тем, что содержит рафинат производства ароматических углеводородов с давлением насыщенных паров не менее 35,0 кПа, выкипающий в интервале температур 45-120°С, при следующем соотношении компонентов, мас.%: этиловый спирт 20-40, ароматические углеводороды С7-С10 1-20, рафинат до 100.

Изобретение раскрывает топливо для двигателей с воспламенением от сжатия, содержащее диметиловый эфир монооксиметилена, характеризующееся тем, что содержит по меньшей мере 80 мас. диметилового эфира монооксиметилена и до 20 мас. по меньшей мере одного оксигената н-полиоксаалканового типа, который выбран из группы, состоящей из диалкиловых эфиров полиоксиметилена формулы ROnR, где n 4-10 и R - алкильная группа, диалкиловых эфиров полиэтиленгликоля иили формалей моноалкильных эфиров полиэтиленгликоля, и цетановое число топлива составляет ≥48,6. Технический результат заключается в снижении вредных выбросов СО2 и NOх, а также снижении выбросов сажи при сжигании указанного топлива. 10 з.п. ф-лы, 11 пр., 1 ил.

Наверх