Многофункциональная комплексная присадка к топливам

Многофункциональная комплексная присадка к топливам

Реферат

Описываемое предлагаемое изобретение относится к области нефтехимии и нефтепереработки, в частности к получению экологических топлив с пониженным содержанием вредных веществ в продуктах сгорания топлив.

Присадка может использоваться для получения автомобильных, судовых, турбинных, реактивных, печных, котельных и биотоплив с улучшенными экологическими и экономическими характеристиками.

Присадки являются расходуемыми материалами, которые предназначены для:

- повышения устойчивости топливных смесей на основе бензина к детонации;

- улучшения воспламеняемости дизельных топлив;

- улучшения условий сгорания зарядов топливных смесей, с целью снижения токсичности отработавших газов по таким компонентам, как СО, СН и NO_x, SO_x, бенз(α)пирена- для всех видов топлив и по саже - для дизельных, печных топлив и керосина;

- снижения удельных затрат топлива в расчете на условную единицу (например, 100 км) пробега транспортного средства или на единицу мощности или теплопроизводительности;

- компенсации износа деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ) карбюраторных и дизельных двигателей внутреннего сгорания (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 мощности.

Срочная и массовая потребность в таких экологических многофункциональных присадках обусловлена:

- необходимостью резкого сокращения объемов выбросов токсичных веществ в атмосферу;

- необходимостью увеличения ресурса работающих ДВС, котлов и турбин и сокращения затрат на их эксплуатацию, ремонт или замену;

- возрастающим дефицитом нефти, которая является невозобновляемым природным ресурсом, запасы которой закончатся в этом столетии;

- необходимостью сокращения удельного расхода нефтепродуктов, которые используют на транспорте и в других областях техники (например, для производства электроэнергии дизель-генераторами и турбинами, для сжатия газов компрессорами, для отопления жилых помещений зимой и т.д.);

- очевидной необходимостью снижения затрат на охрану окружающей среды.

Уже известны присадки дисперсии 0,05% борной кислоты в углеводородное топливо [Пат. 6645262 США] и суспензии борной кислоты в привитом сополимере на основе силанов [Пат. 6368389 США]. Присадки улучшают экологические свойства топлив, особенно дизельных с содержанием серы менее 3*10^-2%.

Недостатком данных присадок является сложность и энергоемкость получения, сложность введения их в топливо и стабилизации полученной коллоидной топливной композиции.

Известно также добавление к дизельному топливу 0,0001-0,0025% железа в форме растворимой или диспергирующейся в топливе нейтральной или сверхосновной соли кислотного органического соединения (оксид, гидроксид, карбонат, нафтенат, салицилат, фенолят железа), причем 50-99 мол. % железа находятся в трехвалентном состоянии [Заявка 1344811 ЕПВ]. Эта присадка способствует улавливанию твердых частиц, содержащихся в отработанных газах.

Недостатком присадки является ограниченность ее применения - только в дизельных двигателях оборудованных сажевыми фильтрами.

Известна также антитымная присадка к дизельному топливу содержащая ультрадисперсные частицы гидроксида железе (III) с концентрацией в топливе 1,0*10^-6 - 2,5*10^-5% [Заявка 2002129279/04, Россия].

Недостатком данного изобретения является высокая сложность и энергоемкость получения и введения присадки в дизельное топливо и стабилизации полученной коллоидной топливной композиции.

Известен также модификатор жидких топлив - бензина, керосина, легкого и тяжелого нефтяного топлива, повышающий эффективность горения и снижающий содержание вредных веществ в отработавших газах, представляющий собой соль двух- и трехвалентного железа в спиртовом или нефтяном растворителе, совместимом с топливом [Заявка 1310545 ЕПВ].

Недостатком этого технического решения является сложность получения достаточно концентрированных растворов солей железа в спиртовых или нефтяных растворителях и большое разбавление топлива растворителями при введение в него слабо концентрированных растворов присадки.

Известна также присадка к углеводородному топливу содержащая 0,8-90% смеси солей лития α-алкилзамещенных карборновых кислот и 10-99,2% ацетона [Пат. 2203927 Россия]. Присадка предназначена для снижения угарного газа на холостом ходу.

Недостатком этой присадки является использование низкокипящего ацетона, что приводит к росту давления насыщенных паров (ДНП) (ЕН 13016-1-2001) и индекса паровой пробки (ИПП). Это в свою очередь может вызвать отказ работы двигателя в теплое время года. Кроме того, использование солей α-алкилзамещенных карборновых кислот ведет к росту отложений на впускных клапанах и в камере сгорания.

Известна также присадка, содержащая смесь никелевых и цинковых солей монокарбоновых кислот с числом атомов углерода в молекуле С3-С9 при массовом соотношении Ni-Zn от 1:1,5 до 1:5 в пересчете на металл [Пат. 2270231 Россия]. Присадка увеличивает равномерность и полноту сгорания топлива по всему объему рабочего цилиндра двигателя.

Недостатком присадки является низкая растворимость в углеводородных топливах и повышенное нагарообразование на впускных клапанах и в камере сгорания.

Уже известна композиционная присадка для жидких топлив, содержащая одно соединение меди с ионной связью и одно соединение цинка с ионной связью при мольном соотношении Cu:Zn 1:0,03-0,70. Дополнительно присадка содержит органическое вещество, которое обеспечивает растворение солей металлов в углеводородах топлива, соединение с ионной связью, которое включает металл, выбранный из группы, состоящей из олова, свинца, молибдена, вольфрама, ванадия, никеля, серебра и циркония [Пат 64799 Украина, Пат. 2203927 Россия].

Недостатком присадки является ее полная нерастворимость в углеводородных топливах. Присадка вводится в топливную систему двигателя в виде таблетки, что требует конструктивной переделки топливной системы двигателя. Присадка растворяется в растворенной воде присутствующей в углеводородном топливе, а не в самом топливе.

Известна также присадка, содержащая олигосилоксан разветвленного строения молекул с кинематической вязкостью 150-400 мм²/с, диоктилфталат и бутанол-1 [Пат. 2202599 Россия]. Присадка снижает количество нагара в камере сгорания и склонность топлива к лаконагарообразованию.

Недостатком присадки является высокая стоимость используемого олигосилоксана и повышенные отложения на впускных клапанах, т.к. промотор горения - диоктилфталат начинает действовать только при высоких температурах в камере сгорания, а высоковязкий олигосилоксан очень плохо испаряется и плохо горит, увеличивая тем самым количество сажи.

Также известна присадка полученная диспергированием в топливе продуктов осажденных щелочью из отработанных растворов травления печатных плат и стали [Пат. 2259388, Россия].

Недостатком данной присадки является непостоянство ее состава, что приводит к большому разбросу результатов ее воздействия на процесс сгорания топлива, трудность диспергирования осадка и введения самой присадки в топливо. Кроме того возникают проблемы с седиментационной устойчивостью топлива при его хранении и очистке центробежными устройствами.

Кроме того, известна многофункциональная присадка к топливу на основе соединений меди, циркония и алюминия, дополнительно содержащая олово, молибден, цинк, никель, натрий вольфрамовокислый, калий натриевокислый, дитизон и серебро [Пат. 2202599, Россия].

Недостатком этого технического решения является наличие в составе присадки неорганических соединений с ярковыраженными ионными связями, что делает весьма сложным ее растворение в уголеводородных топливах.

Известна присадка представляющая собой смесь 0,1-1,0% ацетилацетоната металла и 99,0-99,9% тетраэтоксисилана с примесью продуктов его гидролиза - димера, тимера и тетрамера [Пат. 207742, 2159794 Россия].

Недостатком присадки является наличие в составе продуктов гидролиза тетраэтоксисилана переменного состава, что приводит к повышенному отложению осадков на впускных клапанах, снижает эффективность подавления дымообразования и приводит к росту температуры в камере сгорания. Кроме того, непостоянство состава ингредиентов присадки приводит к большому разбросу результатов ее действия.

В качестве прототипа выбрана присадка [Патент 2427612 Россия] представляющая собой смесь индивидуальных эфиров ортокремневой кислоты с растворимыми в топливе соединениями бора, товарными моющими присадками и оксигенатами при следующем соотношении компонентов (% масс.):

эфиры ортокремневой кислоты	0,1-50
эфиры борной кислоты	0,1-50
моющая присадка	0,001-45
оксигенаты	до 100

Недостатком прототипа является наличие в составе только выносителей металла - эфиров ортокремневой и борной кислот [Данилов A.М. Применение присадок в топливах для автомобилей. Справочник. М.: Химия, 2000 г.] и моющих присадок, создающих повышенные нагары в камере сгорания [Елена Никитина, Дмитрий Павлов. ГСМ "Моющие присадки для автомобильных бензинов: история и современность" // Автоперевозчик 2009, №9 (108); К.Б. Рудяк, С.В. Котов, B.А. Тыщенко, Н.С. Котова, Г.В. Тимофеева, В.Н. Фомин, А.В. Тарасов. Получение моющих присадок к бензинам. // Научно-технический вестник ОАО «НК «Роснефть»], что приводит к изменению конструкционных размеров камеры сгорания и нарушения заданных параметров горения топлива.

Задачей изобретения являются:

- снижение содержания вредных веществ в отработавших газах;

- повышение полноты сгорания топлива и снижение удельного расхода топлива;

- снижение отложений на впускных и выпускных клапанах, снижение нагаров в камере сгорания;

- снижение износа цилиндропоршневой группы двигателей;

- сниженеие температуры отработавших газов с целью уменьшения образования термических оксидов азота;

- стабилизация рабочих параметров присадки.

Поставленная задача достигается тем, что в состав присадки-прототипа, содержащей ацетилацетонат металла и тетраэтоксисилан (этиловый эфир ортокремневой кислоты), дополнительно вводят растворимые в топливе соединения металлов, оксигенаты, нитрилы, амины, ароматические углеводороды и углеводородное топливо при следующем соотношении компонентов (% вес.):

- эфир ортокремневой кислоты	0,1-70
- ацетилацетонат металла	0,001-5,0
- растворимое в топливе соединение металла	0-2,0
- оксигенаты	0-30.
- нитрилы	0-10
- амины	0-45
- ароматические углеводороды	0-10
- углеводородное топливо	до 100

Применение в присадке растворимых в топливе соединений металлов позволяет вводить в каждый очередной заряд свежей топливной смеси микроколичества ионов химических элементов. В каждом рабочем цикле ДВС в камере сгорания происходит восстановление ионов металлов вследствие их химического взаимодействия с моторным топливом и возникает смесь нейтральных атомов металла, откладывающихся на гильзах цилиндров и формирующих (и дальше "автоматически" поддерживающих по толщине) микропленку компенсирующую износ. [1. Поляков А.А., Гаркунов Д.Н., Крагельский И.В. ДАН СССР, 1970, т. 191, №4, с. 821-823; 2. Избирательный перенос в тяжелонагруженных узлах трения / Под ред. Д.Н. Гаркунова. - М.: Машиностроение, 1982. - 207 с.; 3. Трение, изнашивание и смазка / Справочник в 2-х кн. / Под ред. И.В. Крагельского и В.В. Алисина. - Машиностроение, 1978; 4. Кащеев В.Н. Процессы в зоне фрикционного контакта металлов. - М.: Машиностроение, 1978. - .211 с.; 5. Хайнаке Г. Трибохимия. - М.: Мир, 1987. - 584 с.].

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, 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 термических NO_x, которые обычно образуются при пиковых температурах, и обеспечивает сгорание углеводородов топлива до нетоксичного СО₂ и воды с соответствующим снижением токсичности выхлопа в целом [1. Двигатели внутреннего сгорания. Теория рабочих процессов. / Лукин В.Н. и др. / - М.: Высшая школа, 1995. - 369 с.; 2. Николаенко А.В., Шкрабак В.В. Энергетические установки и машины. Двигатели внутреннего сгорания: Учеб. пособие. - СПб.: Изд-во СПбГАУ, 2004. - 438 с.; 3. Маслов В.В. // Судостроение, 1995, №8-9, с. 18-22; 4. Hilder G., Zeilingtr K., Woschni G. 21^st International CIMAC Congress on Combustion engines, Geneva, Switzerland, 1995, D 67.].

Практически полное сгорание топлива приводит к снижению его удельного расхода за счет недожога, отсутствие смолистых веществ и сажевых частиц в отработавших газах снижает количество нагаров и отложений в камере сгорания и газо-выхлопном тракте и уменьшает дымность выхлопа [Теоретические основы химмотологии. / под ред. Браткова А.А. / - М.: химия, 1985. - 320 с.; Данилов А.М. Введение в химмотологию. - М.: Техника, 2003. - 464 с.].

Первое дополнительное отличие состоит в том, что в качестве эфиров ортокремневой кислоты используются тетра - метокси-, этокси-, пропокси-, бутокси-, пентокси-, фенокси- и о-крезилокси-силаны. Это значительно расширяет сырьевую базу присадки. Кроме того, указанные соединения выпускаются современной промышленность без примесей продуктов гидролиза - ди-, три- и тетрамеров, что увеличивает стабильность присадки при хранении и стабильность действия присадки при ее применении и снижает количество отложений на впускных клапанах.

Второе дополнительное отличие состоит в том, что в качестве ацетилацетонатов металлов присадка содержит ацетилацетонаты ванадия, железа, кадмия, марганца, меди, серебра, молибдена, вольфрама, никеля, хрома, калия, лития, натрия, кальция, магния, рубидия, цезия, бария, стронция. Переходные металлы, содержащиеся в ацетилацетонатах, являются не только хорошими катализаторами процессов крекинга, деструкции, изомеризации и дегидрирования [Каталитические свойства веществ. Справочник. / под. ред. Ройтера В.А. / - Киев, Наукова думка, 1968. - 1464 с.], но и катализаторами процессов окисления в газовой фазе [Каталитические свойства веществ. Справочник, т. 4. - Киев, Наукова думка, 1977. - 296 с.]. А металлы первой и второй групп, содержащиеся в ацетилацетонатах, являются мощными катализаторами процессов газификации [Michae J. Veraa, Alexis Т. Bell. Fuel, b. 57, №1, s. 194-200].

Третье дополнительное отличие состоит в том, что в присадку дополнительно в качестве растворимых в топливе соединениий металла вводят бис(гексаметиленететраамины), этилендиаминтетраацетаты, фенантралины, пирокатехины, ацетилацетон(п-толуолсульфонаты) и соли жирных и ненасыщенных карбоновых кислот до С₃₀, ацетелениды, циклопентадиенильные, бензольные и карбонильные соединения переходных металлов. Это с одной стороны значительно расширяет сырьевую базу присадки, а с другой позволяет варьировать концентрацию и соотношение как одного металла разной валентности, так и различных металлов. Металлы служат переносчиками кислорода в зону горения за счет изменения своего валентного состояния в окислах [Васильева Л.С. Автомобильные эксплуатационные материалы. Учебник для вузов. - М.: Транспорт, 1968. - 279 с.]. Это в свою очередь позволяет оптимизировать состав присадки в зависимости от типа топлива и двигателя или теплоагрегата.

Четвертое дополнительное отличие состоит в том, что предлагаемая присадка дополнительно содержит оксигенаты: одно и многоатомные спирты, альдегиды, кетоны, оксикетоны, ацетали, простые и сложные эфиры, циклические эфиры, диэфиры и эпоксиды. Присутствие оксигенатов в присадке гомогенизирует и стабилизирует ее, облегчает растворение металлорганических соединений, препятствует гидролизу эфиров ортокремневой кислоты.

Введение в топливо присадки содержащей оксигенаты улучшает полноту сгорания топлива и снижает содержание вредных веществ в отработавших газах [Данилов А.М. Применение присадок в топливах. - М.: Мир, 2005. - 288 с.].

Оксигенаты способствуют связыванию содержащейся в топливе воды и равномерному ее распределению по всему объему топлива и топливному заряду в камере сгорания, что значительно улучшает условия его сгорания [Этиловый спирт в моторном топливе / под ред. Макарова В.В. /. М.: ООО «РАУ-Университет», 2005. - 184 с.]. Кроме того оксигенаты вымывают из топливной системы и топливного бака низкотемпературные отложения, предотвращая старение топлива и рост его коррозионной активности [1. Шехтер Ю.Н. и др. Рабочее-консервационные смазочные материалы. - М.: Химия, 1979. - 256 с. 2. Баранник В.П., Каренина М.А. О причине защитного действия органических ингибиторов коррозии. Ученые записки ОЗПИ. т. IV, 1957].

Пятое дополнительное отличие состоит в том, что предлагаемая присадка дополнительно содержит ароматические и алифатические нитрилы до С₁₂. Введение нитрилов способствует нормализации процессов горения, особенно в двигателях с воспламенением от сжатия, тормозит распространение цепных реакций и подавляет образование оксидов азота за счет протекания окислительно-восстановительных реакций между атомами азота нитрилов и оксидов азота [Vollenweider J., Geist М., Schaub М. 21^st International CIMAC Congress on Combustion engines, Geneva, Switzerland, 1995, D 69].

Шестое дополнительное отличие состоит в том, что предлагаемая присадка дополнительно содержит амины различного строения: моно- и полиалкиламины, ароматические амины, в том числе с заместителями в ядре, нафтиламины, циклические амины, полибутенамины и амины полигликолей. Наличие аминов в присадке увеличивает ее способность растворять лаки и нагары, скопившиеся во впускной системе двигателей и предотвращать их осаждение, особенно для современных двигателей с рециркуляцией отработавших газов [Данилов А.М. Применение присадок в топливах. - М.: Мир, 2005. - 288 с.], тормозит распространение цепных реакций и подавляет образование оксидов азота за счет протекания окислительно-восстановительных реакций между атомами азота аминов и оксидов азота [Vollenweider J., Geist М., Schaub М. 21^st International CIMAC Congress on Combustion engines, Geneva, Switzerland, 1995, D 69].

Седьмое дополнительное отличие состоит в том, что предлагаемая присадка дополнительно содержит бензол и его гомологи до С₁₂. Присутствие ароматических соединений в присадке гомогенизирует и стабилизирует ее, облегчает растворение металлорганических соединений, способствует размягчению и удалению лаков и нагаров, скопившиеся во впускной системе двигателей, улучшает совместимость присадки с различными видами топлив.

Восьмое дополнительное отличие состоит в том, что предлагаемая присадка дополнительно содержит четыре кислородсодержащие функциональные группы, которые вводятся любой комбинацией двух и более различных соединений, содержащих указанные группы. Введение в состав присадки оксигенатов, содержащих различные функциональные группы способствует равномерности процесса горения и предотвращает взрывное нарастание давления в камере сгорания, т.к. оксигенаты с различными кислородсодержащими функциональными группами имеют различную термическую стойкость и начинают разлагаться при разных температурах, обеспечивая равномерное и постоянное поступление радикалов в зону горения [1. Ингольд К. Теоретические основы органической химии. - М.: Мир, 1973. - 1056 с.; 2. Райд К. Курс физической органической химии. - М.: Мир, 1972. - 576 с.; 3. Карапетьянц М.Х.

Химическая термодинамика. - М-Л.: ГХИ. - 612 с.], с другой стороны способствует размягчению и удалению лаков и нагаров, скопившиеся во впускной системе двигателей.

Девятое дополнительное отличие состоит в том, что предлагаемая присадка дополнительно содержит соединения минимум одного металла переменной валентности в различном валентном состоянии. Металлы переменной валентности служат с одной стороны переносчиками кислорода из зоны горения с его избытком в зону горения с его дефицитом, с другой стороны являются поставщиками свободных радикалов - инициаторов горения [Лернер М.О. Химические регуляторы горения моторных топлив. - М.: Химия, 1979. - 221 с.]. Кроме того ионы металлов являются плазмообразующими и регулируют процессы бездетанационного горения топлива [Скобелев В.Н., Сердюк В.В., Ашкинази Л.А. Сборник трудов III Международной научно-практической конференции "Новые топлива с присадками", Санкт-Петербург, 2004, с. 123-134.].

Десятое дополнительное отличие состоит в том, что предлагаемая присадка в качестве дополнительного сорастворителя содержит углеводородное топливо. Причем желательно то топливо, в котором в дальнейшем будет использоваться присадка. Топливо необходимо для поддержания динамического равновесия в растворе присадки [1. Пригожий И.Р. Молекулярная теория растворов. - М.: Металлургия, 1990. - 360 с.; 2. Фиалков Ю.Я., Житомирский А.Н., Тарасенко Ю.А. Физическая химия неводных растворов. - Л.: Химия, 1973. - 376 с.] и для предотвращения возможного выпадения присадки в осадок при введении ее в топливо.

Способ приготовления заявляемых многофункциональных экологических присадок согласно изобретению состоит в следующем:

1. - в указанных в сущности изобретения и далее в таблице №1(см. в конце описантя) пределах соотношений ингредиентов выбирают конкретную рецептуру присадки;

2. - в лабораторных условиях на аналитических весах взвешивают необходимые количества инградиентов присадки;

3. - в техгорлую круглодонную колбу снабженную мешалкой, холодильником, термометром и загрузочной воронкой при работающей мешалке загружают поочередно все жидкие компоненты, кроме топлива;

4. - поочередно загружают твердые компоненты, причем каждый последующий компонент загружают только после полного растворения предыдущего (растворение компонентов контролируют визуально);

5. - после полного растворения твердых компонентов присадки загружают топливо и перемешивают присадку в течение 5-10 минут;

6. - останавливают мешалку и через бумажный фильтр отфильтровывают полученную присадку в тару для хранения и дальнейшего использования.

Примечание: фильтрация присадки обязательна, т.к. в процессе получения твердых компонентов присадки и ее приготовления в раствор могут попасть механические примеси, присутствие которых в топливе может привести к повышенному износу или выходу из строя двигателя.

Такой способ приготовления присадки технологичен и легко может быть осуществлен на любом химическом или нефтехимическом предприятии, т.к. технологическая схема получения присадки состоит из набора стандартных аппаратов химического и нефтехимического синтеза.

В качестве примера конкретного осуществления процесса приготовления присадки приводим технологию получения образца №5 для проведения эксплуатационных испытаний автобусов ЛиАЗ:

В трехгорлую круглодонную колбу объемом 1,0 литр, снабженную пропеллерной мешалкой, термометром, шариковым холодильником и загрузочной воронкой помещали 500 г этилового эфира ортокремневой кислоты. Включали мешалку и при температуре 22,3°С последовательно загружали 50 г этилацетата, 50 г изо-бутанола, 50 г метилбензилкетона, 30 г ацетальдегида, 70 г пиридина и 50 г кумола. Смесь перемешивали примерно 5 минут. Добавляли 2 г ацетилацетоната молибдена и перемешивали примерно 10 минут до его полного растворения. После этого добавляли 10 г ацетилацетоната железа и перемешивали примерно 10 минут до его полного растворения. После чего добавляли 5 г пирокатехината железа и перемешивали примерно 15 минут до его полного растворения. Такая последовательность добавления твердых компонентов выбрана из-за сильного окрашивания раствора. После полного растворения твердых компонентов присадки добавляли 183 г бензина А-76 и перемешивали раствор присадки еще в течении 5-7 минут. Раствор фильтровали через бумажный фильтр «синяя лента» в стеклянную бутыль из темного стекла с плотно закрывающейся пробкой.

Для экспериментальной проверки осуществимости и эффективности изобретения были изготовлены и испытаны варианты многофункциональной экологической присадки, которые содержали активные ингредиенты в заявленных пределах (см. таблицу №1 в конце описания).

Наилучшие примеры осуществления изобретательского замысла приведены ниже:

Испытания топливных бензиновых композиций проводили на испытательном стенде с двигателем ВАЗ-2108. Стенд оснащен системами, обеспечивающими его функционирование при всех режимах испытаний, а также контрольно-измерительной и регистрирующей аппаратурой, позволяющей контролировать и регистрировать все необходимые для работы и проведения исследований параметры двигателя и его систем (системы топливоподачи, охлаждения и т.д.).

Для испытания двигатель ВАЗ-2108 смонтирован на стенде, в состав которого входят следующие системы и оборудование:

- тормозное устройство;

- пульт дистанционного управления двигателем с приборами контроля за его работой;

- устройство для соединения двигателя с тормозом;

- система водяного охлаждения двигателя;

- смазочная система двигателя;

- топливная система с устройством для замера расхода топлива;

- система воздухоснабжения;

- система выпуска отработавших газов.

Стенд для испытания топливных композиций оборудован электротормозной установкой производства МЭЗ ВСЕТИН (ЧССР), состоящий из:

- балансирного динамометра DS 926-4 V с весами, датчиком вращающего момента, фотоэлектрическим датчиком скорости вращения и вентилятором для независимого охлаждения;

- преобразователя Леонарда DP 1126-4 (мотор-генератора);

- распределительного шкафа 4 RN 2088 со сдвоенным тормозным возбуждающим устройством и регулятором динамометра для регулирования скорости вращения и вращающего момента;

- пульта с аппаратурой управления, указателем скорости вращения (вольтметра градуированного в мин^-1, класс точности 1.5) и амперметра в цепи якорей.

Балансирный динамометр оборудован дополнительным устройством, в состав которого входят приборы для цифрового измерения вращающего момента и скорости вращения. Балансирный динамометр DS 926-4 V постоянного тока, предназначен для определения вращающего момента и мощности. Динамометр может работать в обоих направлениях вращения. Весы динамометра снабжены круглым циферблатом со шкалой, освещаемой разрядной трубкой. Шкала весов проградуирована в ньютонометрах.

Управление двигателем, электротормозной установкой и контроль работы систем установки осуществляется с дистанционного пульта управления. На пульте управления имеется регулятор для настройки требуемой величины скорости вращения и вращающего момента, приборы для аналогового измерения числа оборотов и тока в цепи якорей, переключатели для выбора направления вращения динамометра и остальная аппаратура, необходимая для работы динамометра и сигнализации. Поддержание постоянства требуемой скорости вращения осуществляется путем введения обратной связи по скорости, причем в качестве звена обратной связи применяется фотоэлектрический датчик числа оборотов, расположенный на передней стороне динамометра и составляющий его часть. Требуемое значение скорости вращения и вращающего момента можно плавно настроить при помощи общего элемента - потенциометра с точностью настройки числа оборотов порядка 10 мин^-1. Постоянство требуемой скорости вращения можно поддерживать с точностью 0,5% по отношению к максимальной скорости вращения. Постоянство требуемого вращающего момента можно поддерживать с точностью 1,0% по отношению к номинальному вращающему моменту.

Двигатель соединен с электротормозной установкой при помощи карданного вала, обеспечивающего компенсацию несоосностей валов двигателя и тормоза.

Система охлаждения двигателя открытого типа, включающая в себя: рубашку охлаждения двигателя; центробежный насос с приводом от коленчатого вала; расширительный бачок-смеситель, трубопроводы подвода и отвода воды. Контроль за тепловым состоянием двигателя осуществляется с помощью штатного датчика температуры охлаждающей жидкости, установленной в головке блока цилиндров двигателя, информация от которого выводится на штатный указатель температуры на панели дистанционного управления двигателем. Кроме того, применен дополнительный обдув двигателя воздухом с помощью промышленного вентилятора, имитирующий охлаждение двигателя набегающим потоком воздуха при движении автомобиля.

Для смазывания двигателя используется штатная масляная система двигателя.

Топливная система включает в себя: топливный бак; автоматизированный расходомер топлива Д-1, позволяющий определять расход топлива с точностью 0,5%; соединительные трубопроводы; топливоподкачивающий насос; карбюратор; механизм управления карбюратором. Управление открытием дроссельной заслонкой карбюратора вынесено на пульт дистанционного управления двигателем.

Система выпуска отработавших газов представляет собой трубопровод большого диаметра, обеспечивающий малые потери давления на выпуске, а также включает вытяжную систему вентиляции испытательного бокса.

Испытания топливных композиций проводили на вышеописанном стенде в соответствии с требованиями ГОСТ 14846.

Результаты испытаний приведены ниже.

Для определения способности присадки снижать отложения на впускной системе двигателя проводили испытания по квалификационному «Методу оценки склонности автомобильных бензинов к образованию отложений в карбюраторе, на впускных клапанах и в камере сгорания» на установке НАМИ-1М.

Сущность метода заключается в испытании бензинов на установке НАМИ-1М, основу которой составляет одноцилиндровый отсек двигателя ЗИЛ-130, работающий циклами по 5 мин со сменой 4-х различных режимов в течение одного цикла, и последующей оценки отложений в карбюраторе, на впускном клапане и в камере сгорания. В целях ужесточения условий образования отложений двигатель работает на обогащенной топливовоздушной смеси и с частичной рециркуляцией отработавших газов.

Режимы испытаний представлены ниже:

Длительность испытаний - 18 часов.

По окончании испытаний производится оценка отложений в карбюраторе, на впускном клапане и в камере сгорания.

Степень загрязнения карбюратора оценивается визуально по балльной шкале в соответствии с методикой «CRC 219 Permiter Centre Parkinay Atlanta, Georgia 30346, HAS».

Оценка отложений на впускном клапане и в камере сгорания производится по весу в мг/час испытаний.

Результаты испытаний приведены в табл. 7:

Способность присадки снижать отложения на впускной системе двигателя проверяли по тесту на поддержание чистоты впускной системы СЕС F-05-A-93.

Тест предназначен для оценки качества бензина по поддержанию чистоты впускной системы с помощью моющих присадок по стандартной методике. Испытания проводятся на двигателе Daimler Chrysler М102Е, работающем на тестируемом бензине в течение 60-ти часов по определенному стандартом СЕС циклу. Вес отложений на впускных клапанах (IVD) определяется для каждого клапана. При этом в качестве итогового результата приводится среднее значение показателя для клапанов - IVD (мг/клапан). Дополнительно замеряли количество отложений в камере сгорания - на поверхности крышки цилиндра, а также на поверхности поршня и уплотнении поршня - совместно характеризующие суммарные отложения в камере сгорания (TCD).

Оценка отложений на впускном клапане и в камере сгорания производится по весу в мг/час испытаний.

Результаты испытаний приведены в табл. 8:

Способность присадки снижать отложения на впускной системе двигателя проверяли по тесту на поддержание чистоты впускной системы СЕС F-05-A-93.

Тест предназначен для оценки качества бензина по поддержанию чистоты впускной системы с помощью моющих присадок по стандартной методике. Испытания проводятся на двигателе Daimler Chrysler М102Е, работающем на тестируемом бензине в течение 60-ти часов по определенному стандартом СЕС циклу. Вес отложений на впускных клапанах (IVD) определяется для каждого клапана. При этом в качестве итогового результата приводится среднее значение показателя для клапанов - IVD (мг/клапан). Дополнительно замеряли количество отложений в камере сгорания - на поверхности крышки цилиндра, а также на поверхности поршня и уплотнении поршня - совместно характеризующие суммарные отложения в камере сгорания (TCD).

Известно, что на результаты данного теста оказывают влияние многие параметры, поэтому испытания проводились последовательно на одном и том же двигателе непосредственно одно за другим, сохраняя все параметры и регулировки двигателя неизменными.

Известно, что на результаты данного теста оказывают влияние многие параметры, поэтому испытания проводились последовательно на одном и том же двигателе непосредственно одно за другим, сохраняя все параметры и регулировки двигателя неизменными.

Моторные испытания предлагаемой многофункциональной экологической присадки к топливу проводили на дизельном топливе ДЛ по ГОСТ 305 на испытательном стенде, оборудованном двигателем КАМАЗ-740.10 в соответствии с требованиями ГОСТ 14846.

Стенд оснащен системами, обеспечивающими его функционирование при всех режимах испытаний, а также контрольно-измерительной и регистрирующей аппаратурой, позволяющей контролировать и регистрировать все необходимые для работы и проведения исследования параметры двигателя и его систем (системы топливоподачи, охлаждения и т.д.).

Стенд оснащен следующими системами и оборудованием:

- тормозное устройство;

- пульт дистанционного управления двигателем с приборами контроля за его работой;

- устройство для соединения двигателя с тормозом;

- система водяного охлаждения двигателя;

- смазочная система двигателя;

- топливная система с устройством для замера расхода топлива;

- система воздухоснабжения с устройством для замера воздуха;

- система выпуска отработавших газов.

Стенд для испытания двигателя оборудован гидротормозом MAW.

Управление двигателем и контроль работы систем установки осуществляется с дистанционного пульта управления.

Двигатель соединен с тормозной установкой при помощи эластичной муфты, обеспечивающего компенсацию несоосностей валов двигателя и тормоза.

Измерение частоты вращения коленчатого вала осуществлялось с помощью штатного тахометра.

Система охлаждения двигателя открытого типа включает в себя:

- рубашку охлаждения двигателя;

- центробежный насос с приводом от коленчатого вала;

- смеситель,

- трубопроводы подвода и отвода воды.

Контроль за тепловым состоянием двигателя осуществляется с помощью штатного датчика температуры охлаждающей жидкости, установленной в блоке цилиндров двигателя, информац