复合型高原燃油添加剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及燃油辅助燃烧技术领域，尤其涉及一种复合型高原燃油添加剂及其制备方法。

背景技术

高原地区空气含氧量低，严重影响发动机机性能的正常发挥。我国是世界上海拔最高、高原面积最大的国家，其中青藏高原海拔为3000-5300m，约占我国国土面积的37％，但目前尚没有专门针对高原地区环境特点研发的发动机和燃油，致使车辆及其它燃油装备在高原地区使用时性能急剧下降。在海拔高度3000m的高原环境为例，其大气压力为平原地区的70％，空气密度为平原地区的74％，车辆动力性将下降30％以上，燃料消耗增加30％左右；同时，燃料燃烧不完全及燃料消耗量的增加进一步加剧了燃油雾化质量的下降，导致燃烧状况的进一步恶化，形成大量积碳，从而加剧发动机内部机件的磨损、发动机润滑性的下降，造成发动机的使用寿命的急剧缩短。

针对高原缺氧地区的环境特点，如何提高燃油效率，提高燃油经济性，清除并抑制发动机积碳是目前亟待解决的技术问题，无论是在军用领域还是在民用领域，都有着十分重要的意义。

发明内容

本发明提供一种复合型高原燃油添加剂及其制备方法，用以解决高原地区车辆性能下降，经济性差、积碳严重的问题。

一方面，提供一种复合型高原燃油添加剂，由以下质量百分比的原料制成：物理燃油添加剂40％～60％、助燃剂5％-25％、动力剂10～15％、清净剂3％～12％、润滑剂1％～10％、抗氧剂2％～5％，防锈剂3％～8％，其中所述物理燃油添加剂为经过物理燃油添加剂发生装置处理过的航空3#喷气燃料，所述动力剂为C8-20长链醇、十二醇、十四醇、异辛醇、十六醇中的一种或多种。

在一种可能地实现方式中，所述助燃剂的原料为叔丁基过氧化氢、丙酮、丁酮、甲基异丁基甲酮、二甲基苯、二乙基苯、异辛酸铈、异辛酸锆中的一种或多种；所述清净剂为聚异丁烯丁二酰亚胺、聚醚胺中的一种或多种；所述润滑剂为已二酸二甲酯、环己基甲基酯、聚丙烯酸酯、2-乙基己醇、正十六酸、乙二醇乙酸酯中的一种或多种；所述抗氧剂为二环己胺、羟胺的一种或多种；所述防锈剂的原料为山梨酸醇脂肪酸酯、十二烯基丁二酸的一种或多种。

在一种可能地实现方式中，由以下质量百分比的原料制成：物理燃油添加剂45％、助燃剂20％、动力剂10％、清净剂10％、润滑剂7％、抗氧剂3％，防锈剂5％，其中所述物理燃油添加剂为经过物理燃油添加剂发生装置处理过的航空3#喷气燃料，所述动力剂包括十二醇和异辛醇，所述动力剂中的十二醇和异辛醇的质量比为1：1；所述助燃剂包括甲基异丁基甲酮、异辛酸铈和异辛酸锆，所述助燃剂中的甲基异丁基甲酮、异辛酸铈和异辛酸锆的质量比为2：1：1；所述清净剂为聚醚胺；所述润滑剂包括已二酸二甲酯和环己基甲基酯，所述润滑剂中已二酸二甲酯和环己基甲基酯的质量比为1：1；所述抗氧剂为二环己胺；所述防锈剂为山梨酸醇脂肪酸酯。

在一种可能地实现方式中，由以下质量百分比的原料制成：物理燃油添加剂50％、助燃剂15％、动力剂10％、清净剂9％、润滑剂8％、抗氧剂3％，防锈剂5％，其中所述物理燃油添加剂为经过物理燃油添加剂发生装置处理过的航空3#喷气燃料，所述动力剂包括十四醇、异辛醇、十六醇，所述动力剂中的十四醇、异辛醇、十六醇质量比为1：1：1；所述助燃剂包括甲基异丁基甲酮、异辛酸铈和异辛酸锆，所述助燃剂中的甲基异丁基甲酮、异辛酸铈和异辛酸锆的质量比为2：1：1；所述清净剂为聚异丁烯丁二酰亚胺；所述润滑剂包括已二酸二甲酯和环己基甲基酯，所述润滑剂中已二酸二甲酯和环己基甲基酯的质量比为2：1；所述抗氧剂包括二环己胺和羟胺，所述抗氧剂中的二环己胺和羟胺的质量比为1：1；所述防锈剂为十二烯基丁二酸。

在一种可能地实现方式中，由以下质量百分比的原料制成：物理燃油添加剂55％、助燃剂12％、动力剂8％、清净剂10％、润滑剂7％、抗氧剂3％，防锈剂5％，其中所述物理燃油添加剂为经过物理燃油添加剂发生装置处理过的航空3#喷气燃料，所述动力剂包括十二醇、十四醇、异辛醇、十六醇，所述动力剂中的十二醇、十四醇、异辛醇、十六醇质量比为1：1：1：1；所述助燃剂包括丙酮、甲基异丁基甲酮、异辛酸铈和异辛酸锆，所述助燃剂中的丙酮、甲基异丁基甲酮、异辛酸铈和异辛酸锆的质量比为2：2：1：1；所述清净剂包括聚异丁烯丁二酰亚胺和聚醚胺，所述清净剂中的聚异丁烯丁二酰亚胺和聚醚胺的质量比为1：1；所述润滑剂包括已二酸二甲酯和环己基甲基酯，所述润滑剂中已二酸二甲酯和环己基甲基酯的质量比为2：1；所述抗氧剂为二环己胺；所述防锈剂为山梨酸醇脂肪酸酯。

在一种可能地实现方式中，由以下质量百分比的原料制成：物理燃油添加剂60％、助燃剂10％、动力剂5％、清净剂10％、润滑剂7％、抗氧剂3％，防锈剂5％，其中所述物理燃油添加剂为经过物理燃油添加剂发生装置处理过的航空3#喷气燃料，所述动力剂包括十二醇、十四醇、异辛醇、十六醇，所述动力剂中的十二醇、十四醇、异辛醇、十六醇质量比为1：1：1：1；所述助燃剂包括丙酮、甲基异丁基甲酮、异辛酸铈和异辛酸锆，所述助燃剂中的丙酮、甲基异丁基甲酮、异辛酸铈和异辛酸锆的质量比为2：2：1：1；所述清净剂为聚醚胺；所述润滑剂包括已二酸二甲酯和环己基甲基酯，所述润滑剂中已二酸二甲酯和环己基甲基酯的质量比为2：1；所述抗氧剂包括二环己胺和羟胺，所述抗氧剂中的二环己胺和羟胺的质量比为1：1；所述防锈剂包括山梨酸醇脂肪酸酯和十二烯基丁二酸，所述防锈剂中山梨酸醇脂肪酸酯和十二烯基丁二酸的质量比为1：1。

在一种可能地实现方式中，所述燃油为汽油或柴油。

在一种可能地实现方式中，所述复合型高原燃油添加剂添加在汽油中的添加量为2000-3000ppm。

在一种可能地实现方式中，所述复合型高原燃油添加剂添加在柴油中的添加量为3000-5000ppm。

另一方面，提供一种复合型高原燃油添加剂的制备方法，包括以下步骤，制作物理燃油添加剂，将航空3#喷气燃料通过物理燃油添加剂发生装置中的超声波发生器、强磁场磁化发生器和远红外线发生器处理，由此制成物理燃油添加剂，将制备好的物理燃油添加剂注入第一反应釜中；然后，将动力剂、润滑剂、抗氧剂和防锈剂按预设比例放入第二反应釜中，将第二反应釜中的温度升高至50-60℃，同时搅拌0.5-2h，然后保温静置0.5-1h；然后将清净剂按预设比例放入静置之后的第二反应釜中，将第二反应釜温度升高至80-90℃，同时搅拌0.5-1h，保温静置0.5-1h，静置之后将第二反应釜冷却至室温，之后将助燃剂按预设比例放入静置后的反应釜中，搅拌1-2h，静置1-2h，然后将第二反应釜制得的混合液加入第一反应釜中，在室温下搅拌1-2h，静置8-10h，由此得到复合型高原燃油添加剂。

本发明提供的一种复合型高原燃油添加剂，复合型高原燃油添加剂主要由物理燃油添加剂为主，然后以相应的化学燃油添加剂为辅，从而使得复合型高原燃油添加剂能够在高原环境下与燃油能够充分燃烧，提高了燃油燃烧效率和减少空气污染物的排放，同时对发动机的积碳具有清除和抑制作用，提高了发动机的效率。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。需要指出的是，下文中介绍的不同实现方式中的某个或者某些结构可以相互替换，并且本公开的实现方式也不仅限于下述示例，在上述构思下，本领域技术人员还可以根据下文中的示例得到其他可能的实现方式，这些实现方式同样应当视为本公开的内容。

需要说明的是，本公开复合型高原燃油添加剂的具体机理如下：首先，该复合型高原添加剂按照预设的比例添加到汽油、柴油等不同燃油中以后，通过分子布朗运动等作用，能把复合型高原燃油添加剂自身活性快递传递给燃油分子团，使燃油分子团更加分散细化，粘度和表面张力下降，燃油雾化质量得到改善，同等氧含量条件下燃油分子团与氧气的接触面积和接触机会增大，实际上相当于直接降低了混合气空燃比。其次，在燃烧室高温高压条件下，复合型高原燃油添加剂活性分子可以起到引发剂的作用，能在燃油着火瞬间释放活化能，产生大量自由基，同时形成多个火焰中心，加速了燃烧的快速反应而且更分散均匀，减少了局部区域因氧含量不足出现燃烧不完全的现象，燃油燃烧反应速度将急剧地增长，使得油雾空气混合物在毫秒级的燃烧过程中得以更充分、更均匀，可达到极快的程度(链锁爆炸)。此时燃油中的微量水分子在高温高压条件下被分解产生氢气和氧气，氢气是可燃物，氧气是助燃物，它们又可以继续参与后续燃烧链式反应，相当于增加了二次燃烧的机会，在一定程度上弥补了空气中氧含量的不足，使得高原缺氧环境下燃油燃烧同样彻底充分。综上所述，本公开的复合型高原燃油添加剂解决高原缺氧地区燃油不能充分燃烧、积碳和排放增多的问题。

实施例一

本实施例提供的复合型高原燃油添加剂，由以下质量百分比的原料制成：物理燃油添加剂45％、助燃剂20％、动力剂10％、清净剂10％、润滑剂7％、抗氧剂3％，防锈剂5％，其中物理燃油添加剂为经过物理燃油添加剂发生装置处理过的航空3#喷气燃料，动力剂包括十二醇和异辛醇，动力剂中的十二醇和异辛醇的质量比为1：1；助燃剂包括甲基异丁基甲酮、异辛酸铈和异辛酸锆，助燃剂中的甲基异丁基甲酮、异辛酸铈和异辛酸锆的质量比为2：1：1；清净剂为聚醚胺；润滑剂包括已二酸二甲酯和环己基甲基酯，润滑剂中已二酸二甲酯和环己基甲基酯的质量比为1：1；抗氧剂为二环己胺；防锈剂为山梨酸醇脂肪酸酯。

具体的，物理燃油添加剂选取航空3#喷气燃料，其主要成分为短链烷烃，分子结构式为CH

在一些可实现的方式中，燃油为汽油或柴油，其中，复合型燃油添加剂添加在汽油中的添加量为2000-3000ppm；复合型燃油添加剂添加在柴油中的添加量为3000-5000ppm。

本实施例提供的燃油添加剂制备方法为：首先制作物理燃油添加剂，将航空3#喷气燃料通过物理燃油添加剂发生装置中的超声波发生器、强磁场磁化发生器和远红外线发生器处理，由此制成物理燃油添加剂，将制备好的物理燃油添加剂注入第一反应釜中；然后，将十二醇、异辛醇、已二酸二甲酯、环己基甲基酯、二环己胺和山梨酸醇脂肪酸酯按预设比例放入第二反应釜中，将第二反应釜中的温度升高至50℃，同时搅拌2h，然后保温静置0.5h；然后将聚醚胺按预设比例放入静置之后的第二反应釜中，将第二反应釜温度升高至80℃，同时搅拌0.5h，保温静置1h，静置之后将第二反应釜冷却至室温，之后将甲基异丁基甲酮、异辛酸铈和异辛酸锆按预设比例放入静置后的反应釜中，搅拌2h，静置1h，然后将第二反应釜制得的混合液加入第一反应釜中，在室温下搅拌1h，静置8h，由此得到复合型高原燃油添加剂。

本实施例提供的复合型高原燃油添加剂以物理燃油添加剂为主，同时添加相应的化学燃油添加剂，从而使得复合型高原燃油添加剂能够在高原缺氧环境下与燃油充分燃烧。

实施例二

本实施例提供的复合型高原燃油添加剂，由以下质量百分比的原料制成：物理燃油添加剂50％、助燃剂15％、动力剂10％、清净剂9％、润滑剂8％、抗氧剂3％，防锈剂5％，其中物理燃油添加剂为经过物理燃油添加剂发生装置处理过的航空3#喷气燃料，动力剂包括十四醇、异辛醇、十六醇，动力剂中的十四醇、异辛醇、十六醇质量比为1：1：1；助燃剂包括甲基异丁基甲酮、异辛酸铈和异辛酸锆，助燃剂中的甲基异丁基甲酮、异辛酸铈和异辛酸锆的质量比为2：1：1；清净剂为聚异丁烯丁二酰亚胺；润滑剂包括已二酸二甲酯和环己基甲基酯，润滑剂中已二酸二甲酯和环己基甲基酯的质量比为2：1；抗氧剂包括二环己胺和羟胺，抗氧剂中的二环己胺和羟胺的质量比为1：1；防锈剂为十二烯基丁二酸。

具体的，物理燃油添加剂选取航空3#喷气燃料，其主要成分为短链烷烃，分子结构式为CH

在一些可实现的方式中，燃油为汽油或柴油，其中，复合型燃油添加剂添加在汽油中的添加量为2000-3000ppm；复合型燃油添加剂添加在柴油中的添加量为3000-5000ppm。

本实施例提供的燃油添加剂制备方法为：首先制作物理燃油添加剂，将航空3#喷气燃料通过物理燃油添加剂发生装置中的超声波发生器、强磁场磁化发生器和远红外线发生器处理，由此制成物理燃油添加剂，将制备好的物理燃油添加剂注入第一反应釜中；然后，将十四醇、异辛醇、十六醇、已二酸二甲酯、环己基甲基酯、二环己胺、羟胺和十二烯基丁二酸按预设比例放入第二反应釜中，将第二反应釜中的温度升高至55℃，同时搅拌1h，然后保温静置0.8h；然后将聚异丁烯丁二酰亚胺按预设比例放入静置之后的第二反应釜中，将第二反应釜温度升高至80℃，同时搅拌0.8h，保温静置1h，静置之后将第二反应釜冷却至室温，之后将甲基异丁基甲酮、异辛酸铈和异辛酸锆按预设比例放入静置后的反应釜中，搅拌1h，静置1h，然后将第二反应釜制得的混合液加入第一反应釜中，在室温下搅拌1.5h，静置8h，由此得到复合型高原燃油添加剂。

本实施例提供的复合型高原燃油添加剂以物理燃油添加剂为主，同时添加相应的化学燃油添加剂，从而使得复合型高原燃油添加剂能够在高原缺氧环境下与燃油充分燃烧。

实施例三

本实施例提供的复合型高原燃油添加剂，由以下质量百分比的原料制成：物理燃油添加剂55％、助燃剂12％、动力剂8％、清净剂10％、润滑剂7％、抗氧剂3％，防锈剂5％，其中物理燃油添加剂为经过物理燃油添加剂发生装置处理过的航空3#喷气燃料，动力剂包括十二醇、十四醇、异辛醇、十六醇，动力剂中的十二醇、十四醇、异辛醇、十六醇质量比为1：1：1：1；助燃剂包括丙酮、甲基异丁基甲酮、异辛酸铈和异辛酸锆，助燃剂中的丙酮、甲基异丁基甲酮、异辛酸铈和异辛酸锆的质量比为2：2：1：1；清净剂包括聚异丁烯丁二酰亚胺和聚醚胺，清净剂中的聚异丁烯丁二酰亚胺和聚醚胺的质量比为1：1；润滑剂包括已二酸二甲酯和环己基甲基酯，润滑剂中已二酸二甲酯和环己基甲基酯的质量比为2：1；抗氧剂为二环己胺；防锈剂为山梨酸醇脂肪酸酯。

具体的，物理燃油添加剂选取航空3#喷气燃料，其主要成分为短链烷烃，分子结构式为CH

在一些可实现的方式中，燃油为汽油或柴油，其中，复合型高原燃油添加剂添加在汽油中的添加量为2000-3000ppm；复合型燃油添加剂添加在柴油中的添加量为3000-5000ppm。

本实施例提供的燃油添加剂制备方法为：首先制作物理燃油添加剂，将航空3#喷气燃料通过物理燃油添加剂发生装置中的超声波发生器、强磁场磁化发生器和远红外线发生器处理，由此制成物理燃油添加剂，将制备好的物理燃油添加剂注入第一反应釜中；然后，将十二醇、十四醇、异辛醇、十六醇、已二酸二甲酯、环己基甲基酯、二环己胺和山梨酸醇脂肪酸酯按预设比例放入第二反应釜中，将第二反应釜中的温度升高至55℃，同时搅拌1h，然后保温静置1h；然后将聚异丁烯丁二酰亚胺和聚醚胺按预设比例放入静置之后的第二反应釜中，将第二反应釜温度升高至85℃，同时搅拌1h，保温静置1h，静置之后将第二反应釜冷却至室温，之后将丙酮、甲基异丁基甲酮、异辛酸铈和异辛酸锆按预设比例放入静置后的反应釜中，搅拌2h，静置1.5h，然后将第二反应釜制得的混合液加入第一反应釜中，在室温下搅拌1.5h，静置9h，由此得到复合型高原燃油添加剂。

本实施例提供的复合型高原燃油添加剂以物理燃油添加剂为主，同时添加相应的化学燃油添加剂，从而使得复合型高原燃油添加剂能够在高原缺氧环境下与燃油充分燃烧。

实施例四

本实施例提供的复合型高原燃油添加剂，由以下质量百分比的原料制成：物理燃油添加剂60％、助燃剂10％、动力剂5％、清净剂10％、润滑剂7％、抗氧剂3％，防锈剂5％，其中物理燃油添加剂为经过物理燃油添加剂发生装置处理过的航空3#喷气燃料，动力剂包括十二醇、十四醇、异辛醇、十六醇，动力剂中的十二醇、十四醇、异辛醇、十六醇质量比为1：1：1：1；助燃剂包括丙酮、甲基异丁基甲酮、异辛酸铈和异辛酸锆，助燃剂中的丙酮、甲基异丁基甲酮、异辛酸铈和异辛酸锆的质量比为2：2：1：1；清净剂为聚醚胺；润滑剂包括已二酸二甲酯和环己基甲基酯，润滑剂中已二酸二甲酯和环己基甲基酯的质量比为2：1；抗氧剂包括二环己胺和羟胺，抗氧剂中的二环己胺和羟胺的质量比为1：1；防锈剂包括山梨酸醇脂肪酸酯和十二烯基丁二酸，防锈剂中山梨酸醇脂肪酸酯和十二烯基丁二酸的质量比为1：1。

具体的，物理燃油添加剂选取航空3#喷气燃料，其主要成分为短链烷烃，分子结构式为CH

在一些可实现的方式中，燃油为汽油或柴油，其中，复合型燃油添加剂添加在汽油中的添加量为2000-3000ppm；复合型燃油添加剂添加在柴油中的添加量为3000-5000ppm。

本实施例提供的燃油添加剂制备方法为：首先制作物理燃油添加剂，将航空3#喷气燃料通过物理燃油添加剂发生装置中的超声波发生器、强磁场磁化发生器和远红外线发生器处理，由此制成物理燃油添加剂，将制备好的物理燃油添加剂注入第一反应釜中；然后，将十二醇、十四醇、异辛醇、十六醇、已二酸二甲酯、环己基甲基酯、二环己胺、羟胺、山梨酸醇脂肪酸酯和十二烯基丁二酸按预设比例放入第二反应釜中，将第二反应釜中的温度升高至60℃，同时搅拌2h，然后保温静置1h；然后将聚醚胺按预设比例放入静置之后的第二反应釜中，将第二反应釜温度升高至90℃，同时搅拌1h，保温静置1h，静置之后将第二反应釜冷却至室温，之后将丙酮、甲基异丁基甲酮、异辛酸铈和异辛酸锆按预设比例放入静置后的反应釜中，搅拌2h，静置2h，然后将第二反应釜制得的混合液加入第一反应釜中，在室温下搅拌2h，静置10h，由此得到复合型高原燃油添加剂。

本实施例提供的复合型高原燃油添加剂以物理燃油添加剂为主，同时添加相应的化学燃油添加剂，从而使得复合型高原燃油添加剂能够在高原缺氧环境下使燃油充分燃烧。

实验例一

汽油车：2010款兰德酷路泽，4.0排量，累计行驶里程31万公里；

柴油车：2019款丰田霸道，3.0排量，累计行驶里程1.7万公里。

测试方法：

汽油车和柴油车加入燃油直至设定的数值为止，然后在高原实验场地行驶(平均海拔4300米)，达到预设距离之后，开始在对应的燃油中加入实施例四中的复合型高原燃油添加剂，然后进入实验场地行驶，达到预设距离之后停止。其中复合型高原燃油添加剂添加在汽油中的添加量为2000-3000ppm；复合型高原燃油添加剂添加在柴油中的添加量为3000-5000ppm。实验结果如下表：

由上表可知，试验车辆使用复合型高原燃油添加剂之后，试验车辆的节油效果明显，汽油车节油率为10.47％，柴油车节油率为8.98％，平均节油率为9.7％，证明复合型高原燃油添加剂在高原缺氧环境下能够使得燃油充分燃烧，节油效果明显。

实验例二

3台XCMG徐工装载机

测试方法：在海拔4300米高原地区选取3台装载机进行试验，先使用不含复合型高原燃油添加剂的柴油，将油箱完全加满后，开始正常作业，使用一段时间以后，再次按同样标准把油箱完全加满，记录装载机作业计时器读数和当次所加油量，用加油量除以工作时长计算出加剂前装载机每小时油耗，然后在装载机油箱中按规定比例添加实施例四中的复合型高原燃油添加剂，其中，复合型高原燃油添加剂添加在柴油中的添加量为3000-5000ppm，进行加剂后的测试，按同样方法计算出加剂后装载机每小时油耗，通过对比分析使用复合型高原燃油添加剂前后装载机每小时油耗的变化，判断复合型高原燃油添加剂在高原地区装载机上实际应用的节油效果。具体见下表：

由上表可知，3台装载机使用复合型高原燃油添加剂之后油耗均出现了下降，12号装载机每小时油耗降低了4.7L，节油率为29.2％(初步分析12号装载机加剂后油耗受到了作业负荷变小的影响，加剂前主要进行了推渣和出渣等大负荷作业，加剂后大负荷作业时间有所减少)，14号和16号装载机加剂前后作业负荷相对保持稳定，节油效果趋于一致，其中14号装载机每小时油耗降低了2.02L，节油率为16.2％，16号装载机每小时油耗降低了2.26L，节油率为19.4％，证明复合型高原燃油添加剂在高原缺氧环境下能够促进燃油充分燃烧。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。