汽车燃料添加剂发展趋势研究 毕业论文.doc

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1、汽车燃料添加剂发展趋势研究Research the development tendency of Automobile fuel chemical additive 专 业：学 生： 指 导 教 师： 职 称：2年 月 10 日摘要随着经济的飞速发展,汽车已经进入普通家庭，汽车燃料的使用效率及其对环境的影响就显得很重要了，而当前能源的短缺和汽车数量的逐年增加的矛盾也越来越突出，汽车燃料添加剂的使用给我们解决这些难题带来了希望，也给汽车行业带来了希望。本文主要介绍了我国汽车燃料添加剂的应用现状和应用效果及其国内外的发展现状，论述了汽车燃料添加剂对发动机性能的影响、对节约能源的重要意义及在环境保

2、护中所起的重要作用。通过对各种燃料添加剂的研究，指出了我国汽车燃料添加剂的发展趋势，阐明了积极推广汽车燃料添加剂应用和开发研究的重要意义。最后找出了影响汽车燃料添加剂发展的制约因素,并提出了使汽车燃料添加剂持续快速发展的合理化建议。关键词 燃料添加剂 应用 发展趋势AbstractAlong with the economical rapid development, the automobile already entered the ordinary family.The efficiency of automobile fuel and its influence to the envi

3、ronment has become very importantly.And at present, the contradictionof energy short and the automobile quantity increase year by year also become more and more prominent.The automobile fuel chemical additive will solved these difficult problems,which bring the hope for us.Its also bring the hope to

4、 the automobile profession. This article mainly introduced the application situation of the automobile fuel chemical additive and its application effect. And the article also introduced the development of the automobile fuel chemical additive at domestic and foreign countrys.Forthermore,the article

5、elaborated the automobile fuel chemical additives influence to the engine performance, the vital significance to save the energy and the vital role which played in the environmental protection. Through to research each kind of chemical stabilizer, the article has pointed out the develop tendency of

6、automobile fuel chemical additive,which also showed the significance of positively promote the application of the automobile fuel chemical additive the and the significance of development research. Finally ,the article discussed the restriction factors to the development of automobile fuel chemical

7、additive and proposed rationalization proposal which causes the automobile fuel chemical additive continues fast developing.Keywords Chemical stabilizer Application Development tendency 目录摘要IAbstractII1 绪论11.1 引言11.2 汽车燃料添加剂的分类及代号11.3 汽车燃料添加剂的作用11.4 发展汽车燃料添加剂的意义22 汽车燃料添加剂发展应用现状42.1 汽车燃料添加剂应用42.1.1 抗

8、爆剂42.1.2 抗氧剂52.1.3 金属钝化剂52.1.4 防冰剂52.1.5 抗静电剂62.1.6 抗磨防锈剂62.1.7 流动改进剂72.1.8 十六烷值改进剂82.1.9 清净分散剂92.1.10 多效添加剂92.1.11 助燃剂103 汽车燃料添加剂的研发状况113.1 研发状况113.1.1 燃烧促进剂的研究113.1.2 十六烷值提升剂的研究123.1.3 消烟剂的研究133.1.4 流动性能改进剂的研究144 汽车燃料添加剂的发展趋势164.1 发展前景164.2 市场前景164.3 替代燃料的添加剂发展潜力极大175 结论18参考文献19致谢201 绪论1.1 引言 整个世界

9、范围内，汽车行业迅速发展扩大，环保、节能与安全已经是当今世界汽车技术的三大主题，这也是各国家未来汽车企业生存的关键。人们都在企盼作为汽车燃料的汽油和柴油品质有一个新的跃升。虽然石油加工技术的进步，部分满足了市场对汽油、柴油的品质要求，但人们更寄希望于燃料添加剂的发展和应用，因为它是提高汽油、柴油品质十分经济而又有效的技术手段。目前,我国燃料添加剂的产量还不大,其主要原因是我国油品质量要求不高。但随着油品质量的提高以及环保对油品质量要求的提高,燃料油添加剂会有所发展。我国油品添加剂的发展需求潜力仍然很大,今后必将有较大幅度的发展，对于汽车燃料添加剂的研究更加日益迫切。1.2 汽车燃料添加剂的分类

10、及代号燃料添加剂是石油油品添加剂的一种。主要应用于汽油、煤油、柴油和燃料油4种油品中。随着汽车行业的发展，按所用燃料来分,可分为汽油添加剂和柴油添加剂。目前燃料添加剂按作用分, 主要有抗爆剂(T1101)、金属钝化剂(T1201)、防冰剂(T1301)、抗氧剂(T1401)、抗静电剂(T1501)、抗磨防锈剂(T1601)、流动改进剂(T1804)、十六烷值改进剂(T2201)、清净分散剂、多效添加剂、助燃剂等。目前，燃料添加剂统一代号也由三部分组成：T+组号+品种名称。1.3 汽车燃料添加剂的作用对于现代汽车而言，燃料添加剂已经被普遍使用,那么它的作用也就非同小可，能源的短缺，也就致使了节能

11、的发展,加入汽车燃料添加剂解决了这个问题，加入抗爆剂能阻止汽油在燃烧前的化学准备过程中产生的过氧化物达到自燃的浓度，或因为抗爆剂本身是高辛烷值的组分，使抵抗爆燃的能力大大增强，容易分解成氧的化合物。氧的化合物为柴油燃烧前化学准备过程的引发剂，可降低反应开始的温度和着火的温度，从而可改善柴油的燃烧性能。从而达到节能效果。汽车燃料添加剂还可以改善燃料性能，燃油氧化生成的胶质等物质有堵塞燃油供给系统的可能，同时还会增大发动机燃烧室、喷嘴等部位产生沉积物的机会。沉积物会影响喷油的质量和油的燃烧状况，因此，为避免上述情况发生，一般要向油中加入清净分散剂，以使氧化胶质能溶于油中，保持燃油供给系统和喷嘴的清

12、洁。燃油在贮存和使用过程中，因受温度、氧气、水分等因素的影响，易发生氧化变质生成酸性物质或胶质。酸性物质和胶质对发动机有较大危害，应予控制。为提高燃油的抗氧化能力，一般要加入抗氧防胶剂。加入汽车燃料添加剂可以减少机件损坏，抗磨添加剂为含有极性基团的有机物质，可吸附在摩擦部件的表面，避免与金属之间的干摩擦，改善了燃料的润滑性能。还可以提高发动机的效率，助燃剂的使用，不仅使设备清洁，减少油泥积炭, 减少设备损坏, 而且能提高燃烧效率，减少能耗，减少对大气的污染。可见在环保方面也起了很大的作用。1.4 发展汽车燃料添加剂的意义目前，全球汽车保有量为8亿辆，预计到2020年将达到12亿辆，车辆尾气造成

13、的空气污染已成为世界各国普遍关注的重大问题。越来越严重的环境污染和来自国际环保组织的压力，使得我国政府加快了环境治理的步伐。随着汽车尾气排放国III标准等相关政策法规的出台，燃油添加剂的市场需求将会出现新一轮增长。以北京为例，机动车尾气排放对大气污染物中CO、HC、NOx的分担率分别为63.4、73.5和46，非采暖期分担率更高。使用正确的燃油添加剂后，碳氢化合物HC可以下降26.6，一氧化碳CO可以下降19.7。不少省市已出台了要求推广使用能有效清除积碳、减少尾气排放的燃油添加剂政策。目前石油需求与常规石油供给之间将出现缺口，2050年供需缺口几乎相当于2000年世界石油总产量的两倍。为解决

14、石油供需矛盾，未来汽车产业在急速发展的同时，必须考虑采用汽车燃料添加剂节约能源的课题。长期使用汽车燃料添加剂可节油10%15%以上,对发动机油路的高效清洁作用可除去燃油中的杂质，化解油路中的积炭与钙化现象，减少修理次数，延长设备的使用寿命。汽车燃料添加剂能防止汽油、柴油燃料的氧化衰变，改善或赋予燃料某些新的品质，从而更好的达到节约能源的保障,为能源短缺带来了很好的效果。汽车燃料添加剂能够在减少机件磨损上起到很好的作用,它能够在气缸表面形成一种润滑保护膜,因为汽车发动机的质量好坏直接影响汽车的润滑效果,润滑效果不好,直接影响司机的驾驶,加入汽车燃料添加剂可减少磨擦,降低磨损,延长发动机的使用寿命

15、,缩短换油周期。保护机械，防止有害物质对机械的侵蚀,从而起到减少零件磨损的效果。对提高发动机的性能上也起到了重要的意义。综上所述，汽车燃料添加剂对目前经济的发展和汽车行业不断壮大都起到了前所未有的效果，可见，汽车燃料添加剂的发展和应用的意义是至观重要的。2 汽车燃料添加剂发展应用现状2.1 汽车燃料添加剂应用2.1.1 抗爆剂辛烷值是车用汽油最重要的质量指标，是一个国家炼油工业水平和车辆设计水平的综合反映。采用抗爆剂是提高车用汽油辛烷值的重要手段。抗爆剂主要有烷基铅、甲基环戊二烯三羰基锰、甲基叔丁基醚（MTBE）、甲基叔戊基醚、叔丁醇、甲醇、乙醇等。 烷基铅抗爆剂具有工艺简单、成本低廉、效果突

16、出的优势，所以一直是效率最高的辛烷值改进剂之一。随着汽车废气排放控制及保护环境的需要，国外已限制向汽油内加烷基铅，并逐步实现汽油的低铅化和无铅化。不过，从使用性能与经济效果综合来看，目前还没有一种抗爆剂比得上烷基铅。可以预见，一旦铅微尘能有效控制，烷基铅抗爆剂将会继续服务于人类。 MTBE作为汽油添加剂已经在全世界普遍使用。它不仅能有效提高汽油辛烷值，而且还能改善汽车性能，降低排气中CO含量，同时降低汽油生产成本。MTBE应用至今，需求量、消费量一直处于高增长状态，其生产技术也日趋成熟。但最近美国加洲以污染水质为由，禁止使用MTBE，美国国家环境保护部门也有类似动作，这表明美国已开始限制MTB

17、E生产及应用。美国是MTBE消费大国，这一演变将使MTBE产业受到威胁。北美MTBE和甲醇生产商将因为市场需求下降而遭受重大损失。目前世界汽油用MTBE现有年产能力超过2100万吨，在禁用MTBE呼声日益高涨的情况下，MTBE装置本身的生存将受到严峻考验。 不过，美国发生的对MTBE恐慌，在近期内不会扩散到欧洲和亚洲。迄今，欧洲和亚洲尚无禁用MTBE的任何意向，这些地区将在一定时期内继续采用MTBE作为清洁汽油的主要组分。在亚洲，MTBE需求量正在快速增加，我国MTBE也处于快速增长状态，特别是我国近期推广使用高辛烷值无铅汽油，并在北京、上海、广州率先执行城市清洁车用无铅汽油新标准，所用辛烷值

18、改进剂主要是MTBE。因此，我国MTBE需求量还将有所增加。随着吉化锦江油化厂、林源炼油厂、前郭炼油厂等MTBE装置的投产，我国现有MTBE装置年总产能力已达62万吨。目前，我国汽油用MTBE年需求量为80万吨，缺口较大。 醇类用作汽油添加剂由于含有羟基而显示出不良效果，但甲醇、乙醇、丙醇和叔丁醇等低碳醇或其混合物都已用作汽油添加剂。其混合物用作汽油添加剂具有与MTBE相似功能，还有价格优势，用作汽油调合剂具有较大的市场潜力。目前我国正积极推广车用乙醇汽油。抗爆剂的统一代号为T1101。2.1.2 抗氧剂抗氧剂能减少由于燃料自动氧化而产生的胶质量，延缓燃料据化。抗氧剂主要有酚型抗氧剂、胺型抗氧

19、剂和酚胺型抗氧剂。燃油在贮纯和使用过程中，因受温度、氧气、水分等因素影响，易发生氧化变质生成酸性物质或胶质。酸性物质和胶质对发动机有较大危害，应予控制。目前，我国使用的酚型抗氧剂有2,6二叔丁基甲酚，在燃料油中一般加入0.002-0.005，辽宁、上海有企业生产该产品。芳香胺抗氧剂比酚型抗氧剂的抗氧化性能好，因此实际使用较多。但性能较好的胺型抗氧剂通常是固体，使用上存在油溶性较差问题。目前，我国胺型抗氧剂主要用于含烯烃较多的车用汽油，一般加入0.002-0.004。酚胺型抗氧剂主要有2,6二叔丁基1二甲对甲酚及酚型和苯基二胺复合物。抗氧剂统一代号为T1401。2.1.3 金属钝化剂汽油、煤油、

20、柴油等燃料在泵送、贮运及发动机燃料系统中接触多种金属, 如铜、铁、铅等,这些金属会加快燃料的氧化速度,致使燃料中的烯烃氧化、聚合, 最后生成胶质, 沉积在汽车的岐管、汽化器上,从而降低了汽车的操作性能。金属钝化剂本身不起抗氧作用,但和抗氧剂一起使用可降低抗氧剂的用量,提高抗氧剂的抗氧化效果。金属钝化剂主要有N ,N2 二亚水杨21 ,22丙二胺、双水杨二乙烯三胺、双水杨二丙烯三胺、复合有机胺的烷基酚盐等。目前, 我国使用的金属钝化剂有N , N2二亚水杨21 ,22丙二胺( T1201) 。该金属钝化剂对铜的催化作用最有效, 一般与抗氧剂复合,用于车用汽油中,一般加入量为01005 %。该金属

21、钝化剂在锦州石油化工公司生产。金属钝化剂统一代号为T1201。2.1.4 防冰剂为解决因气温下降燃料中析出冰晶的问题,除经常地除去受周围气温影响的地面贮罐中的水分外, 添加防冰剂也是有效的手段之一。目前喷气燃料中采用的防冰剂一般为醇类及醇醚类化合物。它们具有良好的溶解性能,有效地增加燃料对水的溶解力,在燃料中与水形成低结晶点的溶液, 并对已形成的冰晶有一定的溶解能力。添加剂在水箱和油箱中的分配系数随温度的降低而增加, 当燃料中析出游离的水时, 添加剂迅速地从烃类中进入水相,防止冰晶的析出,保证了燃油系统的正常工作。防冰剂统一代号为T1301。目前我国生产的防冰剂为乙二醇甲醚。原苏联由于地处寒区

22、, 喷气燃料的防冰问题比较突出。最早将乙基溶纤剂又称“u”液( 乙二醇乙醚) 作为防冰剂用于喷气燃料中,用量一般为01 03 (wt ) 美国自1962 年起规定J P24 喷气燃料中必须加入PFA255MB( 乙二醇甲醚) 防冰剂, 并制MIL2J227686 E 规格,当时防冰剂中含2 . 6 的甘油。乙二醇甲醚的用量仅为“u”液用量的一半,即0 . 10 0 . 15 ( wt ) 。此两种防冰剂, 目前在国际上广泛应用,防冰效果令人满意。但是,其存在着较高的吸水性的缺点。尽管有专利报道, 人们在进行其它类型的防冰剂研究,如:碳酸乙酯及同系物、酮醇( C4 C9 ) 硼酸酯、异丙基油酸酯

23、等。但目前喷气燃料普遍采用的行之有效的防冰剂即为醇醚类。防冰剂主要牌号有T1301 ( 抚顺石油化工公司石油二厂) 、PFA255MB ( Dow ChemicalCO1) 、“u”液( 原苏联) 等。2.1.5 抗静电剂抗静电添加剂一般是具有强的吸附性、离子性、表面活性等的有机化合物。使用抗静电剂的目的在于提高燃料的电导率、消除静电危害,保证燃料的安全使用。抗静电添加剂的研究与应用就是为了使油品在流动过程中避免产生静电荷, 提高电荷泄漏的速度、防止电荷的聚集,达到安全使用油品的目的。抗静电剂主要有金属抗静电剂和非金属抗静电剂2 种。抗静电剂统一代号为T1501。金属抗静电剂主要牌号有T501

24、 ( 兰州炼油化工总厂) 、ASA23 ( Shell CO1 ) 、DCA248( Ethyl CO1) 、Hitec 4199 ( Ethyl CO1) 。非金属抗静电剂主要牌号有Stadis 425 ( Du PontCO1) 、Stadis 450 (Du Pont CO1) 。2.1.6 抗磨防锈剂抗磨添加剂为含有极性基团的有机物质,可吸附在摩擦部件的表面,避免与金属之间的干摩擦,改善了燃料的润滑性能。国外抗磨防锈添加剂有含磷及不含磷的品种, 为了满足MIL21225017D 规格的要求,应采用不同的添加量。该剂对喷气燃料的水分离指数(WSIM) ,热安定性(J FTOT) 以及抗静

25、电性能皆无不良影响。目前国内生产的环烷酸型及二聚酸型抗磨防锈剂已得到了应用。其中二聚酸型抗磨防锈剂为多种添加剂的复合剂,可以5 20ppm 的使用浓度用在不同燃料中,对不同材质的金属起到防锈作用。抗磨防锈剂统一代号为T1601。抗磨防锈剂主要牌号有T1601 ( 牡丹江油脂化工厂) 、T1602 ( 齐鲁石油化工公司炼油厂) 、DCI 列(Du Pont CO. ) 、RP22 (Du Pont (Mobil CO. ) 、Hitec 515 ( Ethyl CO. ) 、Hitec 580( Ethyl CO. ) 等。2.1.7 流动改进剂流动改进剂( PPD) 又称降凝剂,它们是一类能够

26、降低石油及油品凝固点( SP) 、改善其低温流动性的物质。对柴油来说, 只须向油中添加微量的PPD 便能够有效地降低柴油冷滤点(CFPP) 。这对增产柴油、节能、提高生产灵活性和经济效益来说, 是一种既简便而又有效的办法, 因而国内外都十分重视新型高效廉价的柴油PPD 的研究和产品开发。我国自五十年代初期开始着手润滑油降凝剂的研究开发与仿制生产,并于1965 年前后又开始了柴油降凝剂的研究开发。八十年代初,石化总公司明确提出了要发展“高效柴油降凝剂”, 并将其列入“八五”、“九五”科技发展规划中。因而柴油降凝剂的开发研究进入了一个新的发展时期。但是, 我国对柴油降凝剂的开发工作还存在下列一些问

27、题:1由于我国衡量柴油低温性能的指标以往都是凝固点一项。因此早期开发的剂种也主要是以降凝固点SP 为目的,而冷滤点降效果很差;2目前国内开发品种主要仍以仿制为主,并且普遍存在着对柴油组成依赖性很强、感受性差的问题;3国产柴油降凝剂研究开发品种少、性能单一,小试样品和工业产品质量相差较大。新型柴油降凝剂性能必须满足以下要求:1. 具有良好的降CFPP 功能；2. 有一定的降SP 能力；3. 不存在加剂柴油感受性问题或问题不明显；4. 抗蜡分层性好；5. 不存在冷滤点逆转性问题；6. 不影响柴油其它添加剂的性能。这里特别应提出柴油感受性问题。我们以往为了提高加剂柴油的感受性, 则把增加柴油芳烃含量

28、作为主要措施之一。但是近年来西方国家特别是美国提出了“绿色工程”,其中对柴油中芳烃含量做出了严格的限制规定:对2500kt / a 以上大炼厂柴油要求含芳烃 10 %( 体积分数) ,对2500kt / a 以下小炼厂则要求 20 %( 美国加州已实施) 。流动该进剂统一代号为T1804。流动改进剂大致分为乙烯2醋酸乙烯系共聚物为代表的聚合物型与长链二羧酸酰胺系的油溶性分剂型2 类。主要牌号有T1804(北京有机化工厂) 、T1804A ( 上海石油化工总厂) 、Paradyne( ExxonCO1 ) 、ECA ( ExxonCO1) 、CARRYOL MD ( Sanyo CO1 ) 、A

29、moco(Amoco CO1) 、TFA ( Texa CO1) 、LZ ( LabrizolCO1) 、UNIPOR type ( UOP CO1) 、Keroflux DK(BASF) 、Shellswim ( Shell CO1) 、OFA ( ChevronCO1) 、Hitec ( Ethyl CO1) 等。2.1.8 十六烷值改进剂十六烷值改进剂是改善柴油着火性能的添加剂。十六烷值改进剂提高柴取决于添加剂及燃料的组成。燃料中芳烃含量越高,其十六烷值也就越低,对添加剂的感受性也就越差; 且添加剂在低加入量时的效果比高加入量好, 故对芳烃含量较高的催化裂化柴油来说, 仅靠添加剂来提高十

30、六烷值是不经济的。十六烷值改进剂对燃料的闪点和残碳也有不同的影响。因此, 在使用时应注意它对发动机的适应性及对发动机的其它性能如排烟和燃料消耗等的影响。美国堪萨斯州Iawrence 的堪萨斯大学的研究人员研制出一种新的柴油添加剂, 他们发现从大豆油制得的脂肪甘油三酯的硝酸衍生物在发动机性能提高方面与最常用的十六烷值改进剂22乙基己基硝酸酯( EHN) 有同样的作用, 区别于EHN 的是它大大地减少了NOx 生成量, 与此同时又极大地改善润滑性能。研究人员认为这个产品在相关点火性能和润滑性能两方面都具备很强的商业竞争性。而且它的原材料价格也比EHN 的原料22乙基已醇低一半多。这种产品挥发性不大

31、、无害、便于运输,因此是提高柴油机性能的一种更吸引人的绿色十六烷值改进剂。统一代号为T2201。目前,十六烷值改进剂主要牌号有T2201(山东东风化肥厂、辽宁向东化工厂) 、Hitec 系( EthylCO1 ) 、ECA23478 ( EXXON CO1 ) 、DDA21000 ( Du Pont CO1 ) 、CI20801 ( OctelCO1) 、Kerobrisol MAR(BASF) 、LZC 50 (Lubri2zol CO1) 等。2.1.9 清净分散剂清净分散剂为有机化合物, 其非极性基团延伸到燃料油中,增加燃料油的油溶性,防止沉积。其极性基团整齐排列在金属表面上,增加其表面

32、活性。因此,清净分散剂能减少油中沉积物,保持燃料系统清洁,分散燃料油中已形成的沉渣, 使微小颗粒保持悬浮状态。燃油氧化生成胶质等物质有堵塞燃油供给系统的可能，同时还会增大发动机燃烧室、喷嘴等部位产生沉积物的机会。沉积物会影响喷嘴的质量和油的燃烧状况。为避免上述情况发生，一般要向油中加入清净分散剂，以使氧化胶质能溶于油中，保持燃油供给系统和喷嘴的清洁。可用作燃料油的清净分散剂的化合物包括:聚异丁烯琥珀酰亚胺、酚胺、咪唑啉、磷酸酰胺、脂肪胺、烷基羟基芳香族羧酸碱性镁盐等。随着汽车工业的发展, 汽油清净分散剂的重要性日趋显著。因为加入清净分散剂后,该剂吸附在胶质物上,将其分散成细小的颗粒,从而可防止

33、在发动机进气系统和喷油嘴上因沉积物的形成所造成的射、雾化、燃烧的失常, 改善了汽车性能和尾气污染。此类清净分散剂主要为聚异丁烯胺化物。聚异丁烯胺化物是氯化聚异丁烯与二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯亚胺等多烯多胺胺化而得。当聚异丁烯胺化物的极性端基与非极性端基比为： 时, 具有优良的清净分散性能。聚异丁烯胺化物也是润滑油的高效清净分散剂。2.1.10 多效添加剂为了充分发挥燃料的燃烧性能, 燃料在使用过程中需满足多种性能要求。如车用汽油需具有良好的清净、防冰、防腐及进气阀沉积物的可控制等多种性能。柴油也有贮存稳定、保持喷嘴清洁、排放中颗粒污染物控制等多种要求。为此发展了燃油的多效添加剂。这种添加剂

34、可以是一种化合物表现出多种用途,也可以是多种添加剂的复合配方,它具备两种以上的作用以使燃料充分发挥其作用。国外添加剂公司对多效添加剂作了大量的研究工作, 提供了多种商品多效添加剂。在该方面的研究与应用,国内尚显不足,工作做得较少。2.1.11 助燃剂使用燃料助燃剂的目的是改善并提高燃料油的燃烧性能。国外四、五十年代就使用助燃剂, 目前国内使用的助燃剂大都由国外进口。助燃剂的使用,不仅使设备清洁,减少油泥积炭, 减少设备损坏, 而且能提高燃烧效率,减少能耗,减少对大气的污染。据最新报道, 高分子量聚异丁烯直接添加在汽油中可以改善汽油燃烧性能。聚异丁烯汽油添加剂是由美国华盛顿的一所大学与通用技术应

35、用公司( GTA) 共同开发成功的。现正在加利福尼亚州、马里兰州和威斯康星州以及中国、日本和爱尔兰进行试验。当汽油与氧气在发动机内混合点火时产生2 和2, 释放出启动发动机的能量。但是由于空气中含有的氧气不足, 以使汽油不完全燃烧,一部分烃处于没有燃烧的状态,造成污染。即可见它的可用性。目前,国外助燃剂主要牌号有Mobilad F2697 ( Mobil CO1 ) 、LZ565 ( Lubrizoi CO1 ) 、LZ8220 ( Lubrizoi CO1 ) 、LZ8058 ( LubrizoiCO1) 、Bryton Brium190 (Witco CO1) 等。 3 汽车燃料添加剂的研

36、发状况3.1 研发状况3.1.1 燃烧促进剂的研究柴油机的燃油经济性、排烟、有害物排放都是与燃油在燃烧室内的燃烧情况密切相关的。而柴油的扩散燃烧是造成燃烧不完全的主要原因。燃油能否在气缸内迅速雾化蒸发，能否尽快与空气混合均匀，能否迅速着火，是燃油能否完全燃烧的先决条件。因此，是否具备上述条件之一就成为判断某种添加剂性能的依据；而燃烧促进剂的作用原理便是能加速上述过程，使燃油接近或达到完全燃烧。燃烧促进剂最明显的作用就是能使柴油迅速地、完全地燃烧，从而降低油耗、减少燃烧室内的积炭和顶部活塞环的结焦。上海内燃机研究所的李疎松根据对燃油燃烧化学机理的化学动力学过程的探索，得出了就燃烧过程的地位而言，

37、以自燃过程显得更为重要。这为燃烧促进剂的研究指出了一个正确的方向。根据研究，碳氢化合物CH 和氧通过引发反应产生C和HO2，再经过直链反应产生另一种很活泼的自由基COO 后，存在三种可能的反应历程，产生三种退化分子产物。它们是不稳定的中间产物，容易分解而产生更多的自由基，从而使化学反应速度增加。因此，如果在燃油中加入一些添加剂，如乙醛和某些过氧化物，起到引发的作用，就可以缩短滞燃期、加速燃料的自燃过程。经过对一些添加剂的研究得出：一些金属化合物对促进燃油的完全燃烧有显著的作用，如铁的苦酸盐等。天津内燃机研究所的解世文教授也指出，含有Ni、Cr、Co、Mo、Cu、Mn 等油容性好的有机金属盐和含

38、有羟基的非金属化合物对促进碳粒氧化、提高燃烧速度具有显著作用。它们的作用机理就是在燃烧中金属的阳离子能有效地降低燃油分子CH键的活化能，同时充当催化活性的载体，向R(烃)、C 和CO传递氧，促进了燃油分子的扩散和氧化，从而提高了燃油的燃烧速度。一些有机化合物如乳酸化合物对燃烧的促进作用也比较显著，如果把它们加入到除汽油之外的石油产品中，可以显著地提高燃油的燃烧速度，这种乳酸化合物助燃剂的作用机理就是在燃烧室内高温热解成醛类、醇类等产物，醛类进而分解产生更多的自由基，缩短了燃油的滞燃期。含氧添加剂的自供氧能力，在促进燃油燃烧中作用也较为明显，目前国内外的许多研究人员都展开了对含氧添加剂的研究。其

39、作用机理主要是氧元素在燃烧过程中起到了助燃的作用，尤其是在燃油浓度较高的地方，提高了燃油与氧接触的几率，使燃油能够比较完全地燃烧。对碳酸二甲脂（D M C ）的研究表明：当DMC 的添加比例为10% 时，发动机的功率基本不变，热效率提高了3% ，烟度也有所下降。此外，一些高苯类的有机化合物的混合物对燃烧也有促进作用。3.1.2 十六烷值提升剂的研究十六烷值是用以表征柴油着火性能好坏的一种指标，它包含了柴油的物理特性、化学特性、使用特性等。较低的十六烷值将导致发动机点火、燃烧放热的恶化，热效率也下降，并带来冷起动困难、工作粗暴、拖动期内排放恶化等问题。所以在国家标准中将市售柴油的十六烷值的下限定

40、为45，如果低于此值，则该柴油不能直接用作燃料油。但是，随着商品柴油中十六烷值较低的催化裂化柴油的调和比例的增加和稠油的开发，以及中间基、环烷基原油的增多，柴油的十六烷值有加速下降的趋势。在柴油中加入十六烷值提升剂，是一种经济、便捷、有效的方法。用于提高十六烷值的添加剂以有机硝酸酯和过氧化物为主，目前应用最广泛的十六烷值添加剂为烷基硝酸酯类，其中最主要的是硝酸戊脂。这类添加剂的作用机理尚未完全明确，一般认为，它加入到柴油中之后，可能与燃油分子着火前的退化分子反应，改变了链式反应的引发过程，缩短了滞燃期，从而提高了十六烷值。另外，通过对一种多效复合型添加剂的研究得出：在链引发过程中，二次雾化（油

41、滴在燃烧前进一步粉碎成更小的油滴）与链引发相互促进，改善了燃烧，使燃油更加迅速地集中在主燃期内燃烧，减少了后燃损失，达到了节油和消烟的目的。这类添加剂能较大程度地改善发动机的起动性能，特别是对冷起动的效果更为明显。但是由于这类添加剂的稳定性较差，故使用该剂的柴油经过一段时间后，其十六烷值便会降低许多。某些环戊醇和环已醇的酸酯及其同系物具有较高的安定性，而且比硝酸戊酯能更为有效地提高柴油十六烷值。美国的Ethyl 公司曾研制出一种稳定、效果明显的有机硝酸酯十六烷值提升剂，并得到了广泛的应用。国内也有这一项目的研究，但起步较晚，成果也较少。其研究结果表明：在标定工况和最大扭矩工况下，当柴油添加0.

42、1% 这种添加剂时，与基础柴油相比，其着火滞燃期明显缩短、最高燃烧压力降低、最大压力升高率以及燃烧振动均有所下降，这些表现，可以认为是柴油中十六烷值提高了的结果。表1 给出了一些能够提高十六烷值的添加剂的使用效果。表1 提高十六烷值的添加剂的使用效果添加剂柴油最初的十六烷值添加剂的浓度（体积）%添加后的十六烷值十六烷值的增量2硝基丙烷46.02.065.719.7乙硝基丙烷31.01.045.114.4硝基正戊烷44.01.567.023.0硝基乙酯55.02.074.019.0硝基丁酯44.01.563.019.0硝基戊酯44.01.567.023.0硝基己酯39.11.556.717.6硝

43、基辛酯39.11.559.420.3亚硝酸己酯46.02.062.716.7亚硝酸异戊酯46.02.062.716.7丁烷过氧化物39.11.559.320.2庚烷过氧化物49.31.565.416.1二叔丁基过氧化物55.91.071.115.2正二丁基醚39.11.541.67.5硝基辛烯44.01.571.0273.1.3 消烟剂的研究碳烟( 固体颗粒) ，是柴油在高温、缺氧条件下裂解的产物，是柴油机在高压燃烧中不可避免产生的结果；它限制了柴油机的最大功率，严重影响了燃油的经济性，并加剧了大气污染，因而现在逐渐引起了人们的重视。研究人员已经采取了多种手段来减少碳烟排放，例如改进燃烧室结构

44、、采用废气再循环（EGR）技术、装用催化转换器或颗粒捕集器等。这些已经取得了不错的效果，但是随着更严格的排放法规的建立，有必要采用更有效的措施进一步降低碳烟的排放。使用消烟剂是一种简捷、有效的办法，因为它是在燃油还在燃烧室内燃烧时，就控制了碳烟的形成，或者使它能在燃烧室内充分燃烧，减少了随废气排出的碳烟排放量。常见的消烟剂有钡基、镁基和钙基添加剂。关于碳烟的形成机理，研究结果表明：碳烟是在主燃期的扩散火焰中形成的，其过程是：烷烃生成烯烃，再变成乙炔，二乙炔与碳氢基聚合又进一步生成了高分子量的碳氢化合物。另外，芳香烃生成碳烟的过程是通过聚合脱氢而生成高分子量碳氢化合物。这种高分子化合物又进一步附

45、聚，最后生成碳烟。同时她又指出，碳烟的生成量并不等同与排气中的碳烟量，燃烧后期的混合气品质影响了碳烟的最后排放。所以，对于消烟剂的作用方式，就有了两种途径：一，减少主燃期内碳烟的形成；二，在后燃期，促进碳粒的氧化。其作用机理一般认为是加速碳粒氧化的催化作用和阻止燃料在高温、缺氧的条件下裂解的反催化作用。有研究结果表明，钡盐和钙盐的减烟效果较为显著，同时指出，有一种消烟效果较为显著的有机钙盐，它能使烟度平均下降20% 30%，并能消除积炭。美国加州的Fullerton 石油公司开发出一种新的无灰燃油添加剂，它可以使燃油燃烧后的颗粒物排放量减少30% 以上，并可以提高发动机燃油经济性和输出功率，而

46、不要求对发动机的现有结构作任何改动；这种添加剂中包含一种稳定的有机过氧化物燃烧催化剂。经过Wynn 公司的台架现场试验，证明这种添加剂既可减少碳烟排放量，也可增加功率和降低燃油消耗率。这种代号为W-15/590 的添加剂，其作用机理是这种有机过氧化物会起到燃烧氧化催化剂的作用而使燃油燃烧更完全，它能加速燃油氧化，控制主燃期碳烟的形成，从而避免过早的形成碳烟，并能减少扩散火焰阶段碳烟的生成量。现今，市场上已有很多种类的消烟添加剂可供选购，且大多数添加剂的效果都还是很明显的，均能使碳烟颗粒降低到较低水平；但是随着排放法规越来越严格，人们更加重视柴油机超细微粒的排放。最近，H.Burtscher 等

47、人的研究结果表明：这种以金属元素为主要成分的添加剂对于在更低排放范围内降低碳烟存在一个浓度极限，当添加剂的浓度超过了这个极限，添加剂对减少颗粒排放的作用是有害而无益的。这个研究结果同时对以金属阳离子的催化作用来降低碳烟的消烟剂提出了挑战。于是，怎样满足超细微粒排放的要求，如何在更低的排放基础上降低颗粒排放，就成了目前消烟添加剂的一个研究方向。3.1.4 流动性能改进剂的研究目前市场上销售的柴油是各种组分按不同比例混合而成的。常用的组分有：直馏柴油、热裂化柴油、催化裂化柴油、焦化柴油等。各组分的比例不同，混合油的物理、化学性质也不尽相同。但是，它们中几乎都含有高分子( C15)的普通链烷烃、石蜡。石蜡在低温时会析出晶体，会堵塞燃油过滤器（特别是精滤器），最后使内燃机供油不足或供油中断而急剧降低功率，甚至停机。随着柴油的炼制趋于重质化、高产率以及宽馏份化，柴油的沸程变得越来越高，它的凝点也越来越高。为了使柴油的凝点保持在柴油机用油的标准限值内，必须采取一定的措施，来降低柴油的凝点，改善柴油的低温流动性。目前普遍采用的一种方法，是向柴油中加入降凝剂。由于它的使用大大促进了石油