一種點燃式發動機汽車尾氣清凈劑及其制備和使用方法

一種點燃式發動機汽車尾氣清凈劑及其制備和使用方法
【專利摘要】本發明公開了一種點燃式發動機汽車尾氣清凈劑，由以下質量百分比的原料制成：乙醇1％～20％，甲醛酯1％～15％，二乙二醇烷基醚1％～5％，穩定劑1％～5％，辛烷值改進劑1％～5％，動力潤滑劑1％～5％，余量為甲醇；所述動力潤滑劑為碳酸二甲酯、脂肪酸甲酯、環烷酸鋇和硝酸異辛酯按比例混合均勻而成的混合物。本發明還公開了該尾氣清凈劑的制備方法和使用方法。本發明點燃式發動機汽車尾氣清凈劑具備在穩定性、潤滑性、動力性、溶水性、防腐防銹性、催化同步燃燒、節能環保、養護發動機方面優良的綜合性能，獨樹一幟，性能優異，經濟環保，投入少，易于生產應用，市場前景廣闊。
【專利說明】一種點燃式發動機汽車尾氣清凈劑及其制備和使用方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬于汽車尾氣污染控制【技術領域】，具體涉及一種點燃式發動機汽車尾氣清 凈劑及其制備和使用方法。

【背景技術】
[0002] 當前，我國大氣污染形勢嚴峻，以可吸入顆粒物（PM10)、細顆粒物（PM2. 5)為特 征的區域性大氣環境問題日益突出，損害人民群眾健康，影響社會和諧穩定，同時隨著工業 化、城鎮化的進程深入推進，能源資源消耗持續增加，我國大氣環境污染情況也持續惡化， 據統計，京、津、冀、長三角、珠三角等地區每年出現灰霾污染的天數長達100天以上，個別 城市甚至超過200天，這引發了公眾對大氣中CH、C0、N0x污染物，特別是細顆粒物PM2. 5危 害人體健康的擔憂。數據顯示，我國有70%的城市達不到新修訂的環境空氣質量標準的二 級標準要求，有82%的城市空氣質量不達標，以臭氧、細顆粒物和酸雨為特征的區域性復合 型大氣污染日益嚴重。衛星圖片顯示，北京到上海的工業密集區為我國對流層二氧化氮污 染最嚴重的區域，受大氣環流及大氣化學的雙重作用，我國城市間大氣污染相互影響明顯。 據觀測，到2015年重點區域PDG將增長50%以上，汽車保有量也有50%的增長，按照目前 的污染控制力度，將新增長S02、N0X、工業化粉塵和揮發性有機物排放分別為160、250、100 和220萬噸，大氣污染的治理任務極其艱巨。
[0003] 隨著我國現代化經濟的高速發展，我國汽車工業早已進入高速發展期，截止2013 年底，我國機動車保有量達2. 5億輛，汽車保有量已突破1. 37億輛，許多城市已進入汽車社 會，同時，汽車尾氣所排放出的碳固體微粒黑煙、CH、CO、N0X、S0X等已成為大氣中城市的主 要污染物來源。
[0004] 來自環保部的數據顯示，機動車快速增長使得全國約五分之一的城市大氣污染嚴 重，機動車排放的N0X、揮發性有機物和可吸入顆粒物在城市中心區所有污染物中的"貢獻" 比例已分別達到66%、90%和26% ;如今的城市污染經由過去的煤煙型轉成以機動車污染 為主。
[0005] 國務院批復的《重點區域大氣污染防治"十二五"規劃》（以下簡稱《規劃》）顯示， 我國重化工快速發展、能源消費和機動車保有量也快速發展，其排放的大量N0X、S0X與揮發 性有機物導致細顆粒物、臭氧、酸雨等二次污染呈加劇態勢，因此《規劃》將N0X、S0X、PM2. 5 和揮發性有機污染物（V0C，會二次生成細顆粒物）已列為治理的重點，而目前解決公眾最 關心、最直接、最現實的PM2. 5污染問題是《規劃》的根本出發點和落腳點。正在修訂的《大 氣污染防治法》要求2015年NOx排放總量比2010年下降10%，而機動車尾氣是NOx、細顆 粒物產生的重要原因。2013年9月10日國務院印發的《大氣污染防治行動計劃》要求：到 2017年，全國地級以上城市可吸入顆粒物濃度比2012年下降10%以上，優良天數逐年提 高，京津冀、長三角、珠三角等區域細顆粒物濃度分別下降25 %、20 %、15 %左右，其中北京 細顆粒物年均濃度控制在60微克/立方米左右。
[0006] 然而目前的油品標準相對滯后，特別是油品中硫含量過高，削弱了機動車尾氣排 放效果，國務院《大氣污染防治行動計劃》要求：提升燃油品質，加快石油煉制升級改造，力 爭2013年底前，全國供應符合國家第四階段標準的車用汽油；2015年底前，京津冀、長三 角、珠三角區域內重點城市全面供應符合國家第五階段標準的汽車用汽、柴油；2017年底 前，全國供應符合國家第五階段標準的汽車用汽、柴油。據相關數據顯示，我國每年年檢汽 車不達標的比例占30%，有的地區高達35%?40%。面對我國汽車車況和油品質量的實際 情況，在不增加車輛機械維修成本的情況下，只有徹底改善燃油質量和汽油機內燃油的燃 燒工況，使之降低或幾乎不產生一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、硫氧化合物和顆粒狀 物質PM，從而實現清潔排放。
[0007] C0的產生，主要是混合氣體燃燒不完全所致，即使是α > 1，燃燒產物也會有⑶， 汽油機使用濃混合氣也能產生大量的C0, CH主要是沒有完全參加化學反應的HC (碳氫化合 物），即使在有過量氧的情況下，也會由于燃燒不完全和熱分解而產生。燃燒室表面的溫度 比燃燒氣體低得多，當燃燒進行時，火焰從核心傳到距離燃燒室表面的約1?2mm時將會熄 滅，稱為壁面冷激效應，這會使壁面積存一層HC隨燃燒物一起排出。NOx的產生主要是氣缸 充量中的氮在高溫條件下與氣量中殘留的一定量的氧發生化學反應生成NOx，因此NOx的 生成有兩個基本條件，過量氧的存在和高溫。S02和顆粒狀物PM都是由于高溫缺氧，烴分子 發生裂解形成微粒，汽油機在正常情況下產生的碳煙很少，所以我國在用點燃式發動機汽 車尾氣檢測時，采用較先進的國際標準GB8255-2005 "穩態工況法"檢測，主要針對C0、HC、 NOx三項指標。
[0008] 為解決汽車尾氣不合格，最傳統并且得到廣泛應用的方法就是對車輛進行維修， 包括更換火花塞、清潔分電器、分火頭出點、調整點火時間、清潔空氣濾清器、清洗節氣門、 清潔或更換三元催化器等，視車輛情況進行一處或多處維修更換，不僅費時費力，而且需花 費高昂的維修費和配件費。有的為應對年檢，調整車上某些器件至極限值（此狀態下平時 無法正常長時間行駛），待年檢完成再調回，根本解決不了尾氣排放超標的問題。
[0009] 中國專利CN201010249953. 3介紹了一種汽車尾氣凈化裝置以達到凈化汽車尾氣 的目的，該汽車尾氣凈化裝置利用分散器將汽車尾氣分散成小氣泡并導入過濾缸的NaOH 溶液使尾氣中的酸性氣體與NaOH堿溶液起化學反應。凈化裝置包括作用缸、進氣管道、排 氣口，作用缸盛放液體濾材，進氣管連接一個或多個具有細長道的分散器，排氣口設有抽氣 扇。由此制成的汽車尾氣凈化裝置面臨實際使用中的問題：首先，三個裝置在不影響美觀 的同時如何安裝、固定、裝置的材質選型（有時需要耐強堿），更換周期，與其不定時關注這 些問題，還不如一次性去修車。其次，也是最重要的一點，就是作用缸內的NaOH溶液濃度 控制。大家知道，NaOH溶液的有效周期一般為一周左右，最長不能超過十五天，之后其濃度 發生不確定性，一旦其失效，就無法起到中和酸性氣體的作用，整個凈化裝置就成為無用之 物，且在高溫下其堿性對材料的要求也極高。再次，作用缸內的堿液更換過程繁瑣，廢液處 理也會造成二次污染。
[0010] 中國專利CN200610124496.9介紹了一種燃油清凈劑及其制備方法，其所用主要 原料為水、三乙醇胺、甲醇、正丁醇、乙二醇、單丁醚、壬基酚聚氧乙烯醚、乙二胺等。乙二胺 既具有乳化劑的作用，又具有腐蝕性；乙二醇單丁醚是優良溶劑、表面活性劑、清洗劑（去 除油污）；壬基酚聚氧乙烯醚為非離子表面活性劑、抗破乳；三乙醇胺為表面活性劑、乳化 齊U。把乳化劑、表面活性劑、抗乳劑加入到油水液體中，可增加油水的乳化能力，形成有條件 的單一液相，一旦這種不穩定的平衡被輕易打破，液體就變成乳濁液，失去清凈的作用。同 時，三乙醇胺遇水后，對鋼鐵有一定的腐蝕作用，而對銅、鋁的腐蝕性更大。并且，該清凈劑 中僅通過水的氣化來降低氣缸套的溫度和燃燒溫度，減少N0X的排放。利用乳化液中的水 迅速氣化膨脹成為微細油滴，促進了與空氣的迅速混合，加速了燃燒。然而，無其他動力潤 滑劑，其熱值低、功能性一般、穩定性差、燃燒方式為化學燃燒，無法實現催化燃燒，因此，該 清凈劑的加入所發揮的清潔尾氣的作用有限，并且導致車輛的燃油品質降低，還會對機件 產生腐蝕作用。
[0011] 因此，亟需研發一種在穩定性、潤滑性、動力性、溶水性、防腐防銹性、催化同步燃 燒、節能環保、養護發動機等方面綜合性能優良的點燃式發動機汽車尾氣清凈劑。


【發明內容】

[0012] 本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種點燃式發動 機汽車尾氣清凈劑，該尾氣清凈劑具備在穩定性、潤滑性、動力性、溶水性、防腐防銹性、催 化同步燃燒、節能環保、養護發動機方面優良的綜合性能，獨樹一幟，性能優異，經濟環保， 投入少，易于生產應用，市場前景廣闊。
[0013] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種點燃式發動機汽車尾氣清 凈劑，其特征在于，由以下質量百分比的原料制成：乙醇1%?20%，甲醛酯1%?15%，二 乙二醇烷基醚1 %?5%，穩定劑1 %?5%，辛烷值改進劑1 %?5%，動力潤滑劑1 %? 5%，余量為甲醇；所述動力潤滑劑為碳酸二甲酯、脂肪酸甲酯、環烷酸鋇和硝酸異辛酯按質 量比10 : (1?4) : (0· 1?4) : (0· 1?2)混合均勻而成的混合物。
[0014] 上述的一種點燃式發動機汽車尾氣清凈劑，其特征在于，由以下質量百分比的原 料制成：乙醇5%?18%，甲醛酯5%?12%，二乙二醇烷基醚1 %?2%，穩定劑1 %?3%， 辛烷值改進劑1%?3%，動力潤滑劑1%?2%，余量為甲醇。
[0015] 上述的一種點燃式發動機汽車尾氣清凈劑，其特征在于，由以下質量百分比的原 料制成：乙醇15%，甲醛酯8%，二乙二醇烷基醚1. 5%，穩定劑2%，辛烷值改進劑2%，動 力潤滑劑1.5%，余量為甲醇。
[0016] 上述的一種點燃式發動機汽車尾氣清凈劑，其特征在于，所述動力潤滑劑為碳酸 二甲酯、脂肪酸甲酯、環烷酸鋇和硝酸異辛酯按質量比10 : 3 : 2 : 1混合均勻而成的混 合物。
[0017] 上述的一種點燃式發動機汽車尾氣清凈劑，其特征在于，所述二乙二醇烷基醚為 二乙二醇單丙醚、二乙二醇二丁醚和二乙二醇單甲醚中的一種或兩種以上。
[0018] 上述的一種點燃式發動機汽車尾氣清凈劑，其特征在于，所述穩定劑為正辛醇、異 辛醇、正戊醇、叔丁醇和正丁醚中的一種或兩種以上。
[0019] 上述的一種點燃式發動機汽車尾氣清凈劑，其特征在于，所述辛烷值改進劑為萜 烯碳酸異丙酯、甲氧基異丁酸烷基酯和K-2104汽油辛烷值改進劑中的一種或兩種以上。
[0020] 另外，本發明還提供了一種制備上述點燃式發動機汽車尾氣清凈劑的方法，其特 征在于，該方法為：將甲醛酯、甲醇和乙醇混合均勻，得到低碳原料，將二乙二醇烷基醚、穩 定齊?、辛烷值改進劑和動力潤滑劑混合均勻，得到改性劑，然后將低碳原料和改性劑在溫度 為0°C?40°C的條件下進行高速剪切處理或超聲空化處理，得到點燃式發動機汽車尾氣清 凈劑；所述高速剪切處理的速率為2500r/min?3500r/min，所述高速剪切處理的時間為 lmin?5min ;所述超聲空化處理的頻率為20kHz?106kHz，所述超聲空化處理的時間為 5min ?10min〇
[0021] 除此之外，本發明還提供了一種上述點燃式發動機汽車尾氣清凈劑的使用方法， 其特征在于，將所述清凈劑直接加入到點燃式發動機汽車的油箱中，所述清凈劑的加入量 為點燃式發動機汽車油箱中燃油體積的5%?20%。
[0022] 上述的一種上述點燃式發動機汽車尾氣清凈劑的使用方法，其特征在于，所述清 凈劑的加入量為點燃式發動機汽車油箱中燃油體積的8%?12%。
[0023] 本發明與現有技術相比具有以下優點：
[0024] 1、本發明點燃式發動機汽車尾氣清凈劑由低碳原料和改性劑組成，低碳原料為甲 醇、乙醇和甲醛酯的混合物，改性劑為二乙二醇烷基醚、穩定劑、辛烷值改進劑和動力潤滑 劑的混合物，原料中無硫元素存在，保證了清凈劑組分的純凈，燃燒后不會產生S02、PM顆粒 物及其他污染物。
[0025] 2、本發明選用的低碳原料為甲醇、乙醇和甲醛酯的混合物，通過將甲醇、乙醇和甲 醛酯按一定比例混合，使尾氣清凈劑具有一定比例的含氧量，能夠保證汽油機內的燃燒充 分，從而大幅降低C0和HC的產生。
[0026] 3、本發明選用的改性劑為二乙二醇烷基醚、穩定劑、辛烷值改進劑和動力潤滑劑 的混合物。二乙二醇烷基醚具有優良的乳化、凈洗性能，熱穩性極好，可使尾氣清凈劑在高 溫時保持整體品質穩定、高效。穩定劑和辛烷值改進劑的聯合使用，能夠提供足夠的動力 性。動力潤滑劑為碳酸二甲酯、脂肪酸甲酯、環烷酸鋇和硝酸異辛酯的混合物，能夠保持各 種正能量步調一致，同步爆發，實現極充分燃燒。其中，硝酸異辛酯容易分解成烷氧基（R0)， 能夠改善燃料的燃燒性能，提高效率，減少N0X的排放。碳酸二甲酯含甲氧基、羰基等多種 官能團，能與低碳含氧原料發生甲基化反應和羰基化反應，能大幅降低燃耗的汽化潛熱，提 高能量轉化率，從而降低燃燒的初始溫度，實現催化燃燒，節約能源。脂肪酸甲酯能顯著改 善尾氣清凈劑的潤滑性，減少發動機的磨損，延長發動機的壽命。
[0027] 4、本發明優選的辛烷值改進劑為萜烯碳酸異丙酯、甲氧基異丁酸烷基酯和K-2104 汽油辛烷值改進劑中的一種或兩種以上。萜烯碳酸異丙酯是由胺類和脂類構成，不含 金屬，具有清潔缸體、噴油嘴作用，在發動機內能吸收汽油燃燒時產生的自由基，防止自 由基的連鎖反應，自由基變為穩定產物，其反應式為：R〇〇(烷基、烷氧基）+AHn(過氧化 物）一R00H+A (穩定產物），破壞了鏈增長反應，防止爆震、提高了汽油的辛烷值。K-2104 汽油辛烷值改進劑能強力清除油路和引擎積碳，提高抗爆性，改善燃油霧化狀況，保護三元 催化，防腐防銹防乳化，同時具有極大的溶水性，能溶解燃油箱和燃油系統中的水分融入燃 油中隨燃油一起燃燒掉。
[0028] 5、本發明點燃式發動機汽車尾氣清凈劑具備在穩定性、潤滑性、動力性、溶水性、 防腐防銹性、催化同步燃燒、節能環保、養護發動機方面優良的綜合性能，獨樹一幟，性能優 異，經濟環保，投入少，易于生產應用，市場前景廣闊。
[0029] 6、本發明點燃式發動機汽車尾氣清凈劑，其自身既是一種清潔燃料，且含多種動 力潤滑劑，可按一定比例直接加入油箱中長期使用，也可用于年檢時車輛尾氣的檢測，能夠 立即減少尾氣排放，效果顯著，一次通過年檢。總之，本發明點燃式發動機汽車尾氣清凈劑 能夠顯著減少汽車尾氣排放，改善我們賴以生存的大氣環境質量，作用巨大。
[0030] 下面結合實施例對本發明作進一步詳細說明。

【具體實施方式】
[0031] 實施例1
[0032] 本實施例點燃式發動機汽車尾氣清凈劑由以下質量百分比的原料制成：乙醇 5%，甲醛酯5%，二乙二醇烷基醚1%，穩定劑3%，辛烷值改進劑1. 5%，動力潤滑劑3%， 余量為甲醇；所述動力潤滑劑為碳酸二甲酯、脂肪酸甲酯、環烷酸鋇和硝酸異辛酯按質量比 10 : 4 : 4 : 0. 1混合均勻而成的混合物。所述二乙二醇烷基醚優選為二乙二醇單丙醚、 二乙二醇二丁醚和二乙二醇單甲醚中的一種或兩種以上，所述穩定劑優選為正辛醇、異辛 醇、正戊醇、叔丁醇和正丁醚中的一種或兩種以上，所述辛烷值改進劑優選為萜烯碳酸異丙 酯、甲氧基異丁酸烷基酯和K-2104汽油辛烷值改進劑中的一種或兩種以上。本實施例中所 采用的二乙二醇烷基醚為二乙二醇單丙醚，所采用的穩定劑為正辛醇，所采用的辛烷值改 進劑為摩肯MK牌K-2104汽油辛烷值改進劑。
[0033] 本實施例點燃式發動機汽車尾氣清凈劑的制備方法為：將甲醛酯、甲醇和乙醇混 合均勻，得到低碳原料，將二乙二醇烷基醚、穩定劑、辛烷值改進劑和動力潤滑劑混合均勻， 得到改性劑，然后將低碳原料和改性劑在溫度為25°C的條件下進行高速剪切處理，所述高 速剪切處理的速率為3000r/min，所述高速剪切處理的時間為2min，得到點燃式發動機汽 車尾氣清凈劑。
[0034] 本實施例點燃式發動機汽車尾氣清凈劑的使用方法為：將所述清凈劑直接加入到 點燃式發動機汽車的油箱中即可，所述清凈劑的加入量為點燃式發動機汽車油箱中燃油體 積的8%。
[0035] 加入本發明點燃式發動機汽車尾氣清凈劑后，按我國GB18285-2005標準中汽油 穩態工況檢測法對汽車尾氣進行檢測，檢測結果見表1。
[0036] 表1汽車尾氣檢測結果（車輛為桑塔納2000)
[0037]

【權利要求】
1. 一種點燃式發動機汽車尾氣清凈劑，其特征在于，由以下質量百分比的原料制成： 乙醇1 %?20%，甲醛酯1 %?15%，二乙二醇烷基醚1 %?5%，穩定劑1 %?5%，辛烷值 改進劑1 %?5%，動力潤滑劑1 %?5%，余量為甲醇；所述動力潤滑劑為碳酸二甲酯、脂肪 酸甲酯、環烷酸鋇和硝酸異辛酯按質量比10 : (1?4) : (0.1?4) : (0.1?2)混合均 勻而成的混合物。
2. 根據權利要求1所述的一種點燃式發動機汽車尾氣清凈劑，其特征在于，由以下質 量百分比的原料制成：乙醇5%?18%，甲醛酯5%?12%，二乙二醇烷基醚1%?2%，穩 定劑1 %?3%，辛烷值改進劑1 %?3%，動力潤滑劑1 %?2%，余量為甲醇。
3. 根據權利要求2所述的一種點燃式發動機汽車尾氣清凈劑，其特征在于，由以下質 量百分比的原料制成：乙醇15 %，甲醛酯8 %，二乙二醇烷基醚1. 5 %，穩定劑2 %，辛烷值改 進劑2%，動力潤滑劑1. 5%，余量為甲醇。
4. 根據權利要求1、2或3所述的一種點燃式發動機汽車尾氣清凈劑，其特征在于，所 述動力潤滑劑為碳酸二甲酯、脂肪酸甲酯、環烷酸鋇和硝酸異辛酯按質量比10 : 3 : 1 : 1 混合均勻而成的混合物。
5. 根據權利要求1、2或3所述的一種點燃式發動機汽車尾氣清凈劑，其特征在于，所述 二乙二醇烷基醚為二乙二醇單丙醚、二乙二醇二丁醚和二乙二醇單甲醚中的一種或兩種以 上。
6. 根據權利要求1、2或3所述的一種點燃式發動機汽車尾氣清凈劑，其特征在于，所述 穩定劑為正辛醇、異辛醇、正戊醇、叔丁醇和正丁醚中的一種或兩種以上。
7. 根據權利要求1、2或3所述的一種點燃式發動機汽車尾氣清凈劑，其特征在于，所述 辛烷值改進劑為萜烯碳酸異丙酯、甲氧基異丁酸烷基酯和K-2104汽油辛烷值改進劑中的 一種或兩種以上。
8. -種制備如權利要求1、2或3所述點燃式發動機汽車尾氣清凈劑的方法，其特征在 于，該方法為：將甲醛酯、甲醇和乙醇混合均勻，得到低碳原料，將二乙二醇烷基醚、穩定劑、 辛烷值改進劑和動力潤滑劑混合均勻，得到改性劑，然后將所述低碳原料和改性劑在溫度 為0°C?40°C的條件下進行高速剪切處理或超聲空化處理，得到點燃式發動機汽車尾氣清 凈劑；所述高速剪切處理的速率為2500r/min?3500r/min，所述高速剪切處理的時間為 lmin?5min ;所述超聲空化處理的頻率為20kHz?106kHz，所述超聲空化處理的時間為 5min ?10min〇
9. 一種如權利要求1、2或3所述點燃式發動機汽車尾氣清凈劑的使用方法，其特征在 于，將所述清凈劑直接加入到點燃式發動機汽車的油箱中，所述清凈劑的加入量為點燃式 發動機汽車油箱中燃油體積的5%?20%。
10. 根據權利要求9所述的使用方法，其特征在于，所述清凈劑的加入量為點燃式發動 機汽車油箱中燃油體積的8%?12%。
【文檔編號】C10L1/185GK104059702SQ201410337091
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月15日 優先權日:2014年7月15日
【發明者】劉耀輝, 趙杰 申請人:陜西寶姜新能源技術研發有限公司