Топливные присадки для двухтактных двигателей

Г. Ю. Климентова, В. Ю. Маврин

ТОПЛИВНЫЕ ПРИСАДКИ ДЛЯ ДВУХТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Ключевые слова: полиалкилалканоаты лития, масло, фазовая стабильность, топливо,

присадка, двухтактный двигатель.

Нейтрализацией смесей высших изомерных карбоновых кислот гидроокисью лития получены кислые соли. Исследованы низкотемпературные свойства растворов полиалкилалканоатов лития в маслах и фазовая стабильность топлива с присадками. Установлено, что полиалкилалканоаты лития могут рассматриваться как активные компоненты многофункциональных топливных присадок для двухтактных двигателей.

Квy words: lithium polyalkylalkanoats, oil, phase stability, fuel, additive, two-stroke engines.

Sour salts were received by neutralization mixes of the higher isometric car-boxylic acids by hydroxide of lithium. The low- temperature property of solutions of lithium polyalkylalkanoats oils and phase stability of fuel with the additives was investigated. It is established that lithium polyalkylalkanoats of to be considered as active components of polyfuncional additives for two- stroke engines.

Проведенные ранее исследования [1] выявили, что полиалкилалканоаты лития обладают антидетонационными и моющими свойствами. Ближайшие перспективы применения их представляются не в топливах для массовой автомобильной техники, а для двигателей, в которых не решены проблемы автономной смазки, в частности, для двухтактных двигателей. Эти двигатели, устанавливаемые на малой технике, не имеют специальной системы смазки, а смазываются маслом, добавляемым в бензин [2]. Обеспечивая смазывающее действие, но, являясь одновременно тяжелым нелетучим продуктом, масло ухудшает процесс горения, снижает октановое число бензина и т.д. Поэтому концентрацию масла в бензине целесообразно минимизировать, модифицируя его присадками.

Несмотря на то, что присадки широко используются для повышения качества моторных масел аспекты механизма их действия остаются недостаточно изученными. Это затрудняет выбор присадок, необходимых для получения оптимального решения при разработке новых сортов высококачественных моторных масел, отвечающих современным требованиям двигателестроителей. Присадки должны обладать высокой эффективностью, полностью растворяться в маслах, не выпадать в осадок при длительном хранении в широком диапазоне температур, не ухудшать физико-химические показатели качества масел, все это требует новых присадок для топлив и масел.

Полиалкилалканоаты лития были получены реакцией неполной нейтрализацией смеси высших изомерных карбоновых кислот (а-г) гидроокисью лития. Подробная методика представлена в [3]. С использованием хромато-масс-спектрометрии было установлено, что взятые для исследования смеси высших изомерных карбоновых кислот имеют: а - узкий изомерный и фракционный составы; б - широкий, в - средний фракционный и изомерный; г - узкий фракционный и широкий изомерный. Полиалкилалканоаты лития

(СпН2п+1С00и  СпН2п+1С00Н, 1а- г) представляют собой смесь литиевых солей и исходных кислот (15% избыток), т.е. имеют кислый характер.

Важным показателем, характеризующим стабильность топлив, является образование гомогенных истинных растворов углеводородов и присадок, т.е. они должны обладать высокой растворимостью в топливе. Установлено [3], что литиевые соли (1б-г) проявляют истинную растворимость в неполярных бензиновых фракциях до высоких концентраций, несмотря на ионное строение.

Применение топливных присадок определяется рядом параметров. Выбор присадок для данного типа топлив определяется таким важным показателем как совместимость присадки с маслом. Для исследования были использованы образцы базовых синтетических масел (полиальфаолефиновых - «ПАОМ»), производства ОАО «Татнефть Нижнекамск Ойл» и для сравнения моторное масло ТП-12 (ЬИХОГЬ) , из розничной торговли.

Были определены низкотемпературные свойства самих масел (табл.1), растворов солей в маслах (табл.2), концентрация солей 0.2% мас. Параметрами, характеризующими низкотемпературные свойства, являлись температуры помутнения, начала кристаллизации, застывания раствора, которые были определены на приборе-анализаторе ИРЭН - 2.2.

Таблица 1 - Низкотемпературные свойства масла

2 § §2 ^ £ Низкотемпературные свойства, Т оС

Без перемешивания образца С перемешиванием образца

Тп X Т X Т Тп Тнк Тз

2 -28.0 -31.4 -35.9 -28.0 -30.8 -35.3

4 Ниже -70 -35.9 -37.0 -41.6

6 Ниже -70 -22.5 -25.3 -29.7

8 Ниже -70 -17.6 -18.7 -23.1

ТП-12 -1.3 -13.4 -19.8 -1.3 -9.1 -13.4

Следует отметить, что приведенные значения температур помутнения, начала кристаллизации, застывания, полученные при перемешивании масла, в действительности, соответствуют значениям температур, при которых постепенно нарушается его однородность за счет вспенивания. Самая высокая степень - у ПАОМ 8, самая низкая - у ПАОМ 2, о чем свидетельствуют незначительное расхождение в температурных данных, полученных при перемешивании и без него.

Установлено, что фракционный и изомерный состав исходных кислот влияет на низкотемпературную растворимость полиалкилалканоатов лития в маслах аналогично закономерностям, наблюдаемым при растворимости солей в бензиновых фракциях [3]. Соль (1а), полученная из кислоты узкого изомерного и фракционного состава, ни в одном из масел не растворяется. Соль (1б) - из кислот широкого изомерного и фракционного состава - имеет лучшую растворимость. Растворимость солей (1в, г) почти идентична, что определяется составом и строением исходных кислот.

Показано, что введение солей (I б-г) в масла ПАОМ приводит к снижению значений показателей низкотемпературных свойств масел, а в ряде случаев результаты ограничены

нижним температурным пределом прибора (-70 о С), при этом уменьшается и пенообразо-вание при перемешивании образца, т.е. соли (I) обладают пеногасящими свойствами.

Для исследования низкотемпературных свойств топлива с присадками были приготовлены образцы бензиновых растворов, содержащие в своем составе смесь масла и солей

Таблица 2 - Растворимость полиалкилалканоатов лития (I) в масле

Соль I Масла ПАОМ Низкотемпературные свойства, Т оС

Без пе эемешивания образца С перемешиванием об разца

Тп X Т X Т Тп Тнк Тз

б 2 -29.1 -34.2 -38.7 -29.7 -33.6 -38.1

4 Ниже -70 -39.8 -44.5 -49.1

6 Ниже -70 -29.1 -29.7 -34.2

8 Ниже -70 -18.7 -21.4 -25.8

ТП-12 -13.4 -19.8 -24.2 -7.5 -9.6 -13.9

в 2 -28. 9 -33.6 -37.9 -29.2 -32.0 -37.5

4 Ниже -70 -38.0 39.9 45.0

6 Ниже -70 -26.7 27.9 32.0

8 Ниже -70 -18.1 19.8 23.9

ТП-12 -11.9 -17.8 -19.9 -6.2 -8.1 -10.4

г 2 -28. 8 -32.5 -37.0 -29.1 -31.4 -36.9

4 Ниже -70 -37.9 -39.4 45.3

6 Ниже -70 -25.5 28.3 32.3

8 Ниже -70 -18.2 -20.3 -24.7

ТП-12 -12.2 -18.0 -20.2 -5.0 -7.1 -9.9

(бензин : масло 95 : 5% мас.; концентрация солей 0.2%). Установлено, что фазовая стабильность топлива сохраняется до -70оС при использовании всех видов масел и солей, представленных в табл.2.

Таким образом, установлено, что полиалкилалканоаты лития, имеющие ионное строение полярной группы, совместимы с бензинами в присутствии полиальфаолефино-

вых синтетических масел в широком температурном интервале, определяющим технологию их применения. Причем, по своим свойствам (высокой растворимости в бензине, совместимости с маслами, антидетонационной активности, пеногасящим и моющим эффектами) полиалкилалканоаты лития могут рассматриваться как активные компоненты многофункциональных топливных присадок для двухтактных двигателей.

Литература

1. Маврин, В.Ю. Исследование литийорганических соединений в качестве регуляторов горения в двигателях внутреннего сгорания / В.Ю.Маврин, А.П. Коваленко, Г.Ю. Климентова // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2001.- №12.- С. 23-25.

2. Мещерин Е.М. Масла для двухтактных двигателей / Е.М. Мещерин, М.Е. Островская.- М.: ЦНИИТЭнефтехим.-1989.-72 с.

3. Климентова, Г.Ю. Растворимость щелочных солей изокарбоновых кислот в углеводородах / Г.Ю. Климентова, В.Ю.Маврин // Вестник Казан. технл. ун-та. - 2010. - №7. - С.57-63.

© Г. Ю. Климентова - канд. хим. наук, доц. каф. ТООНС, klimentova.galin@mail.ru; В. Ю.Маврин - канд. хим. наук, доц. той же кафедры.