一种适用于柴油机的混合燃料的制作方法

本发明涉及内燃机清洁能源领域，具体涉及一种适用于柴油机的混合燃料。

背景技术：

中国汽车保有量从2010年0.77亿辆增长到2016年1.84亿辆，随着汽车保有量快速增长，伴随着石油资源消耗日益增长与环境污染问题日趋严重。寻求一种可再生且清洁燃烧的燃料是在有效解决当今石油资源匮乏与环境污染严重的关键途径。

内燃机由于较高的热效率、较好的动力学和可靠性，被广泛应用于汽车、农业机械、工程机械等各个领域，在可预见的未来，内燃机将是各种交通机械的主要原动机。与汽油机相比，柴油机有较高的热效率有利于节能和降低co2的排放。但对于传统柴油机，由于柴油本身挥发性差，着火性好，一经喷入气缸便迅速燃烧，因此，燃料和空气无法进行充分的混合，导致局部过浓区域形成碳烟。柴油机的高碳烟与高nox排放是有待解决的问题。

乙醇属于可再生能源，主要是以富含淀粉、糖分的生物原料经发酵、蒸馏提纯而制得，由于其充足的原料来源，如玉米、甘蔗和生物质废弃物等，使得乙醇早已成为全球应用最广泛的生物质燃料。若将乙醇与柴油掺混，能将不可再生的柴油燃料部分替代为可再生的乙醇燃料，解决石油资源匮乏问题，且乙醇具有良好的挥发性能解决柴油燃料无法与空气充分混合的问题，降低碳烟排放，而且乙醇燃料自身含氧能进一步降低碳烟排放，此外乙醇燃料具有较大的汽化潜热，能有效降低缸内温度，从而减少nox排放。故乙醇与柴油掺混，能有效解决能源枯竭且降低排放。

由于柴油和乙醇由于烃组成和极性上的差异，通常条件下不能完全混溶，乙醇和柴油的互溶性能研究是解决柴油/乙醇混合燃料实际应用的基础工作。此外十六烷值是用以表征燃料着火性能的一个指标，因为乙醇的十六烷值仅为8左右，所以柴油/乙醇混合燃料的整体十六烷值较低，且随着乙醇掺混比例增加，整体十六烷值下降，着火特性显著低于柴油，这会造成小负荷压升率过高，一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物等排放物升高。因此助溶剂不仅能使柴油与乙醇有效互溶，其还要具有一定的十六烷值保证柴油/乙醇燃料着火性。

虽然高碳醇加入柴油/乙醇的混合燃料中能有效解决分层问题，但高碳醇的十六烷值较低，并不满足十六烷值要求。生物柴油的添加不仅能使柴油/乙醇混合燃料能解决互溶问题，且具有与柴油相当的十六烷值，其加入有利于增加整体十六烷值，且具有一定氧含量有利于降低排放，但以菜籽油为原料生产的生物柴油成本高，以化学方法合成生物柴油在高温下容易变质，因此生物柴油也不是良好的助溶剂。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种有利于降低排放的适用于柴油机的混合燃料。

一种适用于柴油机的混合燃料，由以下体积分数的成分组成：

柴油35％～37.5％乙醇35％～37.5％pode25％～30％；

所述柴油为十六烷值不低于48的石化柴油；

所述乙醇质量百分比纯度至少为99.5％；

所述pode是分子式为ch3o(ch2o)3ch3和ch3o(ch2o)4ch3两种燃料的混合物。

本发明提供的适用于柴油机的新型混合燃料具有以下优点：

1、pode具有较高的十六烷值，十六烷值在60左右，且自身氧含量很高，在50％左右。pode不仅能提高混合燃料的整体十六烷值，且较高的氧含量能有效降低排放，此外相对于其他助溶剂，高碳醇其无法对十六烷值进行调控，生物柴油其成本较高且高温下不稳定易氧化变质，pode作为助溶剂有效解决了柴油/乙醇不完全互溶的问题，并且能很好的解决高碳醇与生物柴油所遇到的瓶颈。pode作为可再生能源，原料来源十分广泛，具有良好的推广性，一定程度上降低对石油资源的依赖。

将pode加入柴油、乙醇两组分的宽馏分燃料中，配制成柴油/乙醇/pode三种燃料混合的新型混合燃料，并合理控制三者的比例使混合燃料的十六烷值与柴油接近。这种燃料着火性适中，能够在柴油机中稳定燃烧；pode燃料较高的含氧量使柴油机的碳烟、一氧化碳、碳氢化合物排放明显降低。

2、乙醇燃料作为可再生能源，其使用能一定程度上解决对石油资源的过度依赖。乙醇的高挥发性能够促进着火前的油气混合过程，且乙醇自身也含氧，有利于降低排放。

附图说明

图1为柴油与乙醇在不同温度下的互溶情况；

图2为在20℃下不同比例的柴油/乙醇/pode的互溶情况；

图3为在30℃下不同比例的柴油/乙醇/pode的互溶情况。

具体实施方式

以下实施方式用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的一种适用于柴油机的混合燃料，由以下体积分数的成分组成：

柴油35％～37.5％乙醇35％～37.5％pode25％～30％；

所述柴油为十六烷值不低于48的石化柴油，可以市售购得。所述乙醇质量百分比纯度至少为99.5％。

所述pode是分子式为ch3o(ch2o)3ch3和ch3o(ch2o)4ch3两种燃料的混合物。

优选地，所述pode中分子式为ch3o(ch2o)3ch3的燃料的体积分数为50％-80％。

优选地，所述混合燃料由以下体积分数的成分组成：柴油36％、乙醇36％和pode28％。

优选柴油中硫含量小于10ppm。

由图1可知，当乙醇掺混比例在10％-90％之间，在常温25℃下无法实现柴油与乙醇互溶，只有温度较高时才能实现柴油与乙醇互溶，而环境温度往往达不到互溶温度。但从图2与图3可以看出，在曲线上方为互溶区、曲线下方为分层区，通过滴定pode能实现柴油/乙醇在较低温度下互溶的问题。在20℃下，最多需要体积百分比26％的pode就能实现柴油/乙醇互溶；在30℃下，最多需要体积百分比13％的pode就能实现柴油/乙醇互溶。

显然，柴油/乙醇/pode的各自比例需满足互溶的原则。

本发明的燃料的制备方法包括以下步骤：按照体积配比量取各成分，先将乙醇加入柴油中形成不完全互溶的混合液，之后在搅拌下将pode加入混合液中混合均匀，即得调和混合燃料。

本发明提供的调和后得到的混合燃料的十六烷值介于45-55。

本发明提供的混合燃料，柴油/乙醇/pode具有良好的互溶性，所得混合燃料长期存放无分层。

实施例1

柴油37.5l，乙醇37.5l，pode25l。

柴油为十六烷值不低于48的石化柴油。所述乙醇质量百分比纯度为99.5％。

所述pode是分子式为ch3o(ch2o)3ch3和ch3o(ch2o)4ch3两种燃料的混合物。

所述pode中分子式为ch3o(ch2o)3ch3的燃料的体积分数为50％。

柴油中硫含量小于10ppm。

按照体积配比量取各成分，先将乙醇加入柴油中形成不完全互溶的混合液，之后在搅拌下将pode加入混合液中混合均匀，即得调和混合燃料，以下实施例的混合燃料的制备方法与本实施例1相同。

实施例2

柴油37l，乙醇37l，pode26l。

柴油为十六烷值不低于48的石化柴油。所述乙醇质量百分比纯度为99.5％。

所述pode是分子式为ch3o(ch2o)3ch3和ch3o(ch2o)4ch3两种燃料的混合物。

所述pode中分子式为ch3o(ch2o)3ch3的燃料的体积分数为60％。

柴油中硫含量小于10ppm。

实施例3

柴油36.5l，乙醇36.5l，pode27l。

柴油为十六烷值不低于48的石化柴油。所述乙醇质量百分比纯度为99.5％。

所述pode是分子式为ch3o(ch2o)3ch3和ch3o(ch2o)4ch3两种燃料的混合物。

所述pode中分子式为ch3o(ch2o)3ch3的燃料的体积分数为70％。

柴油中硫含量小于10ppm。

实施例4

柴油36l，乙醇36l，pode28l。

柴油为十六烷值不低于48的石化柴油。所述乙醇质量百分比纯度为99.5％。

所述pode是分子式为ch3o(ch2o)3ch3和ch3o(ch2o)4ch3两种燃料的混合物。

所述pode中分子式为ch3o(ch2o)3ch3的燃料的体积分数为80％。

柴油中硫含量小于10ppm。

实施例5

柴油35l，乙醇35l，pode30l。

柴油为十六烷值不低于48的石化柴油。所述乙醇质量百分比纯度为99.5％。所述pode是分子式为ch3o(ch2o)3ch3和ch3o(ch2o)4ch3两种燃料的混合物。

所述pode中分子式为ch3o(ch2o)3ch3的燃料的体积分数为65％。

柴油中硫含量小于10ppm。

将实施例1至实施例5的四种不同混合燃料在一台排量为8.42l的重型柴油机进行试验，结果表明本发明提供的新型混合燃料排气烟度明显低于纯柴油或者柴油/poden两组分混合燃料，幅度可达50％以上，且co、thc均呈现不同程度的降低。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。