專利名稱：燃料組合物的制作方法
燃料組合物本發(fā)明涉及燃料組合物及加入其中的添加剤。具體地，本發(fā)明涉及用于柴油機(jī)燃料組合物的添加剤，特別地，適用于具有高壓燃料系統(tǒng)的現(xiàn)代柴油發(fā)動機(jī)的那些。由于用戶要求和法規(guī)，近年來柴油發(fā)動機(jī)的能量效率已變得高很多，顯示改善的性能并且具有減少的排放。通過改善燃燒過程，已經(jīng)引起性能和排放的這些改善。為了實(shí)現(xiàn)這種改善的燃燒所需的燃料霧化作用，已經(jīng)開發(fā)使用更高噴射壓カ和減小的燃料噴射器嘴孔直徑的燃料噴射設(shè)備。噴嘴處的燃料壓カ現(xiàn)在一般超過1500巴(L5 X IO8 Pa)。為了達(dá)到這個(gè)壓力，必須對燃料做的功也使燃料的溫度提高。這些高壓和高溫能造成燃料的降解。具有高壓燃料系統(tǒng)的柴油發(fā)動機(jī)可包括但不限于重型柴油發(fā)動機(jī)和更小的轎車類柴油發(fā)動機(jī)。重型柴油發(fā)動機(jī)可包括非常強(qiáng)大的發(fā)動機(jī)，例如具有20個(gè)主要為船舶設(shè)計(jì)的汽缸變體和功率輸出高達(dá)4300 kff的發(fā)電的MTU系列4000柴油機(jī)，或例如具有6個(gè)汽缸 和約240 kW的功率輸出的Renault dXi 7的發(fā)動機(jī)。典型的轎車柴油發(fā)動機(jī)是具有4個(gè)汽缸和100 kW或更小(取決于變體)的功率輸出的Peugeot DW10。在所有涉及本發(fā)明的柴油機(jī)中，共同的特征是高壓燃料系統(tǒng)。典型地，使用超過1350巴(1.35 X IO8 Pa)的壓力，但是，經(jīng)常會出現(xiàn)高達(dá)2000巴(2 x IO8 Pa)或更高的壓力。
這種高壓燃料系統(tǒng)的兩個(gè)非限制性的例子是共軌噴射系統(tǒng)(其中，利用高壓泵壓縮燃料，所述高壓泵通過共軌將燃料供給燃料噴射閥)和組合式噴射系統(tǒng)，其將高壓泵和燃料噴射閥整合在一個(gè)組件中，達(dá)到超過2000巴(2 X IO8 Pa)的最高可能噴射壓力。在這兩個(gè)系統(tǒng)中，在對燃料加壓過程中，燃料變熱，經(jīng)常達(dá)到約100°C或更高的溫度。在共軌系統(tǒng)中，在被遞送至噴射器之前，將燃料在高壓下保存于中央集油罐軌道中或分離的集油罐中。經(jīng)常地，使一些加熱的燃料返回到燃料系統(tǒng)的低壓側(cè)或返回到燃料箱中。在組合式噴射系統(tǒng)中，燃料在噴射器中被壓縮以產(chǎn)生高噴射壓力。這反過來提高燃料的溫度。在這兩種系統(tǒng)中，燃料在噴射前都存在于噴射器中，在此，其由于來自燃料腔的熱而被進(jìn)一歩加熱。在噴射器的頂端處的燃料的溫度能高達(dá)250-350°C。因此，燃料在噴射前在1350巴(1.35 x IO8 Pa)至超過2000巴(2 x IO8 Pa)的壓カ和約100°c至350°C的溫度下加壓，有時(shí)在燃料系統(tǒng)中回流，由此增加燃料經(jīng)歷這些條件的時(shí)間。柴油發(fā)動機(jī)的ー個(gè)共同問題是噴射器(特別地噴射器體)和噴射器嘴的積垢。積垢還會在燃料過濾器中發(fā)生。當(dāng)噴嘴被來自柴油機(jī)燃料的沉積物堵塞吋，發(fā)生噴射器嘴積垢。燃料過濾器的積垢可能與燃料回流到燃料箱中有夫。沉淀物隨著燃料的降解而增加。沉積物可能采取碳質(zhì)焦炭樣殘留物或粘性或膠狀殘留物的形式。柴油機(jī)燃料加熱得越多，就變得越來越不穩(wěn)定，特別是如果在壓カ下被加熱時(shí)。因此，具有高壓燃料系統(tǒng)的柴油發(fā)動機(jī)會造成燃料降解增加。
當(dāng)使用任何類型的柴油機(jī)燃料時(shí)，都可能發(fā)生噴射器積垢的問題。然而，ー些燃料可能特別傾向于造成積垢，或者，當(dāng)使用這些燃料吋，積垢可能發(fā)生得更快。例如，已發(fā)現(xiàn)含有生物柴油的燃料更容易產(chǎn)生噴射器積垢。含有金屬物質(zhì)的柴油機(jī)燃料也可能導(dǎo)致沉積物增カロ。金屬物質(zhì)可能是有意在添加劑組合物中加入燃料中，或可能作為污染物質(zhì)存在。如果來自燃料分配系統(tǒng)、車輛分配系統(tǒng)、車輛燃料系統(tǒng)、其它金屬部件和潤滑油的金屬物質(zhì)開始溶解或分散在燃料中，那么發(fā)生污染。過渡金屬尤其造成沉積物増加，特別是銅和鋅類。這些可能典型地以數(shù)PPb (十億分之幾)至50 ppm的水平存在,但是,相信可能造成問題的水平是O. I至50 ppm,例如O. I全 10 ppmο當(dāng)噴射器開始被堵塞或部分堵塞時(shí)，燃料的遞送效率下降并且燃料與空氣的混合變差。隨著時(shí)間的推移，這導(dǎo)致發(fā)動機(jī)功率下降、廢氣排放増加和燃料經(jīng)濟(jì)性變差。因?yàn)閲娚淦髯炜椎某叽鐪p小，所以，沉積物累積的相對影響變得更顯著。通過簡單的算木，在500 Mm孔內(nèi)的沉積物的5 Mm層使流通面積減少4%，而在200 Mm孔內(nèi)的相同的沉積物的5 Mm層使流通面積減少9. 8%。 目前，可以向柴油機(jī)燃料中加入含氮去污劑以減少焦化。典型的含氮去污劑是通過聚異丁烯取代的琥珀酸衍生物與聚亞烷基多胺的反應(yīng)形成的那些。然而，包括更細(xì)的噴射器嘴的更新的發(fā)動機(jī)更敏感，并且目前的柴油機(jī)燃料可能不適合包括這些更細(xì)的噴嘴孔的新發(fā)動機(jī)使用。
本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)開發(fā)了柴油機(jī)燃料組合物，當(dāng)用于具有高壓燃料系統(tǒng)的柴油發(fā)動機(jī)時(shí)，其相比現(xiàn)有技術(shù)的柴油機(jī)燃料組合物提供改善的性能。有利的是提供防止或減少柴油發(fā)動機(jī)中出現(xiàn)沉積物的柴油機(jī)燃料組合物?？梢哉J(rèn)為此類燃料組合物實(shí)施“保持清潔”功能，即它們防止或抑制積垢。然而，還希望提供這樣的柴油機(jī)燃料組合物，其幫助清潔(clean up)發(fā)動機(jī)中已經(jīng)形成的沉積物，特別是已形成于噴射器上的沉積物。此類燃料組合物當(dāng)在柴油發(fā)動機(jī)中燃燒時(shí)，從中除去沉積物，由此實(shí)現(xiàn)已經(jīng)積垢的發(fā)動機(jī)的“清潔(clean-up) ”。與“保持清潔”性質(zhì)ー樣，積垢的發(fā)動機(jī)的“清潔”可提供顯著的優(yōu)點(diǎn)。例如，優(yōu)良的清潔可導(dǎo)致功率増加和/或燃料經(jīng)濟(jì)性的提高。此外，從發(fā)動機(jī)特別是從噴射器除去沉積物可導(dǎo)致在需要噴射器保養(yǎng)或替換之前的間隔時(shí)間增加，由此減少保養(yǎng)費(fèi)。雖然由于上述理由，噴射器上的沉積物是在具有高壓燃料系統(tǒng)的現(xiàn)代柴油發(fā)動機(jī)中發(fā)現(xiàn)的特定問題，但是，希望提供這樣的柴油機(jī)燃料組合物，其還在更舊的傳統(tǒng)柴油發(fā)動機(jī)中提供有效的去污力，使得泵處提供的單種燃料可用于所有類型的發(fā)動機(jī)。還希望燃料組合物減少車輛燃料過濾器的積垢。提供防止或抑制燃料過濾器沉積物的出現(xiàn)即提供“保持清潔”功能的組合物將是有用的。提供從燃料過濾器除去存在的沉積物即提供“清掃”功能的組合物將是有用的。能提供這兩種功能的組合物將特別有用。根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供柴油機(jī)燃料組合物，其包含通過式(A)的化合物
O
A。ノ1
(A)與通過烴基取代的?；瘎┖褪?BI)或(B2)的胺反應(yīng)而形成的化合物的反應(yīng)形成的季銨鹽作為添加劑
權(quán)利要求
1.柴油機(jī)燃料組合物，其包含季銨鹽作為添加劑，所述季銨鹽通過式(A)的化合物
2.根據(jù)權(quán)利要求I的柴油機(jī)燃料組合物，其中，所述式(A)的化合物是pKa為3.5或更小的羧酸的酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的柴油機(jī)燃料組合物，其中，所述式(A)的化合物是選自如下的羧酸的酯取代的芳族羧酸、α -羥基羧酸和多元羧酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的柴油機(jī)燃料組合物，其中，所述式(A)的化合物是取代的芳族羧酸的酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的柴油機(jī)燃料組合物，其中，R是被一個(gè)或更多個(gè)選自以下的基團(tuán)取代的具有6至10個(gè)碳原子的取代的芳基烷氧羰基、硝基、氰基、羥基SR5或NR5R6,其中R5和R6各自獨(dú)立地是氫或任選地取代的C1至C22烷基。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的柴油機(jī)燃料組合物，其中，R是2-羥基苯基或2-氨基苯基且R1是甲基。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的柴油機(jī)燃料組合物，其中，所述式(A)的化合物是α-羥基羧酸的酯。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的柴油機(jī)燃料組合物，其中，所述式(A)的化合物是多元羧酸的酯。
9.根據(jù)任何一項(xiàng)以上權(quán)利要求的柴油機(jī)燃料組合物，其中，R2和R3各自獨(dú)立地是C1至C8烷基且X是具有2至5個(gè)碳原子的亞烷基。
10.根據(jù)任何一項(xiàng)以上權(quán)利要求的柴油機(jī)燃料組合物，所述組合物包含其它添加劑，該其它添加劑是以下物質(zhì)之間的曼尼希反應(yīng)的產(chǎn)物 (a)醛； (b)多胺；和 (c)任選地取代的苯酚。
11.根據(jù)權(quán)利要求11的柴油機(jī)燃料組合物，其中，組分(a)包括甲醛，組分(b)包括多亞乙基多胺，組分(C)包括對位取代的單烷基苯酚。
12.添加劑包裝物，將其加入柴油機(jī)燃料后提供如任何一項(xiàng)以上權(quán)利要求所述的組合物。
13.季銨鹽添加劑用于柴油機(jī)燃料組合物中以在使用所述柴油機(jī)燃料組合物時(shí)改進(jìn)柴油發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)性能的用途，其中，所述季銨鹽通過式(A)的化合物
14.根據(jù)權(quán)利要求14的用途，其中，所述柴油機(jī)燃料組合物還包含通過以下物質(zhì)之間的曼尼希反應(yīng)形成的添加劑， (a)醛； (b)多胺；和 (c)任選地取代的苯酚。
15.根據(jù)權(quán)利要求14或15的用途，其中，所述柴油發(fā)動機(jī)包括高壓燃料系統(tǒng)。
16.如權(quán)利要求I至12中任一項(xiàng)中所述的柴油機(jī)燃料組合物用于改進(jìn)具有高壓燃料系統(tǒng)的現(xiàn)代柴油發(fā)動機(jī)和傳統(tǒng)柴油發(fā)動機(jī)的性能的用途。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中任一項(xiàng)的提供“清潔”性能的用途。
全文摘要
柴油機(jī)燃料組合物，其包含作為添加劑的季銨鹽，所述季銨鹽通過式(A)的化合物與通過烴基取代的?；瘎┡c式(B1)或(B2)的胺的反應(yīng)形成的化合物的反應(yīng)來形成，其中，R是任選地取代的烷基、烯基、芳基或烷基芳基；R1是C1至C22烷基、芳基或烷基芳基；R2和R3是相同的或不同的具有1至22個(gè)碳原子的烷基；X是具有1至20個(gè)碳原子的亞烷基；n是0至20；m是1至5；R4是氫或C1至C22烷基。(A)
文檔編號C10L10/06GK102844415SQ201180008151
公開日2012年12月26日 申請日期2011年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者J.雷德, V.伯格斯, S.穆奎恩 申請人:因諾斯佩克有限公司