BE1021421B1 - Additif pour carburant permettant d'ameliorer le rendement des moteurs a injection directe du carburant - Google Patents

Abstract

La composition de carburant comprend une quantité majeure de carburant et une quantité mineure efficace d'un sel d'ammonium quaternaire présentant une perte de poids par analyse thermogravimétrique (ATG) supérieure à 50 % en poids à 350°C. La quantité de sel d'ammonium quaternaire présente dans le carburant est suffisante pour améliorer le rendement du moteur diesel à injection directe de carburant.

Description

ADDITIF POUR CARBURANT PERMETTANT D’AMÉLIORER LE RENDEMENT DES MOTEURS A INJECTION DIRECTE DU CARBURANT DOMAINE TECHNIQUE : [0001] La présente invention concerne des additifs pour carburant et des additifs et des additifs concentrés qui comprennent les additifs qui sont utilisés pour améliorer le rendement de moteurs à injection directe du carburant. En particulier, la demande concerne un additif pour carburant qui est efficace pour améliorer le rendement d'injecteurs directs de carburant pour des moteurs diesel. ARRIÈRE-PLAN ET RÉSUMÉ : [0002] On désire depuis longtemps maximiser l'économie de carburant, la puissance et la motricité des véhicules mus par des moteurs diesel tout en améliorant l'accélération, en réduisant les émissions et en prévenant l'hésitation. Alors qu’il est connu d'améliorer le rendement des moteurs à essence en utilisant des dispersants pour garder propres les soupapes et les injecteurs de carburant dans des moteurs à injection du carburant dans l'admission, ces dispersants ne sont pas nécessairement efficaces dans les moteurs diesel à injection directe du carburant. Les raisons de cette imprévisibilité résident dans les différences entre les moteurs à injection directe et indirecte du carburant et dans les carburants pour ces moteurs.

[0003] Par exemple, il existe une très grande différence entre les moteurs diesel à injection indirecte du carburant et les moteurs diesel plus modernes à injection directe du carburant par rampe commune à haute pression (RCHP). De même, des carburants diesel à faible teneur en soufre et des carburants diesel à très faible teneur en soufre sont à présent disponibles communément sur le marché pour de tels moteurs. Un carburant diesel "à faible teneur en soufre" signifie un carburant ayant une teneur en soufre de 50 ppm en poids, ou moins, sur la base du poids total du carburant. Un carburant diesel "à très faible teneur en soufre" (DTFS) signifie un carburant ayant une teneur en soufre de 15 ppm en poids, ou moins, sur la base du poids total du carburant. Les injecteurs d'un moteur RCHP opèrent à des pressions et à des températures beaucoup plus élevées que les anciens modèles de moteurs et de systèmes d'injection. La combinaison de carburants à faible teneur en soufre ou DTFS et des moteurs RCHP a conduit à un changement dans le type de dépôts dans les injecteurs et dans la fréquence de formation de dépôts dans les injecteurs que l’on trouve actuellement sur le marché.

[0004] Au cours des années, on a mis au point des compositions de dispersants pour les carburants diesel. Des compositions de dispersants connues dans la technique, à utiliser dans des carburants, comprennent des compositions qui peuvent contenir des succinimides de polyalkylène, des polyamines et des composés de Mannich à substitution polyalkyle. Des dispersants sont aptes à conserver la suie et la boue en suspension dans un fluide, toutefois les dispersants ne sont pas particulièrement efficaces pour nettoyer des surfaces une fois que des dépôts se sont formés sur les surfaces.

[0005] Dès lors, des compositions de carburant destinées à des moteurs diesel à injection directe de carburant produisent souvent des dépôts indésirables dans les moteurs. Par conséquent, des compositions améliorées pouvant prévenir l'accumulation de dépôts, en maintenant la propreté « d'origine » pendant la vie du véhicule sont souhaitables. Dans l'idéal, une même composition pouvant nettoyer les injecteurs de carburant encrassés tout en restaurant leur performance pour atteindre l'état antérieur « d'origine » serait tout à la fois souhaitable et utile pour réduire les émissions de gaz d'échappement dans l'air et pour améliorer le rendement de puissance des moteurs.

[0006] Conformément à la présente invention, des exemples de modes de réalisation procurent une composition de carburant diesel destinée à un moteur à combustion interne comprenant un procédé pour améliorer la performance d’injecteurs de carburant et un procédé pour nettoyer des injecteurs de carburant pour un moteur à combustion interne. La composition de carburant comprend une quantité majeure de carburant diesel et une quantité mineure efficace de sel d'ammonium quaternaire présentant une perte de poids par analyse thermogravimétrique (ATG) de plus de 50 % en poids à 350°C. La quantité de sel d'ammonium quaternaire présente dans le carburant est suffisante pour améliorer la performance d'un moteur diesel à injection directe de carburant ayant consommé la composition par comparaison à la performance d'un tel moteur ayant consommé une composition de carburant qui ne contient pas le sel d'ammonium quaternaire.

[0007] Un autre mode de réalisation de la présente invention procure un procédé d'amélioration de la performance des injecteurs d'un moteur diesel à injection directe de carburant. Le procédé comprend le fonctionnement du moteur avec une composition de carburant qui contient une quantité majeure de carburant et d'environ 5 à environ 200 ppm en poids, sur la base du poids total de carburant, d'un sel d'ammonium quaternaire présentant une perte de poids par analyse thermogravimétrique (ATG) supérieure à 50 % en poids à 350°C. Le sel d'ammonium quaternaire présent dans le carburant améliore la performance des injecteurs du moteur d'au moins environ 80 % lorsqu'on la mesure selon le protocole CEC F-98-08 pour l'injection directe.

[0008] Un autre mode de réalisation de la présente invention divulgue un procédé de fonctionnement d’un moteur diesel à injection directe de carburant. Le procédé comprend la combustion dans le moteur d’une composition de carburant contenant une quantité majeure de carburant et d’environ 5 à environ 200 ppm en poids, sur la base du poids total de carburant, d’un sel d'ammonium quaternaire présentant une perte de poids par analyse thermogravimétrique (ATG) supérieure à 50 % en poids à 350°C. Dans d’autres modes de réalisation, la perte de poids par ATG est supérieure à 70 % en poids, par exemple supérieure à 80 % en poids, et en particulier supérieure à 90 % en poids.

[0009] Un autre mode de réalisation de la présente invention procure un additif concentré pour un carburant à utiliser dans un moteur diesel à injection directe de carburant. L'additif concentré comprend un sel d'ammonium quaternaire présentant une perte de poids par analyse thermogravimétrique (ATG) supérieure à 50 % en poids à 350°C et au moins un composant sélectionné dans le groupe se composant d'agents diluants, d'agents compatibilisants, d'inhibiteurs de corrosion, d'agents d'amélioration de la fluidité à froid (additifs CFPP), d’agents abaissant le point de congélation, de solvants, d'agents désémulsifiants, d'additifs de lubrification, de modificateurs de friction, de stabilisateurs d'amines, d'agents d'amélioration de la combustion, d'agents dispersants, d'agents antioxydants, de stabilisateurs à chaud, d'agents d'amélioration de la conductivité, de désactivateurs de métal, de colorants de marquage, d'accélérateurs d'inflammation au nitrate organique, et de composés de manganèse tricarbonyle cyclomatiques.

[0010] Un avantage de l'additif pour carburant décrit ici est que l'additif peut non seulement réduire la quantité de dépôts se formant sur des injecteurs directs de carburant, mais aussi être efficace pour nettoyer les injecteurs encrassés suffisamment pour procurer une récupération de puissance accrue pour le moteur.

[0011] Des modes de réalisation et des avantages supplémentaires de la présente invention seront en partie mis en évidence dans la description détaillée qui suit, et/ou pourront être observés par la mise en pratique de la présente invention. Il convient de comprendre que la description générale qui précède ainsi que la description détaillée qui suit sont données uniquement à titre d'exemple et d'explication et qu'elles n'ont aucun effet restrictif sur la présente invention telle qu’elle est revendiquée.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'EXEMPLES DE RÉALISATION

[0012] Le composant d'additif pour carburant de la présente invention peut être utilisé en quantité mineure dans une quantité majeure de carburant et peut être ajouté au carburant directement ou ajouté sous la forme d'un composant d'un additif concentré au carburant. Un composant d'additif pour carburant particulièrement approprié pour améliorer le fonctionnement de moteurs à combustion interne peut être produit par une large variété de techniques de réaction bien connues avec des amines ou des polyamines. Par exemple, un tel composant d'additif peut être produit en faisant réagir une amine tertiaire de la formule

dans laquelle chacun des R1, R2 et R3 est sélectionné parmi des groupes hydrocarbyle contenant de 1 à 50 atomes de carbone, avec un agent de quaternarisation pour procurer un composant de la formule:

dans laquelle chacun des R1, R2, R3 et R4 est sélectionné parmi des groupes hydrocarbyle contenant de 1 à 50 atomes de carbone, dans laquelle au moins un et pas plus de trois des R1, R2, R3 et R4 est un groupe hydrocarbyle contenant de 1 à 4 atomes de carbone et au moins un des R1, R2, R3 et R4 est un groupe hydrocarbyle contenant de 8 à 50 atomes de carbone, M' est sélectionné parmi le groupe se composant d'un carboxylate, d'un nitrate, d'un nitrure, d'un nitrite, d'un hyponitrite, d'un phénate, d'un carbamate, d'un carbonate, d'un halogénure, d'un sulfate, d'un sulfite, d'un sulfure, d'un sulfonate, d'un phosphate, d’un phosphonate, et analogue. Dans un mode de réalisation, R1, R2, R3 et R4 sont chacun sélectionnés parmi des groupes hydrocarbyle contenant de 1 à 20 atomes de carbone, pourvu qu’au moins un des R1, R2, R3 et R4 contienne de 8 à 20 atomes de carbone. Dans un autre mode de réalisation, chacun des R1, R2, R3 et R4 est sélectionné parmi un groupe alkyle ou alcényle.

[0013] Des agents de quaternarisation appropriés peuvent être sélectionnés parmi le groupe se composant de carboxylates, carbonates, carbonates cycliques, phénates, époxydes à substitution hydrocarbyle, ou de mélanges de ceux-ci. Dans un mode de réalisation, l'agent de quaternarisation peut être dérivé d'un carbonate à substitution hydrocarbyle (ou alkyle). Dans un autre mode de réalisation, l'agent de quaternarisation peut être sélectionné parmi une époxyde à substitution hydrocarbyle. Dans un autre mode de réalisation, l'agent de quaternarisation peut être sélectionné parmi un carboxylate à substitution hydrocarbyle. Dans un mode de réalisation, l'agent de quaternarisation carboxylate exclut les oxalates.

[0014] Tel qu'utilisé ici, le terme « groupe hydrocarbyle » ou « hydrocarbyle » est utilisé dans son sens ordinaire, qui est bien connu de l'homme du métier. Spécifiquement, il désigne un groupe comportant un atome de carbone directement attaché au reste d'une molécule et ayant un caractère principalement hydrocarboné. Des exemples de groupes hydrocarbyle comprennent : (1) les substituants hydrocarbonés, à savoir les substituants aliphatiques (par exemple, alkyle ou alcényle), alicycliques (par exemple, cycloalkyle, cycloalcényle), et les substituants aromatiques à substitution aromatique, aliphatique et alicyclique, ainsi que les substituants cycliques dans lesquels le cycle est complété par une autre partie de la molécule (par exemple, deux substituants forment ensemble un radical alicyclique); (2) les substituants hydrocarbonés substitués, à savoir les substituants contenant des groupes non hydrocarbonés qui, dans le contexte de la présente description, ne modifient pas le substituant à caractère principalement hydrocarboné (par exemple, halogéno (en particulier chloro et fluoro), hydroxy, alcoxy, mercapto, alkylmercapto, nitro, nitroso, amino, alkylamino et sulfoxy); (3) les hétéro-substituants, à savoir les substituants qui, tout en ayant un caractère principalement hydrocarboné, dans le contexte de cette description, contiennent d'autres éléments que le carbone dans un cycle ou une chaîne par ailleurs composée d'atomes de carbone. Des hétéro-atomes comprennent le soufre, l'oxygène et l'azote, et comprennent des substituants tels que le pyridyle, le furyle, le thiényle et l'imidazolyle. En général, pas plus de deux, ou à titre d'exemple supplémentaire, pas plus d'un substituant non hydrocarboné sont présents pour dix atomes de carbone dans le groupe hydrocarbyle; dans certains modes de réalisation, aucun substituant non hydrocarboné n'est présent dans le groupe hydrocarbyle.

[0015] Tel qu'utilisé ici, le terme « quantité majeure » s'entend comme désignant une quantité supérieure ou égale à 50 % en poids, par exemple d'environ 80 à environ 98 % en poids par rapport au poids total de la composition. Par ailleurs, tel qu'utilisé ici, le terme « quantité mineure » s'entend comme désignant une quantité inférieure à 50 % en poids par rapport au poids total de la composition.

[0016] Des procédés pour produire des sels d'ammonium quaternaires comprennent, sans y être limités, des réactions d'échange d'ions, ou l'alkylation directe d'une amine ou d’une polyamine tertiaire. L'alkylation directe peut comprendre la méthylation d'amines tertiaires telles que la pyridine et l'isoquinoline avec des carboxylates de méthyle, ou l’alkylation d'une amine tertiaire avec un époxyde hydrocarbyle dans une réaction à une ou deux étapes.

Composé aminé [0017] Dans un mode de réalisation, une amine tertiaire comprenant des monoamines et des polyamines peut être mise en réaction avec un agent de quaternarisation. On peut utiliser des composés aminés tertiaires appropriés de la formule

dans laquelle chacun des R1, R2 et R3 est sélectionné parmi des groupes hydrocarbyle contenant de 1 à 50 atomes de carbone. Chaque groupe hydrocarbyle R1 à R3 peut, de façon indépendante, être linéaire, ramifié, substitué, cyclique, saturé, insaturé, ou contenir un ou plusieurs hétéro-atomes. Des groupes hydrocarbyle appropriés peuvent comprendre, mais sans y être limités, des groupes alkyle, des groupes aryle, des groupes alkylaryle, des groupes arylalkyle, des groupes alcoxy, des groupes aryloxy et analogues. Des groupes hydrocarbyle particulièrement appropriés peuvent être des groupes alkyle linéaires ou ramifiés. Quelques exemples représentatifs de réactifs aminés qui peuvent être quaternarisés pour produire des composés de la présente invention sont: triméthylamine, triéthylamine, tri-n-propylamine, diméthyl éthyl amine, diméthyl lauryl amine, diméthyl oleyl amine, diméthyl stéaryl amine, diméthyl eicosyl amine, diméthyl octadécyl amine, N-méthyl pipéridine, Ν,Ν'-diméthyl pipérazine, N-méthyl-N'-éthyl pipérazine, N-méthyl morpholine, N-éthyl morpholine, N-hydroxyéthyl morpholine, pyridine, triéthanolamine, triisopropanolamine, méthyl diéthanolamine, diméthyl éthanolamine, lauryl diisopropanolamine, stéaryl diéthanolamine, dioléyl éthanolamine, diméthyl isobutanolamine, méthyl diisooctanolamine, diméthyl propénylamine, diméthyl buténylamine, diméthyl octénylamine, éthyl didodécénylamine, dibutyl eicosénylamine, triéthylènediamine, hexaméthylène tétramine, Ν,Ν,Ν’,Ν'-tétraméthyléthylènediamine, Ν,Ν,Ν',Ν’-tétraméthylpropylène-diamine, N,N,N',N'-tétraéthyl-l,3-propanediamine, méthyldicyclohexylamine, 2,6-diméthylpyridine, diméthylcyclohexylamine, amidopropyldiméthylamine à substitution alkyle ou alcényle en Ci0-C22 , imidopropyldiméthylamine succinique à substitution alkyle ou alcényle en Ci0-C22, et analogues.

[0018] Si l’amine contient uniquement des groupes aminés primaires ou secondaires, il est nécessaire d'alkyler au moins un des groupes aminés primaires ou secondaires en un groupe aminé tertiaire avant de quaternariser l'amine. Dans un mode de réalisation, l'alkylation d'amines primaires et d’amines secondaires ou de mélanges avec des amines tertiaires peut être entièrement ou partiellement alkylée en une amine tertiaire et encore alkylée en un sel quaternaire, le tout en une seule étape. Si on utilise une réaction en une seule étape, il peut être nécessaire de tenir compte correctement des hydrogènes sur les azotes et de fournir une base ou un acide selon les besoins (par exemple, l'alkylation jusqu'à l'amine tertiaire requiert l'enlèvement (neutralisation) de l'hydrogène (proton) du produit de l'alkylation). Si on utilise des agents d'alkylation, tels que des halogénures d'alkyle ou des sulfates de dialkyle, le produit de l'alkylation d'une amine primaire ou secondaire est un sel protonaté et a besoin d'une source de base pour libérer l’amine et pour évoluer vers le sel quaternaire. De tels agents d'alkylation nécessitent l’alkylation de l’amine tertiaire, et le produit est un halogénure d'ammonium quaternaire ou du sulfate de monométhyle. Au contraire, des époxydes comme agents d'alkylation réalisent à la fois l'alkylation et la neutralisation, de telle manière que le produit d'alkylation intermédiaire soit déjà l'amine libre. Pour évoluer vers le sel quaternaire avec des époxydes, il est nécessaire de fournir l'équivalent d'un acide pour fournir un proton pour le groupe hydroxy et un contre anion pour le sel.

Agent de quaternarisation [0019] L'agent de quaternarisation approprié pour convertir l'amine tertiaire en un composé d'azote quaternaire peut être sélectionné parmi le groupe se composant de carboxylates, carbonates, carbonates cycliques, phénates, époxydes, carbamates, halogénures, sulfates, sulfites, sulfures, sulfonates, phosphates, phosphonates à substitution hydrocarbyle, ou des mélanges de ceux-ci. Les phénates à substitution hydrocarbyle à partir desquels l'anion du composé d'ammonium quaternaire peut être dérivé sont de différents types. Par exemple, des phénates à substitution hydrocarbyle peuvent être dérivés de phénols de la formule:

dans laquelle n = 1, 2, 3, 4 ou 5, où R20 peut être un hydrogène, ou un groupe alkyle, cycloalkyle, alcényle, cycloalcényle ou aryl, substitué ou non substitué. Le/les groupe(s) hydrocarboné(s) peut/peuvent être lié(s) à l'anneau benzène par un groupe céto ou thio-céto. Alternativement, le/les groupe(s) hydrocarboné(s) peut/peuvent être lié(s) via un atome d'oxygène ou un atome d'azote. Des exemples de tels phénols comprennent: o-crésol; m-crésol; p-crésol; 2,3-diméthylphénol; 2,4-diméthylphénol; 2,3,4-triméthylphénol; 3-éthyl-2,4-diméthylphénol; 2,3,4,5- tétraméthylphénol, 4-éthyl-2,3,5,6-tétraméthylphénol; 2-éthylphénol; 3- éthylphénol; 4-éthylphényle; 2-n-propylphénol; 2-isopropylphénol; 4-isopropylphénol; 4-n-butylphénol; 4-isobutylphénol; 4-secbutylphénol; 4-t- butylphénol; 4-nonylphénol; 2-dodécylphénol; 4-dodécylphénol; 4-octadécylphénol; 2-cyclohexylphénol; 4-cyclohexylphénol; 2-allylphénol; 4-allylphénol; 2-hydroxydiphényle; 4-hydroxydiphénol; 4-méthyl-4-hydroxydiphényle; o- méthoxyphénol; p-méthoxyphénol; p-phénoxyphénol; et 4-hydroxyphényl- diméthylamine.

[0020] Sont également inclus des phénols de la formule:

et/ou

dans lesquelles R20 et R21, qui peuvent être identiques ou différents, sont ceux définis plus haut pour R20, et m et n sont des nombres entiers, et pour chaque m ou n supérieur à 1, chaque R20 et R21 peut être identique ou différent.

[0021] Des exemples de tels phénols comprennent: 2,2-dihydroxy-5,5- diméthyldiphénylméthane; 5,5-dihydroxy-2,2-diméthyldiphénylméthane; 4,4-dihydroxy-2,2-diméthyldiméthyldiphénylméthane; 2,2-dihydroxy-5,5-dinonyl- diphénylméthane; 2,2-dihydroxy-5,5-didodécylphénylméthane; 2,2,4,4-tétra-t-butyl-3,3-dihydroxy-5,5-didodécylphénylméthane; et 2,2,4,4-tétra-t-butyl-3,3-dihydroxydiphénylméthane.

[0022] Les groupes hydrocarbyle (ou alkyle) des carbonates à substitution hydrocarbyle peuvent contenir 1 à 50, 1 à 20, 1 à 10 ou 1 à 5 atomes de carbone par groupe. Dans un mode de réalisation, les carbonates à substitution hydrocarbyle contiennent deux groupes hydrocarbyle qui peuvent être identiques ou différents. Des exemples de carbonates à substitution hydrocarbyle appropriés comprennent les carbonates de diméthyle, de diéthyle, d'éthylène et de propylène et des mélanges de ceux-ci.

[0023] Dans un autre mode de réalisation, l'agent de quaternarisation peut être un époxyde hydrocarbyle, représenté par exemple par la formule qui suit, en combinaison avec un acide:

dans laquelle R5, R6, R7 et R8 peuvent être, de façon indépendante, un hydrogène ou un groupe hydrocarbyle Ci-48. Des exemples d'époxydes hydrocarbyle peuvent comprendre, mais sans y être limités, l'oxyde de styrène, l'oxyde d'éthylène, l'oxyde de propylène, l'oxyde de butylène, l'époxyhexane, l'oxyde de oct-ll-ène, l'oxyde de stilbène et l'époxyde C2-50· [0024] Les sels d'ammonium quaternaires peuvent être produits en une étape ou en deux étapes. L'alkylation d'une amine tertiaire avec un époxyde alkyle peut être effectuée dans une réaction en une seule étape en présence d'un acide comme cela est décrit dans les documents de brevet US 4 814 108 et 4 675 180, ou dans un procédé en deux étapes qui comprend l'alkylation de l'amine tertiaire en milieu polaire puis en mélangeant le produit alkylé avec un acide. Par exemple, 1 mole de l'amine peut être traitée avec X moles de l'oxyde d'oléfine (où X est le nombre d'azotes tertiaires dans la molécule d'amine) en présence d'un excès d'eau au-delà de la quantité requise par la stœchiométrie de la réaction.

[0025] A titre d'autre exemple, la pyridine (1 mole) peut être traitée avec un oxyde d'oléfine (1 mole) dans l'eau (> 1 mole). La triéthylènediamine (1 mole) peut être traitée avec un oxyde d'oléfine (2 moles) dans l'eau (> 2 moles). L'hexamine (1 mole) peut être traitée avec un oxyde d'oléfine (4 moles) dans l'eau (> 4 moles).

[0026] Toutefois, l'oxyde d'oléfine peut être utilisé en excès, si cela est requis ou désiré, l'oxyde d'oléfine en excès réagissant alors avec l'hydroxyde d'ammonium quaternaire. Comme on l'a indiqué plus haut, une quantité quelconque d'eau peut être utilisée pour autant qu'elle représente un excès par rapport à la quantité requise par la stœchiométrie de la réaction.

[0027] La réaction peut être effectuée en mettant en contact et en mélangeant l'amine avec l'oxyde d'oléfine dans le récipient de réaction, dans lequel de l'eau est ajoutée au mélange de réaction. La vitesse d'addition de l'eau n'affecte pas la qualité du produit final, mais une addition lente de l'eau peut être utilisée pour contrôler une réaction exothermique.

[0028] En variante, l'amine peut être mélangée avec de l'eau dans le récipient de réaction et l'oxyde d'oléfine est alors ajouté au mélange de réaction agité. L'oxyde d'oléfine peut être ajouté sous forme d'un gaz soit pur soit dilué avec un porteur inerte (par exemple de l'azote); d'un liquide, d'une solution dans l'eau; ou d'une solution dans un solvant organique miscible dans l'eau (par exemple alcool méthylique ou éthylique). La vitesse d'addition de i'oxyde d'oléfine n'est pas critique pour la qualité du produit final mais une faible vitesse d'addition peut être utilisée pour contrôler une réaction exothermique.

[0029] Dans une autre variante de la séquence de réaction, l'oxyde d'oléfine peut être mélangé avec l'eau dans le récipient de réaction et l'amine est ajoutée au mélange de réaction. L'amine peut être ajoutée sous forme de gaz pur, de liquide ou de solide; d'une solution dans l'eau; d'une solution dans un solvant organique soluble dans l'eau. Comme pour l'addition de l'oxyde d'oléfine et de l'eau, la vitesse d'addition de l'amine peut être utilisée pour contrôler une réaction exothermique.

[0030] Pour faciliter la réaction, les réactifs mélangés peuvent être chauffés ensemble à une température donnée tandis que le troisième réactif est ajouté à une vitesse suffisante pour maintenir une vitesse de réaction constante et une température de réaction contrôlable. En variante, les réactifs peuvent être chauffés dans un récipient sous pression mais, lorsque l'on chauffe les réactifs pour favoriser la réaction, il est préférable d'éviter une température supérieure à 100°C afin de prévenir la décomposition de l'hydroxyde d'ammonium quaternaire. La deuxième étape de la séquence de réaction comprend la neutralisation de l'hydroxyde d'ammonium quaternaire formé dans la première étape avec l'acide organique.

[0031] D'une manière générale, on mélange suffisamment d'acide avec la solution obtenue dans la première étape pour neutraliser l'hydroxyde d'ammonium quaternaire. Toutefois, un excès d'acide peut être utilisé si nécessaire, par exemple lorsque seul un groupe d'acide carboxylique d'un acide poiybasique doit être neutralisé. La réaction de neutralisation peut être effectuée en l'absence de tout solvant; en présence d'un alcool, par exemple méthanol, éthanol, isopropanoi, 2-éthoxyéthanol, 2-éthylhexanol, ou éthylène glycol; en présence de tout autre solvant organique polaire, par exemple acétone, méthyléthylcétone, chloroforme, tétrachlorure de carbone, ou tétrachloroéthane; en présence d'un solvant hydrocarboné, par exemple hexane, heptane, white spirit, benzène, toluène ou xylène; ou en présence d'un mélange de n'importe lesquels des solvants ci-dessus.

[0032] L'acide organique qui peut être utilisé dans la deuxième étape de la réaction et qui forme dès lors l'anion dans le sel d'ammonium quaternaire peut être par exemple un acide carboxylique, un phénol, un phénol sulfuré, ou l'acide sulfonique.

[0033] La réaction de neutralisation peut être effectuée à la température ambiante, mais on utilise généralement une température élevée. Lorsque la réaction est achevée, l'eau et tous les solvants utilisés peuvent être éliminés par chauffage du produit de réaction sous vide. Le produit est généralement dilué avec une huile minérale, un carburant diesel, du kérosène, ou un solvant hydrocarboné inerte pour empêcher le produit d'être trop visqueux.

[0034] Dans un autre mode de réalisation, l'agent de quaternarisation peut être un carboxylate à substitution hydrocarbyle, également connu comme un ester d'un acide carboxylique. Les acides correspondants des carboxylates peuvent être sélectionnés parmi les acides mono-, di- ou polycarboxyliques. Les acides monocarboxyliques peuvent comprendre un acide de la formule R-COOH, dans laquelle R est un hydrogène, ou un groupe alkyle, cycloalkyle, alcényle, cycloalcényle, ou aryle, substitué ou non substitué, contenant de 1 à 50 atomes de carbone. Des exemples de tels acides comprennent l'acide formique, l'acide acétique, l'acide propionique, l'acide butyrique, l'acide valérique, l’acide palmitique, l'acide stéarique, l'acide cyclohexanecarboxylique, l'acide 2-méthylcyclohexane-carboxylique, l'acide 4-méthylcyclohexanecarboxylique, l'acide oléique, l'acide linoléique, l'acide cyclohex-2-énoïque, l'acide benzoïque, l’acide 2-méthylbenzoïque, l'acide 3-méthylbenzoïque, l'acide 4-méthylbenzoïque, l'acide salicylique, l'acide 2-hydroxy-4-méthylbenzoïque, l'acide 2-hydroxy-4-éthylsalicylique, l'acide p- hydroxybenzoïque, l'acide 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzoïque, l'acide o- aminobenzoïque , l'acide p-aminobenzoïque, l'acide o-méthoxybenzoïque et l'acide p-méthoxybenzoïque.

[0035] Les acides dicarboxyliques peuvent comprendre un acide de la formule:

dans laquelle n est zéro ou un nombre entier, comprenant par exemple l'acide oxalique, l'acide malonique, l'acide succinique, l'acide glutarique, l'acide adipique, l'acide pimélique et l'acide subérique. Sont également inclus des acides de la formule:

dans laquelle x est zéro ou un nombre entier, y est zéro ou un nombre entier et x et y peuvent être égaux ou différents et R est un hydrogène, ou un groupe alkyle, cycloalkyle, alcényle, cycloalcényle, ou aryle, substitué ou non substitué, contenant de 1 à 50 atomes de carbone comme on l'a décrit plus haut. Des exemples de tels acides comprennent les acides succiniques d'alkyle ou d'alcényle, l'acide 2-méthylbutanedioïque, l'acide 2-éthylpentanedioïque, l'acide 2-n-dodécyl-butanedioïque, l'acide 2-n-dodécénylbutanedioïque, l'acide 2-phénylbutanedioïque, et l'acide 2-(p-méthylphényl)butanedioïque. Sont également inclus les acides dicarboxyliques alkyle polysubstitués dans lesquels d’autres groupes R tels que décrits ci-dessus peuvent être substitués sur la chaîne alkyle. Des exemples comprennent l’acide 2,2-diméthylbutanedioïque, l'acide 2,3-diméthylbutanedioïque; l'acide 2,3,4-triméthylpentanedioïque, l'acide 2,2,3-triméthylpentanedioïque, et l'acide 2-éthyl-3-méthylbutanedioïque.

[0036] Les acides dicarboxyliques comprennent également des acides de la formule

dans laquelle r est un nombre entier égal à 2 ou plus. Des exemples comprennent l'acide maléique, l'acide fumarique, l'acide pent-2-ènedioïque, l'acide hex-2-ènedioïque; l'acide hex-3-ènedioïque; l'acide 5-méthylhex-2-ènedioïque; l'acide 2,3-diméthylpent-2-ènedioïque; l'acide 2-méthylbut-2-ènedioïque; l'acide 2-dodécylbut-2-ènedioïque; et l'acide 2-polyisobutylbut-2-ènedioïque.

[0037] Les acides dicarboxyliques comprennent également des acides dicarboxyliques aromatiques, par exemple l'acide phtalique, l'acide isophtalique, l'acide téréphtalique, et des acides phtaliques substitués de la formule:

dans laquelle R est défini comme ci-dessus et n = 1, 2, 3 ou 4, et lorsque n > 1, alors les groupes R peuvent être identiques ou différents. Des exemples de tels acides comprennent l'acide 3-méthylbenzène-l,2-dicarboxylique; l'acide 4-phénylbenzène-l,3-dicarboxylique; l’acide 2-(l-propényl)benzène-l,4- dicarboxylique; et l'acide 3,4-diméthylbenzène-l,2-dicarboxylique.

[0038] Pour l'alkylation avec un carboxylate d’alkyle, il est souhaitable que l’acide correspondant du carboxylate ait un pKa de moins de 4,2. Par exemple, l’acide correspondant du carboxylate peut avoir un pKa de moins de 3,8, tel que moins de 3,5, un pKa de moins de 3,1 étant particulièrement souhaitable. Des exemples de carboxylates appropriés peuvent comprendre, mais sans y être limités, le maléate, le citrate, le fumarate, le phtalate, le 1,2,4-benzènetricarboxylate, le 1,2,4,5-benzènetétracarboxylate, le nitrobenzoate, le nicotinate, l'oxalate, l'aminoacétate, et le salicylate.

[0039] Dans un autre mode de réalisation, le sel d'ammonium quaternaire peut être préparé par des réactions d'échange d'ions, telles que

dans lesquelles X est un halogénure, R est défini comme ci-dessus et Ar est un groupe aromatique. Le sel quaternaire peut aussi être préparé par alkylation directe d'une amine ou polyamine tertiaire. Des agents d’alkylation comprennent, sans y être limités, un halogénure d'alkyle, un carbonate d'alkyle, un sulfate d'alkyle, un carbonate cyclique, un époxyde d'alkyle, un carboxylate d'alkyle, et un carbamate d'alkyle.

[0040] Dans certains aspects de la présente demande, les compositions de sel d'ammonium quaternaire de la présente invention peuvent être utilisées en combinaison avec un support soluble dans le carburant. De tels supports peuvent être de différents types, tels que des liquides ou des solides, par exemple des cires. Des exemples de supports liquides comprennent, mais sans y être limités, une huile minérale et des oxygénâtes, tels que des éthers polyalkoxylés liquides (également connus comme polyalkylène glycols ou éthers de polyalkylène), des phénols polyalkoxylés liquides, des esters polyalkoxylés liquides, des amines polyalkoxylées liquides, et des mélanges de ceux-ci. Des exemples de supports d'oxygénates peuvent être trouvés dans le document de brevet US n° 5 752 989, délivré le 19 mai 1998 à Henly et al., dont la description des supports est incorporée ici dans son intégralité à titre de référence. Des exemples additionnels de supports d'oxygénates comprennent des polyalkoxylates d'aryle à substitution alkyle décrits dans la publication de brevet US n° 2003/0131527, publiée le 17 juillet 2003 délivré à Colucci et al., dont la description est incorporée ici dans son intégralité à titre de référence.

[0041] Dans d'autres aspects, des compositions de sel d'ammonium quaternaire peuvent ne pas contenir un support. Par exemple, certaines compositions de la présente invention peuvent ne pas contenir d'huile minérale ou d'oxygénates, tels que les oxygénâtes décrits ci-dessus.

[0042] Un ou plusieurs composés optionnels supplémentaires peuvent être présents dans la composition de carburant des modes de réalisation divulgués. Par exemple, les carburants peuvent contenir des quantités conventionnelles de promoteurs de cétane, d'inhibiteurs de corrosion, d'agents d’amélioration de la fluidité à froid (additif CFPP), des agents abaissant le point de congélation, des solvants, des agents désémulsifiants, des additifs de lubrification, des modificateurs de friction, des stabilisateurs d'amines, des agents d'amélioration de la combustion, des agents dispersants, des agents antioxydants, des stabilisateurs à chaud, des agents d'amélioration de la conductivité, des désactivateurs de métal, des colorants de marquage, des accélérateurs d'inflammation au nitrate organique, et des composés de manganèse tricarbonyle cyclomatiques, et analogues. Dans certains aspects, les compositions décrites ici peuvent contenir environ 10 % en poids ou moins, ou dans d'autres aspects environ 5 % en poids ou moins, sur la base du poids total de l'additif concentré, ou d'un ou de plusieurs des additifs ci-dessus. De façon similaire, les carburants peuvent contenir des quantités appropriées de composants de mélange pour carburant conventionnels tels que le méthanol, l'éthanol, les éthers de dialkyle et analogues.

[0043] Dans certains aspects des modes de réalisation divulgués, des accélérateurs d'inflammation au nitrate organique qui comprennent des nitrates aliphatiques ou cycloaliphatiques dans lesquels le groupe aliphatique ou cycloaliphatique est saturé, et qui contiennent jusqu'à environ 12 atomes de carbone, peuvent être utilisés. Des exemples d'accélérateurs d'inflammation au nitrate organique qui peuvent être utilisés sont le nitrate de méthyle, le nitrate d'éthyle, le nitrate de propyle, le nitrate d'isopropyle, le nitrate d'allyle, le nitrate de butyle, le nitrate d'isobutyle, le nitrate de sec-butyle, le nitrate de tert-butyle, le nitrate d'amyle, le nitrate d'isoamyle, le nitrate de 2-amyle, le nitrate de 3-amyle, le nitrate d'hexyle, le nitrate d'heptyle, le nitrate de 2-heptyle, le nitrate d'octyle, le nitrate d'isooctyle, le nitrate de 2-éthylhexyle, le nitrate de nonyle, le nitrate de décyle, le nitrate d'undécyle, le nitrate de dodécyle, le nitrate de cyclopentyle, le nitrate de cyclohexyle, le nitrate de méthylcyclohexyle, le nitrate de cyclododécyle, le nitrate de 2-éthoxyéthyle, le nitrate de 2-(2-éthoxyéthyl)-éthyle, le nitrate de tétrahydrofuranyle, et analogues. Des mélanges de ces matériaux peuvent aussi être utilisés.

[0044] Des exemples de désactivateurs de métaux optionnels appropriés, utiles dans les compositions de la présente invention, sont divulgués dans le document de brevet US n° 4 482 357, délivré le 13 novembre 1984, dont le contenu est incorporé ici dans son intégralité à titre de référence. De tels désactivateurs de métaux comprennent, par exemple, le salicylidène-o-aminophénol, la disalicylidène éthylènediamine, la disalicylidène propylènediamine, et le N,N'-disalicylidène-l,2-diaminopropane.

[0045] Des composés de manganèse tricarbonyle cyclomatiques optionnels qui peuvent être employés dans les compositions de la présente demande comprennent, par exemple, le cyclopentadiényle tricarbonyle de manganèse, le méthyl-cyclopentadiényle tricarbonyle de manganèse, l'indényle tricarbonyle de manganèse, et l'éthylocyclopentadiényle tricarbonyle de manganèse. Encore d'autres exemples de composés de manganèse tribarbonyle cyclomatiques sont divulgués dans le document de brevet US n° 5 575 823, délivré le 19 novembre 1996, et dans le document de brevet US n° 3 015 668, délivré le 2 janvier 1962, dont les deux contenus sont incorporés ici dans leur intégralité à titre de référence.

[0046] Lors de la formulation des compositions de carburant de la présente demande, les additifs peuvent être employés en des quantités suffisantes pour réduire ou inhiber la formation de dépôts dans un circuit de carburant ou dans une chambre de combustion d'un moteur et/ou d'un carter de vilebrequin. Dans certains aspects, les carburants peuvent contenir des quantités mineures du produit de réaction décrit ci-dessus, qui contrôle ou réduit la formation de dépôts dans le moteur, par exemple des dépôts sur les injecteurs dans des moteurs diesel. Par exemple, les carburants diesel de la présente invention peuvent contenir, sur une base d'ingrédients actifs, une quantité du sel d'ammonium quaternaire dans la plage d'environ 5 mg à environ 200 mg de produit de réaction par kg de carburant, comme dans la plage d'environ 10 mg à environ 150 mg par kg de carburant ou dans la plage d'environ 30 mg à environ 100 mg du sel d'ammonium quaternaire par kg de carburant. Dans des aspects, où un support est employé, les compositions de carburant peuvent contenir, sur une base d'ingrédients actifs, une quantité de support dans la plage d'environ 1 mg à environ 100 mg de support par kg de carburant, comme d'environ 5 mg à environ 50 mg de support par kg de carburant.

La base d’ingrédients actifs exclut le poids (i) des composants n'ayant pas réagi associés au et restant dans le produit tel qu'il est produit et utilisé, et (ii) des solvants, s’il y en a, utilisés dans la fabrication du produit soit pendant soit après sa formation mais avant l’addition d’un support, si un support est employé.

[0047] Les additifs de la présente invention, y compris le produit de réaction décrit ci-dessus, et des additifs optionnels utilisés dans la formulation des carburants de la présente invention, peuvent être mélangés dans le carburant diesel de base individuellement ou en diverses sous-combinaisons. Dans certains modes de réalisation, les composants d'additifs de la présente demande peuvent être mélangés dans le carburant diesel en utilisant simultanément un additif concentré, puisque ceci tire profit de la compatibilité mutuelle et de la commodité fournies par la combinaison d'ingrédients lorsqu'ils se trouvent sous la forme d'un additif concentré. De même, l'utilisation d'un concentré peut réduire le temps de mélange et diminuer la possibilité d'erreurs de mélange.

[0048] Les carburants de la présente demande peuvent être utilisés pour le fonctionnement d'un moteur diesel. Le moteur comprend les moteurs stationnaires (par exemple des moteurs utilisés dans des installations de production d'énergie électrique, dans des stations de pompage, etc.) et les moteurs mobiles (par exemple les moteurs utilisés pour produire le mouvement dans les automobiles, les camions, l'équipement routier, les véhicules militaires, etc.). Par exemple, les carburants peuvent comprendre n'importe quel et tous carburants d'essence et de distillât moyen, carburants diesel, carburants biorenouvelables, carburants biodiesel, carburants de gaz naturel liquéfié (GNL), carburant pour réacteurs, alcools, éthers, kérosène, carburants à faible teneur en soufre, carburants synthétiques, tels que les carburants de Fischer-Tropsch, gaz de pétrole liquéfié, combustibles pour soutes, carburants de charbon liquéfié (CTL), carburants de biomasse liquéfiée (BTL), carburants à haute teneur en asphaltène, carburants dérivés du charbon (naturel, nettoyé et coke de pétrole), biocarburants de genre génétique et les récoltes et les extraits de celles-ci, et le gaz naturel. Il faut comprendre que les "carburants biorenouvelables" utilisés ici signifient tout carburant qui est dérivé de ressources autres que le pétrole. De telles ressources comprennent, mais n'y sont pas limitées, les graines, le maïs, le soja et autres cultures; les herbes, telles que le panic raide, la miscanthe, et les herbes hybrides; les algues, le goémon, les huiles végétales; les graisses naturelles; et des mélanges de ceux-ci. Dans un aspect, le carburant biorenouvelable peut comprendre des alcools monohydroxy, tels que ceux comprenant de 1 à environ 5 atomes de carbone. Des exemples non limitatifs d'alcools monohydroxy comprennent le méthanol, l'éthanol, le propanol, le n-butanol, l'isobutanol, l'alcool 1-butylique, l'alcool amylique, et l'alcool isoamylique.

[0049] Par conséquent, des aspects de la présente demande portent sur des procédés pour réduire la quantité de dépôts sur les injecteurs de moteurs comportant au moins une chambre de combustion et un ou plusieurs injecteurs directs de carburant en connexion fluidique avec la chambre de combustion. Dans un autre aspect, les sels d'ammonium quaternaires décrits ici peuvent être combinés avec des sels d'ammonium quaternaires de poids moléculaire relativement élevé comprenant un ou plusieurs groupes polyoléfine; tels que des sels d'ammonium quaternaires de polymono-oléfines, polyhydrocarbyle succinimides; des composés polyhydrocarbyle de Mannich; des amides et des esters polyhydrocarbyle, dans lesquels un "poids moléculaire relativement élevé" signifie un poids moléculaire moyen en nombre supérieur à 600 daltons. Les sels d'ammonium quaternaires qui précèdent par exemple divulgués dans les documents de brevet US n° 3 468 640; 3 778 371; 4 056 531; 4 171 959; 4 253 980; 4 326 973; 4 338 206; 4 787 916; 5 254 138; 7 906 470; 7 947 093; 7 951 211; dans la publication de demande de brevet US n° 2008/0113890; dans les demandes de brevet européen n° EP 0293192; EP 2033945; et dans la demande PCT n° WO 2001/110860.

[0050] Dans certains aspects, les procédés comprennent l'injection d'un carburant à l'inflammation par compression à base d'hydrocarbure comprenant le sel d'ammonium quaternaire de la présente invention à travers les injecteurs du moteur diesel dans la chambre de combustion, et l'allumage du carburant à allumage par compression. Dans certains aspects, le procédé peut aussi comprendre le mélange dans le carburant diesel d'au moins un des ingrédients supplémentaires optionnels décrits ci-dessus.

[0051] Dans un mode de réalisation, les carburants diesel de la présente demande peuvent être essentiellement exempts, notamment dépourvus, de composés conventionnels dispersants de succinimide. Dans un autre mode de réalisation, le carburant est essentiellement exempt de sel d’ammonium quaternaire d’un succinimide hydrocarbyle ou d'un sel d’ammonium quaternaire d'un composé hydrocarbyle de Mannich ayant un poids moléculaire moyen en nombre supérieur à 600 daltons. Le terme "essentiellement exempt" est défini pour les besoins de la présente demande comme correspondant à des concentrations qui n'ont sensiblement aucun effet mesurable sur la propreté des injecteurs ou la formation de dépôts.

EXEMPLES

[0052] Les exemples suivants illustrent les exemples de modes de réalisation de la présente divulgation. Dans ces exemples ainsi qu'ailleurs dans cette demande, toutes les parts et tous les pourcentages sont en poids, sauf indication contraire. Ces exemples sont destinés à être présentés uniquement à titre d'illustration, mais pas à limiter la portée de l'invention décrite ici.

Exemple comparatif 1 - Succinimide de polyisobutylène conventionnel (PIBSI) [0053] On a produit un additif par la réaction d'un anhydride succinique de polyisobutylène d'un poids moléculaire moyen en nombre de 950 (PIBSA) avec de la tétraéthylènepentamine (ΤΕΡΑ) dans un rapport molaire de PIBSA/TEPA = 1/1. Une procédure modifiée du document de brevet US 5 752 989 a été utilisée. Le PIBSA (551 g) a été dilué dans 200 grammes de solvant aromatique 150 sous atmosphère d'azote. Le mélange a été chauffé à 115°C. Le ΤΕΡΑ a ensuite été ajouté par un entonnoir d'addition. L'entonnoir d’addition a été rincé avec 50 grammes supplémentaires de solvant aromatique 150. Le mélange a été chauffé à 180°C pendant environ 2 heures sous un léger balayage d'azote. L'eau a été récoltée dans un piège de Dean-Stark. Le produit obtenu était une huile brunâtre.

Exemple comparatif 2: PIBSA-DMAPA-E6 [0054] Du PIBSI a été préparé comme dans l'exemple comparatif 1, sauf que l'on a utilisé de la diméthylaminopropylamine (DMAPA) au lieu de la ΤΕΡΑ. Le PIBSI obtenu (PD, environ 210 g) a réagi avec 36,9 grammes de 1,2-époxyhexane (E6), 18,5 grammes d’acide acétique (18,5 g) et 82 grammes de 2-éthylhexanol jusqu'à 90°C pendant 3 heures. Les composants volatils ont été éliminés sous pression réduite pour donner le sel quaternaire désiré (quat).

Exemple comparatif 3: PIBSA-DMAPA-oxalate de diméthyle [0055] Du PIBSI de l'exemple comparatif 2 (146 g) a réagi avec 13,3 grammes d'oxalate de diméthyle dans 50 grammes de solvant aromatique 150 à 150°C pendant environ 2 heures. Le produit obtenu était une huile brunâtre.

Exemple de l'invention 1 - (C8)3NMe [0056] Du chlorure de trioctylméthylammonium (70 grammes) a été mélangé à 130 grammes de heptane. Le mélange a été extrait cinq fois avec 70 grammes d'acétate de sodium (environ 16 % en poids dans l'eau). Les composants volatils provenant de la couche organique obtenue ont été éliminés sous pression réduite jusqu'à donner un acétate quat. Un spectre FTIR a montré des pics importants à 1578 et 1389 cm'1, caractéristiques d'un sel de carboxylate.

Exemple de l'invention 2: (Ci2)2NMe2 [0057] Un produit d'ammonium quaternaire commercial (Ci2)2NMe2+ N02" a été distillé sous vide pour éliminer les composants volatils afin de donner le produit désiré.

Exemple de l'invention 3 - acétate de diméthyloctadécyl-(2-hydroxyhexyl)ammonium [0058] Un mélange de Ci8-N-Me2 (118 g), 39 grammes de 1,2-époxyhexane, 26 grammes d'acide acétique, et 76 grammes de 2-éthylhexanol a été chauffé lentement à 90°C sous atmosphère inerte. Le mélange a été chauffé à 90°C pendant 1,5 heures. Les composants volatils ont ensuite été éliminés sous pression réduite pour donner le produit désiré.

[0059] Dans l'exemple qui suit, on a effectué un test de dépôt d'injecteur sur un moteur diesel utilisant un test d'injecteur de carburant de moteur diesel standard industrie, CEC F-98-08 (DW10) qui est décrit ci-dessous.

Protocole de test de moteur diesel [0060] Un test DW10, qui avait été développé par le Conseil Européen de Coordination (CEC), a été utilisé pour démontrer la propension de carburants à provoquer l'encrassement des injecteurs de carburant et a été également utilisé pour démontrer la capacité de certains additifs pour carburants de prévenir ou de contrôler ces dépôts. Des évaluations supplémentaires ont utilisé le protocole CEC F-98-08 pour des tests de cokage d'ajutages de moteur diesel à rampe commune et injection directe. Un banc d'essai au dynamomètre de moteurs a été utilisé pour l'installation du moteur diesel Peugeot DW10 pour effectuer les tests de cokage des injecteurs. Le moteur était un moteur 2,0 litres à quatre cylindres. Chaque chambre de combustion comportait quatre soupapes et les injecteurs étaient des injecteurs piézoélectriques DI avec une classification Euro V.

[0061] La procédure centrale du protocole a consisté à faire tourner le moteur pendant un cycle de 8 heures et à laisser le moteur se refroidir (moteur coupé) pendant un temps prescrit. La séquence précédente a été répétée quatre fois. A la fin de chaque heure, on a procédé à une mesure de la puissance du moteur tandis que le moteur tournait à des conditions nominales. La propension du carburant à encrasser les injecteurs a été caractérisée par une différence dans la puissance nominale observée entre le début et la fin de chaque cycle de test.

[0062] La préparation du test a compris le rinçage du carburant de test précédent du moteur avant d'enlever les injecteurs. Les injecteurs du test ont été inspectés, nettoyés, et réinstallés sur le moteur. Si de nouveaux injecteurs étaient sélectionnés, les nouveaux injecteurs étaient soumis à un cycle de rodage de 16 heures. Ensuite, le moteur a été démarré en utilisant le programme de cycle de test désiré. Une fois que le moteur était chaud, on a mesuré la puissance à 4 000 tr/min et à pleine charge pour vérifier la restauration de la pleine puissance après le nettoyage des injecteurs. Si les mesures de puissance se trouvaient à l'intérieur de la spécification, le cycle de test était lancé. Le tableau 1 ci-dessous donne une représentation du cycle de cokage DW10 qui a été utilisé pour évaluer les additifs pour carburant selon l'invention.

Tableau 1 - Représentation du cycle de cokage DW10 pendant une heure.

[0063] Différents additifs pour carburant ont été testés en utilisant la procédure de test de moteur précédente dans un carburant diesel à très faible teneur en soufre contenant du néodécanoate de zinc, du nitrate de 2-éthylhexyle, et un modificateur de frottement de type ester d'acide gras (carburant de base). Une phase d'« encrassement » uniquement constituée du carburant de base sans additif était démarrée, suivie d'une phase de « nettoyage » constituée du carburant de base avec additif. Toutes les mesures ont été faites avec une phase d'encrassement de 8 heures et une phase de nettoyage de 8 heures, sauf indication contraire. La récupération de la puissance en pourcentage a été calculée en utilisant la mesure de la puissance à la fin de la phase d'« encrassement » et la mesure de la puissance à la fin de la phase de « nettoyage ». La récupération de la puissance en pourcentage a été déterminée par la formule suivante Récupération de la puissance en pourcentage = (DU-CU)/DU x 100 où DU représente la perte de puissance en pourcentage à la fin d'une phase d'encrassement sans l'additif, CU représente la puissance en pourcentage à la fin d'une phase de nettoyage avec l'additif pour carburant, et la puissance est mesurée conformément au test DW10, protocole CEC F98-08.

Tableau 2

[0064] Une analyse thermogravimétrique (ATG) a été effectuée conformément à ISO-4154. Spécifiquement, le test a été conduit de 50° à 900°C avec une vitesse d’augmentation de la température de 20°C par minute sous une atmosphère d’azote avec un débit de 60 ml par minute. Dans un but de comparaison, le pourcentage d'écoulement restant pour les compositions testées a également été déterminé dans le moteur de test XUD9, comme le montre le tableau 3. Le procédé de test XUD9 est destiné à évaluer la capacité d'un carburant de contrôler la formation de dépôts sur les ajutages d'injecteurs d'un moteur diesel à injection indirecte. Les résultats des tests effectués selon le procédé XUD9 sont exprimés en termes de pourcentages de perte de débit d'air à divers points de levée du pointeau des injecteurs. Les mesures de débit d'air ont été accomplies avec une monture d’écoulement d'air conforme à ISO 4010.

[0065] Avant d'effectuer le test, les ajutages des injecteurs ont été nettoyés et vérifiés quant à leur écoulement d'air pour une levée de 0,05, 0,1, 0,2, 0,3 et 0,4 mm. Les ajutages sont éliminés si l'écoulement d'air se situe en dehors de la plage de 250 ml/min à 320 ml/min pour une levée de 0,1 mm. Les ajutages sont assemblés dans les corps des injecteurs et les pressions d'ouverture sont réglées à 115±5 bars. Un ensemble esclave d’injecteurs est également monté sur le moteur. Le carburant de test précédent est drainé hors du système. On fait tourner le moteur pendant 25 minutes pour purger complètement le circuit de carburant. Pendant ce temps, tout le carburant déversé est écarté et non récupéré. Le moteur est ensuite réglé à la vitesse et à la charge de test et tous les paramètres spécifiés sont vérifiés et ajustés à la spécification du test. Les injecteurs esclaves sont ensuite remplacés par les unités de test. Le débit d’air est mesuré avant et après le test. On utilise une moyenne de 4 débits d'injecteur à 0,1 mm de levée pour calculer le pourcentage d'encrassement. Le degré d’écoulement restant = 100 - pourcentage d'encrassement. Les résultats sont indiqués dans le tableau ci-dessous.

Tableau 3

[0066] Comme le montre l'exemple précédent, les essais 4, 5 et 6, le sel d'ammonium quaternaire des modes de réalisation divulgués était supérieur aux dispersants conventionnels et aux sels d'ammonium quaternaires des essais 1, 2 et 3 dans un moteur diesel à injection directe à un taux de traitement largement inférieur à celui des essais 1, 2 et 3 par exemple. Les résultats sont surprenants puisque les mêmes sels d’ammonium quaternaires des essais 4 et 5 présentent un comportement relativement médiocre dans un moteur diesel à injection indirecte selon le test XUD9. En d'autres termes, l'évaluation de divers sels d'ammonium quaternaires dans un moteur diesel à injection indirecte n’aurait pas conduit à la sélection des sels d'ammonium quaternaires divulgués pour améliorer le rendement dans un moteur diesel à injection directe. En outre, on pense que les sels d'ammonium quaternaires divulgués décrits ici peuvent être efficaces pour garder propres des surfaces d'injecteurs pour des moteurs et peuvent être utilisés pour nettoyer des injecteurs de carburant encrassés.

[0067] Il convient de noter que, telles qu'elles sont utilisées dans ce fascicule et les revendications connexes, les formes singulières « un », « une », « le » et « la » comprennent les référents pluriels, sauf limitation expresse et sans équivoque à un seul référent. Ainsi, par exemple, la référence à « un antioxydant » comprend deux ou plusieurs antioxydants différents. Tel qu'utilisé ici, le terme « comprennent » et ses variantes grammaticales sont destinés à être non limitatifs, de manière à ce que l'énumération des éléments d'une liste ne se fasse pas en excluant les autres éléments similaires qui peuvent se substituer ou s'ajouter aux éléments énumérés.

[0068] Aux fins de ce fascicule et des revendications connexes, sauf indication contraire, tous les nombres exprimant des quantités, des pourcentages ou des proportions, et les autres valeurs numériques utilisées dans le fascicule et les revendications, doivent s'entendre comme étant modifiés dans tous les cas par le terme « environ ». Par conséquent, sauf indication contraire, les paramètres numériques indiqués dans le fascicule suivant et les revendications connexes sont des approximations qui peuvent varier en fonction des propriétés souhaitées que l'on cherche à obtenir par la présente invention. Enfin, et sans chercher à limiter l'application de la doctrine des équivalents à la portée des revendications, chaque paramètre numérique doit au moins être interprété à la lumière du nombre de chiffres significatifs indiqués et en appliquant les techniques d'arrondissement ordinaire.

[0069] Bien que des modes de réalisation particuliers aient été décrits, des alternatives, modifications, variations, améliorations et équivalents substantiels qui sont ou qui peuvent être à l'heure actuelle imprévus pourraient s'imposer aux demandeurs et aux autres hommes du métier. Par conséquent, les revendications connexes telles que déposées et telles qu'elles peuvent être amendées sont destinées à englober la totalité de ces alternatives, modifications, variations, améliorations et équivalents substantiels.

Claims (22)

1. REVENDICATIONS

   1. Composition de carburant pour un moteur diesel à injection directe de carburant comprenant: une quantité majeure de carburant et une quantité mineure efficace d'un sel d'ammonium quaternaire présentant une perte de poids par analyse thermogravimétrique (ATG) de plus de 50 % en poids à 350°C; dans laquelle la quantité de sel d'ammonium quaternaire présente dans le carburant est suffisante pour améliorer la performance d'un moteur diesel à injection directe de carburant ayant consommé la composition par comparaison à la performance d'un tel moteur ayant consommé une composition de carburant qui ne contient pas le sel d'ammonium quaternaire.
2. 2. Composition de carburant selon la revendication 1, dans laquelle le carburant présente une teneur en soufre de 50 ppm en poids ou moins.
3. 3. Composition de carburant selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le sel d'ammonium quaternaire comprend un composé de la formule

   dans laquelle chacun des R1, R2, R3 et R4 est sélectionné parmi des groupes hydrocarbyle contenant de 1 à 50 atomes de carbone, dans laquelle au moins un et pas plus de trois des R1, R2, R3 et R4 est un groupe hydrocarbyle contenant de 1 à 4 atomes de carbone et au moins un des R1, R2, R3 et R4 est un groupe hydrocarbyle contenant de 8 à 50 atomes de carbone, M" est sélectionné parmi le groupe se composant de carboxylates, halogénures, sulfates, nitrates, nitrures, nitrites, hyponitrites, phénates, carbamates, carbonates, et de mélanges de ceux-ci, dans laquelle le carboxylate n'est pas un oxalate.
4. 4. Composition de carburant selon la revendication 3, dans laquelle chaque groupe hydrocarbyle est, de façon indépendante, linéaire, ramifié, substitué, cyclique, saturé, non saturé, ou contient un ou plusieurs hétéro-atomes.
5. 5. Composition de carburant selon la revendication 3 ou 4, dans laquelle R1, R2, R3 et R4 sont sélectionnés chacun parmi les groupes hydrocarbyle contenant de 1 à 20 atomes de carbone, pourvu qu'au moins un des R1, R2, R3 et R4 contienne de 8 à 20 atomes de carbone.
6. 6. Composition de carburant selon la revendication 5, dans laquelle les groupes hydrocarbyle sont sélectionnés parmi les groupes alkyle, alcényle, et alcanol.
7. 7. Composition de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la quantité de sel d'ammonium quaternaire dans le carburant se situe dans la plage d'environ 5 à environ 200 ppm en poids rapportée au poids total du carburant.
8. 8. Composition de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la quantité de sel d'ammonium quaternaire dans le carburant se situe dans la plage d'environ 10 à environ 150 ppm en poids rapportée au poids total du carburant.
9. 9. Composition de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la quantité de sel d'ammonium quaternaire dans le carburant se situe dans la plage d'environ 30 à environ 100 ppm en poids rapportée au poids total du carburant.
10. 10. Composition de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit comportement amélioré du moteur comprend la restauration de la puissance du moteur à raison d'au moins environ 80 % lorsqu'elle est mesurée selon le test CEC F98-08 DW10.
11. 11. Composition de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit comportement amélioré du moteur comprend la restauration de la puissance du moteur à raison d'au moins environ 90 % lorsqu'elle est mesurée selon le test CEC F98-08 DW10.
12. 12. Composition de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit comportement amélioré du moteur comprend la restauration de la puissance du moteur à raison d'au moins environ 100 % lorsqu'elle est mesurée selon le test CEC F98-08 DW10.
13. 13. Procédé pour améliorer ie comportement d'un injecteur d'un moteur diesel à injection directe de carburant comprenant le fonctionnement du moteur avec une composition de carburant contenant une quantité majeure de carburant et d'environ 5 à environ 200 ppm en poids, sur la base du poids total de carburant, d'un sel d'ammonium quaternaire présentant une perte de poids par analyse thermogravimétrique (ATG) supérieure à 50 % en poids à 350°C, dans lequel le sel d'ammonium quaternaire présent dans le carburant améliore le rendement de l'injecteur du moteur à raison d'au moins environ 80 % lorsqu'il est mesuré selon un test CEC F98-08 DW10.
14. 14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel le moteur comprend un moteur diesel à injection directe de carburant.
15. 15. Procédé selon la revendication 13 ou 14, dans lequel le sel d'ammonium quaternaire comprend un composé de la formule

    dans laquelle chacun des R1, R2, R3 et R4 est sélectionné parmi des groupes hydrocarbyle contenant de 1 à 50 atomes de carbone, dans laquelle au moins un et pas plus de trois des R1, R2, R3 et R4 est un groupe hydrocarbyle contenant de 1 à 4 atomes de carbone et au moins un des R1, R2, R3 et R4 est un groupe hydrocarbyle contenant de 8 à 50 atomes de carbone, M' est sélectionné parmi le groupe se composant de carboxylates, nitrates, halogénures, sulfates, nitrures, nitrites, hyponitrites, phénates, carbamates, carbonates, et de mélanges de ceux-ci.
16. 16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel chaque groupe hydrocarbyle est, de façon indépendante, linéaire, ramifié, substitué, cyclique, saturé, non saturé, ou contient un ou plusieurs hétéro-atomes.
17. 17. Procédé de conduite d'un moteur diesel à injection directe de carburant comprenant la combustion dans le moteur d'une composition de carburant contenant une quantité majeure de carburant et d'environ 5 à environ 200 ppm en poids, sur la base du poids total de carburant, d'un sel d'ammonium quaternaire présentant une perte de poids par analyse thermogravimétrique (ATG) supérieure à 50 % en poids à 350°C.
18. 18. Procédé selon la revendication 17, dans lequel le sel d'ammonium quaternaire comprend un composé de la formule

    dans laquelle chacun des R1, R2, R3 et R4 est sélectionné parmi des groupes hydrocarbyle contenant de 1 à 50 atomes de carbone, dans laquelle au moins un et pas plus de trois des R1, R2, R3 et R4 est un groupe hydrocarbyle contenant de 1 à 4 atomes de carbone et au moins un des R1, R2, R3 et R4 est un groupe hydrocarbyle contenant de 8 à 50 atomes de carbone, M" est sélectionné parmi le groupe se composant de carboxylates, nitrates, halogénures, sulfates, nitrures, nitrites, hyponitrites, phénates, carbamates, carbonates, et de mélanges de ceux-ci.
19. 19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel chaque groupe hydrocarbyle est, de façon indépendante, linéaire, ramifié, substitué, cyclique, saturé, non saturé, ou contient un ou plusieurs hétéroatomes.
20. 20. Additif concentré pour un carburant à utiliser dans un moteur diesel à injection directe de carburant comprenant un sel d'ammonium quaternaire présentant une perte de poids par analyse thermogravimétrique (ATG) supérieure à 50 % en poids à 350°C et au moins un composant sélectionné dans le groupe se composant d'agents diluants, de fluides porteurs, de compatibilisants, de promoteurs de cétane, d'inhibiteurs de corrosion, d'agents d'amélioration de la fluidité à froid (additifs CFPP), d'agents abaissant le point de congélation, de solvants, d'agents désémulsifiants, d'additifs de lubrification, de modificateurs de friction, de stabilisateurs d'amines, d’agents d’amélioration de la combustion, d'agents dispersants, d'agents antioxydants, de stabilisateurs à chaud, d'agents d'amélioration de la conductivité, de désactivateurs de métal, de colorants de marquage, d'accélérateurs d'inflammation au nitrate organique, et de composés de manganèse tricarbonyle cyclomatiques.
21. 21. Additif concentré selon la revendication 20, dans lequel le sel d'ammonium quaternaire comprend un composé de la formule

    dans laquelle chacun des R1, R2, R3 et R4 est sélectionné parmi des groupes hydrocarbyle contenant de 1 à 50 atomes de carbone, dans laquelle au moins un et pas plus de trois des R1, R2, R3 et R4 est un groupe hydrocarbyle contenant de 1 à 4 atomes de carbone et au moins un des R1, R2, R3 et R4 est un groupe hydrocarbyle contenant de 8 à 50 atomes de carbone, M' est sélectionné parmi le groupe se composant de carboxylates, nitrates, nitrures, halogénures, sulfates, nitrites, hyponitrites, phénates, carbamates, carbonates, et de mélanges de ceux-ci, dans laquelle le carboxylate n'est pas un oxalate.
22. 22. Additif concentré selon la revendication 21, dans lequel chaque groupe hydrocarbyle est, de façon indépendante, linéaire, ramifié, substitué, cyclique, saturé, non saturé, ou contient un ou plusieurs hétéroatomes.