CN110392729A - 用来处理柴油燃料系统的组合物 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种柴油燃料系统清洁组合物，所述柴油燃料系统清洁组合物包含：(i)一种或多种芳族烃和脂族烃的混合物，(ii)至少一种表面活性剂和(iii)柴油，其中所述脂族烃具有约58℃至190℃的沸点，其特征在于所述组合物具有约16MPa1/2至30MPa1/2的溶解度、在约40℃至55℃范围内的苯胺点和约90℃至120℃的50％蒸馏温度。本公开还提供了制备本公开的柴油燃料系统清洁组合物的方法。
Description
技术领域
本公开广义地涉及一种用来处理燃料系统，尤其是用于现代一代柴油发动机的燃料系统的组合物。该组合物可用于清洁燃料系统并对燃料系统脱碳，并且在发动机清洁过程期间作为普通燃料燃烧。
背景技术
石油柴油或常规柴油燃料是来源于在精炼厂使用大气分馏的常规精炼工艺的化石燃料。柴油是一种主要由直链烃(被称为除了环烷烃和芳族烃之外的石蜡)构成的混合物。每分子柴油的碳原子数大致介于8和21之间。这种燃料被广泛用作用于动力和固定功率应用的化学能源。
柴油用于通过被称为压缩点火的点火过程为各种各样的车辆和操作提供功率。在这里，混合物通过压缩空气和将柴油燃料喷射到压缩空气中而点燃。它为柴油卡车、船只、公共汽车、火车、起重机、农耕设备以及各种应急响应车辆和发电机提供燃料。无论是在卡车、火车还是船只上运输，高百分位数的货运都依赖于柴油。
在如印度这样的国家中，柴油燃料在轻型动力应用和重型动力应用中的普及主要是因为柴油燃料的价格是有补贴的，并因此比汽油便宜。这是因为它大量用于货物运输，这对一个国家的一般价格指数和价格膨胀具有影响。在国际市场上，柴油和汽油两者的价格几乎相等。
关于柴油燃料受欢迎的另一个原因是因为它使用起来更经济。柴油具有比汽油更高的热值。柴油含有约38.6(MJ/l)，而汽油含有约34.6(MJ/l)。这给柴油提供了更高的功率。当就汽车燃料进行讨论时，据说柴油的燃料效率更高，从而提供几乎是汽油燃料效率的1.5倍。因此，柴油发动机获得的里程比等同的汽油发动机的里程要好。在天然气价格高并且消费者要求覆盖一系列车辆类别的燃料效率的地区，柴油汽车已被证明非常流行。
使用先进计算机控制的新型柴油发动机设计消除了与柴油发动机相关联的许多历史缺点，即烟雾、噪音、振动等。所以柴油发动机的使用预计呈上升趋势。清洁柴油汽车是符合由美国环境保护署2级标准或欧盟欧5标准设定的关于氮氧化物或颗粒物排放极限的那些。在日本、澳大利亚和韩国，干净的柴油也是标准，并正在如巴西这样的其它重要的汽车市场实施。
现代一代柴油动力发动机在以下属性上有所不同：
A.在柴油发动机中使用的柴油燃料在非常高的燃烧压力下燃烧，并且柴油燃料必须压缩至超过1500巴以有效地燃烧。
B.由于功重比的要求较高，因此发动机的缩小和汽车轻量化已成为常见现象。因此，要求这些柴油发动机运转直到其使用寿命的最后而不会发生大的功率下降正变得至关重要。
C.用于这些柴油发动机的燃料喷射硬件是计算机控制的。车辆的发动机控制单元负责有效地决定待喷射到发动机中的最佳燃料修正，从而确保最大燃料燃烧效率。
D.燃料喷射器具有多次喷射冲程，并且由螺线管或压电控制器致动。由于这些喷射器以与发动机每分钟转数(RPM)成比例的速率操作燃料，那里的响应时间在很少的微秒范围内。因此，喷射时的任何时间延迟可导致燃烧效率降低，并因此导致动力损失和更高的排放。
E.这一现代柴油硬件对燃料递送系统施加了许多压力，并且它们需要保持在原始状态，并且在包括燃料喷射器的燃料系统内部形成的基本上任何污染物或沉积物可指数地降低现代一代柴油发动机的燃烧性能。
F.柴油燃料已从1类水平提高到5类水平，并且这表示燃料硫和芳族含量减少到小于10％体积。柴油燃料中的污染物如钠和钙趋于被用于输油管线中的一些常用的腐蚀抑制剂皂化，并且这些污染物干扰了喷射器内部的运动并使它们粘稠和迟滞。芳族含量的降低还为将沉积物留在这些燃料喷射器内的燃料路径中的原因，该沉积物被称为内部柴油喷射器沉积物(IDID)。
G.高压共轨燃料喷射系统中的IDID是遍及全球原始设备制造商在轻型柴油应用和重型柴油应用两者中所面临的一个相对新的问题。由于发动机的缩小，这些沉积物大大降低了燃烧效率并增加了排放，从而直接影响用户传动能力体验，而不是随着车辆在现实世界驱动条件下老化和运行而降低了燃料经济性。
H.清洁内部柴油喷射器沉积物是当今最严重的燃料挑战之一。第三世界国家现有的燃料质量仍未达到最佳标准并且燃料掺杂猖獗的事实使这一问题恶化。这已经导致柴油发动机硬件的使用寿命加速降低，并且燃料系统中的关键部件，如燃料喷射器和进气机构的性能下降。
传统上，柴油燃料系统清洁已通过使用燃料添加剂浓缩物执行，该燃料添加剂浓缩物被倾注到车辆的柴油箱中，并且当车辆在道路上行驶时，清洁逐渐发生。该方法遭受以下缺点：
A.经常在公路上行驶的车辆具有燃料箱，其沾染有枯叶、昆虫、燃料引起的胶料、燃料和其他生物物质的氧化组分，这些燃料和其他生物物质自从它被制造以来一直在车辆燃料箱内积累。当添加到燃料箱中时，燃料添加剂浓缩物不区分介于氧化残余物和燃料胶料，在那里通过清洁箱中的整个残余物并且将其送到发动机侧，从而有污染燃料过滤器、燃料喷射器和燃料泵的风险。
B.在没有强的溶解介质来去除或疏松车辆燃料喷射系统内的沉积物的情况下，基于添加到燃料箱中的燃料添加剂的化学清洁往往是无效的。
C.此类清洁方法是缓慢的，并且消费者不容易感知到有益效果。
因此显而易见的是，当前可用的清洁技术在克服喷射器沉积和润滑不充分的问题方面不是完全有效的。此外，常规柴油燃料清洁组合物需要在使用之前稀释。因此，需要具有用来处理柴油燃料系统的组合物，该组合物克服了上述问题。
发明内容
一般来讲，本公开提供了一种用来处理柴油燃料系统的组合物，其提供用于处理柴油燃料系统的组合物，该组合物为即用型，其不需要稀释，并且通过保持柴油喷射器的清洁来帮助保持柴油发动机性能，这改善了柴油燃料的润滑性并且有助于防止在柴油发动机内的沉积物积聚，同时满足对于柴油燃料系统硬件的最新CRD(共轨直接)燃料喷射技术要求。
因此，在一个方面，本公开提供了一种包含表面活性剂，脂族溶剂和芳族溶剂以及柴油的渗透混合物的协同组合的组合物，其增强了燃料递送系统的清洁性能并且向燃料系统提供改善的润滑性。因此，本公开提供了一种独特的、即用型化学组合物，本文中被称为“柴油燃料系统清洁剂组合物”(DFSC)，其具有在发动机脱碳过程期间作为普通燃料燃烧时立即清洁柴油发动机的燃料系统的独特性。
有利地，本文所公开的具有脂族溶剂和芳族溶剂的渗透混合物的DFSC当使用IS1448-3：对于石油及其产品的测试方法，部分3：石油产品和烃溶剂计算时，具有在约40℃至55℃范围内的苯胺点—如热重量分析仪(TGA)测试方法中所获得的，确定苯胺点和混合的苯胺点以及90℃至120℃的50％蒸馏温度。
因此，本公开提供了一种柴油燃料系统清洁组合物，该组合物包含：柴油燃料系统清洁组合物，该组合物包含：
(i)一种或多种芳族烃和脂族烃的混合物
(ii)至少一种表面活性剂和
(iii)柴油其中所述芳族烃具有式(I)
其中R选自烷基基团、R1-OH、R1-COOH和R1-COOR2，其中R1和R2两者各自独立地表示氢、烷基基团或芳基基团，并且其中
所述脂族烃具有约58℃至190℃的沸点
其特征在于所述组合物具有
约16MPa1/2至30MPa1/2的溶解度，
在约40℃至55℃范围内的苯胺点，和
约90℃至120℃的50％蒸馏温度。
在一个实施方案中，本公开以一种柴油燃料系统清洁剂组合物为特征，所述组合物包含极性溶剂渗透剂、润湿剂、表面活性剂、氢键偶联剂、基于芳族烃的溶剂和柴油
在一个方面，公开了一种柴油燃料系统清洁组合物，该组合物包含
i.约0.1重量％至25重量％的极性溶剂渗透剂
ii.约0.1重量％至25重量％的润湿剂
iii.约0.1重量％至35重量％的表面活性剂
iv.约0.01重量％至15重量％的氢键偶联剂
v.约0.01重量％至15重量％的基于芳族烃的溶剂和
vi.约20重量％至60重量％的柴油。
在一个方面，公开了一种柴油燃料系统清洁组合物，该组合物包含
i.10重量％至12重量％的量的异丙醇
ii.13重量％至17重量％的量的2丁氧基乙醇
iii.15重量％至20重量％的量的聚异丁烯的丁烷二酸衍生物表面活性剂
iv.3重量％至4重量％的量的甲基醇
v.2重量％至3重量％的量的双丙酮醇
vi.6重量％至8重量％的量的甲苯
vii.3重量％至5重量％的量的二甲苯和
viii.30重量％至40重量％的量的高速柴油。
根据本公开的一个方面，提供一种用于制备用于处理柴油燃料系统的组合物的方法，所述方法包括混合
(i)一种或多种芳族烃和脂族烃
其中所述脂族烃具有约58℃至190℃的沸点，并且所述芳族烃具有式(I)
其中R选自烷基基团、R1-OH、R1-COOH或R1-COOR2，其中R1和R2两者各自独立地表示氢、烷基基团或芳基基团，
(ii)至少一种表面活性剂和
(iii)柴油
根据本公开的一个实施方案，所述方法包括混合
i.约0.1重量％至25重量％的一种或多种极性溶剂渗透剂
ii.约0.1重量％至25重量％的润湿剂
iii.约0.1重量％至35重量％的表面活性剂
iv.约0.01重量％至15重量％的氢键偶联剂
v.约0.01重量％至15重量％的一种或多种基于芳族烃的溶剂和
vi.约20重量％至60重量％的柴油。
在本公开的一个方面，提供一种用于处理柴油燃料系统的方法，该方法包括通过加压进料来将根据本公开的组合物递送至发动机中。
本公开的清洁组合物和方法提供优于已知技术的极大优势。有利地，本公开的组合物为即用型组合物，其可以浓缩形式使用并且其不需要任何稀释。本公开的柴油燃料系统清洁剂组合物符合现代CRD技术的严格标准，该技术用于根据燃料粘度和燃料润滑性指数对燃料系统硬件脱碳，以便保护高压系统如泵和喷射器。本公开的清洁组合物旨在驱动柴油发动机并执行预期的发动机清洁和年轻化，使得其产生由更大扭矩和更小排放以及车轮处更大功率限定的改善的驱动能力度量。通过使用根据本公开的组合物，也可实现压力调节阀的脉冲负荷的期望降低。
根据以下对其优选实施方案的描述以及权利要求，本发明的其它特征和优点将是显而易见的。
具体实施方式
现在将在下文中更全面地描述本发明。出于以下详细说明的目的，除了有明确相反规定之外，应当理解，本发明可假定各种替代的变型和步骤顺序。因此，在详细地描述本发明之前，应当理解，本发明并不限于特别例举的系统或实施方案，该系统或实施方案当然可改变。在该说明书中的任何地方使用示例，包括本文所讨论的任何术语的示例仅是例示性的，并且绝不限制本发明或任何示例术语的范围和含义。同样，本发明不限于该说明书中给定的各种实施方案。
如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括指代复数，除非上下文另有清晰的表示。当术语“约”用于描述值或范围的端值时，本公开应被理解为包括所提及的具体值和端值两者。如本文所用，术语“包括(comprises、comprising)”、“包含(includes、including)”、“含有(containing)”或它们的任何其它变型旨在涵盖非排它性的包括之意。
如在该整个公开中所用，术语“柴油”是指用作柴油发动机中的燃料的石油燃料油的具体分馏馏出物或植物油的洗涤形式。柴油由约75％饱和烃(主要为石蜡，包括正、异和环烷烃)和25％芳族烃(包括萘和烷基苯)构成。常见的柴油燃料的平均化学式为C12H23，在大约C10H20至C15H28的范围内。
如本文所用，“柴油发动机”是指使用压缩热引发点火并燃烧已被喷射到燃烧室的燃料的内燃机(也被称为压缩-点火发动机)。这与火花点火发动机，诸如汽油发动机(petrol engine)(汽油发动机(gasoline engine))或燃气发动机(使用气体燃料代替汽油)形成对比，这些火花点火发动机使用火花塞点燃空气燃料混合物。柴油发动机以二冲程和四冲程型式制造。
如在整个本公开中所用，表达“柴油燃料系统”包括主要部件如燃料箱、燃料输送泵、燃料过滤器、喷射泵和喷射喷嘴。柴油燃料系统的主要工作为将精确量的雾化并加压的燃料在精确的时间喷射至每台发动机汽缸中。
燃料输送泵正常用在现代高速柴油发动机上。它可由发动机或电池电压驱动。燃料输送泵可位于供应管线中燃料箱的外部、浸没在燃料箱内或安装在喷射泵的背侧。燃料泵通过过滤器推动或抽吸柴油，在该过滤器中燃料被清洁。
柴油燃料喷射器系统将燃料直接喷射到系统中。喷射器是一个非常复杂的部件。喷射器可承受高压并以细雾的形式递送燃料。几种类型的喷射泵用在柴油发动机上。每个喷射泵具有它自己独特的操作原理。喷射泵的主要功能是供应高压燃料以供喷射。现今使用了各种各样的喷射器喷嘴。所有喷射器喷嘴都被设计成执行相同的基本功能，即以雾化的形式将燃料喷雾到每个气缸的燃烧室中。燃料喷射系统可分为低压侧和高压侧。高压侧部件包括高压泵、蓄能器、燃料喷射器和燃料喷射器喷嘴。已经开发出用于与不同类型的燃料喷射系统一起使用的多种喷射喷嘴设计和不同的致动方法。
共轨直接(CRD)燃料喷射是用于汽油和柴油发动机的直接燃料喷射系统的现代变体。在共轨系统中，也消除了到每个汽缸的喷射器的单独脉冲高压燃料管线。相反，高压泵在“共轨”中以至多2,500巴(250MPa；36,000psi)加压燃料。共轨是供应包括精密加工喷嘴和由螺线管或压电致动器驱动的活塞的每台计算机控制喷射器的管件。第三代共轨柴油现在以增加精度的压电喷射器为特征，具有至多3,000巴(300MPa；44,000psi)的燃料压力。
从历史观点上讲，积聚在喷射器顶端并阻碍燃料递送的含碳焦化沉积物一直是令人关注的问题。这些传统的含碳焦化沉积物用含有柴油性能添加剂包装的洗涤剂处理。最近有关于不同性质的沉积物领域问题的报道。少量蜡质沉积物可积聚在用于高压共轨(HPCR)柴油发动机的喷射器的针和活塞上。这被称为内部柴油喷射器沉积物(IDID)，其导致喷射器操作迟滞和性能损失。不同于形成在燃料喷射器顶端上和燃料喷雾孔内的常规焦化沉积物，IDID存在于喷射器主体自身内，诸如在电枢组中、活塞和喷嘴针上以及喷嘴主体内。IDID在性质上可为蜡质的/像肥皂的或含碳的。内部喷射器部件以此类严格的公差运行，使得即使是小的、薄的沉积物或膜也可导致移动的内部喷射器部件的粘着并且中断流向气缸的燃料流。这导致对喷射事件定时和/或每次喷射和在不平稳运行的发动机中递送的燃料的量失去控制，从而导致功率和燃料经济性降低。由于共轨发动机中所用的复杂喷射序列，IDID对性能的影响范围广泛，包括可操作性差、车辆操作灵活性能损失和发动机运行不平稳、功率不必要的变化、燃料经济性和功率降低、排放增加、未能启动以及在极端情况下发动机故障。
如本文所用，表达“对发动机脱羰”是指使用机械(物理)或化学方法从发动机中移除碳沉积物。将某些化学品如醇和萜烯添加到常规燃料供应(例如柴油)中似乎溶解并移除在发动机的各种部件，诸如燃料喷射系统、活塞冠和环、燃烧室、阀、排气歧管、EGR阀，cat-cons和消声器中形成的碳沉积物的至少一部分。然后，通过排气将碳喷射出去。
本文所用术语“驱动能力”是指机动车辆加速度的平滑度和稳定度。
如本文所用，术语“扭矩”是指作用于物体上的多少力可导致该物体旋转的量度。扭矩是发动机产生的扭力。来自发动机的扭矩是移动车辆的扭矩。变速器和差速器中的各种齿轮将扭矩加倍，并在车轮之间将其分开。由于第一齿轮具有更大的齿轮比，这获得扭矩的加倍，因此可以将更多的扭矩发送至第一齿轮中的车轮，而不是第五齿轮中的车轮。
如在本公开的上下文中所用，术语“排放”是指因燃料燃烧而产生的废气或烟道气的排放。废气或烟道气是由于燃料，诸如天然气、汽油(gasoline/petrol)、柴油燃料等的燃烧而排放的。这是机动车辆排放的主要组分。机动车辆排放是造成空气污染的主要原因之一，并且是一些大城市形成烟雾的主要成分。欧洲排放标准规定了对于在欧盟成员国销售的新车辆废气排放的可接受限度。一系列欧盟指令规定了排放标准，即欧1至欧5；环境保护署2级，筹划逐步采用越来越严格的标准。
如在本公开的上下文中所用，术语“粘度”是对其通过剪切应力或拉伸应力逐渐变形的抗性的量度。通常基于其运动粘度或其绝对(动态)粘度以两种方式测量和限定油的粘度。流体的运动粘度定义为其由于重力而对流动和剪切的抗性。
具有过高或过低粘度的柴油可能导致发动机或燃料系统损坏。由于较高的喷射压力，高粘度燃料增加了燃料泵组件上的齿轮应变、凸轮和从动件磨损。燃料雾化效率较低，并且发动机将更难启动。低粘度燃料可能无法为活塞、油桶和喷射器提供足够的润滑，因此应仔细评估其使用情况。燃料的粘度影响雾化和燃料递送速率。柴油燃料的粘度通常规定在40℃或50℃。
如本文所述，术语“总碱值(TBN)”是油中(碱性)添加剂的量度。较高的TBN油能够中和更大量的酸性物质，这导致对腐蚀性反应改善的保护和更长的油寿命。一般来讲，油的总碱值(TBN)越高，其中和污染物，诸如燃烧副产物和酸性物质的能力就越好。
发泡是燃料系统中的常见问题。泡沫是在流体表面上或附近积聚的小气泡的集合。在严重情况下，泡沫可透过通气器、视镜和量油计泄漏到机器外。泡沫是有效的热绝缘体，因此可能难以控制油的温度。在流体中存在气泡可导致过度氧化、空化、降低油的润滑特性和液压系统失效。因此，燃料的发泡趋势应最小化。
如本文所述，术语“溶解度参数”为汉森溶解度参数。溶解度参数为指示特定溶剂的相对溶解行为的数值。其衍生自溶剂的内聚能量密度，其继而衍生自汽化热。该量由符号表示，并且通过内聚能量密度的平方根获得，作为指示特定溶剂的溶解行为的数值。
SI Hildebrand溶解度参数以兆帕表达，并被同样指定，即/MPa1/2。汉森参数将总Hildebrand值分成三个部分：分散力分量、氢键分量、末端极性分量。这意味着汉森参数是可加的：
其中
使用Hildebrand溶剂光谱，溶剂混合物的Hildebrand值可通过平均单独溶剂的Hildebrand值再乘以体积分数来确定。表1列出了用于本发明组合物中的一些组分的汉森参数。
表1
如本文所述，术语“苯胺点”为“苯胺点温度”，其是等体积的苯胺(C6H5NH2)和油形成单相的最低温度(℉或℃)。苯胺点(AP)与油样品中芳族烃的量和类型大致相关。苯胺点(或混合苯胺点)可用作表征纯烃和分析烃混合物的助剂。而芳族烃表现出最低值，并且石蜡表现出最高值。环链烷烃和烯烃表现出位于对于石蜡和芳族烃的那些值之间的值。在同源系列中，苯胺点随着分子量的增加而增加。虽然偶尔将其与用于烃分析的相关方法中的其它物理特性组合使用，但苯胺点最常用于提供混合物的芳族烃含量的估计。
如本文所述，术语“蒸馏温度”为燃料汽化趋势的指示。这通过确定各种百分比的燃料已蒸发的一系列温度来测量。燃料蒸馏温度，是所述初始质量的柴油蒸发的温度。例如，T50为至少50％的初始质量样品已蒸发的燃料蒸馏温度。
结果的曲线图通常被称为蒸馏曲线。分别获得10体积％、50体积％和80体积％的蒸发温度T10、T50和T80，并且用于限定组合物的挥发性。
根据本公开的实施方案的优点为歧管。根据本公开的任何实施方案的组合物为可用于清洁柴油燃料系统以使其免于任何含碳焦化沉积物或IDID的即用型组合物，并且其优点在于同时清洁系统，同时用作燃料自身以驱动系统。本发明组合物在被使用之前不需要任何稀释的事实是将其与大多数当前已知的燃料系统清洁剂区分开并且在成本、时间和能量方面为使用者提供巨大优点的特征。本公开的柴油燃料系统清洁剂组合物还符合相对于现代CRD技术设定的严格标准，该技术用于根据燃料粘度和燃料润滑性指数对燃料系统硬件脱碳，以便保护高压系统如泵和喷射器。本公开的清洁组合物有利地能够在自身充当用于柴油发动机的燃料的同时执行发动机的清洁和年轻化，并因此其产生由更大扭矩和更小排放以及车轮处更大功率限定的改善的驱动能力度量。也已通过使用根据本公开的组合物实现了压力调节阀的脉冲负荷的降低。
在一个方面，本发明提供了一种柴油燃料系统清洁组合物，该组合物包含：
(i)一种或多种芳族烃和脂族烃的混合物
(ii)至少一种表面活性剂和
(iii)柴油其中所述芳族烃具有式(I)
其中R选自烷基基团、R1-OH、R1-COOH和R1-COOR2，其中R1和R2两者各自独立地表示氢、烷基基团或芳基基团，并且其中
所述脂族烃具有约58℃至190℃的沸点其特征在于所述组合物具有
约16MPa1/2至30MPa1/2的溶解度，
在约40℃至55℃范围内的苯胺点，和
约90℃至120℃的50％蒸馏温度。
在本发明的一个方面，柴油燃料系统清洁组合物包含
i.约0.1重量％至25重量％的一种或多种极性溶剂渗透剂
ii.约0.1重量％至25重量％的润湿剂
iii.约0.1重量％至35重量％的表面活性剂
iv.约0.01重量％至15重量％的氢键偶联剂
v.约0.01重量％至15重量％的一种或多种基于芳族烃的溶剂和
vi.约20重量％至60重量％的柴油。
在某些实施方案中，芳族烃和脂族烃各自以按组合物的重量计约0.01％至15％的量存在。
在一个实施方案中，根据本发明的脂族烃可为极性溶剂渗透剂、润湿剂、氢键偶联剂和/或它们的组合。
在一个实施方案中，芳族烃组分可包含如甲苯、二甲苯和/或它们的组合的化合物。
因此，在任何实施方案中，本公开提供了用于处理柴油燃料系统的组合物，所述组合物包含极性溶剂渗透剂、润湿剂、表面活性剂、氢键偶联剂、基于芳族烃的溶剂和柴油
在本公开的一个实施方案中，极性溶剂渗透剂包括低沸点的醇、酮和醚，如甲醇、乙酸甲酯、丙酮等；中沸点范围的醇如正丙醇、异丙醇、乙醇等和高沸点范围的醇。
在本公开的一个实施方案中，可在本文中操作的极性溶剂渗透剂例示性地包括溶剂如异丙醇、甲基醇等。在一个实施方案中，根据本公开的组合物可含有此类溶剂中的一种或多种溶剂。极性溶剂渗透剂可以按重量计约0.1重量％至25重量％的量，在其它实施方案中，以按重量计约1重量％至15重量％的量，并且在其它实施方案中，以按重量计约10重量％至12重量％的量，在其它实施方案中，以约3重量％至4重量％的量存在。
在本公开的一个实施方案中，可在本文中操作的润湿剂例示性地包括如2丁氧基乙醇的化合物。在一个实施方案中，根据本公开的组合物可含有此类润湿剂中的一种或多种润湿剂。润湿剂可以按重量计约0.1重量％至25重量％的量，在其它实施方案中，以按重量计约1重量％至15重量％的量，并且在其它实施方案中，以按重量计约13重量％至17重量％的量存在。
在本公开的一个实施方案中，可在本文中操作的表面活性剂例示性地包括如聚异丁烯的丁烷二酸衍生物的化合物。在一个实施方案中，根据本公开的组合物可含有此类表面活性剂中的一种或多种表面活性剂。表面活性剂可以按重量计约0.1重量％至35重量％的量，在其它实施方案中，以按重量计约1重量％至25重量％的量，并且在其它实施方案中，以按重量计约15重量％至20重量％的量存在。
在本公开的一个实施方案中，氢键偶联剂可包括R1-OH、R1-COOR2和/或组合，其中R1和R2两者如在式I中所定义。在某些实施方案中，可在本文中操作的氢键偶联剂例示性地包括如双丙酮醇的化合物。在一个实施方案中，根据本公开的组合物可含有此类氢键偶联剂中的一种或多种氢键偶联剂。氢键偶联剂可以按重量计约0.01重量％至15重量％的量，在其它实施方案中，以按重量计约0.1重量％至10重量％的量，并且在其它实施方案中，以按重量计约2重量％至3重量％的量存在。
在本公开的一个实施方案中，可在本文中操作的基于芳族烃的溶剂清洁剂例示性地包括甲苯、二甲苯等。在一个实施方案中，根据本公开的组合物可含有此类溶剂清洁剂中的一种或多种溶剂清洁剂。基于芳族烃的溶剂可以按重量计约0.01重量％至15重量％的量，在其它实施方案中，以按重量计约0.5重量％至10重量％的量，并且在其它实施方案中，以约6重量％至8重量％的量，并且在其它实施方案中，以约3重量％至5重量％的量存在。
在本公开的一个实施方案中，柴油可用作质量稀释剂。有利地，可使用高速柴油。柴油可以按重量计约20重量％至60重量％的量，在其它实施方案中，以按重量计约30重量％至50重量％的量，并且在其它实施方案中，以约35重量％至40重量％的量存在。
在本公开的一个实施方案中，公开一种用于处理柴油燃料系统的方法，所述方法包括将根据本公开的组合物递送至发动机。可通过加压进料来完成将组合物递送至发动机中。
根据本公开的组合物为即用型产品，其不需要任何类型的稀释，并且可易于通过分配机构进料至柴油发动机中。根据本公开的组合物能够清洁基于螺线管和基于压电晶体的当代CRD多喷射循环柴油燃料喷射器。被称为“通过导轨清洁”的清洁方法，通过燃料递送管线、当代CRD发动机中的高压导轨、燃料喷射器和发动机燃烧室来进行清洁柴油燃料系统。本公开的清洁组合物能够驱动柴油发动机并执行预期的发动机清洁和年轻化，使得其产生由更大扭矩和更小排放以及车轮处更大功率限定的改善的驱动能力度量。根据从ECU通过发动机扫描器工具接收到的发动机控制数据，压力调节阀的脉冲负荷也会说明差异。从本公开的实验部分可以很好地理解如本文所述的根据本公开的优点。
示例性实施方案
实施方案A为一种柴油燃料系统清洁组合物，该柴油燃料系统清洁组合物包含：(i)一种或多种芳族烃和脂族烃的混合物，(ii)至少一种表面活性剂和(iii)柴油，其中所述芳族烃具有式(I)
其中R选自烷基基团、R1-OH、R1-COOH和R1-COOR2，其中R1和R2两者各自独立地表示氢、烷基基团或芳基基团，并且其中所述脂族烃具有约58℃至190℃的沸点，其特征在于所述组合物具有约16MPa1/2至30MPa1/2的溶解度、在约40℃至55℃范围内的苯胺点和约90℃至120℃的50％蒸馏温度。
实施方案B为如上所定义的组合物，其中芳族烃中的烷基基团R和R1具有1至3个碳原子。
实施方案C为如上所定义的组合物，其中所述脂族烃选自极性溶剂渗透剂、润湿剂、氢键偶联剂以及它们的组合。
实施方案D为如上所定义的组合物，其中极性溶剂渗透剂选自醇、酮、醚以及它们的组合。
实施方案E为如上所定义的组合物，其中极性溶剂渗透剂选自甲醇、乙酸甲酯、丙酮、正丙醇、异丙醇、甲基醇、乙醇以及它们的组合。
实施方案F为如上所定义的组合物，其中润湿剂包括二醇醚溶剂。
实施方案G为如上所定义的组合物，其中二醇醚溶剂为2-丁氧基乙醇。
实施方案H为如上所定义的组合物，其中表面活性剂包括聚异丁烯的丁烷二酸衍生物。
实施方案I为如上所定义的组合物，其中柴油为高速柴油。
实施方案J为如上所定义的组合物，其中氢键偶联剂选自R1-OH、R1-COOR2或它们的组合，其中R1和R2两者如在实施方案A中所定义。
实施方案K为如上所定义的组合物，其中氢键偶联剂为双丙酮醇。
实施方案L为如上所定义的组合物，其中芳族烃选自甲苯、二甲苯以及它们的组合。
实施方案M为如上所定义的组合物，其中(i)芳族烃和脂族烃各自以按组合物的重量计约0.01％至15％的量存在。
实施方案N为如上所定义的组合物，其中(i)芳族烃和脂族烃的组合以按组合物的重量计约0.1％至80％的量存在，(ii)表面活性剂以按组合物的重量计约0.1％至25％的量存在，并且(iii)柴油以按组合物的重量计约20％至60％的量存在。
实施方案O为如上所定义的组合物，该组合物包含(i)约0.1重量％至25重量％的极性溶剂渗透剂，(ii)约0.1重量％至25重量％的润湿剂，(iii)约0.1重量％至35重量％的表面活性剂，(iv)约0.01重量％至15重量％的氢键偶联剂，(v)约0.01重量％至15重量％的基于芳族烃的溶剂和(vi)约20重量％至60重量％的柴油。
实施方案P为一种柴油燃料系统清洁组合物，该柴油燃料系统清洁组合物包含(i)10重量％至12重量％的量的异丙醇，(ii)13重量％至17重量％的量的2丁氧基乙醇，(iii)15重量％至20重量％的量的聚异丁烯的丁烷二酸衍生物表面活性剂，(iv)3重量％至4重量％的量的甲基醇，(v)2重量％至3重量％的量的双丙酮醇，(vi)6重量％至8重量％的量的甲苯，(vii)3重量％至5重量％的量的二甲苯和(viii)30重量％至40重量％的量的高速柴油。
实施方案Q为一种用于制备柴油燃料系统清洁组合物的方法，所述方法包括混合(i)一种或多种芳族烃和脂族烃，其中所述脂族烃具有约58℃至190℃的沸点，并且所述芳族烃具有式(I)
其中R选自烷基基团、R1-OH、R1-COOH或R1-COOR2，其中R1和R2两者各自独立地表示氢、烷基基团或芳基基团，(ii)至少一种表面活性剂和(iii)柴油
实施方案R为如上所定义的方法，该方法包括混合(i)约0.1重量％至25重量％的一种或多种极性溶剂渗透剂，(ii)约0.1重量％至25重量％的润湿剂，(iii)约0.1重量％至35重量％的表面活性剂，(iv)约0.01重量％至15重量％的氢键偶联剂，(v)约0.01重量％至15重量％的一种或多种基于芳族烃的溶剂和(vi)约20重量％至60重量％的柴油
实施方案S为一种用于处理柴油燃料系统的方法，所述方法包括通过加压进料来将如上文所定义的组合物递送至发动机。
可制备的组合物的例示性示例包括下文示出的那些。例示性示例组合物展示了本发明的某些特别优选的实施方案，以及优选的重量百分比，以及对于存在于组合物内的各自单独组成的优选相对重量百分比/重量比。这些特定组合物、材料和方法并不旨在限制本发明，而是仅仅说明落入本发明的范围内的特定实施方案。本领域的技术人员可以在没有实施本发明的能力以及不脱离本发明范围的情况下开发等同的材料和方法。应当理解，可在本文所述的程序中进行许多变型同时仍保持在本发明的界限内。本发明人意图将此类变型包括在本发明的范围内。
实施例
实施例1：柴油燃料系统清洁组合物(DFSC)的制备
根据本公开的一个实施方案的组合物的实施例详述于表2中。其通过在室温下将各种成分溶解并混合到去离子水中来制造。
表2
实施例2：柴油燃料系统清洁组合物(DFSC)的测试
所测试的参数为汉森溶解度参数、共混稳定性测试、清洁能力性能、苯胺点、蒸馏温度、比重、铜条腐蚀、总硫含量、粘度、总碱值、高频往复试验机以及防生锈和防腐蚀。这十二个参数被认为是该产品的关键性能属性，并因此测试了本发明以示出受权利要求书保护的本发明的优越性。下文将详细讨论这些，这证明了本发明的优越性。
基于以下十二个实验室测试对根据本公开的柴油燃料系统清洁组合物进行评定：
汉森溶解度参数：使用Hildebrand溶剂光谱，溶剂混合物的Hildebrand值可通过平均单独溶剂的Hildebrand值再乘以单独溶剂的体积分数来确定。
共混物稳定性测试：进行该测试以确定由于极性不平衡而在直立时哪个流体不分离。
测试方法：该测试涉及在流体已在长颈锥形烧瓶中直立达48小时的时间段之后观察流体的任何视觉分层。感兴趣的共混物不应表现出任何分离。表现出分离的共混物被标记为未通过测试，因为其指示共混物中极性组分匹配失效。
清洁能力测试：该测试用于了解柴油燃料系统清洁剂在去除燃料中的柴油和其它有效添加剂所留下的沉积物时的有效性，这些沉积物已被确定为留在燃料系统内的沉积物：例如在泵、衬里、导轨和燃料喷射器中。
测试方法：使用板式焦化机监测清洁能力。机器在350℃的面板表面温度下运行，该温度通过温度恒温器保持2小时，并且将柴油燃料与5:1的聚异丁烯的丁烷二酸衍生物的共混物(按质量计)(其为燃料喷射器内已知的沉积增强剂，在燃烧时造成严重的性能损失)混合。使该燃料以10ml每小时的校准速率以微米尺寸液滴的形式落在加热板上。将面板保持倾斜，由于该倾斜，与热面板撞击的燃料在面板的整个长度上滑落。将面板的长度保持在100mm。将已完成至Ra 0.8微米的表面光洁度的金属面板(铝60601T6)用于测试。在开始测试之前对面板进行称皮重，并且在测试期之后，再次称量面板以了解其上形成的沉积物的重量。然后将面板浸入各种柴油清洁剂溶液中。
苯胺点：这为芳香性的指示，并因此可被解释为混合物极性的指数。苯胺点越低，油中芳族化合物的含量越高。
测试方法：该测试根据IS 1448(P:3)标准进行。
蒸馏性能：该测试为燃料汽化趋势的指示。进行该测试以展示共混物在柴油燃烧发动机中如何表现。该剩余部分在热重量分析仪(TGA)中进行。
测试方法：该测试涉及在氧气背景下以10℃每分钟的恒定速率在TGA中加热7毫克至8毫克样品，直至其达到400℃的温度。相对于温度记录由于沸腾和相从液体到蒸气状态的变化而造成的重量损失％。注意到样品的初始质量的10％、50％和80％已蒸发时的最低温度。
比重：该测试是该制剂的必要组成部分，以便确保组合物具有期望的相对密度。
测试方法：该测试在15℃下根据ASTM D 4052标准进行。
铜条腐蚀测试：该测试根据ASTM D 130标准进行。
总硫含量测试：该测试根据ASTM D 4294标准进行。
在50℃下的粘度：粘度是该制剂的必要组成部分，这是为了确保泵能够将流体加压至正确的压力，并同时使流体的喷雾模式保持与发动机设计参数相同。
测试方法：该测试在50℃下根据ASTM D 445标准进行。将柴油燃料加热至50℃，并且测量所注意到的使燃料通过校准的佳能芬斯克粘度计灯泡的时间。通过乘以粘度计常数将所用的时间转化为粘度。
总碱值：这指示该溶液在抵抗氧化方面多么强，并且还为我们提供了该清洁剂的碱度强度的可能指示。
测试方法：如在ASTM D 2896中提及的TBN是通过用高氯酸在冰醋酸中滴定来测量石油产品中的碱性含量。将样品溶解于氯苯和冰醋酸的基本上无水的混合物中，并且使用电位滴定仪用高氯酸在冰醋酸中的溶液滴定。使用玻璃指示电极和甘汞参考电极，后者借助于盐桥与样品溶液连接。针对滴定溶液的各自体积绘制仪表读数，并且在所得曲线的弯曲处获取终点。
高频往复试验机(HFRR)磨损测试：该测试是根据ASTM D6079并符合IS 1460印度标准柴油BSIV规格的对于柴油燃料润滑性的行业标准测试。高频往复试验机(HFRR)是微处理器控制的往复摩擦和磨损测试系统，它提供对磨损疤痕性能的快速、可重复的评定。
防生锈和防腐蚀：该测试根据ASTM D 665进行。
测试方法：制备以30:70百分比比率与样品混合的5％NaCl溶液。将低碳钢板清洁至0.5微米Ra的表面光洁度，并且用该溶液涂布面板。使面板在室温下，在85％湿度下老化72小时。具有超过20％的带生锈的斑点区域的样品被宣告为失效的。
表2的组合物的性能结果-关于关键参数的实施例1示于下表3中。
表3
| 参数 | 结果 |
| 汉森溶解度参数，以MPa<sup>1/2</sup>计 | 17.69 |
| 稳定性(通过/失效)–无相分离 | 通过 |
| 去除可清洁性％ | 80.7 |
| 苯胺点(IS 1448(P:3))，以℃计 | 51.8 |
| 蒸馏性能 | |
| T80-馏出物温度，以℃计 | 178-184 |
| T50-馏出物温度，以℃计 | 103-108 |
| T10-馏出物温度，以℃计 | 51-56 |
| 在23.5℃下的比重，以kg/m<sup>3</sup>计 | 846.6 |
| 铜条腐蚀(ASTM D 130) | 1A |
| 总硫含量(ppm) | 43 |
| 在50℃下的粘度(ASTM D445)(2至4.5)，以厘沲计 | 2.399 |
| 总碱值(ASTM D2896)，以mg KOH/gm计 | 4.14 |
| 防生锈和防腐蚀(ASTM D665程序A) | 通过 |
实施例3：柴油燃料系统清洁组合物(DFSC)的制备
根据本公开的一个实施方案的组合物的实施例详述于表4中。其通过在室温下将各种成分溶解并混合到去离子水中来制造。在该实施例中，中沸点的醇，异丙醇已被乙醇替代。
表4
表4的组合物的性能结果-关于关键参数的实施例3示于下表5中。
表5
| 参数 | 结果 |
| 汉森溶解度参数，以MPa<sup>1/2</sup>计 | 18.31 |
| 稳定性(通过/失效)–无相分离 | 通过 |
| 去除可清洁性％ | 90.2 |
| 苯胺点(IS 1448(P:3))，以℃计 | 53.6 |
| 蒸馏性能 | |
| T80-馏出物温度，以℃计 | 181-188 |
| T50-馏出物温度，以℃计 | 106-111 |
| T10-馏出物温度，以℃计 | 53-57 |
| 在23.5℃下的比重，以kg/m<sup>3</sup>计 | 849.7 |
| 铜条腐蚀(ASTM D 130) | 1A |
| 总硫含量(ppm) | 42 |
| 在50℃下的粘度(ASTM D445)(2至4.5)，以厘沲计 | 2.265 |
| 总碱值(ASTM D2896)，以mg KOH/gm计 | 4.07 |
| 防生锈和防腐蚀(ASTM D665程序A) | 通过 |
因此，从上述实施例可以推断，尽管用乙醇替代中沸点醇的极性溶剂渗透剂，但是除了所有其它性能参数之外，制剂仍示出对前面清洁能力的有效作用。
实施例4：柴油燃料系统清洁组合物(DFSC)的制备
根据本公开的一个实施方案的组合物的实施例详述于表6中。其通过在室温下将各种成分溶解并混合到去离子水中来制造。在该实施例中，中沸点的醇，异丙醇已被正丙醇替代。
表6
表6的组合物的性能结果-关于关键参数的实施例4示于下表7中。
表7
| 参数 | 结果 |
| 汉森溶解度参数，以MPa<sup>1/2</sup>计 | 17.99 |
| 稳定性(通过/失效)–无相分离 | 通过 |
| 去除可清洁性％ | 80.4 |
| 苯胺点(IS 1448(P:3))，以℃计 | 46.6 |
| 蒸馏性能 | |
| T80-馏出物温度，以℃计 | 182-190 |
| T50-馏出物温度，以℃计 | 104-108 |
| T10-馏出物温度，以℃计 | 48-52 |
| 在23.5℃下的比重，以kg/m<sup>3</sup>计 | 852.9 |
| 铜条腐蚀(ASTM D 130) | 1A |
| 总硫含量(ppm) | 44 |
| 在50℃下的粘度(ASTM D445)(2至4.5)，以厘沲计 | 2.427 |
| 总碱值(ASTM D2896)，以mg KOH/gm计 | 4.05 |
| 防生锈和防腐蚀(ASTM D665程序A) | 通过 |
因此，从上述实施例可以推断，尽管用正丙醇替代中沸点醇的极性溶剂渗透剂，但是除了所有其它性能参数之外，制剂仍示出对前面清洁能力的有效作用。
实施例5：柴油燃料系统清洁组合物(DFSC)的制备
根据本公开的一个实施方案的组合物的实施例详述于表8中。其通过在室温下将各种成分溶解并混合到去离子水中来制造。在该实施例中，中沸点的醇，异丙醇已被正丙醇替代。另外，用另一种低沸点的极性溶剂丙酮替代低沸点的醇，甲基醇。
表8
表8的组合物的性能结果-关于关键参数的实施例5示于下表9中。
表9
因此，从上述实施例可以推断，尽管用正丙醇替代中沸点的醇的极性溶剂渗透剂，并且还用另一种低沸点的极性溶剂丙酮替代另一种极性溶剂甲基醇，但是除了所有其它性能参数之外，制剂仍示出对前面清洁能力的有效作用。
实施例6：柴油燃料系统清洁组合物(DFSC)的制备
根据本公开的一个实施方案的组合物的实施例详述于表10中。其通过在室温下将各种成分溶解并混合到去离子水中来制造。在该实施例中，中沸点的醇，异丙醇已被正丙醇替代。另外，用另一种低沸点的极性溶剂，乙酸甲酯替代低沸点的醇，甲基醇。
表10
表10的组合物的性能结果-关于关键参数的实施例6示于下表11中。
表11
因此，从上述实施例可以推断，尽管用正丙醇替代中沸点的醇的极性溶剂渗透剂，并且还用另一种低沸点的极性溶剂乙酸甲酯替代另一种极性溶剂甲基醇，但是除了所有其它性能参数之外，制剂仍示出对前面清洁能力的有效作用。
因此，上文所述的柴油燃料系统清洁组合物在其它方面表现出良好的清洁能力、良好的沸腾范围和共混稳定性。
因此，将会看到上文所述的目标，包括由先前描述变得显而易见的那些被有效地获得，并因此在不脱离本发明的范围的情况下，在上述构造中可进行某些改变，旨在将以上描述中所包括的所有物质解释为例示性的而非限制性意义。
Claims (19)
1.一种柴油燃料系统清洁组合物，所述柴油燃料系统清洁组合物包含：
(i)一种或多种芳族烃和脂族烃的混合物
(ii)至少一种表面活性剂和
(iii)柴油
其中所述芳族烃具有式(I)
其中R选自烷基基团、R1-OH、R1-COOH和R1-COOR2，其中R1和R2两者各自独立地表示氢、烷基基团或芳基基团，并且其中所述脂族烃具有约58℃至190℃的沸点
其特征在于所述组合物具有
约16MPa1/2至30MPa1/2的溶解度，
在约40℃至55℃范围内的苯胺点，和
约90℃至120℃的50％蒸馏温度。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述芳族烃中的所述烷基基团R和R1具有1至3个碳原子。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述脂族烃选自极性溶剂渗透剂、润湿剂、氢键偶联剂以及它们的组合。
4.根据权利要求3所述的组合物，其中所述极性溶剂渗透剂选自醇、酮、醚以及它们的组合。
5.根据权利要求3所述的组合物，其中所述极性溶剂渗透剂选自甲醇、乙酸甲酯、丙酮、正丙醇、异丙醇、甲基醇、乙醇以及它们的组合。
6.根据权利要求3所述的组合物，其中所述润湿剂包括二醇醚溶剂。
7.根据权利要求3所述的组合物，其中所述二醇醚溶剂为2-丁氧基乙醇。
8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述表面活性剂包括聚异丁烯的丁烷二酸衍生物。
9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述柴油为高速柴油。
10.根据权利要求3所述的组合物，其中所述氢键偶联剂选自R1-OH、R1-COOR2或它们的组合，其中R1和R2两者如权利要求1所定义。
11.根据权利要求3所述的组合物，其中所述氢键偶联剂为双丙酮醇。
12.根据权利要求1所述的组合物，其中所述芳族烃选自甲苯、二甲苯以及它们的组合。
13.根据权利要求1所述的组合物，其中
(i)所述芳族烃和所述脂族烃各自以按所述组合物的重量计约0.01％至15％的量存在。
14.根据权利要求1所述的组合物，其中
(i)所述芳族烃和脂族烃的组合以按所述组合物的重量计约0.1％至80％的量存在
(ii)所述表面活性剂以按所述组合物的重量计约0.1％至25％的量存在，并且
(iii)所述柴油以按所述组合物的重量计约20％至60％的量存在。
15.根据权利要求1所述的组合物，所述组合物还包含约
i.0.1重量％至25重量％的极性溶剂渗透剂
ii.约0.1重量％至25重量％的润湿剂
iii.约0.1重量％至35重量％的表面活性剂
iv.约0.01重量％至15重量％的氢键偶联剂
v.约0.01重量％至15重量％的基于芳族烃的溶剂和
vi.约20重量％至60重量％的柴油。
16.一种柴油燃料系统清洁组合物，所述柴油燃料系统清洁组合物包含：
i.10重量％至12重量％的量的异丙醇
ii.13重量％至17重量％的量的2丁氧基乙醇
iii.15重量％至20重量％的量的聚异丁烯的丁烷二酸衍生物表面活性剂
iv.3重量％至4重量％的量的甲基醇
v.2重量％至3重量％的量的双丙酮醇
vi.6重量％至8重量％的量的甲苯
vii.3重量％至5重量％的量的二甲苯和
viii.30重量％至40重量％的量的高速柴油。
17.一种用于制备柴油燃料系统清洁组合物的方法，所述方法包括：混合
(i)一种或多种芳族烃和脂族烃
其中所述脂族烃具有约58℃至190℃的沸点，并且所述芳族烃具有式(I)
其中R选自烷基基团、R1-OH、R1-COOH或R1-COOR2，其中R1和R2两者各自独立地表示氢、烷基基团或芳基基团，
(ii)至少一种表面活性剂和
(iii)柴油。
18.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括混合
i.约0.1重量％至25重量％的一种或多种极性溶剂渗透剂
ii.约0.1重量％至25重量％的润湿剂
iii.约0.1重量％至35重量％的表面活性剂
iv.约0.01重量％至15重量％的氢键偶联剂
v.约0.01重量％至15重量％的一种或多种基于芳族烃的溶剂和
vi.约20重量％至60重量％的柴油。
19.一种用于处理柴油燃料系统的方法，所述方法包括通过加压进料来将权利要求1所述的组合物递送至发动机。
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