JP2007191579A

JP2007191579A - 内燃機関用燃料

Info

Publication number: JP2007191579A
Application number: JP2006011108A
Authority: JP
Inventors: Manabu Hasegawa; 学長谷川; Tomoyuki Bushi; 友之武士; Masayoshi Nishizawa; 公良西沢; Shinichiro Okayama; 紳一郎岡山; Kyoji Hosono; 恭司細野; Toru Isoda; 透礒田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2007-08-02

Abstract

【課題】エンジンの低温始動性に遜色が無く、マクロ的見地から循環資源と把握され、大気中の二酸化炭素の低減にも寄与し得る内燃機関用燃料を提供すること。
【解決手段】炭素数１〜４のアルコールとイソペンタンを含む内燃機関用燃料である。
３７．８℃における蒸気圧が３０〜７０ｋＰａで、リサーチ法オクタン価が９０以上である。
含有成分の全てが生物起源のものである。８３〜９７ｖｏｌ％のエタノールと、３〜１７ｖｏｌ％のイソペンタンを含む。
【選択図】なし

Description

本発明は、内燃機関用燃料に係り、更に詳細には、生物資源から生成可能であり、マクロ的な見地から循環再生可能な内燃機関用燃料に関する。

近年、石油資源の枯渇対策として代替燃料が盛んに研究されており、このような代替燃料としては、メタノールやエタノールのアルコール類（アルコール燃料）の外、メタノールやエタノールをガソリンに混入したアルコール含有ガソリンが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平０５−２０９５７９号公報

しかしながら、かかる従来のアルコール燃料においては、低温時のエンジン始動性に劣るので、実際には、低温時には別置タンクからガソリンを供給してエンジン始動を行わなければならず、別置タンクの設置コストの増大のみならず、設置スペースを確保するなど車輌設計上も大きな問題となっている。
また、このようにガソリンを用いない場合には、インジェクターや燃料タンク、ギャラリーを加熱した上で低温始動を行わなければならず、これらの加熱エネルギーを損失するばかりか、加熱装置の設置コストや設置スペースの確保も問題となっていた。

一方、アルコール含有ガソリンにあっても、上述の低温始動時における問題が十分に克服されているとは言えず、燃料加熱装置を別個に設置しなければならず、上記同様の問題があった。
また、かかるアルコール含有ガソリンでは、結局はガソリンが使用されているため、石油資源の枯渇対策としては完全とは言えず、大気中の二酸化炭素低減への貢献度についても未だ十分とは言えない。

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの低温始動性に遜色が無く、マクロ的見地から循環資源と把握され、大気中の二酸化炭素の低減にも寄与し得る内燃機関用燃料を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、所定のアルコール類とイソペンタンを併用することにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の内燃機関用燃料は、炭素数１〜４のアルコールとイソペンタンを含むことを特徴とする。

また、本発明の内燃機関用燃料の好適形態は、３７．８℃における蒸気圧が３０〜７０ｋＰａであることを特徴とする。
更に、本発明の内燃機関用燃料の他の好適形態は、８３〜９７ｖｏｌ％のエタノールと、３〜１７ｖｏｌ％のイソペンタンを含むことを特徴とする。

本発明によれば、所定のアルコール類とイソペンタンを併用することとしたため、エンジンの低温始動性に遜色が無く、マクロ的見地から循環資源と把握され、大気中の二酸化炭素の低減にも寄与し得る内燃機関用燃料を提供することができる。

以下、本発明の内燃機関用燃料につき詳細に説明する。なお、本明細書において、「％」は特記しない限り質量百分率を表すものとする。
上述の如く、本発明の内燃機関用燃料は、炭素数が１〜４個（Ｃ１〜Ｃ４）のアルコールと、揮発性有機物を含むものである。

ここで、Ｃ１〜Ｃ４のアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール（プロピルアルコール）及びブタノール（ブチルアルコール）を挙げることができ、これらは分岐鎖を有していてもよい。
本発明では、植物のアルコール発酵などから容易に合成され、循環使用が容易なバイオ資源という観点から、エタノールを好適に使用することができる。

次に、イソペンタンは、上記アルコールと混合使用した場合に内燃機関用燃料としての着火性、特に−３０〜０℃程度の低温における着火性を実現するものである。
イソペンタンは、３７．８℃においてその蒸気圧が１４１ｋＰａであり、また、その沸点が２８℃であり、更には、その引火点が−５１℃であり、上記の着火性を実現するのに良好である。

上述の如く、本発明の内燃機関用燃料は、上記のアルコールとイソペンタンを含むが、３７．８℃における蒸気圧が３０〜７０ｋＰａであることが好ましい。
３７．８℃における蒸気圧が３０ｋＰａ未満では、−２０℃以下の環境下において、自動車エンジンなどの内燃機関の始動が困難であり、３７．８℃における蒸気圧が７０ｋＰａを超えると、燃料タンクなどの燃料貯蔵容器等からの蒸発量が多くなる。

また、本発明の内燃機関用燃料は、そのリサーチ法オクタン価が９０以上であることが好ましい。
このオクタン価が９０未満では、通常ガソリンの燃料油として使用した場合、ノックを起こすことがある。

本発明の内燃機関用燃料において、上述のアルコールとイソペンタンの選定やその配合比は、意図する性能、特に上記の蒸気圧やオクタン価に応じて適宜変更することができる。
典型的には、８３〜９７ｖｏｌ％のエタノールと、３〜１７ｖｏｌ％のイソペンタンとすることができる。
エタノールが８３ｖｏｌ％未満では、オクタン価が低くなりすぎて、通常ガソリンエンジンの燃料油として使用した場合にノックを起こす可能性があり、９７ｖｏｌ％を超えると、蒸気圧が低くなりすぎて低温始動性が悪化することがある。
一方、イソペンタンが３ｖｏｌ％未満では、蒸気圧が低下して低温始動性が悪化する傾向があり、１７ｖｏｌ％を超えると、蒸気圧が高くなりすぎて燃料タンクなどの燃料貯蔵容器等からの蒸発量が増加することがある。

なお、本発明の内燃機関用燃料において、イソペンタンは、フィッシャートロプス（Ｆｉｓｃｈｅｒ−Ｔｒｏｐｓｃｈ）法などにより、植物のセルロースなどから合成できる。よって、本発明の内燃機関用燃料は、アルコールとしてエタノールを用いれば、原則として、その含有成分の全てが生物起源のものである。
このように、含有成分の全てが循環使用（再使用）可能なバイオ資源であれば、内燃機関の運転により大気中に排出される二酸化炭素（ＣＯ_２）は、循環使用されて増加することが無く、従って、地球温暖化を極めて有効に抑制することが可能となる。

また、本発明の内燃機関用燃料では、上記のアルコール及びイソペンタンが常温で液体であり、その製造時での混合操作が容易である。

本発明の内燃機関用燃料は、上述のアルコールとイソペンタンを必須成分とするものであるが、これ以外にも各種添加材などを配合することが可能である。
かかる添加剤としては、Ｃ３〜Ｃ６の炭化水素であるプロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、シクロペンタン、ｎ−ヘキサン、イソヘキサン及びシクロヘキサン、ジメチルエーテルやジエチルエーテルなどのエーテル類、並びにアセトンなどのケトン類などがある。
なお、このような添加材についても、循環使用可能なバイオ資源であるのが好ましいのは言うまでもない。

以上に説明した本発明の内燃機関用燃料は、ガソリンに比し高いオクタン価を実現できるので、自動車エンジンなどでは圧縮比を２〜４程度向上でき、エンジン出力や燃費の向上に寄与することができる。
また、硫黄（Ｓ）分を含有していないので、排ガス中にＳＯｘが存在せず、排ガス浄化触媒の硫黄失活を防止することもできる。

更に、芳香族系化合物を含有しないので人体に優しい燃料となる。更にまた、アルコール類を含むので、排ガス中のＨＣ（ハイドロカーボン類）を低減でき、環境に優しい燃料を実現できる。
また、エタノールなどを用いると、ガソリンよりも燃焼速度が速くなるので、この点からも圧縮比の向上に貢献できる。

以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１〜３）
エタノールとイソペンタンを表１に示す割合で混合して、実施例１〜３の内燃機関用燃料を得た。燃料の性状を併記する。

（比較例１）
エタノール１００％のものを本例の内燃機関用燃料とした。性状を表１に示す。

（比較例２）
エタノールとガソリンを表１に示す割合で混合して本例の内燃機関用燃料を得た。燃料の性状を併記する。

（性能評価）
各例の内燃機関用燃料を下記の性能評価に供し、得られた結果を表１に示した。

［ゼロＣＯ_２排出カウント］
バイオ燃料使用時をゼロとし、使用燃料が全て全てバイオ燃料の場合は「○」、それ以外は「×」と評価した。

［−２０℃始動］
−２０℃の環境条件下にて、２０００ｃｃの直列４気筒エンジン搭載車を用い、クラッキング５秒で５回試験を行い、５回全てエンジンが始動可能だった場合を「○」、１〜４回始動可能だった場合を「△」、エンジン始動が全て不可だった場合を「×」と評価した。

［蒸発ガス量］
２０００ｃｃの直列４気筒エンジン搭載車にて、国土交通省が定める排出ガス試験（エバポ）に基づいて評価を行い、平成１７年規制値の２ｇ／テスト以下であれば「○」、２ｇ／テスト超であれば「×」と評価した。

［耐ノック性能］
２０００ｃｃの直列４気筒エンジン搭載車を用い、エンジン回転数１０００、２０００、３０００、４０００及び５０００ｒｐｍにおいて音によるノック評価を行い、ノック無しの場合を「○」、ノック有りの場合を「×」と評価した。

Claims

炭素数１〜４のアルコールとイソペンタンを含むことを特徴とする内燃機関用燃料。
上記アルコールがエタノールであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用燃料。
３７．８℃における蒸気圧が３０〜７０ｋＰａであることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関用燃料。
リサーチ法オクタン価が９０以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の内燃機関用燃料。
８３〜９７ｖｏｌ％のエタノールと、３〜１７ｖｏｌ％のイソペンタンを含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つの項に記載の内燃機関用燃料。
含有成分の全てが生物起源のものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の内燃機関用燃料。