JP2007191580A - Internal combustion engine fuel - Google Patents

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Tomoyuki Bushi
友之 武士
Manabu Hasegawa
学 長谷川
Masayoshi Nishizawa
公良 西沢
Kyoji Hosono
恭司 細野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine fuel that has no inferiority in engine low temperature startability, is grasped as circulation resources from a macroscopic viewpoint and can contribute to reduction of carbon dioxide in the atmosphere. <P>SOLUTION: This internal combustion engine fuel comprises 1-4C alcohol and a volatile organic material. The volatile organic material of the fuel has vapor pressure of 70-140 kPa at 37.8°C, a boiling point of ≥25°C and a flash point of ≤-30°C. The fuel has the vapor pressure of 30-70 kPa at 37.8°C and a research octane number of ≥90. All components contained in the fuel are derived from a living organism. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

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。   The present invention relates to a fuel for an internal combustion engine, and more particularly to a fuel for an internal combustion engine that can be generated from biological resources and can be recirculated from a macro viewpoint.

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
In recent years, alternative fuels have been actively researched as countermeasures against the depletion of petroleum resources. Examples of such alternative fuels include alcohols containing methanol and ethanol mixed with gasoline in addition to alcohols such as methanol and ethanol (alcohol fuels). Is known (see, for example, Patent Document 1).
JP 05-209579 A

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。
However, since the conventional alcohol fuel is inferior in engine startability at a low temperature, in actuality, it is necessary to start the engine by supplying gasoline from a separate tank at a low temperature. In addition to an increase in the number of vehicles, there is a major problem in vehicle design, such as securing installation space.
In addition, when gasoline is not used in this way, the injector, fuel tank, and gallery must be heated before starting a low-temperature start. These heating energy is lost, and the installation cost and installation of the heating device are lost. Ensuring space was also a problem.

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。
On the other hand, even in the case of alcohol-containing gasoline, it cannot be said that the above-mentioned problems at the time of low-temperature start have been sufficiently overcome, and a fuel heating device has to be installed separately, and there is a problem similar to the above.
In addition, since such alcohol-containing gasoline eventually uses gasoline, it cannot be said to be perfect as a countermeasure for depletion of petroleum resources, and the contribution to the reduction of carbon dioxide in the atmosphere is still insufficient.

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。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the object of the present invention is that the low temperature startability of the engine is inferior and is recognized as a circulating resource from a macro perspective, An object of the present invention is to provide a fuel for an internal combustion engine that can contribute to the reduction of carbon dioxide.

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揮発性有機物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。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that the above object can be achieved by using a predetermined alcohol and a volatile organic substance in combination, and have completed the present invention.

即ち、本発明の内燃機関用燃料は、炭素数1〜4のアルコールと揮発性有機物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では、上記揮発性有機物は、37.8℃において、その蒸気圧が70〜140kPaであることを特徴とする。
That is, the fuel for an internal combustion engine of the present invention is characterized by containing an alcohol having 1 to 4 carbon atoms and a volatile organic substance.
In a preferred embodiment of the fuel for an internal combustion engine of the present invention, the volatile organic substance has a vapor pressure of 70 to 140 kPa at 37.8 ° C.

本発明によれば、所定のアルコール類と揮発性有機物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。   According to the present invention, since the predetermined alcohols and volatile organic substances are used in combination, the low temperature startability of the engine is not inferior, it is grasped as a circulation resource from a macro viewpoint, and it is also possible to reduce carbon dioxide in the atmosphere. A fuel for an internal combustion engine that can contribute can be provided.

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。
Hereinafter, the fuel for an internal combustion engine of the present invention will be described in detail. In the present specification, “%” represents mass percentage unless otherwise specified.
As described above, the fuel for an internal combustion engine of the present invention contains an alcohol having 1 to 4 carbon atoms (C1 to C4) and a volatile organic substance.

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。
Here, as C1-C4 alcohol, methanol, ethanol, propanol (propyl alcohol), and butanol (butyl alcohol) can be mentioned, These may have a branched chain.
In the present invention, ethanol can be preferably used from the viewpoint of a bioresource that is easily synthesized from alcohol fermentation of plants and can be easily circulated.

次に、揮発性有機物としては、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−20〜0℃程度の低温における着火性を満足する限り特に限定されるものではなく、炭素数が3個以上のアルカン(パラフィン系炭化水素)、アルケン(オレフィン系炭化水素)、アルキン及びこれらの構造異性体、芳香族系炭化水素、これら炭化水素の含酸素化合物を挙げることができる。   Next, the volatile organic substance is not particularly limited as long as it satisfies the ignitability as a fuel for an internal combustion engine when used in combination with the above alcohol, particularly the ignitability at a low temperature of about -20 to 0 ° C. Examples thereof include alkanes having 3 or more carbon atoms (paraffinic hydrocarbons), alkenes (olefinic hydrocarbons), alkynes and structural isomers thereof, aromatic hydrocarbons, and oxygen-containing compounds of these hydrocarbons.

C3以上のアルカン、アルケン若しくはアルキン又はこれらの構造異性体としては、ブタン、イソブタン、ブテン、イソブテン、ペンタン、ペンテン、イソペンテン、ヘキサン、イソヘキサン、ヘキセン、イソヘキセン及びシクロヘキセンなどを例示することができる。
また、芳香族炭化水素としては、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン及びキシレンを例示することができる。
Examples of C3 or higher alkanes, alkenes or alkynes or structural isomers thereof include butane, isobutane, butene, isobutene, pentane, pentene, isopentene, hexane, isohexane, hexene, isohexene and cyclohexene.
Moreover, as an aromatic hydrocarbon, benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene can be illustrated.

上記炭化水素の含酸素化合物としては、ジメチルエーテル(DME)やジエチルエーテル(DEE)等のアルキルエーテル類、メチルターシャリーブチルエーテル(MTBE)やエチルターシャリーブチルエーテル(ETBE)等のターシャリーブチルエーテル類、メチルエチルケトン(MEK)、ジメチルケトン(DMK)やジエチルケトン(DEK)等のケトン類、及びプロピルアルデヒドやブチルアルデヒドなどのアルデヒド類を例示することができる。   Examples of the oxygen-containing compound of the hydrocarbon include alkyl ethers such as dimethyl ether (DME) and diethyl ether (DEE), tertiary butyl ethers such as methyl tertiary butyl ether (MTBE) and ethyl tertiary butyl ether (ETBE), methyl ethyl ketone ( Examples thereof include ketones such as MEK), dimethyl ketone (DMK) and diethyl ketone (DEK), and aldehydes such as propyl aldehyde and butyraldehyde.

なお、本発明では、上述のような揮発性有機物として、37.8℃において、その蒸気圧が70〜140kPaである有機物を好ましく使用することができる。
37.8℃における蒸気圧が70未満では、低温時、特に−20℃時でのエンジン始動性が悪化することがあり、140kPaを超えると、蒸気圧が高すぎるため、燃料貯蔵装置からの蒸発ガス(エバポレーション)が発生することがある。
In the present invention, an organic substance having a vapor pressure of 70 to 140 kPa at 37.8 ° C. can be preferably used as the volatile organic substance as described above.
If the vapor pressure at 37.8 ° C. is less than 70, the engine startability at low temperatures, particularly at −20 ° C., may be deteriorated. If it exceeds 140 kPa, the vapor pressure is too high, and the evaporation from the fuel storage device Gas (evaporation) may be generated.

本発明においては、上記の揮発性有機物の代表例として、n−ペンタン、trans−2−ペンテン又はジエチルエーテル及びこれらの混合物を挙げることができ、これらは上述の諸物性を満足し、特に良好に使用することができる。
なお、本発明の内燃機関用燃料では、その製造時での混合操作の容易性を考慮すると、上記のアルコール及び揮発性有機物として、常温で液体のものを使用するのが好ましい。
In the present invention, n-pentane, trans-2-pentene, or diethyl ether and a mixture thereof can be given as typical examples of the above volatile organic substances, and these satisfy the above-mentioned physical properties and are particularly favorable. Can be used.
In the fuel for an internal combustion engine of the present invention, it is preferable to use a liquid at room temperature as the alcohol and the volatile organic substance in consideration of the ease of mixing operation at the time of production.

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揮発性有機物を含むが、−20℃における蒸気圧が30kPa以上で、且つ40℃における蒸気圧が70kPa以下であることが好ましい。
−20℃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、40℃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からの蒸発量が多くなる。
As described above, the fuel for an internal combustion engine of the present invention contains the above-mentioned alcohol and volatile organic substance, but preferably has a vapor pressure at −20 ° C. of 30 kPa or more and a vapor pressure at 40 ° C. of 70 kPa or less.
When the vapor pressure at −20 ° C. is less than 30 kPa, it is difficult to start an internal combustion engine such as an automobile engine in an environment at −20 ° C. or less. When the vapor pressure at 40 ° C. exceeds 70 kPa, fuel storage such as a fuel tank is stored. The amount of evaporation from the container increases.

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、エンジンがノッキングすることがある。
The fuel for internal combustion engines of the present invention preferably has a research octane number of 90 or more.
If the octane number is less than 90, the engine may knock.

本発明の内燃機関用燃料において、上述のアルコールと揮発性有機物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、70〜85vol%のエタノールと、15〜30vol%の揮発性有機物とすることができる。
エタノールが70vol%未満では、エタノールの使用比率が低く、COの再循環に有意に貢献し得ない傾向があり、80vol%を超えると、蒸気圧が30kPa未満になり好ましくないことがある。
一方、揮発性有機物が15vol%未満では、蒸気圧が30kPa未満になることがあり、30vol%を超えると、エタノールの使用比率が低く、COの再循環に有意に貢献し得ないことがある。
In the fuel for an internal combustion engine of the present invention, the selection of the above-mentioned alcohol and volatile organic substance and the blending ratio thereof can be appropriately changed according to the intended performance, particularly the above-described vapor pressure and octane number.
Typically, 70-85 vol% ethanol and 15-30 vol% volatile organics can be used.
If ethanol is less than 70 vol%, the ratio of ethanol used is low and tends not to contribute significantly to CO 2 recirculation. If it exceeds 80 vol%, the vapor pressure may be less than 30 kPa, which may be undesirable.
On the other hand, if the volatile organic substance is less than 15 vol%, the vapor pressure may be less than 30 kPa, and if it exceeds 30 vol%, the use ratio of ethanol may be low and may not contribute significantly to CO 2 recycling. .

また、本発明の内燃機関用燃料においては、その含有成分の全てが生物起源のものであることが望ましい。
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)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。
Moreover, in the fuel for internal combustion engines of the present invention, it is desirable that all of the components contained therein are of biological origin.
In this way, if all of the contained components are bioresources that can be recycled (reused), carbon dioxide (CO 2 ) emitted into the atmosphere by the operation of the internal combustion engine may be recycled and increase. Therefore, global warming can be extremely effectively suppressed.

含有成分のうちアルコール、特にエタノールについては、上述の通り植物などから得られるが、揮発性有機物、例えばn−ペンタンやn−ヘキサンについても、植物を起源としてフィッシャートロプス合成にて製造することが可能であり、いずれも大気中のCOを増加させるものではない。 Among the contained components, alcohol, particularly ethanol, can be obtained from plants as described above, but volatile organic substances such as n-pentane and n-hexane can also be produced by Fischer-Trops synthesis from plants. None are possible and do not increase CO 2 in the atmosphere.

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2〜3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。
Since the internal combustion engine fuel of the present invention described above can achieve a higher octane number than gasoline, the compression ratio can be improved by about 2 to 3 in an automobile engine or the like, which can contribute to improvement in engine output and fuel consumption. .
Moreover, since it does not contain sulfur (S), SOx does not exist in the exhaust gas, and sulfur deactivation of the exhaust gas purification catalyst can be prevented.

更に、揮発性有機物として芳香族系化合物を用いない場合には、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。
Further, when an aromatic compound is not used as the volatile organic substance, the fuel is friendly to the human body. Furthermore, since alcohol is contained, HC (hydrocarbons) in the exhaust gas can be reduced, and an environmentally friendly fuel can be realized.
In addition, when ethanol or the like is used, the combustion speed becomes faster than that of gasoline, which can contribute to the improvement of the compression ratio.

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。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.

(実施例1〜3)
エタノールとn−ペンタンと、その他の物質を表1に示す割合で混合して各例の内燃機関用燃料を得た。その性状を表1に併記する。
(Examples 1-3)
Ethanol, n-pentane, and other substances were mixed in the proportions shown in Table 1 to obtain fuels for internal combustion engines of the respective examples. The properties are also shown in Table 1.

(性能評価)
[オクタン価]
JIS K2280に準拠して測定した。得られた結果を表1に示す。
(Performance evaluation)
[Octane number]
The measurement was performed according to JIS K2280. The obtained results are shown in Table 1.

[蒸気圧]
JIS K2258に準拠して測定した。得られた結果を表1に示す。
[Vapor pressure]
The measurement was performed according to JIS K2258. The obtained results are shown in Table 1.

Figure 2007191580
Figure 2007191580

Claims (10)

炭素数1〜4のアルコールと揮発性有機物を含むことを特徴とする内燃機関用燃料。   A fuel for an internal combustion engine comprising an alcohol having 1 to 4 carbon atoms and a volatile organic substance. 上記揮発性有機物は、37.8℃において、その蒸気圧が70〜140kPa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。   The fuel for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the volatile organic substance has a vapor pressure of 70 to 140 kPa at 37.8 ° C. 上記揮発性有機物の沸点が25℃以上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。   The internal combustion engine fuel according to claim 1 or 2, wherein the volatile organic substance has a boiling point of 25 ° C or higher. 上記揮発性有機物の引火点が−30℃以下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。   The internal combustion engine fuel according to any one of claims 1 to 3, wherein a flash point of the volatile organic substance is -30 ° C or lower. 上記揮発性有機物が、n−ペンタン、trans−2−ペンテン及びジエチルエーテルから成る群より選ばれた少なくとも1種のもの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。   2. The fuel for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the volatile organic substance is at least one selected from the group consisting of n-pentane, trans-2-pentene and diethyl ether. 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1〜5のいずれか1つの項に記載の内燃機関用燃料。   The fuel for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the alcohol is ethanol. 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1〜6のいずれか1つの項に記載の内燃機関用燃料。   The fuel for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein a vapor pressure at 37.8 ° C is 30 to 70 kPa. 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1〜7のいずれか1つの項に記載の内燃機関用燃料。   The fuel for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein a research octane number is 90 or more. 70〜85vol%のエタノールと、15〜30vol%の上記揮発性有機物を含むことを特徴とする請求項6〜8のいずれか1つの項に記載の内燃機関用燃料。   The fuel for an internal combustion engine according to any one of claims 6 to 8, comprising 70 to 85 vol% of ethanol and 15 to 30 vol% of the volatile organic substance. 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1〜9のいずれか1つの項に記載の内燃機関用燃料。   The fuel for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 9, wherein all of the components are of biological origin.
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