JP4477267B2 - Ｄｐｆ搭載ディーゼルエンジン用軽油組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は硫黄分含有量の少ない軽油組成物に関するもので、より詳しくはディーゼル排ガス後処理装置の１つであるパティキュレートフィルター（以下、ＤＰＦと表す）の性能を大幅に向上させ、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（以下、ＰＭと表す）を低減させることが可能なＤＰＦ搭載ディーゼルエンジン用軽油組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用ディ−ゼルエンジン、定置型ディ−ゼルエンジン、あるいは建設機械用ディ−ゼルエンジンなどのディ−ゼルエンジンからの排ガスに含まれる有害成分として、黒色煙状態で排出され目に留まりやすい粒子状物質（ＰＭ）が昨今特に問題視されている。ＰＭは排出ガス中の微粒子であり、燃焼によるすす(煤)や燃料または潤滑油に含まれる高沸点、高分子の未燃焼成分が排出されたものであり、大気汚染や健康被害の原因の１つとされている。現在ＰＭは、ＮＯｘとあわせて早急な低減が求められている。これらの問題に対する自動車技術からの対策としては、ディーゼル排ガス中のＰＭを捕集、除去する後処理装置であるＤＰＦの装着が最も有効であると考えられている。ＤＰＦの装着によってＰＭは概ね８０％以上低減するといわれており、新車への装着だけでなく、使用過程車（既販車）への後付装着によるＰＭ低減効果にも期待がもたれている。
【０００３】
ＤＰＦは排ガス中からＰＭをろ過のようにして物理的に捕集、除去する装置であるため、ある程度ＰＭが溜まってくると目詰まりを起こしてしまい、エンジンからの排ガスが大気に排出しにくくなってしまう。その結果、エンジン背圧の上昇を引き起こし、ひいてはエンジン諸性能の悪化だけでなく、最悪の場合には失火しストールする危険性がある。従って、ある頻度で溜まったＰＭを除去し、エンジン背圧を低減させてＤＰＦを再生させる必要がある。
ＤＰＦ再生方法としては、一定の走行距離ごとに新品または再生済みのＤＰＦと交換する方法（交互再生式）と、酸化反応を持つ触媒機能を付加させ、捕集したＰＭを強制燃焼させて除去する方法（連続再生式）とが挙げられる。前者はエンジンから排出されるＰＭ量が多い場合は交換頻度が多くなりメンテナンス性能が悪くなる。また、複数のＤＰＦを車両に搭載し、交互に使用・再生を繰り返す方式もあるものの、再生技術の問題もさることながら、車両に複数のＤＰＦを搭載すること自体、スペース上の問題が大きく、実用には向いていない。後者は化学反応を利用するため、排ガス中の組成の影響や排気温度の影響が大きくなる。特に日本の都市部のような渋滞が多い環境では排気温度があまり高くならないため、再生機能を維持するのに十分な組成・温度条件を維持できず、ＤＰＦの連続再生機能が働かなくなる場合が多い。またディーゼル商用車は数十万ｋｍの走行を前提としているため、長期間に渡る連続再生式ＤＰＦの耐久性能に関しても、交互再生式以上に未知な点が多い。
【０００４】
また、燃料の硫黄分から派生する硫黄酸化物がＰＭ構成要素の１つ（サルフェート）であり、触媒反応を有する装置における被毒並びに再生性能、耐久性能低下の原因であるため、ＤＰＦ使用時にはより低硫黄含有量の軽油が求められている。さらに、最近は高圧かつ高精度な燃料噴射を可能とする電子制御式燃料噴射ポンプ（例えば、コモンレール型、高圧分配型、高圧列型、ユニットインジェクタ型、ＰＬＤ型等）がディーゼルエンジンに採用されてきている。これはＤＰＦとの組み合わせた装着を前提にしている場合も多い。この噴射ポンプにおいては高圧条件下で電磁弁による噴射制御が必要となるため、使用に際しては潤滑性能に優れ、電子制御化された燃料噴射率に誤差を及ぼしにくい特性を持ち、また夾雑物や低温条件下でのワックスを抑制した軽油が求められている。従って、今後一層厳しくなると予想される排ガス規制、特にＰＭ低減要望に対応するためにはＤＰＦの装着と燃料の更なる改善のための早急な検討が望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＤＰＦを採用する場合には、上記のような問題の他にもいくつかの問題が考えられる。交互再生式ＤＰＦの場合は、例えば、ＤＰＦ自体の熱溶損、またＰＭ堆積によりＤＰＦが使用不可になった際の、交換および再生頻度の多さ、交換および再生作業の繁雑さ、交換再生作業に関わる多額の費用の問題等が挙げられる。また連続再生式ＤＰＦの場合は、例えば、エンジンからのＰＭ排出量が多すぎる場合には連続再生機能が上手く働かなくなること、その際に堆積したＤＰＦが瞬時に燃焼することに起因する熱溶損の発生、ＤＰＦ本体の耐久性と連続再生機能の耐久性が未知数であること、燃料中の硫黄分が多い場合には触媒機構に対する被毒および触媒反応性能の低下、これが転じて連続再生機能が働かなくなること、硫黄分以外の燃料性状による再生性能への影響等が挙げられる。また、燃料性状がＤＰＦの性能を左右する電子制御式高圧燃料噴射ポンプの燃料噴射精度に及ぼす影響も重要な因子である。これらは現在においても検討段階であるが、燃料の品質改善を行うことでエンジン内の燃焼結果を変化させて、ＰＭ低減とＤＰＦ性能向上の両立がはかれる燃料の品質改善手法の確立は、早急でかつ低コストな対策として非常に有効である。
本発明は、かかる実状に鑑みて開発されたものであり、その目的は、ＤＰＦを搭載したエンジン、車両からの排ガス改善、特にＰＭを大幅に低減させることが可能であり、かつＤＰＦをより効果的に稼動させることが可能な軽油組成物を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、硫黄分含有量が５０質量ｐｐｍ以下の軽油組成物を１平方インチあたりのセル数が１００〜１０００のＤＰＦを搭載するディーゼルエンジンに使用するにあたり、搭載するＤＰＦのセル数に応じ、軽油組成物の９０％留出温度（Ｔ₉₀）が下記式を具備する蒸留性状を有し、灰分が検出限界以下、セタン指数が４５以上、セタン価が４５以上、そして体積弾性率が１３００ＭＰａ以上１６００ＭＰａ以下である軽油組成物を用いることを特徴とするＤＰＦ搭載ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質を低減させる方法にある。
２４０℃≦Ｔ ₉₀ ≦−２２×ＬＮ（（Ａ−９０）／（７．９×１０ ⁷ ））℃
（Ａは使用するＤＰＦの１平方インチあたりのセル数を示し、ＬＮは自然対数を示す。）
本発明においては、軽油組成物は、さらに２環以上の多環芳香族分含有量が５容量％以下であり、３０℃における動粘度が１．７ｍｍ²／ｓ以上、潤滑性能がＨＦＲＲ摩擦痕径による測定で４００μｍ以下、及び流動点が−５℃以下であることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明のＤＰＦ搭載ディーゼルエンジン用軽油組成物（以下、単に軽油組成物と称する場合がある）は、その硫黄分含有量が５０質量ｐｐｍ以下の軽油組成物を対象とする。５０質量ｐｐｍを超える場合は、排ガス後処理装置の耐久性の悪化やＰＭ排出量の増加を招く恐れがある。硫黄分含有量は３０質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１０質量ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。特に、後述する触媒燃焼反応、酸化触媒反応を連続再生方式に適用したＤＰＦを用いる場合には、硫黄分含有量が１０質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、５質量ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。ここで硫黄分含有量とは、ＪＩＳ Ｋ ２５４１「硫黄分試験方法」により測定される軽油組成物全量基準の硫黄分の含有量を意味する。
【０００８】
本発明の軽油組成物をディーゼルエンジンに使用する場合、装着したＤＰＦの種類、とりわけ１平方インチあたりのセル数（孔数）との関係において、ＰＭの捕集、除去能力、及びＤＰＦの再生性能に差が生じてくる。本発明者の検討では、用いた軽油組成物の蒸留性状における９０％留出温度（Ｔ₉₀）（Ｔ₉₀は、軽油組成物の性状をより特徴付けることができる温度）とＤＰＦの１平方インチあたりのセル数（孔数）とが特定の関係、即ち、Ｔ₉₀増減によるＤＰＦの背圧上昇抑制及び捕集、除去、再生効果がＤＰＦセル数増減と自然対数的関係にある場合に、ＤＰＦへのＰＭ堆積量並びにエンジン背圧上昇を抑制し、十分なＰＭ捕集、除去性能を達成でき、かつＤＰＦをより良好な状態で使用、再生できることを見出した。従って、本発明の軽油組成物では、その蒸留性状における９０％留出温度（Ｔ₉₀）は、ＤＰＦの種類（セル数）により下記関係式を満たすように調整される。
Ｔ₉₀℃≦−２２×ＬＮ（（Ａ−９０）／（７．９×１０⁷））℃
上記Ａは使用するＤＰＦの１平方インチあたりのセル数を示し、ＬＮは自然対数を示す。ここで９０％留出温度（Ｔ₉₀）は、ＪＩＳ Ｋ ２２５４「石油製品−蒸留試験方法」によって測定される値を意味する。
本発明の軽油組成物は、その蒸留性状における９０％留出温度（Ｔ₉₀）は、その上限が上記のような使用する特定のＤＰＦのセル数との関係において調整されるが、その下限は、２４０℃以上であることが好ましく、更に好ましくは、２７０℃以上である。
【０００９】
本発明の軽油組成物の飽和分、オレフィン分および芳香族分の各含有量について特に制限はないが、下記の含有量を満たすことが望ましい。
飽和分含有量 ：６０〜１００容量％
オレフィン分含有量 ：０〜５容量％
芳香族分含有量 ：０〜４０容量％
本発明の軽油組成物の飽和分含有量は、排出ガス中のＮＯｘおよびＰＭの各濃度を低下させるうえで、６０容量％以上であることが好ましく、より好ましくは６５容量％以上、より好ましくは７０容量％以上、最も好ましくは７５容量％以上である。一方、ＪＩＳ２号軽油に相当する蒸留性状を持つ本発明の軽油組成物の場合は、低温始動性および低温運転性を良好に維持するうえで、飽和分含有量は好ましくは９５容量％以下、より好ましくは９０容量％以下、より好ましくは８５容量％以下である。
【００１０】
本発明の軽油組成物のオレフィン分含有量は、当該組成物の安定性の観点から、０〜５容量％であることが好ましく、より好ましくは０〜１容量％である。
【００１１】
本発明の軽油組成物の芳香族分含有量は、この芳香族分含有量が排ガスに含まれるＮＯｘおよびＰＭの各濃度に関係することから、この含有量は４０容量％以下であることが好ましく、より好ましくは３５容量％以下、より好ましくは３０容量％以下、最も好ましくは２５容量％以下である。また、芳香族分含有量のうち２環以上の多環芳香族分含有量は５容量％以下であることが好ましい。２環以上の多環芳香族分含有量が増加すると、排ガス中のＮＯｘ、ＰＭ排出量の増加に影響を及ぼす場合があるため、より好ましくは３容量％以下、より好ましくは２容量％以下である。
【００１２】
ここで飽和分含有量、オレフィン分含有量および芳香族分含有量は、ＪＩＳ Ｋ ２５３６に規定する「石油製品−成分試験方法」の蛍光指示薬吸着法に準拠して測定される飽和分、オレフィン分および芳香族分の容量百分率（容量％）を意味する。
【００１３】
本発明の軽油組成物において、灰分は検出限界以下である必要がある。具体的には、灰分は０．０１質量％以下である。灰分が含まれていると、エンジンでの燃焼過程中にそれ自体がＰＭの核となりＰＭ生成を増加させる可能性がある。また、灰分として排出された場合においても、それ自体がＤＰＦに堆積してしまい、ＤＰＦの性能低下を招いてしまう場合がある。さらには、燃料噴射系に対する悪影響も考えられる。
ここで灰分は、全てＪＩＳ Ｋ ２２７２「原油及び石油製品の灰分並びに硫酸灰分試験方法」によって測定される値を意味する。
【００１４】
本発明の軽油組成物のセタン指数は、４５以上であることが必要である。セタン指数が４５に満たない場合には、排出ガス中のＮＯｘ、ＰＭ、アルデヒド等の濃度が高くなる恐れがある。本発明では、そのセタン指数は４７以上であることが好ましく、４８以上であることがより好ましく、５０以上であることが最も好ましい。
ここでセタン指数とは、ＪＩＳ Ｋ ２２８０「石油製品−燃料油−オクタン価及びセタン価試験方法並びにセタン指数算出方法」の「８．４変数方程式を用いたセタン指数の算出方法」によって算出した価を意味する。なお、上記ＪＩＳ規格におけるセタン指数は、セタン価向上剤を添加したものに対しては適用されないが、本発明ではセタン価向上剤を添加したもののセタン指数も、上記「８．４変数方程式を用いたセタン指数の算出方法」によって算出した値を意味する。
【００１５】
本発明の軽油組成物においては、排出ガス中のＮＯｘ、ＰＭ、アルデヒド等の各濃度をより低減させるために、そのセタン価は４５以上であることが必要である。セタン価は４８以上であることが好ましく、５２以上であることがより好ましい。
ここでセタン価とは、ＪＩＳ Ｋ ２２８０「石油製品−燃料油−オクタン価及びセタン価試験方法並びにセタン指数算出方法」の「７．セタン価試験方法」に準拠して測定されるセタン価を意味する。
【００１６】
本発明の軽油組成物は、その体積弾性率は１３００〜１６００ＭＰａである必要がある。
一般に軽油のような圧縮性のある流体に高い圧力を加えた場合、その時の温度、圧力に応じて流体自身が圧縮し、密度（質量流量あたりの体積）が変化する性質を有する。本発明では、このような流体の有する圧縮弾性率を体積弾性率（単位はＭＰａ）と定義する。ディーゼル燃料噴射を想定した場合、燃料流体に対する体積弾性率は、燃料がおかれている雰囲気の温度、圧力と同時に燃料自身の物理特性、組成に応じた一定の割合で変化する。従って、電子制御式燃料噴射ポンプのように高圧で高精度な噴射特性を持つ噴射系において、設定通りの燃料噴射量や噴射率を維持するためには、体積弾性率が安定した数値を示す燃料が望ましい。本発明の軽油組成物は、その体積弾性率が１３００〜１６００ＭＰａであり、１３００〜１５００ＭＰａであることが好ましく、１３５０〜１４５０ＭＰａであることがより好ましい。
【００１７】
体積弾性率は一つの燃料物理特性、組成によって支配されるものではなく、複数の物理特性、組成の影響を複合的に受けた結果として定義されるものであるため、他の物理特性、組成と並行して捉えるべき燃料特性と考えることが技術的見地から妥当である。体積弾性率の測定方法については、現時点において決まった公定方法は存在しないが、本発明における体積弾性率は、図１に示す装置を用いて測定した値を意味する。以下にその概要を説明する。
【００１８】
図１は、ディーゼル燃料噴射ノズル２を備えた場合の体積弾性率測定装置１を模式的に示す図である。図１において、３は定容容器、４は温度センサ、５は圧力センサ、６は供給弁、７は排出弁、及び８は定容積ピストンをそれぞれ示す。定容容器３は、温度、圧力変化に伴う容器自体の容積変化が、同じ環境の変化における軽油の容積変化に対して十分小さいことが実証できる材料および構造からなる。また定容積ピストン８も温度、圧力変化に伴うピストン自体の容積変化が、同じ環境の変化における軽油の容積変化に対して十分小さいことが実証できる材料および構造からなる。これらの材料としては、例えば、機械構造用炭素鋼鋼材（ＪＩＳ Ｇ ４０５１）、ニッケルクロム鋼鋼材（ＪＩＳ Ｇ ４１０２）、及び高炭素クロム軸受鋼鋼材（ＪＩＳ Ｇ ４８０５）を挙げることができる。まず、定容容器３の中に測定対象となる軽油を封入する。このとき容器内は測定対象軽油だけで満たされている必要がある。この定容容器３に定容積のピストン８を挿入し、容器内容積を変化させる。測定対象の軽油はその圧縮弾性特性に従い圧縮されるため、結果として容器内の圧力が変化することになる。この圧力を測定することにより、体積弾性率を算出することができる。
【００１９】
本発明の軽油組成物の３０℃における動粘度は１．７ｍｍ²／ｓ以上であることが好ましい。その動粘度が１．７ｍｍ²／ｓに満たない場合は、燃料噴射ポンプ側の燃料噴射時期制御が困難になる心配があり、またエンジンに搭載された燃料噴射ポンプの各部における潤滑性が損なわれる可能性がある。この動粘度は１．７２ｍｍ²／ｓ以上であることがより好ましく、１．７３ｍｍ²／ｓ以上であることがより好ましく、１．７５ｍｍ²／ｓ以上であることがより好ましく、１．７８ｍｍ²／ｓ以上であることがより好ましく、１．８０ｍｍ²／ｓ以上であることが最も好ましい。
一方、本発明の軽油組成物の３０℃における動粘度の上限値については特に制限は無いが、排出ガス中のＰＭ濃度をより一層低減させるために、３．５ｍｍ²／ｓ以下であることが好ましく、３．０ｍｍ²／ｓ以下であることがより好ましく、２．５ｍｍ²／ｓ以下であることがより好ましく、２．４ｍｍ²／ｓ以下であることがより好ましく、２．２ｍｍ²／ｓ以下であることが最も好ましい。
ここで動粘度とはＪＩＳ Ｋ ２２８３「原油及び石油製品−動粘度試験方法及び粘度指数算出方法」により測定される動粘度を指す。
【００２０】
本発明の軽油組成物は、その潤滑性能がＨＦＲＲ摩耗痕径（ＷＳ１．４）による測定値が４００μｍ以下であることが好ましい。潤滑性能が低い場合は、特に分配型燃料噴射ポンプを搭載したディーゼルエンジンにおいて、運転中のポンプの駆動トルク増、ポンプ各部の摩耗増を引き起こし、排ガス性能の悪化のみならずエンジン自体が破壊される恐れがある。また、高圧噴射が可能な電子制御式燃料噴射ポンプにおいても、摺動面等の摩耗が懸念されている。本発明の軽油組成物は、その潤滑性能がＨＦＲＲ摩耗痕径（ＷＳ１．４）による測定値が、３８０μｍ以下であることがより好ましい。
ここで潤滑性能およびＨＦＲＲ摩耗痕径とは、社団法人石油学会から発行されている石油学会規格ＪＰＩ−５Ｓ−５０−９８「軽油−潤滑性試験方法」により測定される値を意味し、潤滑性能を表す指標となる。
【００２１】
本発明の軽油組成物は、その流動点が−５℃以下であることが好ましい。低温始動性ないしは低温運転性の観点、並びに電子制御式燃料噴射ポンプにおける噴射性能維持の観点から、その流動点は−１０℃以下であることがより好ましく、−２０℃以下であることがより好ましい。
ここで流動点とは、ＪＩＳ Ｋ ２２６９「原油及び石油製品の流動点並びに石油製品曇り点試験方法」により測定される流動点を意味する。
【００２２】
本発明の軽油組成物の１５℃における密度については特に制限はない。しかし、燃料消費率および加速性の面を考慮すると、その値は７８０ｋｇ／ｍ³以上であることが好ましい。一方、排出ガス中のＰＭ濃度をより低下させるためには、１５℃における密度は、８４０ｋｇ／ｍ³以下であることが好ましく、８３５ｋｇ／ｍ³以下であることがより好ましく、８３０ｋｇ／ｍ³以下であることがより好ましく、８２０ｋｇ／ｍ³以下であることがより好ましく、８１５ｋｇ／ｍ³以下であることが最も好ましい。
ここで密度とはＪＩＳ Ｋ ２２４９「原油及び石油製品の密度試験方法並びに密度・質量・容量換算表」により測定される密度を指す。
【００２３】
本発明の軽油組成物は、その目詰まり点については特に制限はない。しかし、組成物の目詰まり点は−１℃以下であることが好ましく、−５℃以下であることがより好ましく、−１２℃以下であることがより好ましく、−１９℃以下であることが最も好ましい。
ここで目詰まり点とはＪＩＳ Ｋ ２２８８「軽油−目詰まり点試験方法」により測定される目詰まり点を意味する。
【００２４】
本発明の軽油組成物には、４５以上のセタン価を示す軽油を得るためにセタン価向上剤を添加することが好ましい。
セタン価向上剤は、当業界でセタン価向上剤として知られる各種の化合物を使用することができ、例えば、硝酸エステルや有機過酸化物等が使用可能である。本発明では、硝酸エステルを用いることが好ましい。硝酸エステルには、２−クロロエチルナイトレート、２−エトキシエチルナイトレート、イソプロピルナイトレート、ブチルナイトレート、第一アミルナイトレート、第二アミルナイトレート、イソアミルナイトレート、第一ヘキシルナイトレート、第二ヘキシルナイトレート、ｎ−ヘプチルナイトレート、ｎ−オクチルナイトレート、２−エチルヘキシルナイトレート、シクロヘキシルナイトレート、及びエチレングリコールジナイトレートなどの種々のナイトレート等が包含される。これらの中でも、炭素数６〜８のアルキルナイトレートが好ましい。セタン価向上剤は、１種の化合物を単独で用いても良く、２種以上の化合物を組み合わせて用いても良い。
【００２５】
本発明の軽油組成物においては、４５以上のセタン価を得るために、また排出ガス中のＮＯｘ濃度、ＰＭ濃度、アルデヒド濃度等を十分満足できる程度に低下させるために、セタン価向上剤は、組成物全量基準で５００質量ｐｐｍ以上含有されていることが好ましい。セタン価向上剤の含有量は、６００質量ｐｐｍ以上であることが好ましく、７００質量ｐｐｍ以上であることがより好ましく、８００質量ｐｐｍ以上であることがより好ましく、９００質量ｐｐｍ以上であることが最も好ましい。一方、セタン価向上剤の含有量は軽油組成物全量基準で１４００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１２５０質量ｐｐｍ以下であることがより好ましく、１１００質量ｐｐｍ以下であることがより好ましく、１０００質量ｐｐｍ以下であることが最も好ましい。
なお、セタン価向上剤と称して市販されている商品は、セタン価向上剤を適当な溶剤で希釈した状態で入手されるのが通例である。こうした市販品を使用して本発明の軽油組成物を調製する場合には、軽油組成物中の好ましいセタン価向上剤の含有量が、組成物全量基準で５００質量ｐｐｍ以上となるように用いることが好ましい。
【００２６】
本発明の軽油組成物においては、上記セタン価向上剤以外の添加剤を必要に応じて配合することができる。特に、潤滑性向上剤および／または清浄剤を配合することが好ましい。
潤滑性向上剤としては、例えば、カルボン酸系、エステル系、アルコール系およびフェノール系の各潤滑性向上剤を挙げることができ、これらのうちの１種又は２種以上を任意に使用可能である。これらの中でも、カルボン酸系、エステル系の潤滑性向上剤が好ましい。
カルボン酸系の潤滑性向上剤としては、例えば、リノ−ル酸、オレイン酸、サリチル酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ヘキサデセン酸及びこれらのカルボン酸の２種以上の混合物を挙げることができる。
エステル系の潤滑性向上剤としては、例えば、グリセリンのカルボン酸エステルが挙げられる。カルボン酸エステルを構成するカルボン酸は、１種であっても２種以上であってもよく、その具体例としては、リノ−ル酸、オレイン酸、サリチル酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、及びヘキサデセン酸等を挙げることができる。
【００２７】
潤滑性向上剤の配合量には特別な制限はない。しかし、ＨＦＲＲ摩耗痕径による測定で４００μｍ以下の潤滑性能を維持させるため、また、配合した潤滑性向上剤の効能を引き出すため、具体的には、分配型噴射ポンプを搭載したディーゼルエンジンにおいて、運転中のポンプの駆動トルク増を抑制し、ポンプの摩耗を低減させるためには、潤滑性向上剤の配合量は、組成物全量基準で３５質量ｐｐｍ以上であることが好ましく、５０質量ｐｐｍ以上であることがより好ましい。またそれ以上加えても添加量に見合う効果が得られないことから、配合量は、１５０質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１０５質量ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
【００２８】
清浄剤としては、例えば、イミド系化合物；ポリブテニルコハク酸無水物とエチレンポリアミン類とから合成されるポリブテニルコハク酸イミドなどのアルケニルコハク酸イミド；ペンタエリスリトールなどの多価アルコールとポリブテニルコハク酸無水物から合成されるポリブテニルコハク酸エステルなどのコハク酸エステル；ジアルキルアミノエチルメタクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレート、及びビニルピロリドンなどとアルキルメタクリレートとのコポリマーなどの共重合系ポリマー；カルボン酸とアミンの反応生成物などの無灰清浄剤を挙げることができる。これらの中から選ばれる任意の１種または２種以上を使用することができる。これらの中でも、アルケニルコハク酸イミドおよびカルボン酸とアミンとの反応生成物の使用が好ましい。
【００２９】
アルケニルコハク酸イミドを使用する場合の例としては、分子量１０００〜３０００程度のアルケニルコハク酸イミドを単独使用する場合と、分子量７００〜２０００程度のアルケニルコハク酸イミドと分子量１００００〜２００００程度のアルケニルコハク酸イミドを混合使用する場合を挙げることができる。
【００３０】
カルボン酸とアミンとの反応生成物を構成するカルボン酸は１種であっても２種以上であってもよく、その具体例としては、炭素数１２〜２４の脂肪酸および炭素数７〜２４の芳香族カルボン酸等を挙げることができる。炭素数１２〜２４の脂肪酸には、例えば、リノール酸、オレイン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸等が含まれるが、これらに限定されるものではない。また、炭素数７〜２４の芳香族カルボン酸には、例えば、安息香酸、サリチル酸等が含まれるが、これらに限定されるものではない。また、カルボン酸とアミンとの反応生成物を構成するアミンは１種であっても２種以上であってもよい。アミンとしては、例えば、オレイルアミンが代表的であるが、これに限定される訳ではなく、各種アミンが使用可能である。
【００３１】
清浄剤の配合量にも特別な制限はない。しかし、清浄剤を配合した効果、具体的には、燃料噴射ノズルの閉塞抑制効果を引き出すためには、清浄剤の配合量を組成物全量基準で３０質量ｐｐｍ以上とすることが好ましく、６０質量ｐｐｍ以上とすることがより好ましく、８０質量ｐｐｍ以上とすることがより好ましい。３０質量ｐｐｍに満たない量を添加しても効果が現れない可能性がある。一方、配合量が多すぎても、それに見合う効果が期待できず、逆にディーゼルエンジン排出ガス中のＮＯｘ、ＰＭ、アルデヒド等を増加させる恐れがあることから、清浄剤の配合量は３００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１８０質量ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
なお、先のセタン価向上剤の場合と同様、潤滑性向上剤または清浄剤と称して市販されている商品は、それぞれ潤滑性向上または清浄に寄与する有効成分が適当な溶剤で希釈された状態で入手されるのが通例である。こうした市販品を本発明の軽油組成物に配合した場合にあっては、潤滑性向上剤および清浄剤に関して上述した配合量は、有効成分としての配合量を意味している。
【００３２】
本発明の軽油組成物には、その性能をさらに高める目的でその他の公知の燃料油添加剤を単独で、または数種類組み合わせて添加することもできる。これらの添加剤としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アルケニルコハク酸アミドなどの低温流動性向上剤；フェノール系、アミン系などの酸化防止剤；サリチリデン誘導体などの金属不活性化剤；ポリグリコールエーテルなどの氷結防止剤；脂肪族アミン、アルケニルコハク酸エステルなどの腐食防止剤；アニオン系、カチオン系、両性系界面活性剤などの帯電防止剤；アゾ染料などの着色剤；シリコン系などの消泡剤などを挙げることができる。
上記の添加剤の添加量は任意に決めることができるが、添加剤個々の添加量は、軽油組成物全量基準でそれぞれ０．５質量％以下、好ましくは０．２質量％以下であるのが通常である。
【００３３】
本発明の軽油組成物は任意の方法で製造することができる。典型的には、ベース軽油に、必要に応じてセタン価向上剤と潤滑油向上剤、清浄剤、その他の添加剤を所定量配合して製造される。
ベース軽油としては、例えば、原油の常圧蒸留装置から得られる直留軽油；常圧蒸留装置から得られる直留重質油や残査油を減圧蒸留装置にかけて得られる減圧軽油；減圧蒸留装置から得られる減圧軽油を水素化精製して得られる水素化精製軽油；減圧蒸留装置から得られる減圧軽油等を水素化分解して得られる水素化分解軽油；直留軽油を通常の水素化精製より苛酷な条件で一段階または多段階で水素化脱硫して得られる水素化脱硫軽油；脱硫または未脱硫の減圧軽油、減圧重質軽油あるいは脱硫重油を接触分解して得られる接触分解軽油；原油の常圧蒸留により得られる直留灯油；直留灯油を水素化精製して得られる水素化精製灯油；天然ガスや石炭ガスなどを原料としこれを化学合成させることで得られる合成軽油および合成灯油；直留原油の常圧蒸留によって得られる軽油留分を分解して得られる分解灯油などの１種もしくは２種以上が使用可能である。
ベース軽油の硫黄分含有量が５０質量ｐｐｍを越えている場合には、添加剤等の配合に先立って、水素化精製などの適当な手段で硫黄分含有量を５０質量ｐｐｍ以下に低減させる脱硫処理がベース軽油には施される。
【００３４】
次に、本発明の軽油組成物で規定されるＤＰＦについて説明する。
本発明におけるＤＰＦとは、ディーゼル排ガス後処理装置の一つであるパティキュレートフィルターのことであり、装着によって排出ガス中のＰＭを捕集、除去し、その排出量を低減させる装置を云う。ＤＰＦはディーゼルエンジンの排気マニホールドから大気放出部（テールバルブ）間の排ガスラインの中に装着される。ＤＰＦには様々な種類があるが、その種類によってはＰＭ以外の成分、例えば、未燃炭化水素や一酸化炭素、有害大気汚染物質であるアルデヒド類、更には窒素酸化物等を削減できるものも存在する。また、ＤＰＦは単独で装着される場合だけでなく、他の排ガス後処理装置及びＤＰＦの機能により効果的に作用させるための装置との組み合わせで装着される場合もある。その際、ＤＰＦ本体と他の装置とが一体化しているもの、複数に分割しているもの等形態は複数存在する。また、ＤＰＦは、本来のＰＭ低減目的以外に未燃炭化水素や一酸化炭素などの排ガス低減装置として、排気マフラー、サイレンサー、排気温度低下装置の代替品として使用される場合もある。従って、本発明の軽油組成物は、ＤＰＦの種類及び仕様、ＤＰＦの装着状況、ＤＰＦの使用方法等に拘わらずＤＰＦを搭載したディーゼルエンジンを対象に用いることができる。
【００３５】
本発明で用いるＤＰＦの仕様に関して特に限定はない。従って、現在検討されているもの、あるいはまた現在研究開発が進められている新規のものを利用することができる。
具体的には、ＤＰＦとしては、下記の仕様のものを挙げることができる。フィルタ部の材料の例としては、コージェライト、炭化珪素、多孔体金属、金属繊維等が挙げられる。フィルタ形状の例としては、モノリスハニカム状、不織布蛇腹状、多重円筒状等が挙げられる。
ＤＰＦの１平方インチあたりのセル数（孔数）Ａについては、例えば、市販品及び研究開発品も含めて１００〜１２００の種々のものが存在するが、一般にはセル数が著しく多いと背圧の上昇を招き、著しく少ないとＰＭ捕集能力が低下する。
また、セル数に応じて、また技術的根拠を持ってセル間壁厚やセル自体の大きさ（セル径）は変化するが、これらの厚み、大きさについては特に制限はない。ただし、適用するＤＰＦ上のセル径が均一でない場合は、そのＤＰＦ上の最小のセル径に応じた本発明の軽油組成物を適用することが好ましい。
セルの形状の例としては、四角形、六角形等の多角形、円形、不均等形等が挙げられる。
ＤＰＦの捕集および再生機構の例としては、交換式、交互式、順送り式、連続式、手動式等が挙げられる。
ＤＰＦの再生方式の例としては、電気ヒータ式、バーナ式、触媒燃焼式、逆洗浄式、酸化触媒式、燃料添加剤式等が挙げられる。
ＤＰＦの制御方式の例としては、背圧式、時間式、排気温度式、エンジン回転速度式、エンジン負荷式、排ガス式、堆積量検出式等、及びこれらの方式を複数組み合わせた制御方式を挙げることができる。
【００３６】
本発明の軽油組成物をＤＰＦ搭載ディーゼルエンジンに用いる場合、これと組み合わせて用いるエンジン用潤滑油についても特に制限なく用いることができる。しかし、潤滑油に含まれる硫酸灰分については、この成分が多く含まれると潤滑部分からシリンダ内に進入した灰分がエンジンでの燃焼過程中にその自体がＰＭの核となり、ＰＭ生成を増加させる可能性がある。又灰分として排出された場合でも其れ自体がＤＰＦに堆積してしまい、ＤＰＦの性能低下を招いてしまう場合がある。従って、本発明の軽油組成物と組み合わせて使用するエンジン用潤滑油中の硫酸灰分は１質量％以下であることが好ましく、より好ましくは、０．７質量％以下であり、最も好ましくは、０．４質量％以下である。ここで硫酸灰分は、ＪＩＳ Ｋ ２２７２「原油及び石油製品の灰分並びに硫酸灰分試験方法」によって測定される値を意味する。
【００３７】
【実施例】
以下に実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
【００３８】
表１に示す組成、性状を有する各軽油組成物（Ａ〜Ｊ、及びａ）を調製した。軽油組成物（Ａ〜Ｊ）は、本発明で規定する軽油組成物の組成、性状をみたすものであり、軽油組成物ａは、組成中の硫黄分の要件を除いて本発明で規定する軽油組成物の組成、性状をみたすものである。但し、９０％留出温度（Ｔ₉₀）については、用いるＤＰＦのセル数によって特定されるためこの限りではない。
【００３９】
【表１】

【００４０】
下記のディーゼルエンジンに３種類の異なるＤＰＦ（ＤＰＦ−１〜３：セル数も異なる）を搭載した。そして搭載したＤＰＦの種類のセル数に対して各々上記各軽油組成物（Ａ〜Ｊ、及びａ）を用いて、下記の（１）ＤＰＦ性能改善効果判定試験試験及び（２）ＰＭ濃度測定試験を行った。それらの試験結果を表２〜４に示す。
（ＤＰＦの種類）
ＤＰＦ−１：コージェライトハニカム製交互再生式ＤＰＦ
ＤＰＦ−２：触媒反応を利用した連続再生式ＤＰＦ
ＤＰＦ−３：ＤＰＦ−２とは異なる触媒反応を利用した連続再生式ＤＰＦ
（エンジン諸元）
エンジン種類：自然吸気式直列４気筒ディ−ゼル
排気量 ：５．１Ｌ
内径×行程：１１４ｍｍ×１３０ｍｍ
圧縮比 ：１９．２
最高出力 ：１０７ｋＷ／２９００ｒｐｍ
最高トルク：３７３Ｎｍ／１７００ｒｐｍ
規制適合 ：平成６年度排ガス規制適合
【００４１】
（１）ＤＰＦ性能改善効果判定試験
上記エンジンにＤＰＦを装着し、ディーゼル１３モード（以下、Ｄ１３モードと表す）で規定される４０％回転数、６０％回転数において、負荷をそれぞれ０％から１００％まで階段状に変化させた。その時のエンジン背圧並びにＤＰＦ前後の差圧を測定し、背圧および差圧の変化、並びにＤＰＦに堆積したＰＭ量と再生が必要になるまでの連続使用時間等を鑑みて、ＤＰＦ性能改善効果の判定を行った。
【００４２】
各判定の基準は以下の通りであるが、最終判定結果は、上記の測定結果ならびに従来までの知見を総合して判断した。また、供試したＤＰＦのうち連続再生式ＤＰＦの場合は、実施例においては、その連続再生機能に問題は見られなかったことも判定の際加味した。

【００４３】
（２）ＰＭ濃度測定試験
上記エンジンにＤＰＦを装着し、Ｄ１３モード試験を実施した。そして旧運輸省監修新型自動車審査関係基準集別添「ディーゼル自動車１３モード排出ガス測定の技術規準」に準拠した部分希釈トンネル法を用いた排ガス希釈によりＰＭサンプルの濃度測定を行った。測定結果は、ＤＰＦを搭載していないエンジンに軽油組成物Ｇを用いた場合の試験結果を１００とした場合の相対値で示した。なお、実施例においては、触媒反応機構を有するＤＰＦ使用時のＰＭ中サルフェート分の著しい増加は認められなかった。
【００４４】
【表２】

【００４５】
表２に示す結果から、ディーゼルエンジンにＤＰＦ−１を搭載した場合、用いた軽油組成物の９０％留出温度（Ｔ₉₀）が、そのセル数との関係式：Ｔ₉₀≦−２２×ＬＮ（（Ａ−９０）／（７．９×１０⁷））℃（Ａは１平方インチあたりのセル数を示し、ＬＮは自然対数を示す。）を満たす場合には、ＤＰＦ性能改善効果が見られ、またＰＭ濃度も低減できることがわかる。
具体的には、実施例１に見られるように、軽油組成物Ａを用いた場合には、ＤＰＦ−１のセル数が１００〜１０００の広い範囲でＤＰＦ性能改善効果が見られ、またＰＭ濃度も低減できることがわかる。また軽油組成物Ｂ〜Ｊを用いた場合には、実施例２〜１０及び比較例１〜９に見られるように、軽油組成物の９０％留出温度がＤＰＦ−１のセル数をパラメータとする特定の関係式を満たす場合にのみＤＰＦ性能改善効果、及びＰＭ濃度低減効果が得られることがわかる。一方、軽油組成物ａを用いた場合には、比較例１０に見られるように、ＤＰＦ−１のセル数がいずれの範囲にあってもＤＰＦ性能改善効果が見られず、またＰＭ濃度は、軽油組成物ＧをＤＰＦを搭載しないで用いた場合（１００）と比べるとＰＭ低減効果は得られるもののその効果は、本発明の実施例に比べて低いことがわかる。
【００４６】
【表３】

【００４７】
【表４】

【００４８】
表３及び表４に示す結果からも明らかな様に、ＤＰＦ−２、３を用いた場合においても特定のセル数に合せて調整された９０％留出温度を有する軽油組成物を用いることでＤＰＦ性能改善効果、及びＰＭ濃度低減効果が得られることが示されている。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の軽油組成物は、その９０％留出温度がディーゼルエンジンに搭載されたＤＰＦの特にＰＭ捕集除去性能、再生性能を最適な状態に維持させるように、そのＤＰＦのセル数をパラメータとする特定の関係式を満たすように調整されており、かつＤＰＦの性能を更に向上させるようにその性状、物性が調整されているため、ＰＭを大幅に低減できると共にＤＰＦを効率よく、かつ効果的に稼動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】体積弾性率を測定するための装置を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ 体積弾性率測定装置
２ 燃料噴射ノズル
３ 定容容器
４ 温度センサ
５ 圧力センサ
６ 供給弁
７ 排出弁
８ ピストン

Claims (2)

1. 硫黄分含有量が５０質量ｐｐｍ以下の軽油組成物を１平方インチあたりのセル数が１００〜１０００のＤＰＦを搭載するディーゼルエンジンに使用するにあたり、搭載するＤＰＦのセル数に応じ、軽油組成物の９０％留出温度（Ｔ₉₀）が下記式を具備する蒸留性状を有し、灰分が検出限界以下、セタン指数が４５以上、セタン価が４５以上、そして体積弾性率が１３００ＭＰａ以上１６００ＭＰａ以下である軽油組成物を用いることを特徴とするＤＰＦ搭載ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質を低減させる方法。
   ２４０℃≦Ｔ ₉₀ ≦−２２×ＬＮ（（Ａ−９０）／（７．９×１０ ⁷ ））℃
   （Ａは使用するＤＰＦの１平方インチあたりのセル数を示し、ＬＮは自然対数を示す。）
2. 軽油組成物が、さらに２環以上の多環芳香族分含有量が５容量％以下であり、３０℃における動粘度が１．７ｍｍ²／ｓ以上、潤滑性能がＨＦＲＲ摩擦痕径による測定で４００μｍ以下、及び流動点が−５℃以下の性状を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。

Images