JP4986355B2 - 燃料添加剤 - Google Patents

Description

【０００１】
技術分野
本発明は新規な燃料添加剤に、そして、より特に、内燃エンジン内の沈積物を防止または減少する燃料添加剤に関する。
【０００２】
発明の背景
内燃エンジンの性能は燃料噴射システムおよび燃焼室の内部または周囲の沈積物生成により悪影響を受けうる。少量で存在する場合でも、これらの沈積物はエンジン性能における顕著な減少、燃料消費量における増加、および排気汚染の発生を引き起こしうる。沈積物生成は燃料組成物に大きく依存しており、そしてエンジン設計およびエンジンの操作条件にそれより少し依存していることは一般的に認められている。沈積物生成を抑制するための試みでは、かなりの試みが沈積物生成を引き起こす傾向の減少した燃料組成物の開発に向けられていた。特に、研究の大多数はそのような沈積物生成を防止または減少する燃料添加剤の開発に向けられていた。
【０００３】
例えば、米国特許第５,９１２,１８９号は吸気弁沈積物を減ずるための燃料添加剤として有用な組成物を開示している。そのような組成物は（ａ）少なくとも１個の窒素および少なくとも１個のカルボニル基を含有する環式化合物、（ｂ）アルデヒドまたはケトン、および（ｃ）エーテルアミンの反応生成物を含んでなる。
【０００４】
米国特許第５,８７３,９１７号は吸気弁沈積物の減少に有用な組成物を開示している。そのような組成物は（ａ）ポリエーテルアルコール、（ｂ）ヒドロカルビルフェノール、および（ｃ）場合により、窒素−含有分散剤を含有する。
【０００５】
米国特許第５,５１４,１９０号は吸気弁沈積物を抑制するための燃料添加剤組成物を開示している。これらの組成物は、（ａ）高分子量のアルキル−置換されたフェノール、アミン、およびアルデヒドのガソリン−可溶性マンニッヒ反応生成物、（ｂ）ガソリン−可溶性ポリ（オキシアルキレン）カルバメート、並びに（ｃ）ガソリン−可溶性ポリ（オキシアルキレン）アルコール、グリコール、もしくはポリオール、またはそれらのモノもしくはジエーテルを含んでなる。
【０００６】
米国特許第５,６９７,９８８号は、エンジン沈積物を減少しそしてエンジン内のオクタン要件上昇を抑制する燃料添加剤組成物を開示している。この燃料添加剤組成物は、（ａ）高分子量のアルキル−置換されたフェノール、アミン、およびアルデヒドのマンニッヒ反応生成物、（ｂ）ポリオキシアルキレン化合物、並びに（ｃ）場合により、ポリ−α−オレフィンを含んでなる。
【０００７】
そのような試みにもかかわらず、当技術におけるさらなる改良が要求される。特に、要求されるものはエンジン内の沈積物生成を防止または減少する燃料洗浄促進剤として機能する燃料添加剤、そのような燃料添加剤を含有する燃料組成物、およびエンジン内の沈積物生成を抑制する方法である。
【０００８】
発明の要旨
従って、本発明はエンジン内の沈積物生成を抑制する新規な燃料添加剤を包含する。この燃料添加剤は燃料噴射システム内の沈積物生成を抑制するために特に適しており、そして燃焼室内の沈積物生成を減ずると思われる。本発明の燃料添加剤は１個もしくはそれ以上の低分子量アルキレンオキシドでアルコキシル化されそして下記の一般式：
【０００９】
【化４】

【００１０】
［式中、Ｒ₁は炭素数が約７〜約２７の脂肪族炭化水素であり、各Ｒ₂は独立して炭素数が約２〜約６の直鎖状もしくは分枝鎖状のアルキレン基であり、そしてｘは約３〜約４０の数である］
を有するカルボン酸を含んでなる。本発明の燃料添加剤は、従来の窒素−含有燃料洗浄剤の洗浄力を改良するための洗浄促進剤として機能する。
【００１１】
本発明はまた、本発明の新規な燃料添加剤を含有する燃料組成物も包含する。これらの燃料組成物はモーター燃料、少量の窒素−含有燃料洗浄剤、および少量の本発明のアルコキシル化されたカルボン酸燃料添加剤を含んでなる。そのような燃料組成物はエンジン内の燃料噴射システム沈積物を抑制するために特に適しており、そしてそのようなエンジン内の燃焼室沈積物を減ずることが予期される。
【００１２】
本発明はさらに、エンジン内の、そして特に、そのようなエンジンの燃料噴射システムおよび燃焼室内の、沈積物生成を抑制する方法も提供する。この方法は、モーター燃料、窒素−含有燃料洗浄剤、および本発明のアルコキシル化されたカルボン酸燃料添加剤を含んでなる燃料組成物と共にそのようなエンジンに燃料供給しそして運転することを含んでなる。
【００１３】
好ましい態様の詳細な記述
本発明の燃料添加剤はアルコキシル化されたカルボン酸類（カルボン酸アルコキシレート類）を含んでなる。これらのアルコキシレート類は当該技術で既知の従来方法のいずれかに従い製造することができる。例えば、カルボン酸を塩基性溶液の存在下で１種もしくはそれ以上の低分子量アルキレンオキシド類とカルボン酸と反応させることにより、カルボン酸アルコキシレート類を製造することができる。この方法を用いる場合、典型的な製法はカルボン酸および水酸化カリウム４５％水溶液の反応器への充填を包含する。反応器に次に窒素を流し、そして約１１０℃の温度に加熱すべきである。真空および窒素ストリッピングの両方を用いて、反応生成物をこの温度で水含有量が約０.１％より少なく減じられるまで乾燥すべきである。次に、反応器の温度を約１０５−１１３℃に保ちながら、１種もしくはそれ以上の低分子量アルキレンオキシド類を反応器に加えるべきである。反応の完了時に、アルカリ性反応生成物を次に中和すべきである。アルカリ性反応生成物はマグネゾル(Magnesol)（商標）３０／４０（ニュージャージー州、ホワイトハウスのザ・ダラス・グループ・オブ・アメリカ(The Dallas Group of America)から市販されている）吸着剤の水性スラリーを用いて、反応成分を１１０℃の温度で撹拌しながら約２時間にわたり加熱することにより、中和することができる。中和された混合物を次に真空ストリッピングしそして濾過すべきである。好ましくは、生じた生成物は約１５ｍｇのＫＯＨ／ｇ〜約１５０ｍｇのＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有すべきである。
【００１４】
好ましくは、本発明のカルボン酸アルコキシレート類を製造するために使用されるカルボン酸は炭素数が約８〜約２８のカルボン酸を含んでなる。より好ましくは、カルボン酸はヤシ脂肪酸、トール油脂肪酸、獣脂脂肪酸、オレイン酸、または大豆脂肪酸を包含するが、それらに限定されない。
【００１５】
好ましくは、本発明のカルボン酸アルコキシレート類を製造するために使用される低分子量アルキレンオキシドはエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、またはそれらの混合物を含んでなる。
【００１６】
好ましくは、本発明のアルコキシレート類は下記の一般式：
【００１７】
【化５】

【００１８】
［式中、Ｒ₁は炭素数が約７〜約２７の脂肪族炭化水素であり、各Ｒ₂は独立して炭素数が約２〜約６の直鎖状もしくは分枝鎖状のアルキレン基であり、そしてｘは約３〜約４０の数である］
を有する。より好ましくは、Ｒ₁は炭素数が約９〜約２３の脂肪族炭化水素であり、そしてｘは約１０〜約２０の数である。
【００１９】
本発明のアルコキシレート類は、ポリブテンアミン類およびポリブテンをベースとしたマンニッヒアミン類を包含するがそれらに限定されない従来型の窒素−含有燃料洗浄剤、またはそれらの混合物のいずれかと一緒の使用に特に適する。そのような窒素−含有燃料洗浄剤はより特に下記の特許：英国特許第１,０８３,６１０号、英国特許第１,０９４,０２０号、ヨーロッパ特許第０４７６ ４８５Ｂ１号、米国特許第３,７５３,６７０号、米国特許第３,７５６,７９３号、米国特許第３,９４８,６１９号、米国特許第４,８３２,７０２号、米国特許第５,１１２,３６４号、および米国特許第５,８１０,８９４号に記載されており、それらは引用することにより本発明の内容となる。
【００２０】
本発明のアルコキシレート類を燃料組成物と配合して、そのような燃料組成物により運転されるエンジン内の沈積物生成を防止または減少することができる。特に、本発明のアルコキシレート類はそのような燃料組成物により運転されるエンジンの燃料噴射システム内の沈積物生成を防止または減少しうる。本発明のアルコキシレート類はそのような燃料組成物により運転されるエンジン内の燃焼室沈積物を減ずると思われる。
【００２１】
好ましくは、燃料組成物はモーター燃料、少量の窒素−含有洗浄剤、および少量の本発明のアルコキシレート類を含んでなる。用語「少量」は、燃料組成物が合計燃料組成物重量を基準として約５０００ｐｐｍより少ない窒素−含有洗浄剤および約５０００ｐｐｍより少ない本発明のアルコキシレートを含有することを意味する。より好ましくは、燃料組成物は合計燃料組成物重量を基準として約２０ｐｐｍ〜約２０００ｐｐｍの窒素−含有洗浄剤および約２０ｐｐｍ〜約２０００ｐｐｍの本発明のアルコキシレートを含んでなる。
【００２２】
燃料組成物中で、モーター燃料はガソリンまたはディーゼルを包含するがそれらに限定されない従来型のモーター燃料のいずれかを含んでなってもよい。そのようなモーター燃料は他の成分、例えばアルコール類またはエーテル類、を含有してもよい。そのようなアルコール類はメタノール、エタノール、またはｔｅｒｔ−ブタノールを包含するがそれらに限定されない。そのようなエーテル類はメチルｔｅｒｔ−ブチルエーテルを包含するがそれに限定されない。モーター燃料は鉛を含有するまたは鉛を含まない燃料でありうる。好ましくは、モーター燃料はガソリン沸騰範囲内の炭化水素類を含んでなってもよい。
【００２３】
本発明の燃料組成物は、当業者に既知である他の添加剤を含有することもできる。そのような追加添加剤はアンチノック剤、例えばテトラ−アルキル鉛化合物、鉛スカベンジャー、例えばハロアルカン類、染料、酸化防止剤、例えば立体障害フェノール類、錆抑制剤、例えばアルキル化された琥珀酸類並びにそれらの無水物および誘導体、静菌剤、補助分散剤および洗浄剤、ゴム化抑制剤、流動化油、金属不活性化剤、解乳化剤、例えばポリオキシアルキレングリコール類またはオキシアルキル化されたフェノール樹脂、並びに抗着氷剤を包含するがそれらに限定されない。
【００２４】
本発明のアルコキシレート類を使用して、エンジン内の沈積物、そして特に、そのようなエンジンの燃料噴射システムおよび燃焼室の内部および周囲の沈積物を抑制することができる。そのような沈積物を抑制するためには、モーター燃料、少量の窒素−含有燃料洗浄剤、および少量の本発明のアルコキシレート類を含んでなる燃料組成物と共にエンジンに燃料供給しそして運転すべきである。
【００２５】
下記の実施例は本発明を説明するものであり、そして本発明の範囲を何ら限定するものではない。
【００２６】
アルコキシレート類の製造
実施例１ａ
５ポンドのエメリー(Emery)６２２ヤシ脂肪酸（ペンシルバニア州、ガルフミルズのヘンケル・コーポレーション(Henkel Corporation)から市販されている）および１０６.４グラムの水酸化カリウム４５％水溶液を１５ガロン反応器に充填した。反応器に次に窒素を流し、そして約１１０℃の温度に加熱した。真空および窒素ストリッピングの両方を用いて、反応生成物をこの温度で水の含有量が０.１％より少なく減じられるまで乾燥した。次に、反応器の温度を約１０５−１１３℃に保ちながら、１９.４５ポンドのプロピレンオキシドを反応器に加えた。反応の完了時に、アルカリ性反応生成物を次に４５０グラムのマグネゾル（商標）３０／４０吸着剤の水性スラリーを用いて、反応成分を１１０℃の温度において撹拌しながら約２時間にわたり加熱することにより、中和した。中和された混合物を次に真空ストリッピングしそして濾過した。生じた生成物は５７.６ｍｇＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有していた。
【００２７】
実施例１ｂ
５ポンドのエメリー６２２ヤシ脂肪酸および１０６.４グラムの水酸化カリウム４５％水溶液を１５ガロン反応器に充填した。反応器に次に窒素を流し、そして約１１０℃の温度に加熱した。真空および窒素ストリッピングの両方を用いて、反応生成物をこの温度で水の含有量が０.１％より少なく減じられるまで乾燥した。次に、反応器の温度を約１０５−１１３℃に保ちながら、１１.８ポンドのプロピレンオキシドおよび９.６ポンドの１,２−ブチレンオキシドを反応器に加えた。反応の完了時に、アルカリ性反応生成物を次に４５０グラムのマグネゾル（商標）３０／４０吸着剤の水性スラリーを用いて、反応成分を１１０℃の温度において撹拌しながら約２時間にわたり加熱することにより、中和した。中和された混合物を次に真空ストリッピングしそして濾過した。生じた生成物は４９.９ｍｇＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有していた。
【００２８】
アルコキシレート類の試験
実施例２
実施例１ａおよび１ｂで製造されたアルコキシレート類を次に弁沈積物を抑制するそれらの能力を測定するために試験した。アルコキシレート類の効果を、引用することにより本発明の内容となる SAE Paper 972838, Tulsa, Oklahoma, October 13-16, 1997 により特別に記載されているサウスウェスト・リサーチ・インスティテュート(Southwest Research Institute)により開発された試験を用いて測定した。試験の結果は表１に詳細に示されている。
【００２９】
【表１】

【００３０】
¹ 洗浄剤Ａはポリブチレンアミン（オハイオ州、クリーブランドのフェロ・コーポレーション(Ferro Corporation)から市販されている）である。
² 洗浄剤Ｂはポリイソブチルフェノール（約１０００の分子量）、ホルマリン、およびジメチルアミノプロピルアミンの反応生成物である。
³洗浄剤Ｃは対応するポリイソブチルエポキシド（約１０００の分子量）の還元的アミノ化により製造されるポリイソブチルアミンである。
⁴ 洗浄剤Ｄはポリイソブチルフェノール（約１０００の分子量）、ホルマリン、およびＮ−（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ−メチルアミノプロピルアミンの反応生成物である。
【００３１】
表１は、本発明のアルコキシレート類が吸気弁沈積物の抑制において非常に有効であることを示す。本発明のアルコキシレート類は、窒素−含有燃料洗浄剤と組み合わされる場合には、そのような窒素−含有燃料洗浄剤の吸気弁洗浄力を劇的に改良する。
【００３２】
例証態様を示しそして記載してきたが、前記の開示には広範囲の修正、変更、および置換が予想される。ある場合には、開示された態様の幾つかの特徴を他の特徴を関連使用せずに用いることができる。従って、請求項は広範囲に且つ本発明の範囲と整合的な方法で解釈されることが妥当である。

Claims (19)

1. ａ.モーター燃料、
   ｂ.ポリブテンアミン類、ポリブテンをベースとしたマンニッヒアミン類、およびそれらの混合物よりなる群から選択される少量の窒素−含有燃料洗浄剤、ならびに
   ｃ.少量の下記の一般式：
   

   

   ［式中、Ｒ₁は炭素数が７〜２７の脂肪族炭化水素であり、各Ｒ₂は独立して炭素数が２〜６の直鎖状もしくは分枝鎖状のアルキレン基であり、そしてｘは３〜４０の数である］
   を有するカルボン酸アルコキシレートを含んでなる燃料添加剤
   を含んでなる燃料組成物と共にエンジンに燃料供給しそして運転することを含んでなる、エンジン内の沈積物を抑制する方法。
2. モーター燃料がガソリン沸騰範囲の炭化水素類を含んでなる、請求項１の方法。
3. モーター燃料がアルコール、エーテル、またはそれらの混合物を含んでなる、請求項１の方法。
4. 燃料組成物が、合計燃料組成物重量を基準として、２０ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍの窒素−含有洗浄剤を含んでなる、請求項１の方法。
5. 燃料組成物が、合計燃料組成物重量を基準として、２０ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍの燃料添加剤を含んでなる、請求項１の方法。
6. Ｒ ₁ が炭素数が９〜２３の脂肪族炭化水素であり、そしてｘが１０〜２０の数である、請求項１の方法。
7. Ｒ ₂ がプロピレンである、請求項１の方法。
8. Ｒ ₂ がブチレンである、請求項１の方法。
9. Ｒ ₂ がプロピレンおよびブチレンの混合物である、請求項１の方法。
10. ａ.モーター燃料、
    ｂ.ポリブテンアミン類、ポリブテンをベースとしたマンニッヒアミン類、およびそれらの混合物よりなる群から選択される少量の窒素−含有燃料洗浄剤、ならびに
    ｃ.少量の下記の一般式：
    

    

    ［式中、Ｒ ₁ は炭素数が７〜２７の脂肪族炭化水素であり、各Ｒ ₂ は独立して炭素数が２〜６の直鎖状もしくは分枝鎖状のアルキレン基であり、そしてｘは３〜４０の数である］
    を有するカルボン酸アルコキシレートを含んでなる燃料添加剤
    を含んでなる、エンジン内の沈積物生成を抑制する燃料組成物。
11. モーター燃料がガソリン沸騰範囲の炭化水素類を含んでなる、請求項１０の燃料組成物。
12. モーター燃料がアルコール、エーテル、またはそれらの混合物を含んでなる、請求項１０の燃料組成物。
13. 燃料組成物が、合計燃料組成物重量を基準として、２０ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍの窒素−含有洗浄剤を含んでなる、請求項１０の燃料組成物。
14. 燃料組成物が、合計燃料組成物重量を基準として、２０ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍの燃料添加剤を含んでなる、請求項１０の燃料組成物。
15. Ｒ ₁ が炭素数が９〜２３の脂肪族炭化水素であり、そしてｘが１０〜２０の数である、請求項１０の燃料組成物。
16. Ｒ ₂ がプロピレンである、請求項１０の燃料組成物。
17. Ｒ ₂ がブチレンである、請求項１０の燃料組成物。
18. Ｒ ₂ がプロピレンおよびブチレンの混合物である、請求項１０の燃料組成物。
19. 燃料組成物がアンチノック剤、鉛スカベンジャー、染料、酸化防止剤、錆防止剤、静菌剤、補助分散剤および洗浄剤、ゴム化抑制剤、流動化油、金属不活性化剤、解乳化剤、抗着氷剤、およびそれらの混合物をさらに含んでなる、請求項１０の燃料組成物。