JP5319128B2 - 予混合圧縮着火エンジン用燃料油組成物及びその製造方法 - Google Patents
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- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Description
・硫黄分が10質量ppm以下で、
・90容量%留出温度が165.0℃以下で、
・セタン価(CN)が25以上で、
・リサーチ法オクタン価(RON)が85以上で、
・セタン価とリサーチ法オクタン価との和(CN+RON)が110以上で、
・セタン価向上剤を含有する
ことを特徴とする。
本発明のPCCIエンジン用燃料油組成物は、硫黄分が10質量ppm以下であり、好ましくは1質量ppm以下である。本発明の燃料油組成物は、硫黄分が10質量ppm以下であるため、燃焼生成物である硫黄酸化物が少なく、環境負荷の低減に寄与できる。また、硫黄分は、排出ガス浄化触媒を被毒するので、硫黄分の低減は、排出ガス浄化触媒の性能の維持を通じても、環境負荷の低減に寄与できる。更に、NOx吸蔵還元触媒を装着した車輌においては、該触媒の硫黄被毒の再生に燃料を使用するので、硫黄分の低減は、燃費の向上にも寄与する。そして、これらの効果は、硫黄分が低い程顕著であるため、本発明の燃料油組成物中の硫黄分は、1質量ppm以下であることが好ましい。
本発明のPCCIエンジン用燃料油組成物は、90容量%留出温度(T90)が165℃以下であり、好ましくは163℃以下、さらに好ましくは160℃以下、特には150℃以下である。90容量%留出温度(T90)が165℃を超えると、粒子状物質(PM)の排出量が増加して、環境負荷を十分に低減できない。また、燃料油組成物の後留部分の揮発性は、燃料油組成物と空気との混合気の形成や燃焼性に影響し、90容量%留出温度(T90)が165℃を超えると、燃料油組成物と空気との混合気の形成に支障を来たしたり、該混合気の燃焼性が低下してしまう。上記の問題に対応するには、90容量%留出温度(T90)が低い程好ましいため、本発明の燃料油組成物は、90容量%留出温度(T90)が163℃以下であることが好ましく、160℃以下であることが更に好ましく、150℃以下であることが特に好ましい。また、特に限定されるものではないが、本発明の燃料油組成物は、吸気弁や噴射ノズルの清浄性を維持するとの観点から、90容量%留出温度(T90)が120℃以上であることが好ましい。
本発明のPCCIエンジン用燃料油組成物は、PCCI燃焼を確保できる負荷条件の下限値に影響を及ぼすセタン価(CN)が25以上であり、好ましくは25〜70である。燃料油の着火性を向上させるために、エンジン側では圧縮比の向上等の対策が採られるが、燃料油の確実な着火と燃焼の安定性とを確保するためには、燃料油自体のセタン価(CN)が25以上、好ましくは30以上、特には35以上である。また、燃料油のセタン価(CN)が高過ぎると、燃料油の噴射から着火に至るまでの時間、即ち、着火遅れが短縮されるため、混合気の形成に許される時間が短縮されたり、早期着火による着火時期の進み過ぎによって、エンジン性能の悪化を招くので、燃料油組成物のセタン価(CN)は、好ましくは70以下、更に好ましくは65以下、特には60以下である。
本発明のPCCIエンジン用燃料油組成物は、PCCI燃焼を確保できる負荷条件の上限値に影響を及ぼすリサーチ法オクタン価(RON)が85以上、好ましくは90以上、特には95以上である。高負荷条件下での緩慢な燃焼を確保するためには、燃料油組成物のリサーチ法オクタン価(RON)を80以上とすることが必要である。なお、過早着火や急激な燃焼を回避するために、エンジン側では排気ガス再循環装置(EGR)の導入等の対策が講じられるが、高負荷条件下でPCCI燃焼として許容できる騒音や燃焼圧力上昇率を確保するためには、燃料油組成物のリサーチ法オクタン価(RON)を85以上、好ましくは90以上、特には95以上とする。
本発明のPCCIエンジン用燃料油組成物は、セタン価(CN)とリサーチ法オクタン価(RON)との和(CN+RON)が110以上であり、好ましくは120以上、特には130以上である。適切なPCCI燃焼範囲を確保するためには、セタン価(CN)とリサーチ法オクタン価(RON)とのそれぞれを適切に保つと共に、両者の和(CN+RON)を110以上とし、好ましくは120以上、特には130以上とする。
本発明のPCCIエンジン用燃料油組成物は、上記の性状を満たすように、燃料油1に該燃料油1よりリサーチ法オクタン価(RON)が10以上低い燃料油2を混合し、後述するセタン価向上剤を適宜添加することで製造できる。例えば、本発明のPCCIエンジン用燃料組成物は、オクタン価が高い市販プレミアムガソリン、芳香族基材あるいはイソパラフィンと、オクタン価が低いナフサ、市販ノルマルパラフィン、あるいはパラフィンを多く含有するガソリン基材の両者を適宜混合し、セタン価向上剤を0.05〜1質量%の範囲で適宜添加して調製することができる。
本発明のPCCIエンジン用燃料油組成物には、上述のセタン価(CN)を向上させるために、セタン価向上剤を配合する。該セタン価向上剤としては、アルキルナイトレート系セタン価向上剤、有機過酸化物系セタン価向上剤が挙げられるが、上記アルキルナイトレート系セタン価向上剤としては、炭素数6〜12のアルキルナイトレートが好ましく、2-メチルヘキシルナイトレートが特に好ましい。また、上記有機過酸化物系セタン価向上剤としては、炭素数6〜12のジアルキルパーオキサイドが好ましく、ジ-t-ブチルパーオキサイドが特に好ましい。これらセタン価向上剤の添加量は、0.05〜1質量%の範囲が好ましい。
上述した本発明の燃料油組成物は、予混合圧縮着火(PCCI)エンジンに用いられる。該PCCIエンジンは、HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition)エンジンとも呼ばれ、従来のディーゼルエンジンと同様に圧縮着火であるが、燃料噴射時期、燃料噴射圧力や噴射パターン、EGR、圧縮比、燃焼室構造などを最適化して達成される燃料と空気が十分に混合した予混合気の燃焼で形成される予混合火炎のみで燃焼を完結する燃焼方式である。したがって、熱発生のパターンを観察すると冷炎に伴う微弱な熱発生(観察されない場合もあるが)に続いて主燃焼である予混合火炎による1つの熱発生ピークが観察される。従来型ディーゼル燃焼では予混合火炎と拡散火炎に伴う2つのピークが観察される点で、大きく異なっている。また、予混合火炎の伝播で燃焼が完結するガソリンエンジンとも異なる。なお、実際のPCCIエンジンでは、主燃焼が90%以上(テーリングに伴う熱発生が10%未満)と定義される。また、該PCCIエンジンでは、高圧縮比で運転できることなどから、ガソリンエンジン(火花点火式エンジン)に比べて高効率であるという特徴を有する。
<供試燃料の調製>
・RG:市販のレギュラーガソリンを準備した。
・ADO:市販の軽油(JIS 2号)を準備した。
・KERO:市販の灯油を準備した。
・GTL:(株)JOMOサンエナジーを通じてモスガス品を購入した。
・RFG:重質ナフサを固体触媒により移動床式反応装置を用いて反応させることにより、芳香族分の高い炭化水素に改質し、ペンタン留分以下を蒸留分離することにより得られたオクタン価106のガソリンを用いた。
・ALK:流動接触分解装置から留出されるブチレンと常圧蒸留装置から留出されるブタンを原料油にして、硫酸接触法により異性化させることにより得られたオクタン価95.5のアルキレートガソリンを用いた。
・FL:流動接触分解装置から留出される流動接触分解ガソリンを100℃以下に蒸留分離することで得られるオクタン価92.9の軽質留分を用いた。
・PRF90:関東化学(株)製イソオクタン90容量%に、関東化学(株)製ノルマルヘプタン(いずれも純度99%以上、特級グレード)10容量%混合した(オクタン価:0)。
・TOL:関東化学(株)製トルエン(純度99.5%以上、特級グレード)を用いた(オクタン価:120)。
・セタン価向上剤:アフトンケミカル・ジャパン(株)製2−エチルヘキシル硝酸エステルを用いた。
・燃料−1:RFG 40容量%と、ALK 30容量%と、FL 30容量%とを混合し、セタン価向上剤を1質量%添加して調製した。
・燃料−2:RFG 75容量%にPRF90を25容量%混合し、セタン価向上剤を1質量%添加して調製した。
・燃料−3:PRF90 80容量%にTOLを20容量%混合し、セタン価向上剤を1質量%添加して調製した。
・密度:JIS K2249「原油及び石油製品密度試験法」
・蒸留性状:JIS K2254「蒸留試験法」
・硫黄分:JIS K2541−6「硫黄分試験法(紫外蛍光法)」
・セタン価(CN):JIS K2280「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」に規定された実測法(指数は適用できない)
・リサーチ法オクタン価(RON):JIS K2280「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」
Claims (2)
- 硫黄分が10質量ppm以下で、90容量%留出温度が165.0℃以下で、セタン価(CN)が25以上で、リサーチ法オクタン価(RON)が85以上で、セタン価とリサーチ法オクタン価との和(CN+RON)が110以上であり、セタン価向上剤を含有することを特徴とする予混合圧縮着火エンジン用燃料油組成物。
- 燃料油1に該燃料油1よりもリサーチ法オクタン価(RON)が10以上低い燃料油2を混合し、更にセタン価向上剤を添加することを特徴とする請求項1に記載の予混合圧縮着火エンジン用燃料油組成物の製造方法。
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