JP5518454B2 - ディーゼルハイブリッド用燃料組成物 - Google Patents
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Description
A=200×密度+0.4×セタン価+0.1×全芳香族分
[式中、密度は燃料組成物の15℃での密度(g/cm3)で、セタン価は燃料組成物のセタン価で、全芳香族分は燃料組成物の全芳香族分(容量%)である]で表されるAの値が182.5〜186.9であることを特徴とする。
本発明のディーゼルハイブリッド用燃料組成物は、セタン価が50〜65の範囲であることが必要である。燃料組成物のセタン価が低すぎると低温時の始動性が悪化し、未燃焼の炭化水素排出量が増加し、更には燃焼熱量の増大が速くなりすぎる為、セタン価は50以上であり、好ましくは52以上、更に好ましくは53以上、より一層好ましくは54以上、特に好ましくは55以上である。一方、燃料組成物のセタン価が高すぎると高負荷時に着火し易くなり、予混合期間が十分に取れなくなって、煤の排出量が増加する為、セタン価は65以下であり、好ましくは63以下、更に好ましくは60以下、特に好ましくは58以下である。ここで、セタン価は、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」に規定された方法で測定されるものである。
本発明のディーゼルハイブリッド用燃料組成物は、全芳香族分が8容量%以下であることが必要である。燃料組成物中の全芳香族分が高すぎると、煤の排出量が増加し、また発熱量が増加することで窒素酸化物排出量も増加する為、全芳香族分は8容量%以下であり、好ましくは7容量%以下である。一方、燃料組成物の全芳香族分が低すぎても発熱量が低下することで燃料消費量が増加する為、全芳香族分は好ましくは1容量%以上、更に好ましくは2容量%以上である。また、同様にして、1環芳香族分については、燃料組成物中の1環芳香族分が高すぎると煤と窒素酸化物排出量が増加し、低すぎると発熱量が低下して燃料消費量が増加する為、1環芳香族分は3〜7.2容量%が好ましく、更に好ましくは4〜6容量%である。さらに、煤の排出量を減少させるためには、2環以上の芳香族分が燃料組成物中0.8容量%以下であることが必要である。なお、2環以上の芳香族分のうち2環芳香族分は、煤の排出量を減少させる観点から、燃料組成物中0.5容量%以下であることが好ましく、更に好ましくは0.4容量%以下である。一方、3環以上の芳香族分については、同様の観点から、燃料組成物中0.3容量%以下であることが好ましく、更に好ましくは0.2容量%以下である。なお、これら芳香族分は、JPI−5S−49−97「石油製品−炭化水素タイプ試験方法−高速液体クロマトグラフ法」に規定された方法で測定されるものである。
本発明のディーゼルハイブリッド用燃料組成物は、煤の排出量を低減し、また、燃費を良好に維持する観点から、ナフテン分が5〜25容量%であることが必要である。該ナフテン分は、煤排出量及び燃費の観点から、好ましくは11〜24容量%、更に好ましくは11.5〜23.5容量%、特に好ましくは12〜23容量%である。なお、特に限定されるものではないが、該ナフテン分の分析には、Agilent Technologies社製HP−6890N型FID検出器付きGC及び日本電子社製AccuTOF JMS−T100GC飛行時間型質量分析計からなるGCシステムを用いることができる。詳細な分析条件は次の通りである。
モジュレータ中空カラム:長さ2m、内径0.25mm
2次カラム:高極性カラム(Supelco社製SpelcoWAX10、長さ2m、内径0.25mm、フィルム厚0.25μm)
昇温条件:10℃/分(50℃(5分保持)から280℃(27分保持))
注入口温度:280℃
注入量:1.0μl
スプリット比:100:1
キャリアガス:ヘリウム(He)、1.0ml/分
モジュレータ温度:下記のコールド温度、ホット温度を繰り返す。
ホットジェットガス温度:150℃(5分保持)から320℃(33分保持)に10℃/分で昇温。
コールドジェットガス温度:約−140℃
モジュレータ頻度:6秒間で0.3秒間ホット温度、その後5.7秒間コールド温度。
インターフェイス中空カラム:長さ0.5m、内径0.25mm
FIDガス条件:水素(45mL/分)、空気(450mL/分)、メークアップヘリウム(25mL/分)
本発明のディーゼルハイブリッド用燃料組成物は、15℃における密度が0.79〜0.83g/cm3であることが必要である。燃料組成物の15℃での密度をこの範囲にすることにより、燃費を良好に維持でき、排出ガス性状を最適化することが出来る。該密度は、燃費及び排出ガス性状を更に向上させる観点から、0.795〜0.828g/cm3が好ましい。該密度は、JIS K2249「原油及び石油製品密度試験方法」に規定された方法で測定されるものである。
本発明のディーゼルハイブリッド用燃料組成物は、30℃における動粘度が3.4〜5.0mm2/sの範囲である。動粘度をこの範囲にすることにより、燃料噴射ポンプでの潤滑性を保持することができ、また、燃料噴射時の燃料の微粒化を促進して排出ガス性状を良好にすることができる。該動粘度は、潤滑性及び排出ガス性状を更に向上させる観点から、好ましくは3.6〜4.8mm2/sの範囲である。ここで、該動粘度は、JIS K2283「動粘度試験方法」に規定された方法により、30℃で測定されるものである。
本発明のディーゼルハイブリッド用燃料組成物は、揮発性を良好にすることにより煤の排出量を低減し、また、燃費を良好に維持する観点から、90%留出温度が300〜330℃の範囲であることが必要である。なお、該90%留出温度は、揮発性及び燃費の更なる向上の観点から、305℃〜328℃の範囲内が好ましい。なお、これら蒸留性状は、JIS K2254「蒸留試験方法」に規定された方法により求められるものである。
本発明のディーゼルハイブリッド用燃料組成物は、排出ガス中の硫黄酸化物の低減、及び排出ガスの後処理装置の耐久性向上の観点から、硫黄分が2質量ppm以下であるのが好ましく、更に好ましくは硫黄分が1質量ppm以下である。なお、該硫黄分は、JIS K2541−6「硫黄分試験方法(紫外蛍光法)」に規定された方法で測定されるものである。
本発明者らが、市販のディーゼルエンジンを用いた数十の実験データを基に、エンジンアウトの煤排出量について検討したところ、エンジンアウトの煤排出量の大小は、密度、セタン価及び全芳香族の三つの指標で表現できることを確認した。即ち、本発明のディーゼルハイブリッド用燃料組成物は、次式:
A=200×密度+0.4×セタン価+0.1×全芳香族分
[式中、密度は燃料組成物の15℃での密度(g/cm3)で、セタン価は燃料組成物のセタン価で、全芳香族分は燃料組成物の全芳香族分(容量%)である]で表されるAの値(煤排出量の指標)が190以下であることが必要である。ここで、上記式のAの値が190以下であると、煤の排出量を大幅に抑えることができる。また、本発明のディーゼルハイブリッド用燃料組成物においては、Aの値が好ましくは188以下、更に好ましくは185以下、特に好ましくは183以下である。
本発明のディーゼルハイブリッド用燃料組成物は、煤の排出量を低減し、また、燃費を良好に維持する観点から、イソパラフィン分が好ましくは34〜50容量%、更に好ましくは35〜49容量%の範囲である。該イソパラフィン分の分析は、上述のナフテン分の分析と同様にして行うことができる。
本発明のディーゼルハイブリッド用燃料組成物は、微小粒子の個数を大幅に低減する観点から、水素/炭素比(H/C比)が1.95〜2.1の範囲であることが好ましく、特に2.0〜2.1の範囲が好ましい。該H/C比は、有機元素分析により水素(H)分と炭素(C)分を測定して、H/C比(モル比)を求めるものである。
本発明のディーゼルハイブリッド用燃料組成物は、燃料消費量を良好にする観点で、真発熱量については42,900kJ/kg以上が好ましく、更に好ましくは42,980kJ/kg以上、特に好ましくは43,000kJ/kg以上である。
本発明のディーゼルハイブリッド用燃料組成物は、原料油として、例えば、常圧蒸留装置、接触分解装置、熱分解装置等から得られる各種の軽油留分、すなわち沸点が140〜400℃の範囲で留出した留分を用いて、適宜混合して水素化脱硫するか、水素化脱硫後に適宜混合することにより得られるが、芳香族を多く含む原料油を処理する場合は、製品の硫黄分や芳香族分を所定範囲にするために、反応温度や水素分圧を高くし、また水素/オイル比を高くすることが有効である。なお、芳香族を多く含む原料油は難脱硫成分も多く含むことから、水素化脱硫にあたっては硫黄分を選択的に除去する触媒を用いることが好ましい。水素化脱硫は、例えば、Co、Mo及びNiの1種以上を含有し、又所望によりPを担持した水素化触媒を用い、反応温度が270〜380℃、好ましくは295〜360℃、反応圧力が2.5〜8.5MPa、好ましくは2.7〜7.0MPa、液体空間速度(LHSV)が0.9〜6.0h-1、好ましくは0.9〜5.4h-1、水素/オイル比が130〜300Nm3/kLの条件の範囲で適宜選択して、上述した本発明のディーゼルハイブリッド用燃料組成物が得られる様にするとよい。
まず以下のようにして、評価試験のために用いるディーゼルハイブリッド用燃料組成物(供試燃料1〜5)を調製した。これら供試燃料1〜5の組成等の分析値を表1に示す。分析は、上述した方法によるが、H/C比については、有機元素分析装置(LECO社製CHN−1000型)を用いて、H分とC分を測定して、その比を求めた。また、セタン指数は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」に規定された方法で測定し、1環芳香族分はJPI−5S−49−97「石油製品−炭化水素タイプ試験方法−高速液体クロマトグラフ法」に規定された方法で測定した。更に、真発熱量は、JIS K2279「原油及び石油製品−発熱量試験方法及び計算による推定方法」に規定された方法で測定した。
気筒数: 4気筒
総排気量: 約2L
圧縮比: 約17
定常条件: 1500rpm、1/4負荷
EGR率: 50%
過給圧 : 約300kPa
Claims (3)
- セタン価が55〜58、全芳香族分が5.3〜6.6容量%、2環以上の芳香族分が0.8容量%以下、ナフテン分が5〜25容量%、15℃における密度が0.7977〜0.8180g/cm3、30℃における動粘度が3.4〜5.0mm2/s、90%留出温度が300〜330℃、次式:
A=200×密度+0.4×セタン価+0.1×全芳香族分
[式中、密度は燃料組成物の15℃での密度(g/cm3)で、セタン価は燃料組成物のセタン価で、全芳香族分は燃料組成物の全芳香族分(容量%)である]で表されるAの値が182.5〜186.9であることを特徴とするディーゼルハイブリッド用燃料組成物。 - 硫黄分が1質量ppm以下、イソパラフィン分が34〜50容量%であることを特徴とする請求項1に記載のディーゼルハイブリッド用燃料組成物。
- 水素/炭素比(H/C比)が1.95〜2.1であることを特徴とする請求項1又は2に記載のディーゼルハイブリッド用燃料組成物。
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