JPH0717928A - 燃料組成物 - Google Patents

燃料組成物

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JPH0717928A
JPH0717928A JP6139949A JP13994994A JPH0717928A JP H0717928 A JPH0717928 A JP H0717928A JP 6139949 A JP6139949 A JP 6139949A JP 13994994 A JP13994994 A JP 13994994A JP H0717928 A JPH0717928 A JP H0717928A
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Wei-Yang Su
ウェイ−ヤン・スー
Sheldon Herbstman
シェルドン・ハーブストマン
Joseph M Russo
ジョセフ・マイケル・ルッソ
Robert L Zimmerman
ロバート・レロイ・ジマーマン
Michael Cuscurida
マイケル・カスカリダ
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Texaco Development Corp
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Texaco Chemical Co
Texaco Development Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】 4−置換−2−モルホリノンとヒドロカルビ
ルオキシアルキレンアミンとを、温度10〜200℃で
反応させて得られる次式のアミドアルカノールアミン;
それを含有する燃料組成物;および該アミノアルカノー
ルアミンの製造方法。 〔式中、Rは1〜10個の炭素原子を有する1価の脂肪
族基を表し、Rは12〜30個の炭素原子を有するア
ルキル基、脂環式基、もしくはアルキル脂環式基、また
は次の一般式: (式中、Rは4〜30個の炭素原子を有するヒドロカ
ルビル基を表す)で示される基であり;Rはエチル基
またはメチル基とエチル基の混成を表し;xは5〜50
の値を有する〕 【効果】 内燃エンジンの燃料室および吸入弁への析出
物の形成を阻止し、または減少させる燃料組成物が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車燃料中で使用す
る新規な添加剤組成物に関する。該添加剤組成物は、自
動車燃料組成物中で数多くの価値ある性質を有し、自動
車燃料に可溶なアミドアルカノールアミン化合物を生成
する反応である、4−置換−2−モルホリノンと、ヒド
ロカルビルオキシポリオキシアルキレンアミンとを反応
させて得られる反応生成物を含む。
【0002】内燃エンジンにおける炭化水素自動車燃料
の燃焼は、エンジンの燃料吸入、排気システムだけでな
く、燃焼室内の各部分に、析出物を形成して、蓄積する
原因となる。燃焼室内の析出物の存在は、エンジンの動
作効率を著しく阻害する。第一に、燃焼室内の析出物の
蓄積は、燃焼室とエンジン冷却系の間の熱伝達を妨げ
る。このために、燃焼室はより高温となり、最終吸入ガ
スの温度が上昇する結果となる。このために、最終吸入
ガスの自己着火が起こり、エンジンがノッキングを起こ
す原因となる。さらに、燃焼室内の析出物蓄積は、燃焼
帯域の体積を減少させ、エンジンの圧縮比が設計値より
も高くなる。これも、当然、エンジンノッキングの原因
となる。エンジンがノッキングすると、燃焼エネルギー
が有効に利用できない。さらに、エンジンノッキングが
長期にわたると、エンジンのピストン、コネクチングロ
ッド、軸受およびカムロッドの応力疲労と摩耗の原因と
なる。ここに記した現象は、ガソリンを燃料とする内燃
エンジンに特有なことである。エンジンを出力させるの
に、ノッキングに抵抗する、より高いオクタン価のガソ
リンを使用して、克服することができる。走行距離が増
えるにつれてより高いオクタン価のガソリンを必要とす
ることは、エンジンのオクタン価要求増加(ORI)現
象として知られるようになった。エンジンの燃焼室内の
析出物形成を妨げるか、改善することで、エンジンのO
RI現象を実質上、減少または除去することができれ
ば、特に有利である。
【0003】内燃エンジンに共通な他の問題として、吸
入弁の析出物形成がある。吸入弁の析出物は、弁の閉鎖
を妨げ、ときに弁焼損の原因となる。このような析出物
は、弁の運動、弁の座りを妨げ、エンジンの体積効果を
減少させがちで、最大設計出力を制限する。弁の析出物
は、熱的または酸化的に不安定な燃料から、または潤滑
油の酸化生成物から生成される。生成された硬質の炭素
質析出物は、排気ガス再循環(EGR)流の部品である
配管やランナーに集まる。これらの析出物は、空気−燃
料混合物と混合される際に急激な冷却を受ける、排気中
の粒子から生成されるものと信じられている。EGRが
減少すると、エンジンノッキングを起こし、また窒素酸
化物(NOx)放出が増加する原因となる。そのため、
吸入弁の堆積物形成を最小にし、またこれに打ち勝つ自
動車用燃料組成物を提供することが望ましい。
【0004】
【従来の技術】燃焼室および吸入弁の析出物の形成を最
小限にする、またはこれに打ち勝つ各種の燃料組成物お
よび添加物に関する、従来の技術について述べる。
【0005】たとえば、ヨーロッパ公開特許第0574203
号公報は、次の一般式:
【化8】
【0006】(式中、Rは1〜10個の炭素原子を有す
る1価の脂肪族基を表し、R2 は4〜30個の炭素原子
を有するヒドロカルビル基を表し、xは約5〜50の値
を有し、R3 はメチル基または水素とメチル基の混成を
表す)の燃料添加剤組成物を開示している。
【0007】米国特許第5,203,879 号明細書は、次の一
般式:
【化9】
【0008】(式中、R2 は12〜30個の炭素原子を
有するアルキル基、脂環式基またはアルキル脂環式基を
表し、R3 はメチル基または水素とメチル基の混成を表
し、xは約5〜50の値を有し、R4 は1〜10個の炭
素原子を有する1価の脂肪族基を表す)の燃料添加剤組
成物を開示している。
【0009】米国特許第4,747,851 号明細書は、次の化
学式:
【化10】
【0010】(式中、cは約5〜150の値を有し、b
+dは約5〜150の値を有し、a+eは約2〜12の
値を有する)を有する新規なポリオキシアルキレンジア
ミン化合物を開示している。該新規なポリオキシアルキ
レンジアミンの単独、または重合体/共重合体添加剤と
の組合せを含む自動車燃料組成物もまた、開示されてい
る。
【0011】米国特許第4,659,337 号明細書は、エンジ
ンのORIを減少させ、またキャブレーターの洗浄力を
確保するために、無水マレイン酸、オキシエチレンエー
テル部分とオキシプロピレンエーテル部分とを含有する
ポリエーテルポリアミドおよびヒドロカルビルポリアミ
ンの反応生成物を、ガソリン自動車燃料に入れて使用す
ることを開示している。
【0012】(i)無水マレイン酸、オキシエチレンエ
ーテル部分とオキシプロピレンエーテル部分とを含むポ
リエーテルポリアミン、およびヒドロカルビルポリアミ
ンの反応生成物、ならびに(ii)ポリオレフィン重合体
/共重合体の混合物を、エンジンORIを減少させるた
めに、自動車燃料組成物に添加剤として使用すること
が、米国特許第4,659,336 号明細書に記述されている。
【0013】米国特許第4,643,738 号明細書は、二塩基
酸無水物、次の化学式:
【化11】
【0014】(式中、xは2〜50の値を有する)で表
されるポリオキシイソプロピレンジアミンおよびN−ア
ルキル−アルキレンジアミンの反応生成物である析出物
制御添加剤を含む自動車燃料組成物を開示している。
【0015】米国特許第4,631,069 号明細書は、二塩基
酸無水物、次の化学式:
【化12】
【0016】(式中、xは2〜68の値を有する)で表
されるポリオキシイソプロピレンジアミンおよびN−ア
ルキル−アルキレンジアミンの反応生成物である耐摩耗
添加剤を付加的に含む、アルコール含有自動車燃料組成
物を開示している。
【0017】米国特許第4,604,103 号明細書は、燃焼室
析出物やエンジンORIに寄与しないで、エンジン吸入
システムの清浄度を保つ、内燃エンジンに使用する自動
車燃料析出物制御用添加剤を開示している。開示された
添加剤は、次の一般式:
【化13】
【0018】(式中、R1 は1〜約30個の炭素原子を
有するヒドロカルビル基を表し、R3はメチル基及びエ
チル基から選ばれる基を表し、xは5〜30の整数であ
り、R4 とR5 とは水素および−(CH2 CH2 NH)y
−H(ここでyは0〜5の整数である)からそれぞれ独
立して選ばれる)を有する分子量が300〜2, 500
のヒドロカルビルポリオキシアルキレンポリエチレンア
ミンである。
【0019】米国特許第4,581,040 号明細書は、反応生
成物を燃料組成物における析出物阻止剤として使用する
ことを開示している。その反応生成物とは、(i)二塩
基酸無水物と次の化学式:
【化14】
【0020】(式中、xは約2〜50の数である)のポ
リオキシプロピレンジアミンとを反応させ、それによっ
てビスマレアミック酸を形成させ、(ii)前記のマレア
ミック酸とポリアルキレンポリアミンとを反応させて縮
合生成物を形成され、(iii)前記の濃縮生成物を回収す
ることを含むプロセスの縮合生成物である。
【0021】米国特許第4,357,148 号明細書は、(a)
少なくとも1個のオレフィンポリマー鎖を含有する油溶
性脂肪族ポリアミンと、(b)分子量が500〜1, 5
00のC2 〜C6 モノオレフィンの重合体、共重合体、
または対応する水素化重合体もしくは共重合体の組み合
わせである、ORI制御に有用な自動車燃料添加剤を開
示している。
【0022】米国特許第4,234,321 号明細書は、燃料用
の析出物制御剤として、ヒドロカルビルポリ(オキシア
ルキレン)ウレイレンカルバメートを開示している。
【0023】ヨーロッパ特許第297996号は、ガソリンま
たはディーゼル燃料組成物に用いる、分子量が600〜
6,000の範囲のアルキルフェニルポリ(オキシプロ
ピレン)アミノカルバメートを開示している。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、燃料
組成物、特に自動車燃料組成物中に用いられる新規な添
加剤である反応生成物を提供することである。
【0025】本発明の他の目的は、内燃エンジンにおけ
る吸入弁の析出物の形成を阻止する燃料添加剤である反
応生成物、および自動車燃料組成物を提供することであ
る。
【0026】本発明の他の目的は、内燃エンジンにおけ
る燃焼室析出物の形成を阻止し、または減少させる燃料
添加剤、および燃料組成物を提供することである。
【0027】さらに、本発明の他の目的は、本発明の自
動車燃料組成物を提供するように、自動車燃料に添加し
て使用できる縮合化合物を提供することである。
【0028】
【課題を解決するための手段】吸入弁および燃焼室の析
出物を阻止する本発明の添加剤は、4−置換−2−モル
ホリノンを、アミノ化されたプロピレンオキシドと1,
2−ブチレンオキシドとのヒドロカルビルアルコール付
加物と反応させた生成物である。
【0029】本発明の反応生成物添加剤を合成するのに
用いられる4−置換−2−モルホリノン、好ましくは4
−アルキル−2−モルホリノンは、次の一般式:
【化15】
【0030】(式中、Rは1〜10個の炭素原子を有す
る1価の脂肪族基を表す)で表される。Rとしてはアル
キル基が好ましく、このようなアルキル基としては、メ
チル、エチル、プロピル、ブチルおよびオクチルが例示
される。
【0031】ヒドロカルビルオキシポリオキシアルキレ
ンアミン反応体は、次の一般式:
【化16】
【0032】(式中、R1 は12〜30個の炭素原子を
有するアルキル基、脂環式基もしくはアルキル脂環式
基、または次の一般式:
【0033】
【化17】
【0034】(式中、R2 は4〜30個の炭素原子を有
するヒドロカルビル基を表す)で示される基であり、R
3 はエチル基またはメチル基とエチル基の混成を表し、
xは5〜50の値を有する)
【0035】R1 は直鎖状、異性体の分岐状または環式
の脂肪族ヒドロカルビル基であり、これらの混成を含ん
でもよい。代表的なアルキル基は、直鎖状のC16〜C18
アルキル、C12〜C20アルキル、鎖長がC20〜C30のn
−低重合体部分などであり、代表的なアルキル脂環式基
は、n−ノニルシクロヘキシルである。R1 は好ましく
は12〜24個の炭素原子を有する飽和1価脂肪族基、
より好ましくは14〜20個の炭素原子を有する飽和1
価脂肪族基を表す。
【0036】R2 は6〜24個の炭素原子を有する1価
脂肪族基であってよく、より好ましくは8〜20個の炭
素原子を有する1価脂肪族基である。
【0037】xに対する好ましい値は6〜30であり、
最も好ましい値は10〜20である。
【0038】上に示したように、次の一般式:
【化18】
【0039】で表される内部基は、プロピレンオキシド
単位とブチレンオキシド単位の混成であってよい。用い
られるプロピレンオキシド単位とブチレンオキシド単位
の比は、0.01:9.99から9.99:0.01の
範囲であってよく、より好ましいプロピレンオキシド単
位とブチレンオキシド単位のモル比の範囲は、9:1か
ら3:2である。
【0040】4−置換−2−モルホリノン反応体と、ヒ
ドロカルビルオキシポリオキシアルキレンアミン反応体
とは、1 :1 のモル比で反応させる。他のモル比も考え
られるが、約等モル比から離れても、さして意味のある
結果は得られない。反応は温度10〜200℃で行って
よい。
【0041】本発明の添加剤である反応生成物は、次の
一般式:
【化19】
【0042】(式中、R、R1 、R2 、R3 およびxの
値は、上述のとおりである)で表される。
【0043】本発明の自動車燃料組成物は、ガソリンの
沸点範囲の炭化水素の混合物と、少量の、前述の本発明
による、燃焼室および吸入弁への析出物を防止する添加
剤とを含む。燃料組成物中の、本発明の添加剤である反
応生成物の含有量は、0.00015〜1重量%であ
る。この添加量は、燃焼室および吸入弁への析出物の形
成を防止するのに、十分に効果的である。
【0044】
【発明の効果】本発明によって、内燃エンジンの燃焼室
および吸入弁への析出物の形成を阻止し、または減少さ
せる効果があり、燃料添加剤として有用な、新規な反応
生成物を得ることができる。本発明の燃料添加剤を含有
する燃料組成物は、上記の部位の析出物の形成を阻止
し、または減少させる。
【0045】
【実施例】本発明を一般的な用語で説明してきたが、以
下の実施例を、本発明の具体的な説明例として提示す
る。これらの実施例は、説明のためだけであって、それ
によって本発明を限定するものではないことを理解され
たい。
【0046】実施例1 A.プロピレンオキシド10. 5モル/1, 2−ブチレ
ンオキシド3モルのノニルフェノール付加物の合成 38リットル(10ガロン)の反応釜に、ノニルフェノ
ール5.4kg(12ポンド)と45%水酸化カリウム水
溶液302gを仕込んだ。ついで、反応器を、あらかじ
め精製した窒素でパージした。窒素パージを続けなが
ら、反応器を110℃に加熱し、減圧および窒素ストリ
ッピングを用いて、ノニルフェノール反応開始剤を、水
の含有量が0.1%よりも少なくなるように乾燥した。
ついで、ポリプロピレンオキシド15kg(33.2ポン
ド)と1, 2−ブチレンオキシド5.3kg(11.8ポ
ンド)との混合物を、110〜115℃の温度、0.5
MPa(60psig)の圧力下で、6時間にわたって反応さ
せた。次に、反応混合物を115〜120℃で平衡圧力
下に加熱し、窒素で30分間パージした。アルカリ性の
生成物を95℃で、水性スラリーの形で加えたMagnesol
30/40吸着剤951gとともに、2時間にわたって撹拌
することによって中和した。その後、ジ−tert−ブチル
−p−クレゾール7.7gを、生成物を酸化に対して安
定化させるために添加した。中和した生成物を、110
〜115℃において最小圧力まで減圧ストリッピング
し、窒素によってストリッピングし、濾過した。最終生
成物の特性を表1に示す。
【0047】
【表1】
【0048】B.ヒドロカルボキシポリオキシアルキレ
ンアミンの合成 1,250mlのニッケル触媒を充填した管状の反応器
に、ポリオール(上記のAによって合成)を毎時0.6
kg(1.35ポンド)、アンモニアを毎時0.6kg
(1.35ポンド)、および水素を毎時65リットル供
給した。反応器は圧力14MPa (2,000psig)、温
度215℃であった。反応器の粗流出物を、清潔な乾燥
した釜に仕込んだ。次に、75℃で窒素によるストリッ
ピングを行い、減圧下に100℃に加熱して放置した。
生成物の分析結果を表2に示す。
【0049】C.4−メチル−2−モルホリノンとノニ
ルフェノキシポリオキシアルキレンアミンとの反応生成
物の合成 温度計、撹拌器および窒素取り出し口を備えた5リット
ルの3つ口フラスコに、ヒドロカルビルオキシポリオキ
シアルキレンアミン(上記のBによって合成)3,08
9.6gと、4−メチル−2−モルホリノン342.4
gを仕込んだ。混合物を3時間にわたって120℃に加
熱した。結果として得られた生成物の分析結果を表2に
示す。
【0050】
【表2】
【0051】なお、この生成物は、次の化学式で表され
る。
【化20】
【0052】ブロック共重合体として示したが、プロピ
レンオキシド単位/ブチレンオキシド単位は、ランダム
に分布することができる。
【0053】実施例2 ポリプロピレンオキシド10.5モルと1, 2−ブチレ
ンオキシド3.0モルを直鎖状のC16〜C18アルカノー
ルと反応させて、ポリオールを合成した以外は、実施例
1と同様な方法で、反応生成物を合成した。この反応生
成物は、次の化学式を有していた。
【0054】
【化21】
【0055】吸入弁の堆積物と燃焼室の不具合を減少さ
せる効果を実証するために、本発明の添加剤を市販の燃
料組成物と比較して、自動車燃料中で試験を行った。
【0056】ホンダ発電機試験添加剤による吸入弁の洗
浄力を判定し、また添加剤が吸入弁の粘着を起こすかど
うかを判定するための試験法が開発されている。
【0057】小型の4サイクルガソリンエンジンにおい
て、吸入弁はエンジンの動作を阻害する多量の堆積物を
蓄積する。この堆積物の形成を防ぐために、良質の洗浄
剤/分散剤が必要である。ホンダ発電機試験は、吸入弁
堆積物(IVD)の形成を妨げること(清浄保持)につ
いての添加物の活性度を測定するために開発された。測
定は次の2種の方法で行われる。(1)運転時間が終わ
ったところで、吸入弁をCRC評価法で評価する(弁の
評価値10が完全に清浄された状態、6またはそれ未満
がひどい堆積水準を表す)。(2)吸入弁堆積物の重量
を計測し、それをグラム値で報告する。
【0058】試験設備 吸入系堆積物/吸入弁粘着度試験は、近代の自動車エン
ジンと同様の各種特性を有する、現在の技術のガソリン
エンジンによって駆動される発電機からなる。発電機セ
ットの設計は、発電機をエンジンの動力計として使用す
ることによって、エンジンに容易に負荷を与えることが
できる。発電機セットは3,600rpmの制御速度で運
転され、表3に記す2気筒、オーバーヘッドカムシャフ
ト、水冷エンジンが組み付けられている。
【0059】
【表3】
【0060】試験結果を表4に示す。
【0061】
【表4】
【0062】本発明の添加剤を100PTB (PTB :1,
000バレルあたりの添加量ポンド)含む自動車燃料
で、優れたCRC弁評価値が得られた。吸入弁上の堆積
物はほとんどなく(4mgまたはそれ以下)、また粘着性
も示さなかった。市販の添加剤は、60PTB で、かなり
貧弱なCRC評価値を示し、IVD堆積は269mgであ
った。市販の添加剤では、弁の粘着はなかった。この試
験において、自動車燃料中の実施例1の添加剤は、優れ
た洗浄力と、吸入弁清浄保持特性が実証された。
【0063】熱重量解析(TGA) TGAによって、本発明のヒドロカルビルオキシポリオ
キシアルキレンモルホリノンの独自性が確立された。表
5に示すTGAデータを検証すると、実施例1の添加剤
を用いた試験2は、試験1および試験3〜5よりも、か
なり熱的に不安定であることを示している。たとえば、
200℃で、実施例1では55.3%が分解したのに対
し、試験1、3および4では41.4〜61.1%、ま
た試験5ではわずか34.5%であった。試験2(実施
例1)では295℃で、わずか3.3%の残渣しか残ら
ず、このことは、感知できるほどの残渣を残さないこと
を示している。それゆえ、このポリエーテルアミンモル
ホノリン洗浄剤は、堆積物をそれほど残さないので、吸
入弁と燃焼室をきわめて清浄に保つのは当然のはずであ
る。
【0064】
【表5】
【0065】上記の試験結果は、本発明の添加剤(試験
2)が、市販の添加剤と比較して、高い分解率を有する
ことを実証する。またこの特性は、予期しなかった清浄
なエンジン燃焼室に導くもとになっている。
フロントページの続き (71)出願人 591000447 テキサコ・ケミカル・カンパニー TEXACO CHEMICAL COM PANY アメリカ合衆国、テキサス 77056、ヒュ ーストン、ポスト・オーク・ブールバード 3040 (72)発明者 ウェイ−ヤン・スー アメリカ合衆国、テキサス、オースチン、 ナイツ・ブリッジ 11814 (72)発明者 シェルドン・ハーブストマン アメリカ合衆国、ニューヨーク 10956、 ニュー・シティー、ファーンデイル・ロー ド 2 (72)発明者 ジョセフ・マイケル・ルッソ アメリカ合衆国、ニューヨーク 12603、 プーキプシー、ホーマー・プレイス 7 (72)発明者 ロバート・レロイ・ジマーマン アメリカ合衆国、テキサス 78759、オー スチン、コルドバ 4202 (72)発明者 マイケル・カスカリダ アメリカ合衆国、テキサス、オースチン、 グレイストーン・ナンバー1056 3543

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)次の一般式: 【化1】 (式中、Rは1〜10個の炭素原子を有する1価の脂肪
    族基を表す)で示される4−置換−2−モルホリノン
    と、(b)次の一般式: 【化2】 (式中、R1 は12〜30個の炭素原子を有するアルキ
    ル基、脂環式基もしくは、アルキル脂環式基、または次
    の一般式: 【化3】 (式中、R2 は4〜30個の炭素原子を有するヒドロカ
    ルビル基を表す)で示される基であり;R3 はエチル基
    またはメチル基とエチル基の混成を表し;xは5〜50
    の値を有する)で示されるヒドロカルビルオキシポリオ
    キシアルキレンアミンとを温度10〜200℃で反応さ
    せて得られるアミドアルカノールアミン。
  2. 【請求項2】0.00015〜1重量%の、請求項1に
    記載のアミノ反応生成物を含有する燃料組成物。
  3. 【請求項3】次の一般式: 【化4】 (式中、Rは1〜10個の炭素原子を有する1価の脂肪
    族基を表し、R1 は12〜30個の炭素原子を有するア
    ルキル基、脂環式基、もしくはアルキル脂環式基、また
    は次の一般式: 【化5】 (式中、R2 は4〜30個の炭素原子を有するヒドロカ
    ルビル基を表す)で示される基であり;R3 はエチル基
    またはメチル基とエチル基の混成を表し;xは5〜50
    の値を有する)で示されるアミドアルカノールアミン
    の、次の一般式: 【化6】 で示される4−置換−2−モルホリノンと、次の一般
    式: 【化7】 (式中、R,R1 、R2 、R3 およびxは前述のとお
    り)で示されるヒドロカルボキシポリオキシアルキレン
    アミンとを反応させることを含む製造方法。
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