JPH10121069A - オートガス組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱効率が高く、しかもＮＯx 排出量が低い、
ＬＰＧ車の燃料として最適なオートガス組成物を提供す
る。 【解決手段】 本オートガス組成物は、成分として少な
くともｎ−ブタン、イソブタン及びプロパンを有するガ
ス組成物であって、ｎ−ブタンと、ｎ−ブタンに対して
０．５以上の容量比率で含まれるイソブタンとからなる
ブタン混合物の含有率が５０〜９０容量％の範囲、及び
プロパンの含有率が１０〜５０容量％の範囲である。好
ましくは、プロピレン、ブチレン、ブタジェン等の不飽
和分の各含有量は、１容量％以下であり、Ｃ₅ 以上の各
炭化水素の含有割合も、１容量％以下であり、４０℃に
おける蒸気圧は０.４０〜１．２５ＭＰａである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火花点火機関用オ
ートガス組成物に関し、特に、ＬＰＧ（液化石油ガス）
車のエンジンの熱効率を向上させ、排出ガスを低減する
ようにしたオートガス組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大気汚染の悪化とともに、自動車の排気
ガスに対する規制が厳しくなり、クリーンエネルギーの
必要性が叫ばれている。このような状況下で、ＣＮＧ
（圧縮天然ガス）を燃料とするＣＮＧ車、メタノールを
燃料とするメタノール車、蓄電池をエネルギー源にして
いる電気自動車等が、排気ガスがクリーンな低公害車と
して開発され、徐々に実用化されつつあるものの、燃料
の１充填当たりの走行距離が短い等の技術的な改善課題
が山積みしている。そのため、寧ろ、今日、ＬＰＧを燃
料とするＬＰＧ車が、排気ガスがクリーンな低公害車と
して期待が高まっている。ＬＰＧ車は、燃料としてＬＰ
Ｇがガソリンと比較して安価なことから、過去３０年に
わたり、主としてタクシー車として使用されている実績
を有している。ところで、近年、新たにＬＰＧを燃料と
する２トン積み、或いは４トン積みトラックが、複数の
自動車メーカーから大気を汚染し勝ちなディーゼル車の
代替として発売され、その普及が期待されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＬＰＧ車は、
ＬＰＧの単位質量当たりの発熱量が低いことから、ディ
ーゼル車と比較して、燃料消費率が高いという問題を有
している。従って、排出ガスの性状を悪化させることな
く、如何に燃料消費率を低下させることが、ＬＰＧ車の
普及の鍵となる。よって、本発明は、上記従来技術の課
題に鑑みてなされたものであり、熱効率が高く、しかも
ＮＯx 排出量が低い、ＬＰＧ車の燃料として最適なオー
トガス組成物を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討を行った結果、オートガス組
成物中のイソブタンの含有率を増加し、かつリサーチ法
オクタン価及び１５℃におけるガス密度を特定の範囲に
規定することにより、熱効率が高く、かつ窒素酸化物排
出量が少ないことを見い出し、この知見に基づいて本発
明を完成するに到った。すなわち、本発明に係るオート
ガス組成物は、成分として少なくともｎ−ブタン、イソ
ブタン及びプロパンを有するガス組成物であって、ｎ−
ブタンと、ｎ−ブタンに対して０．５以上の容量比率で
含まれるイソブタンとからなるブタン混合物の含有率が
５０〜９０容量％の範囲、及びプロパンの含有率が１０
〜５０容量％の範囲であることを特徴としている。な
お、本発明では、オートガス組成物を構成する各成分の
配合割合は、同じ圧力下で１５℃の温度で占めるガスの
容量を基準にしている。また、ｎ−ブタンと、ｎ−ブタ
ンに対して０．５以上の容量比率で含まれるイソブタン
とからなるブタン混合物とは、（イソブタンの１５℃の
容積）／（同じ圧力下でｎ−ブタンの１５℃の容積）≧
０．５の式を満足するような組成比率で配合されたイソ
ブタンとｎ−ブタンとからなるブタン混合物を言う。

【０００５】本発明のオートガス組成物を構成するする
各成分は、その出所を問わず、例えば石油精製工場、石
油化学工場等で副生ガスとして得られたガス成分、原油
採油に際し油井から得られる随伴ガスに含まれる炭素数
３および４の炭化水素成分を蒸留等によって分離したガ
ス成分等を使用することができる。また、市販のオート
ガス（ＬＰＧ）にイソブタン等を配合して本発明の組成
物を調製することも可能である。

【０００６】本発明のオートガス組成物の主成分である
ブタン混合物の組成は、イソブタンとｎ−ブタンとの容
量比が０．５以上であり、好ましくはイソブタンとｎ−
ブタンとの容量比が０．８以上、更に好ましくは１．０
以上である。ブタン混合物のイソブタン／ｎ−ブタンの
容量比が０．５未満であると、顕著な熱効率向上効果や
ＮＯx 排出量減少効果が見られないので好ましくない。
一方、熱効率向上効果及びＮＯx 排出量減少効果は、イ
ソブタン／ｎ−ブタンの容量比が高ければ高いほど大き
く、イソブタン１００％でも問題はない。イソブタン／
ｎ−ブタンのブタン混合物が、オートガス組成物全体の
５０〜９０容量％であり、好ましくは７０〜９０容量
％、更に好ましくは８０〜９０容量％である。ブタン混
合物の含有率が５０容量％未満であると、本発明の効果
を十分に奏することができず、逆に、９０容量％以上で
あると、オートガス組成物の蒸気圧が低下して低温始動
性が悪化するため、好ましくない。

【０００７】プロパンの含有率は、１０〜５０容量％で
あり、好ましくは１０〜３０容量％、更に好ましくは１
０〜２０容量％である。プロパンの含有率が１０容量％
以下であると、蒸気圧が低下して低温始動性が悪化する
ので好ましくなく、５０容量％以上であると、窒素酸化
物排出濃度が増加するので好ましくない。

【０００８】プロピレン、ブチレン、ブタジェン等の不
飽和成分の各含有率は、１容量％以下であり、好ましく
は０．５容量％以下、更に好ましくは０．１容量％以下
である。各不飽和分を１容量％以上含有すると、燃料ラ
イン等を腐食する恐れがあり好ましくない。また、炭素
数が５（Ｃ₅ ）以上の各炭化水素の含有割合も、１容量
％以下であり、好ましくは、０．５容量％以下である。
Ｃ₅ 以上の各炭化水素を１容量％以上含有すると、燃料
の蒸発性が低下して加速不良や未燃炭化水素排出量の増
加の原因となるので、好ましくない。

【０００９】本発明のオートガス組成物は、リサーチ法
オクタン価（ＲＯＮ）が９５以上であり、好ましくは９
８以上である。ＲＯＮが９５以下だと、圧縮比の高いエ
ンジンでノッキングを発生する恐れがあるので、好まし
くない。更に、１５℃におけるガス密度は、０．５０〜
０．６２g／cm³ である。ガス密度が０．５０g／cm³ 未
満であると、燃費低下の恐れがあり好ましくない。硫黄
分の含有率は、０．０２質量％以下であり、好ましくは
０．０１５質量％以下、更に好ましくは０．０１質量％
以下である。硫黄分が０．０２質量％以上であると、燃
料ラインを腐食する恐れがあり、また硫黄酸化物を排出
すると共に排気ガス浄化触媒を劣化させ、未燃炭化水
素、一酸化炭素、窒素酸化物の各有害物質の排出量を増
加させる恐れがあるため、好ましくない。

【００１０】また、４０℃における蒸気圧は０.４０〜
１．２５ＭＰａであり、好ましくは０.４２〜１．００
ＭＰａであり、更に好ましくは０.４２〜０.８５ＭＰａ
である。４０℃における蒸気圧が０.４０ＭＰａより小
さいと、低温始動性が悪化するので、好ましくない。

【００１１】本発明に係るオートガス組成物は、ガスエ
ンジン、特にＬＰＧを燃料とするガスエンジンの燃料と
して好適に使用でき、更にはディーゼル車代替としての
市販されているＬＰＧ燃料のトラック、あるいはＬＰＧ
燃料のタクシー等のオートガスとして好適に使用するこ
とができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、実施例を挙げ、添付図面
を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説
明する。なお、本発明は、これらの例によって何ら制限
されるものではない。

【００１３】実施例１ 本発明に係るオートガス組成物の効果を評価するため
に、実施例試料を調製し、以下のようにして単気筒火花
点火機関による燃焼試験を実施し、熱効率及び窒素酸化
物排出量を測定した。燃焼試験では、燃焼時における熱
効率の向上効果を図示熱効率で評価した。尚、実施例試
料を調製するに当たっては、純度９９％のイソブタン、
純度９９.９％のｎ−ブタン、純度９９.５％のプロパン
を使用して調製し、比較例の一例には市販ＬＰＧを使用
した。１５℃におけるガス組成が、イソブタン５０容量
％、ｎ−ブタン３０容量％、プロパン２０容量％になる
ように各ガス成分を調合し、実施例１試料とした。実施
例１試料の組成百分率（容量％）、１５℃でのガス密
度、及びリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）を表１に示し
た。ガス密度及びリサーチ法オクタン価は、それぞれ組
成百分率に基づき既知の方法で計算して得た数値であ
る。

【表１】

【００１４】次いで、以下に説明するように、実施例１
試料の図示熱効率及び窒素酸化物排出濃度を測定した。 １）図示熱効率の測定 実施例１試料を用いて、単気筒火花点火機関を駆動さ
せ、回転数１２００ｒｐｍ、吸気圧力８８ｋＰａ、当量
比１．０で、圧縮比が９．０及び１２．０の下で、実施
例１試料の図示熱効率を求めた。比較例１の市販オート
ガスの図示熱効率を１００％とした比で、図示熱効率の
測定結果を表２に示した。ここで、図示熱効率とは燃料
の持つエネルギーがシリンダ内で発生するエネルギーに
転換される割合であり、具体的には圧縮、膨張行程にお
いて燃焼により発生したエネルギーから、排気、吸気行
程において損失したエネルギーを引いたもの（図示仕
事）を１サイクルについて供給した燃料の有するエネル
ギーで除したものである。すなわち、図示熱効率が高い
ほど、燃料の有するエネルギーを有効に取り出せること
になる。

【表２】

【００１５】２）窒素酸化物排出濃度の測定 実施例１試料を用いて、単気筒火花点火機関を駆動さ
せ、回転数１２００ｒｐｍ、吸気圧力８８ｋＰａ、当量
比１．０で、圧縮比が９．０及び１２．０の下で、実施
例１試料の排気ガス中の窒素酸化物排出濃度を求めた。
ここで、窒素酸化物排出濃度は、排気ガス中のＮＯ及び
ＮＯ₂ を合計した濃度である。その結果を表２に示し
た。

【００１６】実施例２ 表１に示すように、１５℃におけるガス組成が、イソブ
タン４０容量％、ノルマルブタン４０容量％、プロパン
２０容量％になるように各ガス成分を調合し、ガス組成
及び性状が本発明で特定したガス組成及び性状の範囲に
入る実施例２試料を調製した。次いで、実施例１試料と
同様にして、実施例２試料の図示熱効率、及び実施例２
試料を燃料とした際の排気ガス中の窒素酸化物濃度を測
定し、表２にその測定結果を示した。

【００１７】比較例１〜３ イソブタン１９．７５容量％、ｎ−ブタン４５．３９容
量％、プロパン３４．２３容量％、ブチレン０．０５容
量％、ｎ−ペンタン０．０３容量％、イソペンタン０．
５５容量％からなる市販のＬＰＧを比較例１試料とし、
更に表１の比較例２及び３に示すようなガス組成及び性
状のガス組成物を調製して、比較例２試料及び比較例３
試料とした。比較例１試料は、表１に示すように、イソ
ブタンとｎ−ブタンとの容積比が０．４４であって、本
発明で特定した比率０．５より小さい。また、比較例２
試料は、イソブタンとｎ−ブタンとの容積比が０．３で
あって、本発明で特定した比率０．５よりかなり小さ
い。比較例３は、プロパンの含有率が５５容量％であっ
て、本発明で特定した１０〜５０容量％の上限を超えて
いる。比較例１〜３について、実施例１試料と同様にし
て、各比較例試料の図示熱効率、及び各比較例試料を燃
料とした際の排気ガス中の窒素酸化物濃度を測定し、表
２にその測定結果を示した。

【００１８】実施例１〜２は、比較例１の市販オートガ
スと比較すると、圧縮比１２．０及び９．０の両方で図
示熱効率が向上しており、かつ窒素酸化物排出濃度が減
少している。これに対して、比較例２及び比較例３は、
実施例１及び２に対してはもとより、比較例１の市販オ
ートガスと比較しても、図示熱効率が同等ないし低下
し、しかも排気ガス中の窒素酸化物濃度が増加してい
る。以上の試験の結果、実施例１及び２で実証されたよ
うに、本発明は、熱効率が高く、窒素酸化物濃度の低い
オートガス組成物を実現している。

【００１９】

【発明の効果】本発明の構成によれば、特定の容積比率
で混合したイソブタンとｎ−ブタンとの混合物を主成分
とし、特定の容積比率のプロパンを従成分とするガス組
成で、しかも特定の範囲のリサーチ法オクタン価及びガ
ス密度を備えることにより、熱効率が高く、かつ排気ガ
ス中の窒素酸化物濃度が低い、ＬＰＧ車の燃料として最
適なオートガス組成物を実現している。本発明に係るオ
ートガス組成物をＬＰＧ車の燃料として使用することに
より、ＬＰＧ車は、クリーンな排気ガスで大気汚染の原
因になることなく、ディーゼル車と比較して遜色のない
燃料消費率で走行できる。

フロントページの続き (72)発明者 小森谷 晴夫 埼玉県幸手市権現堂1134−２ 株式会社コ スモ総合研究所研究開発センター内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成分として少なくともｎ−ブタン、イソ
   ブタン及びプロパンを有するガス組成物であって、 ｎ−ブタンと、ｎ−ブタンに対して０．５以上の容量比
   率で含まれるイソブタンとからなるブタン混合物の含有
   率が５０〜９０容量％の範囲、及びプロパンの含有率が
   １０〜５０容量％の範囲であることを特徴とする燃焼性
   に優れたオートガス組成物。