KR102111623B1 - 차량용 연료 첨가제 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 연료 첨가제에 관한 것으로서,
폴리올레핀 페놀릭 알킬렌아민(Polyolefin phenolic alkyleneamine)을 포함하는 청정 분산제 부스터, 청정 분산제 혼합물, 마찰 개질제, 용제, 옥탄가 향상제 및 산화 방지제를 포함하는 차량용 연료 첨가제를 GDI엔진에 적용시 엔진내부의 탄소퇴적물을 효과적으로 세정하기 위하여 청정 분산제 부스터 및 청정 분산제의 조성과 배합 비율, 농도 부분에서 그 차별성과 기술적 우수성이 뛰어난 차량용 연료를 제공하여 엔진내부의 흡기밸브, 연소실 및 인젝터에 축적되는 탄소 퇴적물의 세정을 현저하게 향상시키고, 엔진세정기능의 강화, 유해가스 배출저감의 효과가 있는 GDI엔진의 용도에 관한 것이다.

Description

차량용 연료 첨가제{FUEL ADDITIVE COMPOSITION FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 연료 첨가제, 보다 구체적으로는 가솔린 차량에 사용되는 연료 첨가제로서, 차량의 연료로 사용되는 가솔린의 연소 후 엔진에 누적되는 탄소퇴적물의 세정능력을 향상시키는 차량용 연료 첨가제에 관한 것이다.
자동차 산업 분야에서는 지난 수십년간 에너지 절감을 위해 연비를 향상시키고, 환경오염감소를 위해 연료 연소 후 배출되는 유해가스 물질을 감소시키기 위한 연구가 계속되고 있다.
내연기관에 사용되는 연료는 탄화수소계 화합물로 엔진내부에서 공기와 연소되는 과정 중 불완전 연소에 의해 탄소퇴적물을 생성시키며, 이러한 탄소퇴적물은 내연기관의 성능저하를 초래하고 대기 중 유해가스 배출을 유발하여 환경오염을 발생시키게 된다.
따라서, 내연기관 내부의 탄소퇴적물을 우수하게 제거하는 것은 내연기관의 성능을 유지하여 원래의 연비를 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 내연기관 성능을 유지하여 불완전 연소율을 줄여 대기 중 유해가스 배출을 저감시키는 효과가 있다.
이러한 내연기관 내부의 탄소퇴적물을 제거하기 위해 효율적 세정을 통해 본연의 성능으로 복원해주는 것이 연료 첨가제이다.
상기의 연료 첨가제는 기본적으로는 청정 분산제(detergent)를 포함하여 윤활성향상제(lubricant improver), 마찰개질제(friction modifier), 옥탄가 향상제, 산화 방지제, 소포제(defoamer), 수분제거제(Demulsifier) 등의 혼합물로 구성된다.
따라서, 연료 첨가제 중 특히 청정 분산제의 개발과 향상을 위한 연구들이 이루어져 왔는데, 미국공개특허 제2006-0196111호에서는 폴리에테르아민 (Polyetheramine)을 첨가제로 사용하는 발명이 개시되고 있으며, 대한민국 공개특허 제10-2016-0025503호 에서는 폴리에테르아민 (Polyetheramine)을 산화안정제 첨가물로 사용하는 발명이 개시되고 있다.
또한, 청정 분산제로서 주로 PIBA(Polyisobutyleneamine), PEA(Polyetheramine), PIBSI(Polyisobutylenesuccinimide) 등이 사용되고 있으나, 이러한 원료들은 작용기의 성질, 분자량, 캐리어 오일(Carrier Oil), 희석물질(Dilution material) 등에 의해 세정 성능이 차이가 있으며, 그 종류 뿐만 아니라 성분의 조합비와 농도 인자(factor)에 의해서 세정 효과가 크게 차이가 발생한다.
또한, 엔진은 사용되는 연료로서 휘발유엔진, 경유엔진, LPG엔진 등으로 구분될 수 있고, 휘발유 엔진은 분사방식이나 연소방식에 따라 MPI엔진, GDI엔진, CRDI엔진 등으로 다양하다.
그러나, 상기의 분사방식이나 연소방식에 따라 엔진 내부에 탄소퇴적물이 축적되는 양상도 다를 수 밖에 없으며, 엔진 내부의 기관의 손상 부위도 각각 달라질 수 밖에 없다.
또한, 엔진별 특성에 따라 청정 분산제 혼합물 또는 청정 분산제 부스터 혼합물의 농도가 부족한 경우에는 세정(clean-up)기능이 없거나 약하게 되고, 탄소퇴적물 생성 지연(slowly dirty-up) 및 유지 (keep-clean) 하는 기능만 있게 되거나, 바람직하지 못한 조합과 조합비 또는 과다한 농도는 오히려 새로운 퇴적물을 발생시키는 문제가 될 수도 있다.
따라서, 탄소최적물을 우수하게 세정하기 위해서는 연료별, 분사방식이나 연소방식의 차이가 있는 엔진별로 다양한 첨가제로서 청정 분산제 혼합물 및 추가 혼합물을 이용하여 최적의 성능을 발휘하도록 할 필요성이 있다.
본 명세서에서 언급된 특허문헌 및 참고문헌은 각각의 문헌이 참조에 의해 개별적이고 명확하게 특정된 것과 동일한 정도로 본 명세서에 참조로 삽입된다.
1. 미국공개특허 제2006-0196111호 (공개일자 : 2006. 09. 07) 2. 대한민국 공개특허 제10-2016-0025503호 (공개일자 : 2016. 03. 08)
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 휘발유 엔진, 특히 최신 휘발유 엔진에 최적화된 연료 첨가제를 제공하는데 있다.
보다 상세하게는 청정 분산제 부스터를 포함한 조성물을 통하여 GDI엔진에 대한 탄소퇴적물 세정의 최고 성능을 발휘하는 연료 첨가제를 제공하는 것에 관한 것이고, 상기 연료 첨가제의 GDI엔진에서의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 발명의 상세한 설명, 청구의 범위 및 도면에 의해 보다 구체적으로 제시된다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해,
차량용 연료 첨가제는 폴리올레핀 페놀릭 알킬렌아민(Polyolefin phenolic alkyleneamine)을 포함하는 청정 분산제 부스터, 청정 분산제 혼합물, 마찰 개질제 및 용제를 포함할 수 있다.
상기 청정 분산제 부스터는 폴리올레핀(Polyolefin), n-프로필벤젠(n-Propylbenzene) 또는 솔벤트나프타 (Solvent Naphtha (heavy aromatic))를 포함할 수 있다.
상기 청정 분산제 부스터는 폴리올레핀 페놀릭 알킬렌아민(Polyolefin phenolic alkyleneamine) 70 내지 80중량부, 폴리올레핀(Polyolefin) 4.0 내지 5.0중량부, n-프로필벤젠(n-Propylbenzene) 2.0 내지 2.7중량부 및 솔벤트나프타 (Solvent Naphtha (heavy aromatic)) 15 내지 25중량부를 포함할 수 있다.
상기 청정 분산제 혼합물은 모노알킬아릴 알콕실레이트 아민계 화합물을 포함할 수 있다.
상기 청정 분산제 혼합물은 솔벤트나프타(Solvent naphtha, light aromatic), 1,2,4-트라이메틸벤젠, N프로필벤젠(N-Propylbenzene), 크실렌 (Xylene), 1,2,3 트리메틸렌벤젠(1,2,3-Trimethylbenzene) 또는 쿠멘 (Cumene)을 더 포함할 수 있다.
상기 청정 분산제 혼합물은 폴리에테르아민 (PEA) 를 포함할 수 있다.
상기 청정 분산제 혼합물은 폴리에테르아민 (PEA) 및 폴리이소부틸렌아민 (PIBA) 혼합비가 3내지3.5: 2 일 수 있다.
상기 차량용 연료 첨가제는 옥탄가 향상제 또는 산화 방지제를 더 포함할 수 있다.
상기 차량용 연료 첨가제는 폴리올레핀 페놀릭 알킬렌아민을 포함하는 청정 분산제 부스터 혼합물 1 내지 5중량부, 청정 분산제 혼합물 20 내지 40중량부, 마찰 개질제 2 내지 5중량부 및 용제 60 내지 75중량부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 청정 분산제 혼합물에 추가로 포함되는 청정 분산제 부스터의 선정과 배합 비율, 농도 부분에서 그 차별성과 기술적 우수성이 뛰어난 차량용 연료 첨가제를 휘발유용 차량에 적용하면, 휘발유 엔진, 특히 GDI엔진내부의 흡기밸브, 연소실 및 인젝터에 축적되는 탄소 퇴적물의 세정을 현저하게 향상시켜, 엔진세정기능의 강화, 유해가스 배출저감, 출력증강, 소음감소 및 연비향상의 효과가 있다.
도 1은 GDI엔진에 대해 본 발명에 따른 청정 분산제 혼합물에 청정 분산제 부스터 포함여부에 따른 차량용 연료 첨가제에 대한 세정력 비교결과이다.
도 2는 본 발명에 따른 청정 분산제 부스터 및 청정 분산제 혼합물을 포함한 차량용 연료 첨가제와 타사 연료 첨가제를 이용한 GDI엔진에 대한 세정력 시험결과이다.
도 3은 GDI엔진에 대해 본 발명에 따른 청정 분산제 부스터 및 청정 분산제 혼합물을 포함한 차량용 연료 첨가제 적용 전.후의 인젝터의 사진이다.
도 4는 GDI엔진에 대해 본 발명에 따른 청정 분산제 부스터 및 청정 분산제 혼합물을 포함한 차량용 연료 첨가제 적용 전.후의 피스톤탑의 사진이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 실시적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
자동차용 연료첨가제는 탄소퇴적물을 효율적으로 세정할 수 있도록 하는 최적의 조성물 배합 기술과 우수한 세정력 구현 농도범위를 선정하여 자동차 엔진의 최초 설계된 성능으로 복원하는 것이 주된 기능이다.
상기 기능을 유지 할 수 있도록 하는 것이 연료 첨가제 제조기술이며, 엔진 내부의 탄소퇴적물 세정으로 인한 배출가스 저감 및 연비향상에 의한 이산화탄소 발생을 저감하는 효과를 얻을 수 있도록 하는 것이다.
그러나, 엔진은 연료 종류에 따라 휘발유 엔진, 경유 엔진, LPG 엔진 등으로 구분되며, 각각 엔진 종류에 따라 세정기능 향상을 위한 조성물과 조성비가 달라질 수 밖에 없다.
또한, 휘발유 엔진에서도 분사방식이나 연소방식에 따라 MPI엔진, GDI엔진, CRDI엔진 등으로 구분될 수 있는데, 분사방식이나 연소방식에 따라 엔진 내부에 탄소퇴적물이 축적되는 양상도 다를 수 밖에 없으며, 엔진 내부의 기관의 손상 부위도 각각 달라진다.
MPI엔진은 실린더마다 연료 분사 밸브를 설치하여 각각의 흡기 매니폴드에서 연료를 미리 분사하는 방식의 엔진으로서, 엔진 내부 중 흡기밸브와 연소실 내부의 탄소퇴적물 축적을 세정하는 것이 가장 효과적이다.
GDI엔진은 휘발유를 사용하는 내연기관에서 연료 공급을 할 때 연료를 실린더에 직접 분사하는 형태로서, 연료분사용 인젝터가 실린더 안에 위치해 있기 때문에 인젝터의 코킹퇴적물 축적을 세정하는 것이 가장 효과적이다.
따라서, 본 연료 첨가제는 휘발유용 엔진의 탄화퇴적물 세정효과를 향상시키면서도, 특히 그 중에서도 GDI엔진에 대한 용도로서 청정 분산제 부스터를 첨가하여 조성물의 배합기술과 최적의 농도를 제공하여 세정능력 향상효과를 가질 수 있다.
본 발명의 차량용 연료 첨가제 조성 및 함량은 아래의 표 1과 같이 포함될 수 있다.
차량용 연료 첨가제 조성 및 함량
성분 중량부
폴리올레핀 페놀릭 알킬렌아민을 포함하는 청정 분산제 부스터 1 내지 5
모노알킬아릴 알콕실레이트 아민계 화합물을 포함하는 청정 분산제 혼합물 20 내지 40
마찰 개질재 2 내지 5
용제 60 내지 75
옥탄가 향상제 0.1 내지 1
산화 방지제 0.1 내지 1
본 발명은 차량용 엔진 내부의 탄소퇴적물 세정능력을 향상시키기 위하여 청정 분산제 부스터, 청정 분산제 혼합물, 마찰 개질제 및 용제를 포함할 수 있다.
또한, 옥탄가 향상제, 산화 방지제를 더 포함할 수 있다.
상기 차량용 연료 첨가제는 청정 분산제 부스터 1 내지 5중량부, 청정 분산제 혼합물 20 내지 40중량부, 마찰 개질제 2 내지 5중량부 및 용제 60 내지 75중량부를 포함할 수 있다.
상기 차량용 연료 첨가제는 옥탄가 향상제 0.1 내지 1중량부 또는 산화 방지제 0.1 내지 1.0중량부를 더 포함할 수 있다.
(1) 청정 분산제 부스터
상기 청정 분산제 부스터의 조성 및 함량은 아래의 표 2와 같이 포함될 수 있다.
청정 분산제 부스터 조성 및 함량
성분 중량부
폴리올레핀 페놀릭 알킬렌아민
(Polyolefin phenolic alkyleneamine)		 70 내지 80
폴리올레핀(Polyolefin) 4.0 내지 5.0
n-프로필벤젠
(n-Propylbenzene)		 2.0 내지 2.7
솔벤트나프타
(Solvent Naphtha (heavy aromatic))		 15 내지 25
상기 청정 분산제 부스터는 휘발유 엔진 중에서도 특히 GDI엔진의 세정능력을 향상시키는 용도로 사용된다.
최근 엔진이 MPI 엔진과 GDI 엔진으로 나누어짐에 따라 엔진 내부의 구조의 변경과 분사방식 및 연소방식이 달라짐에 따라 기존의 MPII 엔진 휘발유용 첨가제 만으로는 GDI 인젝터 세정력이 미흡하였다.
이를 해결하기 위해, GDI 엔진의 인젝터 세정능력을 향상하기 위하여 추가된 성분이 청정 분산제 부스터이다.
다만, 청정 분산제 부스터의 양이 많을 경우, MPI 엔진의 흡기밸브 탄소퇴적물 세정에 있어 역효과가 있는 경향을 확인한 바, 적절한 농도의 적용이 중요하다.
수차례 테스트 결과 청정 분산제 부스터의 농도는 전체 연료 첨가제 대비 2 내지 5중량부가 바람직하였으며, 5중량비 보다 높을 경우, 오히려 탄소퇴적물 또는 부수적 퇴적물이 증가하는 현상이 발생된다.
다른 휘발유 엔진의 인젝터와는 달리, GDI 엔진의 인젝터는 연소실에 직접 연료를 분사하는 방식으로 고온의 연소실에 위치해 있어 인젝터 팁(Tip)의 오염 성상이 더 Hardy 한 오염이 형성된다.
반면 인젝터 내부 홀(Hole)에는 sticky 한 오염이 형성되는 차이가 있어 GDI 인젝터의 팁(tip)과 내부의 오염을 세정하는데 청정 분산제 혼합물에 청정 분산제 부스터가 추가되면 세정효과의 상승효과가 있다.
상기 청정 분산제 부스터는 폴리올레핀 페놀릭 알킬렌아민(Polyolefin phenolic alkyleneamine)을 포함할 수 있다.
폴리올레핀 페놀릭 알킬렌아은 화학식1과 같은 혼합물이다..
[화학식 1]
Figure 112018114586143-pat00001
상기 화학식 1에서 R은 탄소수 40 내지 100개의 하이드로카빌이다.
또한, 2차 아민으로부터 파생된다.
또한, 상기 청정 분산제 부스터는 폴리올레핀 페놀릭 알킬렌아민(Polyolefin phenolic alkyleneamine)을 포함하고, 폴리올레핀(Polyolefin), n-프로필벤젠(n-Propylbenzene) 또는 솔벤트나프타 (Solvent Naphtha (heavy aromatic))를 더 포함하는 혼합 용액일 수 있다.
상기 폴리올레핀(Polyolefin)은 polyethylene, polypropylene 및 polybutene 로 이루어진 군 중에서 하나이상을 선택할 수 있다.
화학식은 아래와 같다.
[화학식 2]
Figure 112018114586143-pat00002
상기 n-프로필벤젠(n-Propylbenzene)의 화학식은 아래와 같다.
[화학식 3]
Figure 112018114586143-pat00003
보다 상세하게는 폴리올레핀 페놀릭 알킬렌아민(Polyolefin phenolic alkyleneamine) 70 내지 80중량부, 폴리올레핀(Polyolefin) 4.0 내지 5.0중량부, n-프로필벤젠(n-Propylbenzene) 2.0 내지 2.7중량부 및 솔벤트나프타 (Solvent Naphtha (heavy aromatic)) 15 내지 25중량부를 포함할 수 있다.
상기 청정 분산제 부스터를 청정 분산제 혼합물과 혼합하여 GDI엔진의 세정효능을 향상시켜 GDI엔진의 용도로 사용된다.
(2) 청정 분산제 혼합물
상기 청정 분산제 혼합물은 엔진 내부의 탄소퇴적물 세정을 위한 극성 화합물로 계면활성제와 같은 형태의 구조로 이루어져 있다. 화합물의 극성을 이용하여 탄소퇴적물이 엔진 부위의 금속표면에 부착되는 것을 방지하거나 또는 미셀(micelle)을 형성하고 분산시켜 탄소퇴적물의 축적을 방지하고, 이미 형성된 탄소퇴적물을 제거한다. 극성 부분은 흡착력이 강해 금속 표면에 달라붙어 코팅 역할을 하거나, 탄소퇴적물 전구물질(precursor)들을 흡착해 둘러쌈으로써 퇴적물들의 상호 응집을 막아주는 역할을 하며, 긴 사슬 구조의 탄화소수로 구성된 비극성 부분은 연료유에 매우 잘 녹으며, 비극성으로 인한 퇴적물의 접근을 막아준다.
따라서, 엔진별 특성에 맞는 최적의 성분 조합비 및 농도를 개발해야 하며, 농도가 부족한 경우에는 세정(clean-up)기능이 없거나 약하게 되고, 탄소퇴적물 생성 지연(slowly dirty-up) 및 유지 (keep-clean) 하는 기능만 있게 되거나, 바람직하지 못한 조합과 조합비 또는 과다한 농도는 오히려 새로운 퇴적물을 발생시키는 문제가 될 수도 있다.
청정 분산제의 원료는 크게 HR-PIBA 타입, PIB-Mannich 타입, PEA 타입의 원료들로 크게 나누어지고, 휘발유용 청정분산제는 연소퇴적물 감소 및 엔진때 형성 방지 및 지연을 위해 제품마다 차이가 있으나, 100~3,000ppmv 의 농도로 휘발유에 희석되는 정도이다.
본 발명에서 청정 분산제 혼합물은 모노알킬아릴 알콕실레이트 아민계 (Monoalkylaryl alkoxylate aminated)화합물을 포함할 수 있다.
상기 모노알킬아릴 알콕실레이트 아민계 (Monoalkylaryl alkoxylate aminated) 화합물을 포함하는 청정 분산제 혼합물은 솔벤트나프타(Solvent naphtha, light aromatic), 1,2,4-트라이메틸벤젠, N프로필벤젠(N-Propylbenzene), 크실렌 (Xylene), 1,2,3 트리메틸렌벤젠(1,2,3-Trimethylbenzene) 또는 쿠멘 (Cumene)을 더 포함할 수 있다.
보다 상세하게는 모노알킬아릴 알콕실레이트 아민계(Monoalkylaryl alkoxylate aminated)화합물 30 내지 60중량부, 솔벤트나프타 (Solvent naphtha, light aromatic) 30 내지 60중량부, 1,2,4-트라이메틸벤젠 5 내지 9.9중량부, N프로필벤젠 (N-Propylbenzene) 5 내지 9.9중량부, 크실렌 (Xylene) 1 내지 4.9중량부, 1,2,3 트리메틸렌벤젠(1,2,3-Trimethylbenzene) 1 내지 4.9중량부 및 쿠멘 (Cumene) 1 내지 4.9중량부를 포함하지만, 예시에 국한되는 것은 아니다.
본 발명에서 다른 청정 분산제 혼합물은 폴리에테르아민 (PEA)를 포함할 수 있다.
상기 폴리에테르아민 (PEA) 를 포함하는 청정분산제는 부식 억제제 또는 용제를 더 포함할 수 있다.
보다 상세하게는 폴리에테르아민 (polyetheramine (PEA)) 55 내지 57중량부, 부식 억제제 0.1 내지 1.0중량부 및 용제 40 내지 45중량부일 수 있다.
본 발명에서 또 다른 청정 분산제 혼합물은 폴리에테르아민 (PEA) 및 폴리이소부틸렌아민 (PIBA) 혼합물일 수 있다.
상기 폴리에테르아민 (PEA) 및 폴리이소부틸렌아민 (PIBA) 혼합물을 포함하는 청정 분산제 혼합물은 폴리올 캐리어 또는 용제를 더 포함할 수 있다.
보다 상세하게는 폴리에테르아민 (PEA) 및 폴리이소부틸렌아민 (PIBA) 혼합물 60 내지 63중량부, 폴리올 캐리어 (Polyol Carrier) 15 내지 18중량부 및 용제 20 내지 25중량부일 수 있다.
상기 폴리에테르아민 (PEA) 및 폴리이소부틸렌아민 (PIBA) 혼합물은 폴리에테르아민 (PEA) 및 폴리이소부틸렌아민 (PIBA) 혼합비가 3내지3.5: 2 인 혼합물일 수 있다.
상기 청정 분산제 혼합물 중에서 선택된 하나의 혼합물은 휘발유 엔진 중에서도 MPI엔진 또는 PFI엔진의 세정능력을 향상시키지만, 특히 청정 분산제 부스터와 혼합되어 GDI엔진의 세정효능을 향상시킨다.
(3) 마찰 개질제
상기 마찰 개질제는 피스톤과 실린더 내벽의 마찰을 감소함으로써 연비 개선을 목적으로 휘발유에 첨가되는 물질이다.
아마이드계 화합물이며 보다 바람직하게는 알콕시 롱-체인 알킬 아마이드 화합물이지만, 예시에 국한되는 것은 아니다.
상기 마찰 개질재는 보다 상세하게는 iso옥타데칸아미드, N, N-비스 (2-하이드록시에틸 (Isooctadecanamide, N, N-bis(2-hydroxyethyl-)이지만, 예시에 국한되는 것은 아니다.
(4) 용제
상기 용제는 석유계 용제인 C9-11의 나프타, n-데칸, 1-노넨, 3-메틸-5-에틸헵탄 및 1,2,4-트리메틸벤젠중 에서 하나이상을 포함하는 혼합용액 일 수 있다.
보다 상세하게는 C9-11의 나프타 50 내지 60중량부 , n-데칸 10 내지 15중량부 , 1-노넨 5 내지 15중량부, 3-메틸-5-에틸헵탄 3 내지 10중량부 및 1,2,4-트리메틸벤젠 3 내지 10중량부의 혼합 용액이지만, 예시에 국한되는 것은 아니다.
상기 석유계 용제는 C9-11의 나프타, n-데칸, 1-노넨, 3-메틸-5-에틸헵탄 및 1,2,4-트리메틸벤젠의 혼합 용액으로 시중에 판매되는 한화토탈사의 anysol-5를 사용 가능하지만, 예시에 국한되는 것은 아니다.
(5) 옥탄가 향상제
옥탄가 향상을 위한 상기 옥탄가 향상제의 조성물 및 함량은 메틸시클로펜타디엔 망간에이즈 트리카보닐, 솔벤트나프타, 폴리올레핀 알킬 페놀 알킬 아민, 1,2,4-트라이메틸벤젠, N프로필벤젠, 2-에틸 헥사놀, 크실렌 또는 쿠멘중 에서 하나이상을 포함하는 혼합용액일 수 있다.
보다 상세하게는 메틸시클로펜타디엔 망간에이즈 트리카보닐 (Methyl cyclopentadienyl manganese tricarbonyl) 30 내지 60중량부, 솔벤트나프타 (Solvent naphtha, light aromatic) 20 내지 30중량부, 폴리올레핀 알킬 페놀 알킬 아민 (Polyolefin alkyl phenol alkyl amine) 10 내지 19.9중량부, 1,2,4-트라이메틸벤젠 (Benzene, 1,2,4-trimethyl-) 10 내지 19.9중량부, N프로필벤젠 (N-Propylbenzene) 1 내지 4.9중량부, 2-에틸 헥사놀 (2-Ethyl hexanol) 1 내지 4.9중량부, 크실렌 (Xylene) 1 내지 4.9중량부 및 쿠멘 (Cumene) 1 내지 4.9중량부를 포함할 수 있다.
(6) 산화 방지제
상기 산화 방지제는 연료의 산화방지 및 금속 비활성화제로 사용되는 물질이다.
상기 산화 방지제는 아릴 알킬렌 아민, 나프탈렌, 솔벤트나프타 (Solvent naphtha, heavy aromatic) 또는 석유증류액 중 에서 하나이상을 포함하는 혼합용액 일 수 있다.
보다7 상세하게는 나프탈렌 (Naphthalene) 5 내지 9.9중량부, 솔벤트나프타 (Solvent naphtha, heavy aromatic) 30 내지 60중량부 및 석유증류액 (Petroleum distillates) 1 내지 4.9중량부를 포함할 수 있다.
이하에서 본 발명에 따른 효과를 확인하기 위해 실시예로서 구체적으로 설명한다. 다만 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시 되는 것일 뿐 이에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
GDI엔진에 대한 용도로서 청정 분산제 부스터 추가시 세정능력 향상여부를 확인하기 위해, 아래 표 3의 조성 및 함량에 따라 청정 분산제 부스터 및 청정 분산제 혼합물을 각각 성분비를 달리하여 연료 첨가제(제조예 1, 2)을 제조하고, 청정 분산제 부스터가 없는 청정 분산제 혼합물만을 포함한 연료 첨가제 (비교예 1)을 제조하여 GDI엔진에 대하여 세정능력을 비교하였다.
제조예 1, 2 및 비교예 1의 조성 및 함량은 아래의 표 3과 같다.
GDI엔진용 차량용 연료 첨가제 제조예 및 비교예
성분 (중량%) 제조예 비교예1 비교예2
제조예1 제조예2
폴리올레핀 페놀릭
알킬렌아민을 포함하는
청정 분산제 부스터		 1.55 3.09 0 0
모노알킬아릴 알콕실레이트 아민계 화합물을 포함하는
청정 분산제 혼합물		 23.45 23.45 23.45 PEA계
청정 분산물
마찰 개질재 4.64 4.64 4.64
용제 70.00 68.46 71.55
옥탄가 향상제 0.18 0.18 0.18
산화 방지제 0.18 0.18 0.18
계 100 100 100
LTFT(Long Term Fuel Trim)값 변화 측정 시험방법에 의해 현대 세타2 2.4 GDI 엔진에 대하여 각각 제조예 1, 2 및 비교예 1을 통한 세정력을 측정한 결과는 표 4와 같다.
제조예 1 및 2와 비교예 1의 세정력 측정 결과
구분 제조예1 제조예2 비교예1
1-Tank 68.10% 83.80% 32.20%
2-Tank 69.90% 95.50% 54.00%
세정력은 실제 차량을 이용하며 연료 1L 당 연료첨가제 7.1ml를 첨가하여 연료탱크를 채운 후 샤시 다이나모미터 위에서 규정된 모드로 주행하여 연료를 소진한 후 엔진의 세정상태를 평가하는 1-Tank clean-up 과 다시 동일하게 연료첨가제가 첨가된 연료를 소진하고 엔진의 세정상태를 평가하는 2-Tank clean-up을 실시하였다.
즉, LTFT(%)값은 연료 사용에 따라 인젝터가 막힘에 따라 높아지며, 연료 첨가제로 세정되면 연료 분사량이 회복되어 낮아지게 되므로 세정력은 LTFT(%)값의 변화에 의한 차이를 의미한다.
표 4 또는 도 1의 세정력 측정결과에서와 같이, 청정 분산제 부스터를 포함한 제조예1, 제조예2는 청정 분산제 부스터를 포함하지 않은 비교예1에 비하여 GDI엔진에 대하여 1-Tank clean-up 값과 2-Tank clean-up 값에서 향상된 세정력을 보였다.
[실시예 2]
상기 표 3의 제조예2와 타사 제품(비교예2)에 대한 GDI엔진에 대한 세정능력을 비교하였다.
세정능력을 비교하기 비교예 2로서 Techron CONCENTRATE PLUS Complete Fuel System Cleaner (미국. 쉐브론사)제품을 사용하였으며, 비교예 2의 주요성분은 폴리에테르아민 (Polyetheramine (PEA))과 용제를 포함한 성분이다.
GDI엔진방식인 현대 세타2 2.4 GDI 엔진에 대하여 LTFT(Long Term Fuel Trim)값 변화 측정 시험방법으로 엔진내부의 인젝터 세정능력을 비교하였다.
도 2에서와 같이 청정 분산제 부스터 및 청정 분산제 혼합물을 포함한 연료 첨가제(제조예2)의 세정력은 88.70%, 쉐브론사 제품(비교예2)의 세정력이 72.10%로서 GDI엔진내부의 인젝터에 대해 향상된 세정력을 보였다.
[실시예 3]
상기 표 3의 제조예 2의 조성 및 함량에 따른 청정 분산제 부스터 및 청정 분산제 혼합물을 포함한 연료 첨가제를 제조한 후, GDI엔진의 인젝터에 대하여 연료 첨가제 적용 전과 후를 사진을 통해 비교하였다.
GDI엔진에 대한 인젝터 세정능력 향상 여부를 확인하기 위해 현대 LF 소나타 T-GDI를 3만km 주행 후 인젝터의 세정 전 사진 도3(a)와 세정 후 인젝터의 사진 도3(b)를 비교하면, 세정 후 GDI엔진에서 인젝터 코킹퇴적물에 대한 뛰어난 세정효과가 있음을 볼 수 있다.
또한, 상기 표 3의 제조예 2의 조성 및 함량에 따른 청정 분산제 부스터 및 청정 분산제 혼합물을 포함한 연료 첨가제를 제조한 후, GDI엔진의 피스톤탑에 대하여 연료 첨가제 적용 전과 후를 사진을 통해 비교하였다.
GDI엔진에 대한 피스톤탑 세정능력 향상 여부를 확인하기 위해 현대 아반떼 1.6GDI를 6.8만Km 주행 후 피스톤탑의 세정 전 사진 도4(a)와 세정 후 피스톤탑의 사진 도4(b)를 비교하면, 세정 후 GDI엔진에서 피스톤탑 퇴적물에 대한 뛰어난 세정효과가 있음을 볼 수 있다.
본 명세서에서 설명된 구체적인 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예 또는 예시를 대표하는 의미이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않는다. 본 발명의 변형과 다른 용도가 본 명세서 특허청구범위에 기재된 발명의 범위로부터 벗어나지 않는다는 것은 당업자에게 명백하다.

Claims (9)

  1. 폴리올레핀 페놀릭 알킬렌아민(Polyolefin phenolic alkyleneamine)을 포함하는 청정 분산제 부스터;
    청정 분산제 혼합물;
    마찰 개질제; 및
    용제;
    를 포함하는 차량용 연료 첨가제로서,
    상기 청정 분산제 부스터는 폴리올레핀(Polyolefin), n-프로필벤젠(n-Propylbenzene) 또는 솔벤트나프타 (Solvent Naphtha (heavy aromatic))를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 첨가제.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 청정 분산제 부스터는 폴리올레핀 페놀릭 알킬렌아민(Polyolefin phenolic alkyleneamine) 70 내지 80중량부, 폴리올레핀(Polyolefin) 4.0 내지 5.0중량부, n-프로필벤젠(n-Propylbenzene) 2.0 내지 2.7중량부 및 솔벤트나프타 (Solvent Naphtha (heavy aromatic)) 15 내지 25중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 첨가제.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 청정 분산제 혼합물은 모노알킬아릴 알콕실레이트 아민계 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 첨가제.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 청정 분산제 혼합물은 솔벤트나프타(Solvent naphtha, light aromatic), 1,2,4-트라이메틸벤젠, N프로필벤젠(N-Propylbenzene), 크실렌 (Xylene), 1,2,3 트리메틸렌벤젠(1,2,3-Trimethylbenzene) 또는 쿠멘 (Cumene)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 첨가제.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 청정 분산제 혼합물은 폴리에테르아민 (PEA)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 첨가제.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 청정 분산제 혼합물은 폴리에테르아민 (PEA) 및 폴리이소부틸렌아민 (PIBA) 혼합비가 3내지3.5: 2 인 것을 특징으로 하는 차량용 연료 첨가제.
  8. 제 1항에 있어서,
    차량용 연료 첨가제는 옥탄가 향상제 또는 산화 방지제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 첨가제.
  9. 제 1항에 있어서,
    차량용 연료 첨가제는 폴리올레핀 페놀릭 알킬렌아민을 포함하는 청정 분산제 부스터 혼합물 1 내지 5중량부, 청정 분산제 혼합물 20 내지 40중량부, 마찰 개질제 2 내지 5중량부 및 용제 60 내지 75중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 첨가제.
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