KR20080023153A - 연료 분사 장치 침착물을 방지하기 위한 방법 및 용도 - Google Patents

연료 분사 장치 침착물을 방지하기 위한 방법 및 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미량의 금속-함유 화합물을 함유하는 디젤 연료를 사용하여 작동되는 디젤 엔진에서 연료 분사 장치 침착물을 실질적으로 제거하거나 그의 발생을 감소시키는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 다이-n-뷰틸아민 또는 트라이-n-뷰틸아민과 카복실산의 반응에 의해 생성된 염을 디젤 연료에 첨가함을 포함하며, 디젤 엔진에는 복수개의 스프레이-구멍을 갖는 연료 분사 장치가 설치되어 있는데, 각각의 스프레이-구멍은 입구 및 출구를 가지며, 상기 연료 분사 장치는 하기 특징중 하나 이상을 갖는다:
(i) 스프레이-구멍의 입구 직경이 출구 직경보다 크도록 테이퍼진(tapered) 스프레이-구멍;
(ii) 0.10mm 이하의 출구 직경을 갖는 스프레이-구멍;
(iii) 입구의 내부 가장자리가 둥글려진 스프레이-구멍;
(iv) 6개 이상의 스프레이-구멍;
(v) 250℃를 초과하는 작동 말단 온도.
연료 분사 장치 침착물을 실질적으로 제거하거나 또는 그의 발생을 감소시키기 위한 상기 염의 용도도 기재되어 있다.
디젤 엔진, 연료 분사 장치 침착물, 다이- 또는 트라이-n-뷰틸 아민.

Description

연료 분사 장치 침착물을 방지하기 위한 방법 및 용도{METHOD AND USE FOR THE PREVENTION OF FUEL INJECTOR DEPOSITS}
본 발명은 디젤 엔진에서 연료 분사 장치 침착물을 제거 또는 방지하는 방법, 특히 최신식 디젤 엔진에서 연료 분사 장치 침착물을 제거 또는 방지하는 방법에 관한 것이다. 연료 분사 장치 침착물을 제거하거나 방지하기 위한 반응 생성물의 용도가 기재된다.
디젤 엔진으로부터의 배출물을 감소시켜야 한다는 입법상의 압력이 지속되고 있다. 유럽에서는 2008년까지, 모든 새로운 디젤 엔진은 유로(Euro) V 규정에 따라야 한다. 이에 따라, 복잡한 스프레이-구멍 기학학적 형태, 다수개의 좁은 스프레이-구멍을 갖고 연료 분사 장치 말단에서 고온 및 고압으로 작동되는 연료 분사 장치를 특징으로 하는 진보된 연료 분사 설비를 개발하기에 이르렀다. 작동 조건이 이렇게 험해진 결과, 최신식 커먼-레일(common-rail) 디젤 엔진의 연료 분사 장치는 침착물을 생성시키기가 쉽다. 연료 분사 장치 노즐의 스프레이-구멍의 내부 및 외부에서 발견되는 이들 침착물은 엔진 동력 손실 및 스모크 생성의 증가에 직접적으로 기여한다.
디젤 연료 분사 장치에서의 침착물의 생성은 새로운 현상이 아니며, 역사적으로 일부 문제는 종래의 디젤 세제 첨가제의 사용에 의해 적절하게 다루어져 왔다. 그러나, 유로 V에 따르도록 개발된 엔진의 더욱 험한 작동 조건하에서 생성된 유형의 침착물은 종래의 디젤 세제 첨가제에 의해 적절하게 제거되거나 방지되지 못하는 것으로 밝혀졌다. 임의의 이론에 얽매이고자 하지는 않지만, 최신식 엔진에서의 연료 분사 장치 침착물의 형성은 연료중 미량의 금속-함유 화합물의 존재에 의해 악화되는 것으로 현재 생각된다. 실제로, 본 출원인의 연구는 무시할만한 양의 금속-함유 오염물을 갖는 연료를 사용하면 침착물과 관련하여 어떠한 상당한 문제도 야기되지 않음을 나타낸다. 그러나, 통상적인 디젤 연료는 흔히 소량이지만 측정가능한 양의 금속-함유 오염물, 예를 들어 아연, 구리, 철 및 납을 함유하며, 금속-함유 화합물은 다른 기능을 수행하기 위하여 의도적으로 첨가될 수도 있다. 최신식 디젤 엔진에서 생성된 침착물을 분석해보면, 예상되는 탄소 물질에 덧붙여 아연 및 구리 같은 금속이 검출될 수 있음을 나타낸다. 본 발명은 구체적으로 새로운 유형의 연료 분사 장치 침착물의 제거 및 방지 문제를 다룬다.
제 1 요지에 따라, 본 발명은 다이-n-뷰틸아민 또는 트라이-n-뷰틸아민과 카복실산의 반응에 의해 생성된 염을 디젤 연료에 첨가함을 포함하는, 미량의 금속-함유 화합물을 함유하는 디젤 연료를 사용하여 작동되는 디젤 엔진에서 연료 분사 장치 침착물을 실질적으로 제거하거나 그의 발생을 감소시키는 방법을 제공하며, 이 때 디젤 엔진에는 복수개의 스프레이-구멍을 갖는 연료 분사 장치가 설치되는데, 각각의 스프레이-구멍은 입구 및 출구를 가지며, 상기 연료 분사 장치는 하기 특징중 하나 이상을 갖는다:
(i) 스프레이-구멍의 입구 직경이 출구 직경보다 크도록 테이퍼진 스프레이-구멍;
(ii) 0.10mm 이하의 출구 직경을 갖는 스프레이-구멍;
(iii) 입구의 내부 가장자리가 둥글려진 스프레이-구멍;
(iv) 6개 이상의 스프레이-구멍;
(v) 250℃를 초과하는 작동 말단 온도.
제 2 요지에 따라, 본 발명은 제 1 요지와 관련하여 정의된 바와 같은 특징 (i) 내지 (v)중 하나 이상을 갖는 연료 분사 장치가 설치되어 있고 미량의 금속-함유 화합물을 함유하는 디젤 연료를 사용하여 작동되는 디젤 엔진에서 연료 분사 장치 침착물을 실질적으로 제거하거나 그의 발생을 감소시키기 위한, 다이-n-뷰틸아민 또는 트라이-n-뷰틸아민과 카복실산의 반응에 의해 생성된 염의 용도를 제공한다.
제 1 요지 및 제 2 요지에 사용되는 염은 최신식 디젤 엔진 연료 분사 장치에서의 침착물의 발생률을 감소시키는데 효과적이고, 상응하거나 더 낮은 처리율에서 적어도 널리 사용되는 핍사-팸(PIBSA-PAM) 세제만큼 효과적인 것으로 밝혀졌다. 그러나, 공업 규격 XUD-9 세정력 시험에 사용되는 것과 같은 보다 구식의 디젤 엔진에서, 본 발명에 사용되는 염보다 통상적인 핍사-팸 세제의 성능이 더 우수함을 나타내는 것은 놀라운 일이었다.
상기 논의된 바와 같이, 연료 분사 장치 침착물의 발생률은 연료중 금속-함유 화합물의 존재에 관련 있는 것으로 보인다. 몇몇 디젤 연료는 측정가능한 금속 함량을 갖지 않으며, 이런 경우에는 연료 분사 장치 침착물의 발생률이 감소된다. 그러나, 디젤 연료중 금속-함유 화합물의 존재 또는 부재는 일반적으로 사용자가 알 수 있는 것이 아니며, 연료 제조 방법에 따라, 심지어는 동일한 공급업체로부터의 연료에 따라서도 변화한다. 따라서, 본 발명은 금속-함유 화합물이 존재하는 경우에, 및 금속 함량을 알 수 없는 연료로 연료를 재충전할 때 연료 분사 장치 침착물의 영향을 감소시키기 위한 예방 수단으로서 유용하다.
본 발명의 모든 요지와 관련하여, 연료 분사 장치 침착물의 실질적인 제거는 연료 분사 장치 노즐의 스프레이-구멍 내부 또는 외부에 존재할 수 있는 침착물이 연료 분사 장치의 적절한 기능이 크게 손상되지 않도록 하는 한도까지 제거됨을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이는 예를 들어 배기 스모크의 증가 또는 엔진 토크의 손실을 측정함으로써 결정될 수 있다. 연료 분사 장치 침착물을 흔적량까 지 모두 제거해야 하는 것은 아니다. 유사하게, 연료 분사 장치 침착물의 발생 감소는 어떠한 침착물도 생성되지 않아야 함을 요구하는 것은 아니며, 다시 한 번 생성될 수 있는 임의의 침착물의 양이 연료 분사 장치의 적절한 기능을 크게 손상시키기에 충분하지 않아야 한다.
연료 분사 장치의 특징 (i) 내지 (v)는 모두 연료 분사 장치 침착물의 형성에 기여하는 것으로 현재 생각된다. 이들 특징중 복수개를 갖는 연료 분사 장치를 사용하는 디젤 엔진이 침착물을 형성하기가 더욱 쉬운 것으로 관찰되었다. 그러므로, 본 발명의 실시양태에서, 연료 분사 장치는 특징 (i) 내지 (v)중 둘, 바람직하게는 셋, 더욱 바람직하게는 넷, 가장 바람직하게는 다섯 모두를 갖는다.
바람직한 실시양태에서, 연료 분사 장치는 적어도 특징 (i) 및 (ii)를 갖는다. 더욱 바람직한 실시양태에서, 연료 분사 장치는 적어도 특징 (i), (ii) 및 (iii)을 갖는다. 더더욱 바람직한 실시양태에서, 연료 분사 장치는 적어도 특징 (i), (ii), (iii) 및 (iv)를 갖는다.
본 명세서에서, 카복실산과 아민의 반응에 의해 생성된 생성물을 기재하는데 있어서의 용어 '염'의 사용은 반응이 반드시 순수한 염을 생성시킴을 의미하는 것으로 이해되어서는 안된다. 반응이 염을 생성시키고, 따라서 반응 생성물이 그러한 염을 함유하지만, 반응의 복잡성으로 인해 다른 화합물도 존재하게 되는 것으로 현재 생각된다. 그러므로, 용어 '염'은 순수한 염 부류 뿐만 아니라 카복실산과 아민의 반응 동안 생성된 화합물의 혼합물도 포함하는 것으로 간주되어야 한다.
카복실산으로서, 화학식 [R'(COOH)x]y에 상응하는 카복실산이 적합한데, 상기 식에서 각각의 R'은 독립적으로 2 내지 45개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 기이고, x는 1 내지 4의 정수이다. 바람직하게는, R'은 8 내지 24개의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 12 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 기이다. 바람직하게는 x는 1 또는 2이고, 더욱 바람직하게는 x는 1이다. 바람직하게는 y는 1이고, 이 경우 산은 단일 R' 기를 갖는다. 다르게는, 산은 이량체, 삼량체 또는 더욱 고급의 올리고머 산일 수 있으며, 이 경우 y는 1보다 커진다(예컨대, 2, 3 또는 4 이상). R'은 적합하게는 선형이거나 또는 분지될 수 있는 알킬 또는 알켄일기이다. 본 발명에 사용될 수 있는 카복실산의 예는 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 아이소스테아르산, 네오데칸산, 아라크산, 베헨산, 리그노세르산, 세로트산, 몬탄산, 멜리스산, 카프롤레산, 올레산, 엘라이드산, 리놀레산, 리놀렌산, 코코넛유 지방산, 대두 지방산, 탈유 지방산, 해바라기유 지방산, 어유 지방산, 평지씨유 지방산, 우지 지방산 및 팜유 지방산을 포함한다. 둘 이상의 산의 임의의 비의 혼합물도 적합하다. 또한, 카복실산의 무수물, 이들의 유도체 및 혼합물도 적합하다. 바람직한 실시양태에서, 카복실산은 탈유 지방산(TOFA)을 포함한다. 5중량% 미만의 포화 함량을 갖는 TOFA가 특히 적합한 것으로 밝혀졌다. 당해 분야에 알려져 있는 바와 같이, TOFA는 소량이지만 가변적인 양의 로진 산 및 그의 이성질체를 함유한다. 바람직하게는, 5중량% 미만, 예컨대 2중량% 미만의 아비에트산 함량을 갖는 TOFA를 사용한다.
다른 바람직한 실시양태에서, 카복실산은 평지씨유 지방산을 포함한다.
다른 바람직한 실시양태에서, 카복실산은 대두 지방산을 포함한다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, 카복실산은 해바라기유 지방산을 포함한다.
방향족 카복실산 및 이들의 알킬 유도체 뿐만 아니라 방향족 하이드록시 산 및 이들의 알킬 유도체도 적합하다. 예시적인 예는 벤조산, 살리실산 및 이들 화합물로부터 유도된 산을 포함한다.
바람직하게는, 카복실산은 80g/100g 이상, 더욱 바람직하게는 100g/100g 이상, 예컨대 130g/100g 이상 또는 150g/100g 이상의 요오드가를 갖는다.
편리하게는, 다이-n-뷰틸아민 또는 트라이-n-뷰틸아민중 하나를 사용하지만, 요구되는 경우 다이-n-뷰틸아민과 트라이-n-뷰틸아민의 혼합물도 사용할 수 있다. 가장 바람직하게는, 다이-n-뷰틸아민과의 반응에 의해 염을 생성시킨다.
따라서, 본 발명의 특히 바람직한 실시양태는, 염이 탈유 지방산과 다이-n-뷰틸아민의 반응, 탈유 지방산과 트라이-n-뷰틸아민의 반응, 평지씨유 지방산과 다이-n-뷰틸아민의 반응, 평지씨유 지방산과 트라이-n-뷰틸아민의 반응, 대두 지방산과 다이-n-뷰틸아민의 반응, 대두 지방산과 트라이-n-뷰틸아민의 반응, 해바라기유 지방산과 다이-n-뷰틸아민의 반응 및 해바라기유 지방산과 트라이-n-뷰틸아민의 반응에 의해 생성되는 것이다.
카복실산을 아민과 혼합함으로써 염을 편리하게 생성시킬 수 있다. 한 성분을 다른 성분에 첨가하는 순서는 중요하지 않다. 산의 양 대 아민의 양의 몰비는 적합하게는 10:1 내지 1:10, 바람직하게는 10:1 내지 1:2, 더욱 바람직하게는 2:1 내지 1:2, 예컨대 대략 1:1이다. 한 실시양태에서는, 1.1:1 내지 1:1.1의 몰비가 적합한 것으로 밝혀졌다. 실온에서 반응을 수행할 수 있으나, 바람직하게는 온화하게, 예컨대 40℃로 가열한다.
이들 염은 본 출원인의 동시 계류중인 출원, 즉 EP 05270062.2 호의 주제이며, 여기에서는 연료 오일 조성물에 우수한 윤활성을 제공하는데 덧붙여 이들이 특히 우수한 저온 특성을 나타내는 것으로 밝혀졌다.
디젤 연료
바람직하게는, 디젤 연료는 석유계 연료 오일, 특히 중간 증류 연료 오일이다. 이러한 증류 연료 오일은 일반적으로 110 내지 500℃, 예를 들어 150 내지 400℃에서 비등한다. 연료 오일은 대기압 증류물 또는 진공 증류물, 분해된 가스 오일, 또는 임의의 비의 직유와 열 및/또는 정련 스트림(예컨대, 촉매적 분해 증류물 및 가수소-분해 증류물)의 블렌드를 포함할 수 있다.
디젤 연료의 다른 예는 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 연료를 포함한다. FT 연료로도 알려져 있는 피셔-트롭쉬 연료는 GTL(gas-to-liquid) 연료, BTL(biomass-to-liquid) 연료 및 석탄 전환 연료로서 기재되는 것을 포함한다. 이러한 연료를 제조하기 위하여, 합성 가스(CO+H2)를 먼저 생성시킨 다음 피셔-트롭쉬 공정에 의해 n-파라핀으로 전환시킨다. 이어, 촉매적 분해/개질(reforming) 또는 이성질화, 가수소 분해 및 가수소 이성질화 같은 공정에 의해 n-파라핀을 개질시켜, 아이소-파라핀, 사이클로-파라핀 및 방향족 화합물 같은 다양한 탄화수소를 생성시킬 수 있 다. 생성된 FT 연료는 그 자체로 사용할 수 있거나, 또는 다른 연료 성분 및 연료 유형과 함께 사용할 수 있다. 또한, 페임(FAME) 같은 식물 또는 동물 공급원으로부터 유도되는 디젤 연료도 적합하다. 이들을 단독으로 또는 다른 유형의 연료와 함께 사용할 수 있다.
바람직하게는, 디젤 연료는 알콜 성분을 함유하지 않는다.
바람직하게는, 디젤 연료는 상당량의 물을 함유하지 않는다.
바람직하게는, 디젤 연료는 0.05중량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.035중량% 이하, 특히 0.015% 이하의 황 함량을 갖는다. 더더욱 낮은 수준의 황을 갖는 연료, 예를 들어 50중량ppm 미만의 황 함량, 바람직하게는 20중량ppm 미만(예컨대 10중량ppm 이하)의 황 함량을 갖는 연료도 적합하다.
본원에 논의된 바와 같이, 본 출원인은 유로 V에 따르도록 개발된 엔진에서의 연료 분사 장치 침착물의 생성에 수반되는 문제점이 디젤 연료중 금속-함유 화합물의 존재와 연관있음을 발견하였다. 통상적으로, 존재하는 경우, 금속-함유 화합물은 예를 들어 연료에 존재하는 산성 화합물에 의한 금속 및 금속 산화물 표면의 부식을 통해 오염물로서 존재한다. 사용시, 디젤 연료 같은 연료는 통상적으로 예를 들어 차량 연료 공급 시스템, 연료 탱크, 연료 수송 수단 등에서 금속 표면과 접촉한다. 전형적으로, 금속-함유 오염물은 아연, 철, 구리 및 납 같은 금속을 포함한다.
디젤 연료에 존재할 수 있는 금속-함유 오염물에 덧붙여, 금속-함유 화합물을 의도적으로 연료에 첨가할 수 있는 상황도 있다. 예를 들어, 당해 분야에 알려 져 있는 바와 같이, 금속-함유 연료계 촉매 화합물을 첨가하여 미립자 트랩의 재생을 도울 수 있다. 이러한 촉매는 흔히 철, 세륨, I족 및 II족 금속, 예컨대 칼슘 및 스트론튬 같은 금속(화합물로서 또는 단독으로)을 기제로 한다. 또한, 백금 및 망간도 사용된다. 이러한 촉매의 존재에 의해서도, 연료가 유로 V에 따르도록 개발된 엔진에 사용될 때 연료 분사 장치 침착물이 발생할 수 있다.
금속-함유 오염물은 그의 공급원에 따라 불용성 미립자 또는 가용성 화합물 또는 착체의 형태일 수 있다. 금속-함유 연료계 촉매는 흔히 가용성 화합물 또는 착체 또는 콜로이드성 화합물이다. 본 발명과 관련하여 금속-함유 화합물이 금속성인 화합물 및 금속 성분이 배합된 형태인 화합물을 둘 다 포함하는 것으로 이해된다.
한 실시양태에서, 금속-함유 화합물은 연료계 촉매를 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 금속-함유 화합물은 아연을 포함한다.
전형적으로, 디젤 연료중 금속-함유 화합물의 양(화합물중 금속의 총 중량)은 디젤 연료의 중량에 기초하여 0.1 내지 50중량ppm, 예를 들어 0.1 내지 10중량ppm이다.
전형적으로, 디젤 연료에 존재하는 염의 양은 디젤 연료의 중량에 기초하여 20 내지 400중량ppm, 바람직하게는 50 내지 200중량ppm이다.
연료 분사 장치 특징
역사적으로, 디젤 엔진 연료 분사 장치는 디자인이 간단하였다. 최근, 연료 분사 장치 디자인과 엔진 성능 사이의 관계가 더욱 잘 이해되고 있다. 예를 들면, 연료 소적의 미세한 분포가 배출물을 감소시킨다는 지식에 따라, 연료 분사 장치 스프레이-구멍이 점차로 좁아지고 연료 분사 장치 압력이 증가되어 왔다. 앞서 언급한 바와 같이, 금번의 유로 V 배출물 규정을 충족시키고자 하는 추세로 인해 연료 분사 장치 디자인이 추가로 진보하였다.
(i) 테이퍼진 스프레이-구멍
대다수의 연료 분사 장치는 단면이 균일한 스프레이-구멍을 갖는다. 본 발명에서는, 바람직하게는 연료가 스프레이-구멍에 들어가는 지점(입구)에서의 직경이 연료가 스프레이-구멍에서 나오는 지점(출구)에서의 직경보다 더 크도록 스프레이-구멍이 테이퍼진다. 가장 전형적으로, 스프레이-구멍은 원뿔형 또는 절두-원뿔형 형상이다.
( ii ) 스프레이-구멍 직경
스프레이-구멍은 바람직하게는 0.10mm 이하, 더욱 바람직하게는 0.08mm 이하의 출구 직경을 갖는다. 이는 전형적으로 0.25mm의 스프레이-구멍을 가졌던 10 내지 15년 전의 연료 분사 장치와 비교될 수 있다.
( iii ) 둥글려진 스프레이-구멍
본 발명과 관련하여, 둥글려진 스프레이-구멍은 구멍의 입구 내부 가장자리가 각진 프로파일보다는 곡선 또는 방사상 프로파일을 갖도록 성형되거나 매끈해지거나 침식된 스프레이-구멍이다.
( iv ) 복수개의 스프레이-구멍
역사적으로, 연료 분사 장치는 4개 이하의 스프레이-구멍을 가져왔다. 본 발명은 바람직하게는 6개 이상, 예를 들어 6, 7, 8, 9, 10개 또는 그 이상의 스프레이-구멍을 갖는 연료 분사 장치에 관한 것이다. 연료 분사 장치의 장래 디자인은 더욱더 많은 스프레이-구멍을 가질 것으로 예상된다.
(v) 작동 말단 온도
다수개의 스프레이-구멍으로 인한 보다 낮은 연료 유동, 보다 높은 연료 압력 및 복잡한 스프레이-구멍 기하학적 형태의 조합에 따라, 연료 분사 장치 말단 온도가 높아진다. 전형적으로, 연료 분사 장치는 250℃를 초과하고, 바람직하게는 300℃를 초과하는 작동 말단 온도를 갖는다. 연료 분사 장치의 작동 말단 온도는 디젤 엔진의 정상적인 작동 동안 연료 분사 장치 말단의 온도를 말한다. 당해 분야의 숙련자는 연료 분사 장치 말단 온도를 측정하는 방법(예컨대, 적합하게 위치된 열전쌍의 사용에 의해)을 알고 있을 것이다.
특징 (i) 내지 (iv)에 따라 연료 분사 장치를 통해 덜 난류인 연료 유동이 야기된다. 이는 일반적으로 유리하지만, 이는 연료가 존재할 수 있는 임의의 침착물을 물리적으로 침식시킬 가능성을 감소시킨다. 작동 말단 온도의 증가는 또한 침착물의 형성에 기여하는 것으로 생각된다.
이제, 하기 실시예에 의해 본 발명을 기재한다.
염의 제조
평지씨유 지방산(ROFA)(50.0g, 173밀리몰)을 교반하면서 비커에 첨가하였다. 이어, 다이-n-뷰틸아민(22.36g, 173밀리몰)을 비커에 첨가하였다. 발열이 측정되 었으며, 이는 두 성분이 반응함을 나타내었다. 반응 생성물의 FTIR 분석 결과는, 출발 산과 비교하여 1710cm-1에서의 강한 카복실산 피크의 감소, 및 1553cm-1 및 1399cm-1에서의 카복실레이트 반대칭 및 대칭 연신의 상응하는 출현, 또한 암모늄 화합물에 배정될 수 있는 2300 내지 2600cm-1에서의 광범위한 피크의 출현을 보여주었다. 이는 염 형성의 명백한 징후였다.
시험 절차
이용되는 절차는 그럽너(Graupner) 등의 문헌[Injector deposit test for modern diesel engines , Technische Akademie Esslingen , 5 th International Colloquium, 2005년 1월 12일 및 13일, 3.10, p 157, 윌프리드 편집]에 기재되어 있다. 간략히, 절차는 연료 분사 장치 말단을 강조하면서 최신식 디젤 엔진의 작동 조건을 되풀이함을 목적으로 한다. 시험은 5단계로 나뉘어진다:
a) 엔진 동력 출력의 등속(iso-speed) 측정
b) 8시간 지속 작동
c) 엔진이 정지되어 냉각되는 연장된 습윤 기간(3 내지 8시간)
d) 제 2의 8시간 지속 작동
e) 엔진 동력 출력의 등속 측정.
본원에 제공되는 데이터의 경우, 상기 5단계를 이용하였으나, 취해지는 시험 프로그램에 맞추기 위하여 단계 b), c) 및 d)를 임의의 횟수로 반복할 수 있다. 또한, 단계 a) 및 e)를 누락시킬 수 있으나, 결과의 이해를 개선시키는데 유용하 다. 결과는 단계 a) 동안 시험 개시시의 평균 토크와 단계 e) 동안 시험 종결시의 평균 토크의 차이로서 보고된다. 다르게는, 등속 절차가 실행되지 않는 경우에는, 최고 부하/최고 속도에서의 출발 토크와 최종 부하/최종 속도에서의 출발 토크 사이에서 측정된 차이를 이용할 수 있다. 스모크 생성 차이도 기록한다. 연료 분사 장치 침착물의 생성은 최종 동력 출력에 부정적인 영향을 가지며, 관찰되는 스모크의 양을 증가시킨다. 사용된 연료 분사 장치는 상기 기재된 특징 (i) 내지 (v)를 가졌다.
최신식 디젤 엔진에서 예측되는 조건을 되풀이하기 위하여, 징크 네오데카노에이트 형태의 금속 오염물 소량을 엔진 작동에 사용되는 연료에 첨가하였다.
사용된 연료는 아래 표 1에 기재된 특징을 갖는 황 함량이 낮은 디젤 연료였다.
Figure 112007064730517-PAT00001
상기 기재된 시험 절차를 이용하여 화합물을 시험하였다. 결과는 아래 표 2에 기재된다. 비교하기 위하여 종래의 핍사-팸 세제도 시험하였다. 모든 시험(미처리 연료 단독의 경우는 제외)에 대하여, 징크 네오데카노에이트 형태의 Zn 3ppm을 연료에 첨가하였다.
Figure 112007064730517-PAT00002
결과는 미처리 연료에 아연을 첨가할 때 토크 손실이 크게 증가함을 보여준다. 100ppm의 처리율에서 시판중인 핍사-팸 세제는 근소한 개선만을 나타내었다. 핍사-팸 세제는 높은 처리율에서 효과적이었다. 염은 중요하게는 더 낮은 처리율에서 시판 세제에 비해 더 큰 개선을 제공하였다.

Claims (11)

  1. 다이-n-뷰틸아민 또는 트라이-n-뷰틸아민과 카복실산의 반응에 의해 생성된 염을 디젤 연료에 첨가함을 포함하는, 미량의 금속-함유 화합물을 함유하는 디젤 연료를 사용하여 작동되는 디젤 엔진에서 연료 분사 장치 침착물을 실질적으로 제거하거나 그의 발생을 감소시키는 방법으로서,
    상기 디젤 엔진에는 복수개의 스프레이-구멍을 갖는 연료 분사 장치가 설치되며, 각각의 스프레이-구멍이 입구 및 출구를 가지며, 상기 연료 분사 장치가 하기 특징중 하나 이상을 갖는 방법:
    (i) 스프레이-구멍의 입구 직경이 출구 직경보다 크도록 테이퍼진(tapered) 스프레이-구멍;
    (ii) 0.10mm 이하의 출구 직경을 갖는 스프레이-구멍;
    (iii) 입구의 내부 가장자리가 둥글려진 스프레이-구멍;
    (iv) 6개 이상의 스프레이-구멍;
    (v) 250℃를 초과하는 작동 말단 온도.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 분사 장치가 상기 특징 (i) 내지 (v)중 2개, 바람직하게는 3개, 더욱 바람직하게는 4개, 가장 바람직하게는 5개 모두를 갖는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 연료 분사 장치가 적어도 특징 (i) 및 (ii), 바람직하게는 적어도 특징 (i), (ii) 및 (iii), 더욱 바람직하게는 적어도 특징 (i), (ii), (iii) 및 (iv)를 갖는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카복실산이 지방산 또는 지방산의 혼합물, 바람직하게는 탈유 지방산, 평지씨유 지방산, 대두 지방산 또는 해바라기유 지방산을 포함하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 염을 연료의 중량에 기초하여 20 내지 400중량ppm의 양으로 디젤 연료에 첨가하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속-함유 화합물이 아연, 구리, 철, 납, 세륨, I족 또는 II족 금속, 백금 또는 망간을 포함하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 금속-함유 화합물이 아연을 포함하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속-함유 화합물이 연료계 촉매를 포함하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디젤 연료중 금속-함유 화합물의 양이 화합물중 금속의 총 중량으로 표현될 때 디젤 연료의 중량에 기초하여 0.1 내지 50중량ppm인 방법.
  10. 제 1 항에 정의된 바와 같은 특징 (i) 내지 (v)중 하나 이상을 갖는 연료 분사 장치가 설치되어 있고 미량의 금속-함유 화합물을 함유하는 디젤 연료를 사용하여 작동되는 디젤 엔진에서 연료 분사 장치 침착물을 실질적으로 제거하거나 그의 발생을 감소시키기 위한, 다이-n-뷰틸아민 또는 트라이-n-뷰틸아민과 카복실산의 반응에 의해 생성된 염의 용도.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항, 또는 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디젤 연료가 알콜 성분을 함유하지 않는 방법 또는 용도.
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