TW584664B - Fuel additives - Google Patents

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584664 Λ 7 Η 7 __ 五、發明説明（1 ) 本發明係關於燃料添加劑。_直必要減少內燃機在燃燒 過程中所形成的有害污染物的種類及含量。在內燃機的完 ----..-.一 全燃燒中，烴燃料會產生二氧化碳及水蒸氣。然而，在大 部分的燃燒系統中，反應是不完全的，導致未燃燒的烴及 一氧化碳的形成。此外，粒子可能會在煤烟形式中未灼燒 碳放出。在燃料中的雜質亦會以氧化物形式，特別是氧化 硫，放出。此外，在燃燒系統的高溫區中，空氣與鍵結氮 的燃料被氧化爲氮氧化物，主要是氮氧化物及二氧化氮。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ----.-----II (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 想要減低污染物特別是H C、Pm及Ν Οχ)落下的-含 量的目標是非常困難達到的，因爲這些污染物的形成是相 互抵觸。例如，爲防止Ν 0 X的形成要求氧的耗盡及防止 HC、 Pm要求氧過量。將會知道建立加強燃料燃燒的特 性是非常困難的，因爲燃燒過程的複雜本性。無論如何， 爲達到對燃燒過程有較佳的認識，適宜將過程仿製爲三個_ 不同區域，即預熱區、真實燃燒區及再化合區。燃料的降 解發生在預熱區，留在該區的燃料片段通常包括主要的較 低烴、烯及氫。在反應區的起始階段，自由基濃度是非常 高且氧化作用主要開始進行爲C〇及〇Η。在這區域多數 其它物種亦會競爭以得到可利用的氧原子，例如Ν〇、 S〇及S〇2。CO及0Η物種在與氧化反應時熱力學上偏 好轉化爲C 0 2及Η 2 0，且這些反應在燃燒的早期階段基 本上將會完全。若一開始發生在靠近反應區域的前端，這 將會允許〇Η及C〇物種有較多的時間與氧反應。 無論如何，縮短著火遲延時間將會允許所有其它物種 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公t ) Γ4Ί ' 584664

經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 五、發明説明（2 ) 可得到較多的時間去反應。這可能會增加有害的氧化物的 放出一特別是像在用延遲注射的稀混合氣發動機。 近年來，努力加強減低調節及可見的放出。因此，通 常，硏究已直接放在減低被放出粒子的大小。當然，大小 會影響這些粒子的可見度，現在亦了解到粒子的數目亦會 影響行爲及健康。 因此粒子數目已被連接到在曲柄箱用油實行的衰退。 配有更先前的放射技術的車子如在潤滑油方面較高的注射 壓力產生較多的媒烟。已確定較高程度是保持及增加黏度 的主因，且結果這將會導至較高的燃料消耗及已結合的有 害物。 健康結果與粒子程度的關係在多方的流行病學的硏究 明顯地顯示出與多種的人類健康終點相連，包括死亡率及 呼吸病症......等等。美國六+城市率ϋ小 粒子（2 .5微米以下）（ΡΜ2. 5)濃度是呈一致且統 計上明顯的相關。雖然，硏究工作被需要以了解相關聯的 生物機制，雖然相當明顯的，粒子數目濃度及大小確實對 健康有顯響。減低粒子的總數可能明顯改善對健康有影響 的空氣品質。 已採用不同程度的成本，適用及成功的一系列的步驟 以改善污染物。然而，最想要的及廣於適用的步驟包括在 流通內容物，例如Ε Μ 5 9 0，中的、、乾淨的柴油〃燃料 ，該流通內容在標準測試循環產生管制的污染物。"城市 柴油〃燃料僅包括0 · 〇 〇 0 3 %的硫。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公飨） -5- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 584664 _ H? 五、發明説明（3 ) 爲達到此一目標，最方便及多用途的步驟是使用燃料 添加劑。在多種歐洲柴油燃料中已使用不同性能的套裝添 加劑。這些套裝添加劑可自由加入燃料配方中以得到設計 的燃料特性及性能。當精煉過程變得更爲要求時，燃料添 加劑在保證完全配方的燃料會符合及超過法定污染物標準 ’將會扮演重要角色。 然而，目前使用的多數燃料添加劑是多功能的，例如 ’噴射器淸潔劑、防腐蝕劑、潤滑度改良劑等等，及不會 直接影響燃燒過程過程，污染物是在燃燒過程中產生的。 那些在燃燒系統中已聲稱的性能的添加劑尙未確實證明其 效果或其以金屬爲基本。明確地，金屬添加劑並不是較佳 的途徑，由於其在消耗氧細胞及0 B D系統中有害影響明 顯增加。 根據本發明提供的燃燒添加劑，會影響燃燒過程及因 此減低放射粒子的數目。根據本發明提供的組成物，包括 至少40體積％的正己烷及/或正庚烷之鏈烷烴、1體積 %至2 0體積％的至少一脂族胺及至少5體積％的至少5 個碳原子之鏈狀烴且其在2 0°C時爲液體，該脂族胺及該 環狀烴的沸點低於該鏈烷烴的沸點。 添加劑的主要成份包括正己烷或正庚烷、直鏈烴。使 用的C 6 - C 7烴是非常特殊的；因此使用較高的同系物 是較無優點。 本發明使用的脂族胺是典型的單胺或二胺，其爲典型 的一級或二級。其通常有3至8個，特別是3至6個，碳 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公漦） -6 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 584664 五、發明説明（4 ) 原子。氮的數目通常不會超過2。較佳的胺包括二級單胺 及一級二胺，前者較好。二異丁基胺是最爲適合的。其它 適合可被使用的單胺包括異丙基胺及特丁基胺。這些胺的 沸點典型地爲從2 5至8 0 °C，較佳爲從4 0至6 0 t：， 但這是依賴所使用鏈烷烴的量，該鏈烷烴的沸點通常不大 於2 0 0 °C，且較佳不大於1 6 0 °C。胺的含量從1體積 %至20體積％。通常至少1·5體積％，較佳至少 2·5體積％。較佳濃度範圍爲1·5體積％至10體積 %，特別是2 · 5體積％至5體積％。 本發明使用的較佳環狀烴有6個碳原子。其較佳爲飽 和。環己烷是特別好的，雖然芳香烴，如苯基及甲苯基， 可被使用且更貴。環狀烴的含量至少5體積％，典型爲 1 0體積％至3 0體積％，特別是1 5體積％至2 5體積 %。 — 鏈烷烴的含量至少4 0體積％，典型爲5 0體積％至 7 5體積％且較佳是5 5體積％至6 5體積％。已發現使 用己烷及庚烷混合物的優點。在此環境下，己烷通常佔優 勢，導致其在組合物中典型爲3 0體積％至4 0體積％， 然而庚烷在組成物中爲2 0體積％至3 0體積％。 通常，本發明組合物是以液體溶液形式。 較高的同系物亦可被使用，其在2 0°C時爲液體。 此外，組合物可包括其它成分，典型地汽油或煤油。 這些添加劑的濃度不超過2 0體積％。此添加劑通常作爲 其它成分的載體。在組合物中不需要任何含金屬的化合物 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公婊） _.--：-----------iT--•丄----JAW. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . 584664 Λ7 B? 五、發明説明（5 ) 。醇的存在通常是不想要的。 本發明使用的特別好的組合物如下： n 一正己烷 3 5 % η -正庚烷 2 5 % 環己烷 2 0 % 二異丁基胺 3 • 5 汽油 16.5% (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 令人驚訝地，已發現在柴油燃料中使用本發明的組合 物可明顯地減低在燃燒時放射粒子的數目。 本發明的添加劑組合物可包括廠商的燃料或其可以套 裝方式被供應，並在最後階段，例如零售，被倂入。通常 ，添加劑將以燃料的體積計從1 : 1 〇 〇至1 : + 10，000且較佳從1 : 500至1 : 5，000的處 理比率且視燃料的性質而被使用。據此本發明亦提供包括 本發明添加劑組合物的燃料。 雖然本發明不會被任何特別的理論束縛，且相信己院 及庚院將啓動燃燒反應，而鏈狀烴將控制反應。 下面實例進一步說明本發明。 實例1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇>< 297公絶）

4T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 584664 A? ΗΊ 五、發明説明（6 )

賓士MB220D ECE15+EUDC 本發明添加劑在1997年、4氣缸、配有EGR及 氧化作用的觸媒的2 . 2升引擎、E C E 1 5 + E U D C 條件下被評鑑（技術數據如表1 )。 加入觸媒後得到的結果顯示本發明添加劑一致減少管 制的污染物。結果如圖1所示。 得到的平均減少量 用本發明添加劑以減少污染物的平均百分比與未加入 添加劑處理前的基本操作，例如操作1次，及加入添加劑 處理後基本燃料操作3次，相比。第一基本操作與真實數 據相比及第一次基本操作顯示好的再現性。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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〇 Ν ) + m c PH () X 子烴 o o c 粒 c CNH 3 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 2 % % % % 1 7 % 2 本紙張尺度適用中國國家標準（（：奶）八4規格（210'/297公蝥）-9 - 584664

_____ Η 7 五、發明説明（7 ) 表I 賓士C220D技術數據 發動機性能 氣缸/每一汽缸的氣門 4/4 容量（CC) 2155 發動機最大輸出功率（Kw/hp @rpm) 70(95)/4800 最大轉矩輸出（Nm/lbsft @rpm) 150(111)/3100-4500 缸徑/冲程 , 89-86.6 壓縮比 22.1:1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 最大速度___J_109/175 設備_；_'_ 發動機_ 電子控制的每一燃料注射室 _ 廢氣再循環及氧化觸媒_ 自然吸氣_ 雙頂置凸輪軸__ 液壓閥間隙補償_ 傳統裝置_ 5段手動換檔變速器_ 配有手動換檔變速器雙質量飛輪_ 重量__ 全裝備重量__1400 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公f ) - 1〇 - 584664 _ B"7 五、發明説明（8 ) 實例 粒-壬大小及分佈 使用單一氣缸的Proteus引擎的硏究（技術數據如表2 )被實施以檢查本發明添加劑對減少粒子總數的影響。結 果顯示本發明添加劑明顯減少在P m 2 · 5範圍內被放設 的粒子總數（見圖2及3 )。

表I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製

Proteus Engine Build Specificaition 引擎種類 李卡圖Proteus單一氣缸硏究引擎號碼 燃料系統 直接噴射，模擬的增壓後冷却 額定功率 52kW at 1900 rev/min 最大扭矩 310Nm at 1140 rev/min 缸徑 135mm 冲程 150mm 氣缸排量 2.147 升 氣缸頭 4氣門/氣缸，中心直立式噴射進口旋流比 配氣正時 IV0 = 15BTDC, IVC = 35ATDC, EV〇 = 5 0BBDC，EVC = 13ATDC 壓縮比 16.0:1 燃燒室 開成室90mm直徑 — 氣油噴射系統 電子控制-普通鋼軌系統 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） 584664 _ B7 _____ 五、發明説明（9 ) 測量技術 空氣動力作用的直徑 空氣動力作用等效直徑在分析時被定義爲粒子具有相 同的重力沉澱速度單位密度球體的直徑。基本假設粒子慣 性直接與其大小相關聯，藉由飛行時間分析器給予測量。 因此藉由在亞音速條件下加速粒子及記錄粒子通過次數以 測量通過的空氣動力作用的大小。此測量通常被用於粒子 大小介於0 · 1 # m至1 0 // m間。 掃瞄流動粒子大小器具（S Μ P S ) 掃瞄流動粒子大小器具對具有帶電性的氣體或氣溶膠 粒子的移動有作用。 粒子進入S Μ P S首先通過一撞擊階段以移除任何大 於1 的粒子。然後氣溶膠流進入一中立器，在此粒子 被指定電荷。然而帶正電粒子進入靜電分類器。在電廠內 粒子流動與其大小成正比。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) SMP S通常用於粒子大小介於1 〇 nm至 4 5 0 n m間的測量。 結果 在Proteus引擎揭露的數據證明本發明添加劑，在粒子 大小介於1 0 n m至4 5 0 n m間的基本燃料，減少粒子 總數超過8 0%及在粒子大小介於0 · 4 5//m至4//m 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210X 297公蝥） .12- 584664 .__ Η*7 五、發明説明（ι〇 ) •… 間的基本燃料，減少粒子總數超過5 〇 %。這是一明顯的 減少。粒子大小介於1 〇 n m至4 5 0 n m間的結果如圖 2所不。粒子大小力於〇 · 4 5 // m至4 /z m間的結果如 圖3所示。 在附圖： 圖1顯示本發明添加劑對賓士MB 2 2 0 D放射污染 物的效果。 圖2顯示本發明添加劑對單一氣缸的Proteus引擎放射 粒子大小從1 0mm至4 5 0mm的效果。 圖3顯示本發明添加劑對單一氣缸的pr〇teus引擎放射 粒子大小從0 · 1 // m至1 〇 // m的效果。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印繁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公#_ ) - 13 -

Claims (1)

1. 公告本 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 584664 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 附件2A:第87116914號專利申請案 中文申請專利範圍替換本 民國93年3月5曰呈 1 · 一種適合作爲燃料添加劑之組成物，其包括至少 4 0體積％的正己烷及/或正庚烷之鏈烷烴、1體積％至 2 0體積％的至少一種具有3 - 8個碳原子之單胺或二胺及 至少5體積％的至少5個碳原子之環狀烴且其在2 0 °C時 爲液體，該單胺或二胺及該環狀烴的沸點低於該鏈烷烴的 沸點。 2 ·如申請專利範圍第1項之組成物，其中單胺或二 胺爲二級單一胺或一級二胺。 3 ·如申請專利範圍第2項之組成物，其中單胺或二 胺爲二異丁基胺、異丙基胺或特丁基胺。____ _________ 4 ·如申請專利範圍第1至3項中任一項之組成物， 其中單胺或二胺的存在量爲1體積百分比至2 0體積百分 比。 ’ 5 ·如申請專利範圍第4項之組成物，其中單胺或二 胺的存在量爲1 · 5體積百分比至1 0體積百分比。 6 ·如申請專利範圍第1至3項中任一項之組成物， 其中環狀烴爲環己烷。 7 ·如申請專利範圍第1至3項中任一項之組成物， 其中環狀烴的存在量爲1 5體積百分比至2 5體積百分比 〇 8 ·如申請專利範圍第1至3項中任一項之組成物， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ ’ _ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   584664 Α8 Β8 C8 ______D8 六、申請專利範圍 其中烷烴的存在量爲5 0體積百分比至7 5體積百分比。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 9 .如申請專利範圍第1至3項中任一項之組成物， 其中烷烴包括己烷及庚烷的混合物。 1 〇 ·如申請專利範圍第9項之組成物，其包括3 0 體積百分比至4 0體積百分比的己烷及2 0體積百分比至 3 0體積百分比的庚烷。 1 1 .如申請專利範圍第1至3項中任一項之組成物 ，其中包括3 5體積百分比的正己烷，2 5體積百分比的 正庚烷，2 0體積百分比環己烷，3 . 5體積百分比的二 異丁基胺及約1 6 . 5體積百分比的汽油。 1 2 ·如申請專利範圍第1項之組成物，其被添加至 燃料中。 _ 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之組成物，其係以1 :5 Ο 0至1 ·· 5 Ο Ο 0份之體積比例被添加。 1 4 ·如申請專利範圍第1 2項之組成物，其被添力口 至柴油機燃料。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 5 ·如申請專利範圍第1項之組成物，其係用於從 燃料中減少粒子放射。 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項之組成物，其中燃料 爲柴油機燃料。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） _ 2 _