特開 2022-32835 リーンバーンエンジン用燃料組成物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022032835

(43)【公開日】2022-02-25

(54)【発明の名称】リーンバーンエンジン用燃料組成物

(51)【国際特許分類】

   C10L 1/06 20060101AFI20220217BHJP

【ＦＩ】

C10L1/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020137073

(22)【出願日】2020-08-14

(71)【出願人】

【識別番号】000004444

【氏名又は名称】ＥＮＥＯＳ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128381

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義憲

(74)【代理人】

【識別番号】100169454

【弁理士】

【氏名又は名称】平野 裕之

(72)【発明者】

【氏名】小畠 健

(72)【発明者】

【氏名】内木 武虎

(57)【要約】

【課題】リーンバーンエンジンのリーン限界を拡大させることが可能なリーンバーンエンジン用燃料組成物が提供される。
【解決手段】炭素数４～６の炭化水素の含有量が５０体積％以上であり、かつ、ナフテンの含有量が３体積％以下である、リーンバーンエンジン用燃料組成物。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭素数４～６の炭化水素の含有量が５０体積％以上であり、かつ、ナフテンの含有量が３体積％以下である、リーンバーンエンジン用燃料組成物。

【請求項2】

炭素数４～６の炭化水素の含有量が９０体積％以上である、請求項１に記載のリーンバーンエンジン用燃料組成物。

【請求項3】

炭素数４～６の炭化水素の総量に対する炭素数５の炭化水素の割合が、９０体積％以上である、請求項１又は２に記載のリーンバーンエンジン用燃料組成物。

【請求項4】

炭素数４～６のパラフィン及び炭素数４～６のオレフィンの合計量が、炭素数４～６の炭化水素の総量基準で、９０体積％以上である、請求項１～３のいずれか一項に記載のリーンバーンエンジン用燃料組成物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リーンバーンエンジン用燃料組成物に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、理論空燃比より薄い混合気で燃料を燃焼させるリーンバーンエンジンが知られている。このようなリーンバーンエンジン用の燃料としては、例えば、特許文献１に、アルキレートガソリン、接触改質ガソリン、軽質接触分解ガソリン及びコーカーライトガソリンよりなる群から選ばれた１種以上のガソリンを配合したことを特徴とするリーンバーンエンジン用燃料組成物が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－１８２５７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

リーンバーンエンジンにおいて、運転可能な空燃比（空気／燃料）の上限はリーン限界と称され、このリーン限界を拡大することで、燃費の向上、燃焼の安定化等が期待される。

【0005】

本発明は、リーンバーンエンジンのリーン限界を拡大させることが可能な、リーンバーンエンジン用燃料組成物を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面は、炭素数４～６の炭化水素の含有量が５０体積％以上であり、かつ、ナフテンの含有量が３体積％以下である、リーンバーンエンジン用燃料組成物に関する。

【0007】

一態様において、炭素数４～６の炭化水素の含有量は９０体積％以上であってよい。

【0008】

一態様において、炭素数４～６の炭化水素の総量に対する炭素数５の炭化水素の割合は、９０体積％以上であってよい。

【0009】

一態様において、炭素数４～６のパラフィン及び炭素数４～６のオレフィンの合計量は、炭素数４～６の炭化水素の総量基準で、９０体積％以上であってよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、リーンバーンエンジンのリーン限界を拡大させることが可能なリーンバーンエンジン用燃料組成物が提供される。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

【0012】

本実施形態の燃料組成物は、炭素数４～６の炭化水素を主成分（例えば５０体積％以上）とする燃料組成物である。また、本実施形態の燃料組成物は、ナフテンの含有量が３体積％以下の燃料組成物である。

【0013】

ナフテンは、シクロアルカンともいう。一般に、炭素数４～６の炭化水素を主成分とする燃料組成物ではナフテン（特に、炭素数５又は６のナフテン）が混在し得るが、本実施形態では、炭素数４～６の炭化水素を主成分としつつ、ナフテンの比率が３体積％以下となるように組成が調整されている。このような燃料組成物は、リーンバーンエンジンのリーン限界を拡大させることができ、リーンバーンエンジン用燃料組成物として（特に、空燃比が２以上の超稀薄燃焼用として）好適に用いることができる。

【0014】

なお、本明細書中、燃料組成物における各成分の含有量は、ＪＩＳ Ｋ ２５３６－２「石油製品－成分試験方法 第２部：ガスクロマトグラフによる全成分の求め方」に記載の方法で測定される値を示す。

【0015】

ナフテンとしては、例えば、シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロペンタン、ジメチルシクロヘキサン等が挙げられる。

【0016】

本実施形態の燃料組成物において、ナフテンの含有量は、リーン限界をより拡大できる観点から、好ましくは、２．５体積％以下、２．０体積％以下、１．５体積％以下、１．０体積％以下、０．５体積％以下、０．３体積％以下又は０．１体積％以下であってよく、０体積％であってもよい。

【0017】

本実施形態の燃料組成物において、炭素数４～６の炭化水素の含有量は、リーン限界をより拡大できる観点から、好ましくは６５体積％以上、より好ましくは７５体積％以上であり、８０体積％以上、８５体積％以上、９０体積％以上、９５体積％以上又は９９体積％以上であってもよく、１００体積％であってもよい。

【0018】

炭素数４～６の炭化水素には、例えば、炭素数４～６のパラフィン（炭素数４～６の直鎖パラフィン、炭素数４～６の分岐パラフィン）、炭素数４～６のオレフィン（炭素数４～６の直鎖オレフィン、炭素数４～６の分岐オレフィン）、炭素数６の芳香族化合物（ベンゼン）、炭素数５～６のナフテン等が含まれていてよい。

【0019】

炭素数４～６の炭化水素としては、炭素数４～６のパラフィン及び炭素数４～６のオレフィンが好ましい。炭素数４～６の炭化水素に占める炭素数４～６のパラフィン及び炭素数４～６のオレフィンの合計量（炭素数４～６の炭化水素の総量を基準とする、炭素数４～６のパラフィン及び炭素数４～６のオレフィンの合計量）は特に限定されないが、例えば６０体積％以上であってよく、７０体積％以上、８０体積％以上、９０体積％以上、９５体積％以上、９７体積％以上又は９９体積％以上であってもよく、１００体積％であってもよい。これにより、上記効果がより顕著に得られる傾向がある。

【0020】

本実施形態の燃料組成物において、炭素数４～６のパラフィン及び炭素数４～６のオレフィンの合計含有量は、リーン限界をより拡大できる観点から、好ましくは６５体積％以上、より好ましくは７５体積％以上であり、８０体積％以上、８５体積％以上、９０体積％以上、９５体積％以上又は９９体積％以上であってもよく、１００体積％であってもよい。

【0021】

炭素数４～６の炭化水素に占める炭素数４～６のナフテンの割合は、リーン限界をより拡大できる観点から、好ましくは、２．５体積％以下、２．０体積％以下、１．５体積％以下、１．０体積％以下、０．５体積％以下、０．３体積％以下又は０．１体積％以下であってよく、０体積％であってもよい。

【0022】

炭素数４～６の炭化水素としては、炭素数５の炭化水素が好ましい。炭素数４～６の炭化水素に占める炭素数５の炭化水素の割合は特に限定されないが、例えば５０体積％以上であってよく、６０体積％以上、７０体積％以上、８０体積％以上、９０体積％以上、９５体積％以上、９７体積％以上又は９９体積％以上であってもよく、１００体積％であってもよい。これにより、上記効果がより顕著に得られる傾向がある。

【0023】

本実施形態の燃料組成物において、炭素数５の炭化水素の含有量は、リーン限界をより拡大できる観点から、好ましくは６５体積％以上、より好ましくは７５体積％以上であり、８０体積％以上、８５体積％以上、９０体積％以上、９５体積％以上又は９９体積％以上であってもよく、１００体積％であってもよい。

【0024】

炭素数５の炭化水素としては、炭素数５のパラフィン及び炭素数５のオレフィンが好ましい。炭素数５の炭化水素に占める炭素数５のパラフィン及び炭素数５のオレフィンの合計量（炭素数５の炭化水素の総量を基準とする、炭素数５のパラフィン及び炭素数５のオレフィンの合計量）は特に限定されないが、例えば６０体積％以上であってよく、７０体積％以上、８０体積％以上、９０体積％以上、９５体積％以上、９７体積％以上又は９９体積％以上であってもよく、１００体積％であってもよい。これにより、上記効果がより顕著に得られる傾向がある。

【0025】

本実施形態の燃料組成物において、炭素数５のパラフィン及び炭素数５のオレフィンの合計含有量は、リーン限界をより拡大できる観点から、好ましくは６５体積％以上、より好ましくは７５体積％以上であり、８０体積％以上、８５体積％以上、９０体積％以上、９５体積％以上又は９９体積％以上であってもよく、１００体積％であってもよい。

【0026】

炭素数５の炭化水素に占める炭素数５のナフテンの割合は、リーン限界をより拡大できる観点から、好ましくは、２．５体積％以下、２．０体積％以下、１．５体積％以下、１．０体積％以下、０．５体積％以下、０．３体積％以下又は０．１体積％以下であってよく、０体積％であってもよい。

【0027】

本実施形態の燃料組成物における芳香族分は、好ましくは５体積％以下であり、より好ましくは３体積％以下、更に好ましくは２体積％以下、一層好ましくは１体積％以下であり、０体積％であってもよい。

【0028】

本実施形態の燃料組成物は、含酸素化合物を更に含有していてもよい。

【0029】

含酸素化合物は、構成元素として酸素を含む有機化合物である。含酸素化合物としては、例えば、含酸素複素環式化合物、含酸素芳香族化合物、含酸素脂肪族化合物等が挙げられる。含酸素化合物は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

【0030】

含酸素複素環式化合物は、含酸素複素環を有する化合物である。含酸素複素環式化合物としては、例えば、フラン環、テトラヒドロフラン環、エチレンオキシド環、プロピレンオキシド環、ピラン環、テトラヒドロピラン環、ベンゾフラン環、ベンゾピラン環等の含酸素複素環を有する化合物が挙げられる。含酸素複素環式化合物としては、上記効果がより顕著に得られる観点から、フラン環を有する化合物が好ましい。フラン環を有する化合物としては、例えば、フラン、２－メチルフラン、２，５－ジメチルフランが挙げられる。フラン環を有する化合物としては、フラン、２－メチルフランが特に好ましい。

【0031】

含酸素芳香族化合物は、構成元素として酸素を含み、芳香環を有する化合物である。含酸素芳香族化合物としては、例えば、芳香環に直接結合する酸素原子を有する芳香族化合物（例えば、アルコキシベンゼン、フェノール類等）等が挙げられる。アルコキシベンゼンとしては、例えば、アニソール、フェネトール、プロピルオキシベンゼン等が挙げられる。アルコキシベンゼンとしては、沸点範囲の観点から、アニソール及びフェネトールが好ましい。

【0032】

含酸素脂肪族化合物としては、例えば、アルコール類、エーテル類等（例えば、エタノール、イソブチルアルコール、ＥＴＢＥ（エチル－ｔｅｒｔ－ブチルエーテル）等が挙げられる。

【0033】

含酸素化合物としては、エタノールが好ましい。

【0034】

本実施形態の燃料組成物において、含酸素化合物の含有量は、燃料組成物の全量に対して、例えば５０体積％未満であってよく、３５体積％以下、２５体積％以下、２０体積％以下、１５体積％以下、１０体積％以下、５体積％以下又は１体積％以下であってもよく、０体積％であってもよい。

【0035】

本実施形態の燃料組成物は、上記以外の他の成分を更に含有していてもよい。他の成分としては、例えば、清浄分散剤、酸化防止剤、金属不活性化剤、表面着火防止剤、氷結防止剤、助燃剤、帯電防止剤、着色剤、防錆剤、水抜き剤、識別剤、着臭剤、摩擦調整剤等が挙げられる。これらの他の成分の合計含有量は、燃料組成物の全量に対して、例えば１体積％以下であってよく、０．５体積％以下が好ましく、０．１体積％以下がより好ましく、０体積％であってもよい。

【0036】

清浄分散剤としては、通常使用される清浄分散剤を用いることができ、例えば、コハク酸イミド、ポリアルキルアミン、ポリエーテルアミンなどのガソリン清浄分散剤として公知の化合物を用いることができる。酸化防止剤としては、例えば、Ｎ，Ｎ’－ジイソプロピル－ｐ－フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’－ジイソブチル－ｐ－フェニレンジアミン、２，６－ジ－ｔ－ブチル－４－メチルフェノール、ヒンダードフェノール類等が挙げられる。金属不活性化剤としては、例えば、Ｎ，Ｎ’－ジサリチリデン－１，２－ジアミノプロパンのようなアミンカルボニル縮合化合物等が挙げられる。表面着火防止剤としては、例えば、有機リン系化合物等が挙げられる。氷結防止剤としては、例えば、多価アルコール又はそのエーテル等が挙げられる。助燃剤としては、例えば、有機酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩、高級アルコール硫酸エステル等が挙げられる。帯電防止剤としては、例えば、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられる。着色剤としては、例えば、アゾ染料等が挙げられる。防錆剤としては、例えば、有機カルボン酸又はその誘導体類、アルケニルコハク酸エステル等が挙げられる。水抜き剤としては、例えば、ソルビタンエステル類等が挙げられる。識別剤としては、例えば、キリザニン、クマリン等が挙げられる。着臭剤としては、例えば、天然精油合成香料等が挙げられる。摩擦調整剤としては、例えば、高級カルボン酸モノグリセリド及び高級カルボン酸のアミド化合物の混合物等が挙げられる。

【0037】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

【実施例0038】

以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【0039】

（実施例１）
燃料組成物として１－ペンテンを用い、下記の方法でリーン限界の測定を行った。結果を表１に示す。

【0040】

＜リーン限界の測定＞
リーン限界は、下記の試験エンジンを使用し、回転数２０００ｒｐｍ、図示平均有効圧力８００ｋＰａ、トルク最大となる最小進角点火時期（ＭＢＴ）の条件下で空気過剰率を変更することで測定した。リーン限界は、図示平均有効圧力の変動率が３％を超える点における空気過剰率とした。なお、空気過剰率とは試験時の混合気の空燃比を燃料組成物の理論空燃比で除したものであり、当量比φの逆数となる。
（試験エンジン）
エンジン：単気筒
排気量：５６３ｃｃ
噴射方式：ポート噴射式

【0041】

（実施例２）
燃料組成物として２－ペンテンを用い、実施例１と同じ方法でリーン限界の測定を行った。結果を表１に示す。

【0042】

（実施例３）
燃料組成物としてイソペンタンを用い、実施例１と同じ方法でリーン限界の測定を行った。結果を表１に示す。

【0043】

（実施例４）
燃料組成物としてイソペンタン６０体積％及び１－ペンテン４０体積％の混合物を用い、実施例１と同じ方法でリーン限界の測定を行った。結果を表１に示す。

【0044】

（実施例５）
下記表１に示す組成の燃料組成物を準備し、実施例１と同じ方法でリーン限界の測定を行った。結果を表１に示す。なお、燃料組成物の組成は、ＪＩＳ Ｋ ２５３６－２「石油製品－成分試験方法 第２部：ガスクロマトグラフによる全成分の求め方」により測定された値を示す。

【0045】

（比較例１）
燃料組成物として、イソペンタン５８体積％、１－ペンテン３８体積％及びメチルシクロペンタン４体積％の混合物を用い、実施例１と同じ方法でリーン限界の測定を行った。結果を表２に示す。

【0046】

（比較例２）
下記表２に示す組成の燃料組成物を準備し、実施例１と同じ方法でリーン限界の測定を行った。結果を表２に示す。

【0047】

（比較例３）
燃料組成物としてメチルシクロペンタンを用い、実施例１と同じ方法でリーン限界の測定を行った。結果を表２に示す。

【0048】

（比較例４～５）
下記表２に示す組成の燃料組成物を準備し、実施例１と同じ方法でリーン限界の測定を行った。結果を表２に示す。

【0049】

（比較例６）
燃料組成物として下記表２に示す組成のハイオクガソリン相当燃料を準備し、実施例１と同じ方法でリーン限界の測定を行った。結果を表２に示す。

【0050】

なお、表１～２中、各成分の割合を示す数値の単位は、体積％である。

【0051】

【表1】

【0052】

【表2】