特許 7502880 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-11

(45)【発行日】2024-06-19

(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 20060101AFI20240612BHJP

【ＦＩ】

C10L1/06

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020058785

(22)【出願日】2020-03-27

(65)【公開番号】P2021155627

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2023-02-24

(73)【特許権者】

【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

【審査官】森 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－０９１６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０９１６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０９１６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０９１６６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１０４３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０９１６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０９１６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０９１６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０９１６６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１０Ｌ １／００－ １／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭素数９以上の炭化水素の含有量が２５～７０体積％であり、
炭素数９以上のイソパラフィンの含有量が３～５０体積％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９以上の炭化水素に占める炭素数９～１１の炭化水素の割合が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。

【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】

【文献】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】

一方、リーンバーンエンジン用燃料組成物には、燃費向上のために容量発熱量が高いことが求められている。しかし、従来のリーンバーンエンジン用燃料組成物では、リーン限界の拡大と高い容量発熱量とを両立することが困難であった。

【0006】

そこで本発明は、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であり、且つ、十分に高い容量発熱量を有する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】

【0007】

本発明の一側面は、炭素数９以上の炭化水素の含有量が１５～７０体積％であり、炭素数９以上のイソパラフィンの含有量が３～５０体積％である、リーンバーンエンジン用燃料組成物に関する。

【0008】

一態様において、炭素数９以上の炭化水素に占める炭素数９～１１の炭化水素の割合は９０体積％以上であってよい。

【発明の効果】

【0009】

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であり、且つ、十分に高い容量発熱量を有する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】

【0010】

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

【0011】

本実施形態の燃料組成物は、炭素数９以上の炭化水素を１５～７０体積％含有する。また、本実施形態の燃料組成物は、炭素数９以上のイソパラフィンを３～５０体積％含有する。

【0012】

本実施形態の燃料組成物では、炭素数９以上の炭化水素の配合によって十分な容量発熱量を確保しつつ、炭素数９以上のイソパラフィンを所定量含有することでリーン限界の拡大が可能となる。このため、本実施形態の燃料組成物は、リーンバーンエンジン用燃料組成物として（特に、リーン限界が２以上の超希薄燃焼用として）好適に用いることができる。

【0013】

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。

【0014】

本実施形態の燃料組成物において、炭素数９以上の炭化水素の含有量は、容量発熱量がより向上する観点から、好ましくは１７体積％以上であり、２０体積％以上、２５体積％以上、３０体積％以上、３５体積％以上又は４０体積％以上であってもよい。また、炭素数９以上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％以下、より好ましくは６０体積％以下、更に好ましくは５５体積％以下であり、５０体積％以下、４５体積％以下、４０体積％以下、３５体積％、３０体積％以下、２５体積％以下又は２０体積％以下であってもよい。

【0015】

本実施形態の燃料組成物において、炭素数９以上のイソパラフィンの含有量は、容量発熱量がより向上する観点から、好ましくは３．５体積％以上であり、４体積％以上、５体積％以上又は７体積％以上であってもよい。また、炭素数９以上のイソパラフィンの含有量は、５０体積％以下であればよく、４０体積％以下、３０体積％以下、２０体積％以下、１５体積％以下又は１０体積％以下であってもよい。

【0016】

炭素数９以上の炭化水素には、例えば、パラフィン（ノルマルパラフィン及びイソパラフィン）、オレフィン、芳香族化合物等が含まれていてよい。

【0017】

炭素数９以上の炭化水素に占める炭素数９以上のパラフィンの割合は、例えば５体積％以上であってよく、好ましくは１０体積％以上、より好ましくは１５体積％以上、更に好ましくは２０体積％以上である。

【0018】

炭素数９以上の炭化水素に占める炭素数９以上のノルマルパラフィンの割合は、例えば１体積％以上であってよく、好ましくは２体積％以上、より好ましくは３体積％以上である。また、炭素数９以上の炭化水素に占める炭素数９以上のノルマルパラフィンの割合は、例えば５０体積％以下であってよく、好ましくは４０体積％以下、より好ましくは３０体積％以下、更に好ましくは２０体積％以下である。

【0019】

炭素数９以上の炭化水素に占める炭素数９以上のイソパラフィンの割合は、例えば５体積％以上であってよく、好ましくは１０体積％以上、より好ましくは１５体積％以上、更に好ましくは２０体積％以上である。また、炭素数９以上の炭化水素に占める炭素数９以上のイソパラフィンの割合は、例えば９９体積％以下であってよく、好ましくは９５体積％以下、より好ましくは９３体積％以下、更に好ましくは９０体積％以下である。

【0020】

炭素数９以上の炭化水素に占める炭素数９以上のオレフィンの割合は、例えば１体積％以上であってよく、好ましくは２体積％以上、より好ましくは３体積％以上である。また、炭素数９以上の炭化水素に占める炭素数９以上のオレフィンの割合は、例えば４０体積％以下であってよく、好ましくは３０体積％以下、より好ましくは２０体積％以下、更に好ましくは１０体積％以下である。

【0021】

炭素数９以上の炭化水素に占める炭素数９以上の芳香族化合物の割合は、例えば８０体積％以下であってよく、好ましくは７５体積％以下、より好ましくは７０体積％以下である。

【0022】

炭素数９以上の炭化水素に占める炭素数９～１１の炭化水素の割合は、例えば９０体積％以上であり、好ましくは９５体積％以上であり、より好ましくは９９体積％以上であり、１００質量％であってもよい。

【0023】

本実施形態の燃料組成物は、炭素数４～８の炭化水素を更に含有していてよい。炭素数４～８の炭化水素の含有量は、例えば１０体積％以上であってよく、好ましくは１５体積％以上、より好ましくは２０体積％以上、更に好ましくは２５体積％以上である。また、炭素数４～８の炭化水素の含有量は、例えば９９体積％以下であってよく、好ましくは９５体積％以下、より好ましくは９０体積％以下、更に好ましくは８５体積％以下である。

【0024】

炭素数４～８の炭化水素には、例えば、炭素数４～８のパラフィン（炭素数４～８のパラフィン及び炭素数４～８のイソパラフィン）、炭素数４～８のオレフィン、炭素数６～８の芳香族化合物（ベンゼン、トルエン、キシレン等）等が含まれていてよい。

【0025】

本実施形態の燃料組成物における芳香族分は、例えば７０体積％以下であってよく、好ましくは６０体積％以下、より好ましくは５５体積％以下である。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

含酸素化合物としては、エタノールが好ましい。

【0032】

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％以下であってよく、好ましくは４５体積％以下、より好ましくは４０体積％以下、更に好ましくは３５体積％以下である。また、本実施形態の燃料組成物が含酸素化合物を含有するとき、その含有量は、燃料組成物の全量に対して、例えば３体積％以上であってよく、５体積％以上又は１０体積％以上であってもよい。

【0033】

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％以下がより好ましい。また、上記の他の成分の合計含有量は、燃料組成物の総量に対して、例えば０．００１体積％以上であってよく、０．００２体積％以上であってもよい。

【0034】

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。

【0035】

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】

【0036】

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。

【0037】

（実施例１）
燃料組成物用原料として軽質分解ガソリン（ＬＣＣＧ）と重質分解ガソリン（ＨＣＣＧ）とを準備し、軽質分解ガソリンを８０体積％、重質分解ガソリンを２０体積％の割合で混合し、下記表１に示す組成の燃料組成物を得た。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。

【0038】

得られた燃料組成物を用いて、以下の方法でリーン限界の測定及び容量発熱量の測定を行った。

【0039】

＜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

【0040】

＜容量発熱量の測定＞
燃料組成物の容量発熱量は、ＪＩＳ Ｋ ２２７９「原油及び石油製品－発熱量試験方法及び計算による推定方法」により測定された真発熱量と、ＪＩＳ Ｋ ２２４９－１「原油及び石油製品－密度の求め方－第１部：振動法」により測定された密度との積を求めることにより得た。

【0041】

（実施例２）
軽質分解ガソリンを５０体積％、重質分解ガソリンを５０体積％の割合で混合し、下記表１に示す組成の燃料組成物を得た。得られた燃料組成物を用いて、実施例１と同様にリーン限界の測定及び容量発熱量の測定を行った。結果を表１に示す。

【0042】

（実施例３）
軽質分解ガソリンを２０体積％、重質分解ガソリンを８０体積％の割合で混合し、下記表１に示す組成の燃料組成物を得た。得られた燃料組成物を用いて、実施例１と同様にリーン限界の測定及び容量発熱量の測定を行った。結果を表１に示す。

【0043】

（実施例４）
燃料組成物用原料として表３に示す組成のハイオクガソリン相当燃料と重質分解ガソリン（ＨＣＣＧ）とを準備し、ハイオクガソリン相当燃料を５０体積％、重質分解ガソリンを５０体積％の割合で混合し、下記表１に示す組成の燃料組成物を得た。得られた燃料組成物を用いて、実施例１と同様にリーン限界の測定及び容量発熱量の測定を行った。結果を表１に示す。

【0044】

（実施例５）
燃料組成物用原料として軽質分解ガソリンとイソパラフィン系溶剤（ＩｓｏｐａｒＧ）とを準備し、軽質分解ガソリンを５０体積％、イソパラフィン系溶剤を５０体積％の割合で混合し、下記表１に示す組成の燃料組成物を得た。得られた燃料組成物を用いて、実施例１と同様にリーン限界の測定及び容量発熱量の測定を行った。結果を表１に示す。

【0045】

（比較例１）
燃料組成物として、下記表３に示す組成のハイオクガソリン相当燃料を準備した。準備した燃料組成物を用いて、実施例１と同様にリーン限界の測定及び容量発熱量の測定を行った。結果を表２に示す。

【0046】

（比較例２）
燃料組成物として、下記表２に示す組成の軽質分解ガソリンを準備した。準備した燃料組成物を用いて、実施例１と同様にリーン限界の測定及び容量発熱量の測定を行った。結果を表２に示す。

【0047】

（比較例３）
燃料組成物として、下記表２に示す組成の重質分解ガソリンを準備した。準備した燃料組成物を用いて、実施例１と同様にリーン限界の測定及び容量発熱量の測定を行った。結果を表２に示す。

【0048】

（比較例４）
燃料組成物用原料として、比較例１と同じハイオクガソリン相当燃料とトルエンと芳香族系溶剤（Ｓ１００）とを準備し、ハイオクガソリン相当燃料を５０体積％、トルエンを２５体積％、芳香族系溶剤を２５体積％の割合で混合し、下記表２に示す組成の燃料組成物を得た。得られた燃料組成物を用いて、実施例１と同様にリーン限界の測定及び容量発熱量の測定を行った。結果を表２に示す。

【0049】

なお、表１～３中、各成分の割合を示す数値の単位は体積％である。

【0050】

【表1】

【0051】

【表2】

【0052】

【表3】