[发明专利]具有改进的点火特征的柴油燃料

说明书

本专利申请要求2014年4月8日提交的美国专利申请 No.61/976,837的权益。

技术领域

本发明涉及具有改进的点火特征的柴油燃料，更具体地涉及具有 提高的十六烷值的柴油燃料。

背景技术

燃料组合物的十六烷值为其点火和燃烧容易性的度量。利用具有 较低十六烷值的燃料，压燃式(柴油)发动机有可能很难启动，并且在 寒冷天气下运行噪音更大；相反，较高十六烷值的燃料有可能更容易 冷启动、降低发动机噪声、减少由于不完全燃烧产生的白烟(“冷烟”)。

因此，通常优选柴油燃料组合物具有高的十六烷值，并且随着排 放立法变得越来越严格，这种偏好也变得越来越强，和因而车用柴油 的规格通常规定最小十六烷值。为此目的，许多柴油燃料组合物包含 点火改进剂(也称为十六烷促进添加剂或十六烷(值)改进剂/增强剂)， 以确保满足这种规格要求和通常提高燃料的燃烧特性。

另外，由于其用作热传递流体的功能，热稳定性是柴油燃料质量 的重要性质。例如，差的热稳定性有可能导致燃料过滤器过早堵塞。

目前，最常用的柴油燃料点火改进剂为2-乙基己基硝酸酯 (2-EHN)，它通过缩短它所加入的燃料的点火延迟而操作。但2-EHN 对于燃料的热稳定性可能有负作用，因为它在相对低温下由于分解而 形成自由基。2-EHN在大气压力下在约43℃开始分解。差的热稳定性 还会造成不稳定性反应产品如胶、漆和其它不溶性物质增加。这些产 品可能堵塞发动机过滤器和弄脏燃料喷嘴和阀，和因此可能造成发动 机效率或排放控制的损失。

2-EHN还可能很难以浓缩形式贮存，因为它倾向于分解，并因而 易于形成潜在的爆炸混合物。另外，已经注意到2-EHN在温和的发动 机条件下可最有效地起作用。

这些缺点意味着通常可能希望替换2-EHN，但同时要保持可接受 的燃烧特性。

发明内容

现在已经发现二杂环偶氮二甲酰胺化合物可以用于在柴油燃料中 缩短点火延迟和/或用作有效的十六烷值改进剂，它比2-EHN更稳定 而不易分解。

因此，在一个实施方案中，提供一种包含柴油基础燃料和至少一 种二杂环偶氮二甲酰胺的组合物。

已经发现二杂环偶氮二甲酰胺可在柴油燃料中有效地缩短点火延 迟和/或用作有效的十六烷值改进剂，并且适用于现代发动机。

本发明的另外一个方面涉及操作压燃式发动机和/或由这种发动 机驱动的车辆的方法，其中所述方法包括向发动机的燃烧室引入包含 至少一种二杂环偶氮二甲酰胺的柴油燃料组合物。

附图说明

附图描述了本发明的一些实施方案的某些方面，但不应用于限制 或定义本发明。

图1描述了加入偶氮二羰基二哌啶、二杂环偶氮二甲酰胺的十六 烷值增加，并与加入2-EHN得到的十六烷值增加进行比较。

图2给出了通过热解重量分析确定的2-EHN和偶氮二羰基二哌 啶、二杂环偶氮二甲酰胺的分解曲线。

具体实施方式

为了有助于理解本发明，在这里定义了几个术语。

术语"十六烷(值)改进剂"和“十六烷(值)增加剂"可以相互替换应 用，其包括满足如下条件的任何组分，其中当这种组分以合适浓度加 入到燃料组合物中时，在各燃料或发动机的操作条件以内的一个或多 个发动机条件下，具有相对于之前的十六烷值增加燃料组合物十六烷 值的效果。本发明的术语十六烷值改进剂/增加剂为这里描述的二杂环 偶氮二甲酰胺。正如这里所应用，十六烷值改进剂或增加剂也可以称 为十六烷值增加添加剂/试剂等。

按照本发明，燃料组合物的十六烷值可以以任何已知的方式确定， 例如应用标准试验程序ASTM D613(ISO 5165、IP41)，其提供了在发 动机运行条件下获得的所谓"测量"十六烷值。更优选地，可以应用更 新且更准确的"点火质量试验"(IQT；ASTM D6890、IP 498)确定十六 烷值，其根据引入恒容燃烧室内的燃料样品的注入和燃烧之间的时间 延迟提供"衍生的"十六烷值。这种相对快速的方法可以用于实验室规 模(约100ml)的不同燃料样品。替代地，可以通过近红外光谱(NIR) 测量十六烷值，如US 5349188中所述。这种方法在炼厂环境中可能是 优选的，因为它可能比例如ASTM D613更简单些。NIR测量利用样 品的测量光谱与实际十六烷值之间的关联。通过关联各种燃料样品的 已知十六烷值与它们的近红外光谱数据准备基础模型。