用于直接喷射汽油发动机的沉积控制添加剂制造技术

本发明专利技术提供一种燃料组合物作为燃料运行直接喷射汽油发动机以减少所述直接喷射发动机中的沉积物，该燃料组合物包括（ｉ）具有右式的一羧酸和（ｉｉ）分子式为ＮＨ＃－［２］－ＣＨ＃－［２］－ＣＨ＃－［２］－ＮＨ－Ｒ＃－［２］的胺的反应产物，其中，Ｒ＃－［１］是饱和或不饱和，直链、支链或环状的Ｃ＃－［８－１８］烃基；Ｒ＃－［２］包括（Ｃ＃－［Ｘ］Ｈ＃－［２Ｘ］Ｚ）＃－［Ｙ］Ｈ，其中，ｘ＝２或３，ｙ＝０－４，Ｚ＝ＮＨ或Ｏ。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
用于直接喷射汽油发动机的沉积控制添加剂专利
本专利技术涉及新的火花点火燃料组合物和在直接喷射汽油(DIG)发动机中控制(即，减少或消除)沉积的方法。更具体地说，本专利技术涉及包括火花点火燃料和含有咪唑啉、酰胺或咪唑啉和酰胺的混合物的燃料可溶性喷射器沉积控制添加剂的燃料组合物及该组合物在DIG发动机中以控制喷射器堵塞的用途。专利技术背景多年来，人们对用于控制(防止或减少)火花点火内燃机的燃料注入系统中形成的沉积物的添加剂进行了大量的研究工作。具体来说，能够有效控制燃料喷射器沉积、进气阀沉积和燃烧室沉积的添加剂代表了本领域大量研究工作的焦点，尽管已经进行了这些努力，但是仍然需要改进。目前，直接喷射汽油(DIG)技术处于高速发展期，因为它具有改善燃料经济和燃料动力的潜力。从环境方面讲，燃料经济的优点直接表现为低的二氧化碳排放量，二氧化碳是可能导致全球变暖的一种温室气体。传统的多孔喷射(MPI)发动机通过将汽油喷入进气口而形成汽油和空气的均匀预混合物，而直接喷射汽油发动机直接将汽油喷入如柴油机的燃烧室中，因此可能形成层状燃料混合物，其在火花塞附近含有大于化学计算量的燃料，而在整个燃烧室内却是高贫的。因为形成了这样的层状燃料混合物，所以能够用整体上高贫的混合物燃烧，这就改进了近似于柴油机的燃料消耗。控制喷射时间，使之与负荷条件匹配。这种燃料调节使汽油和空气的超贫混合物的燃烧比柴油机的燃料效率高。另外，与多孔喷射发动机的约10.5的压缩比相比，约12.0的压缩比具有更高的体积效率和响应，超过传统的MPI发动机的性能。对于DIG技术，还有许多技术问题需要解决，其中的一个问题是用全球市场上销售的不同汽油燃料的喷射器性能。因为DIG喷射器位于燃烧室内，所以与传统的具有气孔式燃料喷射器(PFI)的火花点火发动机相比，DIG喷射器暴-->露在更恶劣的环境中。这种更恶劣的环境能够加速燃料降解和氧化，导致沉积物增加。与可比的传统多孔式喷射相比，使用DIG技术能够减少三分之一的二氧化碳排放量。以均匀模式操作时，燃料消耗减少10-15％，以贫层状模式操作时，可高达35％。燃料经济的优点还表现为地下能源储藏和用户费用的节省。另外，与等同的MPI结构中燃烧的相同燃料相比，DIG操作平台能够增加高达10％的能量。目前的DIG技术存在沉积问题，人们所关心的区域包括燃料轨道、喷射器、燃烧室(CCD)、曲柄轴箱油烟负荷和进气阀(IVD)。在DIG发动机中与燃料相关的沉积是目前引人关注的问题，因为该技术已经在日本和欧洲工业化。燃料喷射器性能是该问题中的首要问题，因为DIG燃烧系统非常依赖燃料喷雾的均匀性来实现燃料经济和燃料动力及使废气排放量最小化的优点。均匀的喷雾方式能够更精确地对燃烧情况和废气后处理系统进行电子控制。在石油工业中需要生产既能适用于MPI发动机又能适用于DIG发动机的燃料，即有能对MPI发动机的IVD进行有效控制的燃料也对DIG发动机的喷射器沉积进行有效控制的燃料。用于减少或控制MPI发动机的进气阀沉积的添加剂对控制或减少DIG发动机的喷射器沉积的作用很小或没有作用，或者甚至有副作用。同样，用于控制或减少DIG发动机的喷射器沉积的添加剂对控制或减少MPI发动机的进气阀沉积的作用很小或没有作用，或者甚至有副作用。本专利技术的目的是提供能够对DIG发动机中的喷射器沉积进行有效控制的燃料组合物，还提供对MPI和DIG发动机中的沉积都能有效控制的燃料组合物。有一些文献如美国专利5643951、5725612和6176886公开了含胺和胺衍生物的燃料组合物。但是，没有一篇文献提到含有胺化合物及其衍生物的本专利技术的燃料组合物在直接喷射汽油发动机中的用途或者这些化合物对这些发动机中沉积的影响。专利技术概述本专利技术涉及一种燃料组合物，其包括(a)火花点火内燃机燃料；和(b)燃料可溶性沉积控制添加剂。本专利技术还涉及在直接喷射汽油发动机中控制沉积的方法。在另一个实施方案中，本专利技术的组合物作为汽车零件市场组合物或“畅销”-->组合物提供。专利技术详述沉积控制添加剂本专利技术的沉积控制添加剂是通过使一羧酸和聚胺反应生成咪唑啉、酰胺或二者的混合物而制备的。用于本专利技术的一羧酸优选具有下式：其中，R1是饱和或不饱和，直链、支链或环状的C7-23烃基。合适的酸包括2-乙基己酸、癸酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、妥尔油酸、亚油酸、油酸、环烷酸及其异构体和混合物。在一个优选实施方案中，用于生成本专利技术的反应产品的酸中含有少量不饱和部分，优选没有不饱和部分，使本专利技术的反应的碘值为150或更低。本领域普通技术人员知道碘值是不饱和的量度。反应产品的碘值优选为125或更低，更优选75或更低，甚至更优选25或更低，最优选5或更低。虽然本专利技术的反应产品能够有效控制DIG发动机中的喷射器沉积，但是优选在MPI发动机中可以使用的燃料中使用低碘值的反应产品。适用于本专利技术的聚胺具有下式：NH2-CH2-CH2-NH-R2，其中，R2包括(CXH2XZ)YH，其中，x＝2或3，y＝0-4，Z＝NH或O。代表性的聚胺包括乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、六亚乙基七胺和2-(2-氨乙基氨基)乙醇。本专利技术的反应产品(b)是在适于形成咪唑啉、酰胺或二者的混合物的条件下使一羧酸和聚胺反应而制备的。一羧酸和聚胺之间的缩合反应一般在40-250℃的温度下进行。该反应可以本体(没有稀释剂或溶剂)进行，也可以在溶剂或稀释剂如烃溶剂中进行。在反应过程中放出水，并可通过共沸蒸馏将水脱除。在一个优选实施方案中，一羧酸和聚胺的摩尔比为1-3、优选1-2、更优选1-1.5摩尔的一羧酸比1摩尔的聚胺。上述反应产品优选以足够的量加入燃料组合物以控制(包括减少或消除)沉积。例如，优选以能有效地将用含所述反应产品的该燃料操作的直接喷射汽油发动机中的喷射器沉积体积降到低于以同样方式操作只是使用不含所述反应产品的同样燃料的所述发动机中的喷射器沉积体积的比例向燃料中添加反应产-->品。从经济方面讲，要求用最少量的添加剂有效地达到所需目的。一般来说，每1000桶燃料中提供0.1-15，优选0.3-10，更优选0.5-7，最优选0.5-5磅的添加剂时，本专利技术的反应产品的用量就足够高。除上述喷射器沉积控制添加剂外，本专利技术的燃料组合物还可以含有辅助添加剂。所述辅助添加剂包括分散剂/清净剂、抗氧化剂、载液、金属去活剂、染料、标记剂、缓蚀剂、杀虫剂、抗静电添加剂、减阻剂、破乳剂、乳化剂、去雾剂、防冰冻添加剂、抗爆添加剂、防阀座后退添加剂、润滑添加剂、表面活性剂及助燃剂。本专利技术的燃料组合物可以含有、但一般都含有高分子量的胺清净剂。胺清净剂包括本领域公知的用于MPI发动机的燃料中用于控制进气阀沉积的那些清净剂。适用于本专利技术的胺清净剂包括烃基琥珀酰化剂的含氮衍生物、曼尼期缩合产物、烃基胺和聚醚胺。当使用胺清净剂时，其用量一般应足以控制进气阀沉积，一般每1000桶体积的燃料中有5-100磅重量的该添加剂。适用于本专利技术的烃基琥珀酰化剂的含氮衍生物包括烃基琥珀酰亚胺、琥珀酰胺、琥珀酰亚胺-酰胺和琥珀酰亚胺-酯。烃基琥珀酰化剂的含氮衍生物一般是通过烃基取代的琥珀酰化剂与聚胺反应而制备的。烃基取代的琥珀酰化剂包括烃基取代的琥珀酸、烃基取代的琥珀酸酐、烃基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制直接喷射汽油发动机中沉积的方法，其包括将火花点火燃料组合物随燃烧吸入加料引入直接喷射汽油发动机，火花点火燃料组合物包括ａ）火花点火燃料和ｂ）燃料可溶性化合物，燃料可溶性化合物包括（ｉ）具有下式的一羧酸和（ｉｉ）分子式为ＮＨ↓［２］－ＣＨ↓［２］－ＣＨ↓［２］－ＮＨ－Ｒ↓［２］的胺的反应产物，Ｒ↓［１］－＊－ＯＨ其中，Ｒ↓［１］是饱和或不饱和，直链、支链或环状的Ｃ↓［７－２３］烃基；Ｒ↓［２］包括（Ｃ↓［Ｘ］Ｈ↓［２Ｘ］Ｚ）↓［Ｙ］Ｈ，其中，ｘ＝２或３，ｙ＝０－ ４，Ｚ＝ＮＨ或Ｏ。

【技术特征摘要】
US 2001-9-14 09/9530871、一种控制直接喷射汽油发动机中沉积的方法，其包括将火花点火燃料组合物随燃烧吸入加料引入直接喷射汽油发动机，火花点火燃料组合物包括a)火花点火燃料和b)燃料可溶性化合物，燃料可溶性化合物包括(i)具有下式的一羧酸和(ii)分子式为NH2-CH2-CH2-NH-R2的胺的反应产物，其中，R1是饱和或不饱和，直链、支链或环状的C7-23烃基；R2包括(CXH2XZ)YH，其中，x＝2或3，y＝0-4，Z＝NH或O。2、根据权利要求1的方法，其中，火花点火燃料组合物中含有燃料可溶性化合物(b)的比例是能有效地将用含喷射器沉积控制量的所述燃料可溶性化合物(b)的火花点火燃料操作的直接喷射汽油发动机中的喷射器沉积体积降到低于以同样方式操作只是使用不含燃料可溶性化合物(b)的同样的火花点火燃料的所述直接喷射汽油发动机中的喷射器沉积体积。3、根据权利要求1的方法，其中，火花点火燃料包括汽油。4、根据权利要求1的方法，其中，火花点火燃料包括汽油沸程的烃和燃料可溶的氧化化合物的混合物。5、根据权利要求1的方法，其中，燃料可溶性化合物(b)的碘值为150或更低。6、根据权利要求5的方法，其中，燃料可溶性化合物(b)的碘值为125或更低。7、根据权利要求6的方法，其中，燃料可溶性化合物(b)的碘值为75或更低。8、根据权利要求7的方法，其中，燃料可溶性化合物(b)的碘值为25或更低。9、根据权利要求8的方法，其中，燃料可溶性化合物(b)的碘值为5或更低。10、根据权利要求1的方法，其中，一羧酸是饱和的。11、根据权利要求1的方法，其中，一羧酸包括异硬脂酸。12、根据权利要求1的方法，其中，一羧酸包括2-乙基己酸。13、根据权利要求1的方法，其中，一羧酸包括环烷酸。14、根据权利要求1的方法，其中，燃料可溶性化合物(b)的量为足以在每1000桶体积的燃料中提供0.1-15磅重量的化合物(b)。15、根据权利要求1的方法，其中，燃料组合物还含有选自于烃基琥珀酰化剂的含氮衍生物、曼尼期缩合产物、烃基胺和聚醚胺的至少一种胺清净剂。16、根据权利要求1的方法，其中，燃料组合物还含有选自于下述物质的载液：1)粘度指数约低于120的矿物油或矿物油混合物，2)一种或多种聚α-烯烃低聚物，3)一种或多种平均分子量为约500至约3000的聚(氧化烯基)化合物，4)一种或多种聚烯烃，5)一种或多种多烷基取代的羟基芳香族化合物和6)其混合物。17、根据权利要求16的方法，其中，载液含有至少一种聚(氧化烯基)化合物。18、根据权利要求1的方法，其中，燃料组合物还包括至少一种选自于下述物质的添加剂：抗氧化剂、载液、金属去活剂、染料、标记剂、缓蚀剂、杀虫剂、抗静...

【专利技术属性】
技术研发人员：DJ马菲尔，SD施瓦布，
申请(专利权)人：乙基公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]