含点火促进剂的汽油组合物制造技术

本发明专利技术涉及含有沸程在汽油范围内的烃类燃料和选自有机硝酸酯及／或有机硝基化合物的有机含氮化合物的燃料组合物。此燃料组合物呈现点火性能改善，包括废气排放减少及点火不良现象减少。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在汽油组合物中有机硝酸酯及/或有机硝基化合物的应用。此外，本专利技术进一步还针对其点火性能改善及冷启动废气排放减少的汽油组合物。按照Fulcher等人标题为“The Effects of Fuel Atomization，Vaporization，and Mixing on the Cold-Start UHC Emission of aContemporary S.I.Engine with Intake-Manifold Injection”的文章，装配火花点火式引擎的近代汽车，按照联邦政府汽车废气排放标准，在其FTP75半小时运行循环的前5分钟内，产生了几乎约占80％的总排气管未燃烃类废气排放。因为在美国这个循环代表行进车辆行程近一半的旅程特性，如果对汽车烃类废气排放的规定值和实际值两者要降低，必须注意对于“冷启动过渡”的研究。对于减少冷启动所产生的烃类废气排放，曾有许多尝试。大多数的这些尝试都是注意了改进引擎本身和供给燃料的方式。现已发现，在汽油的配方物中使用添加剂，可以降低冷启动产生的烃类废气排放，特别是使用选自有机硝酸酯及/或有机硝基化合物的有机含氮化合物添加剂。将有机硝酸酯及有机硝基化合物添加至柴油中作为十六烷值改进剂已经有多年。自从30年代以来，有机硝酸酯就已用于柴油燃料中，借以提高其十六烷值，从而使其自点火性能充分达到柴油引擎运转的水平。对于沸程在汽油范围内燃料，由于采用的是火花点火式的内燃机，却希望该燃料要有足够的辛烷值，以防止其自点火。现已发现，在汽油中使用选自有机硝酸酯及/或有机硝基化合物的有机含氮化合物，以特定的处理速率，可使其点火性能改善，从而有利于燃料的经济性、冷启动点火、贫气燃烧及废气排放。点火性能改善是以减少或完全消除引擎点火不良为根据的。将通常被认为是十六烷值改进剂的有机含氮化合物添加至汽油中，看来是令人费解的。因为在将其加到汽油中时，这种提高柴油燃料十六烷值的添加剂被认为是属于助爆剂的，但却发现，当以特定的处理速率将有机硝酸酯化合物或有机硝基化合物添加到汽油中时，对于汽油的辛烷值并无不利影响，却同时改善了燃料的点火性能，这是令人惊奇的。本专利技术包括其中包含沸程在汽油范围内的大量烃类和已掺混约1～1000ppm的至少一种选自有机硝酸酯、有机硝基化合物及其混合物的有机含氮化合物的燃料组合物。此外，本专利技术还包括一种改善火花点火式内燃机点火性能的方法，其中所述方法包括在所述引擎中添加及燃烧一种燃料组合物，其中包含沸程在汽油范围内的大量烃类和少量选自有机硝酸酯、有机硝基化合物及其混合物的有机含氮化合物。本专利技术的另一实施方案是针对一种减少火花点火式内燃机点火不良现象的方法，所述方法包括在所述引擎中添加及燃烧一种燃料组合物，其中包含沸程在汽油范围的大量烃类及少量的选自有机硝酸酯、有机硝基化合物及其混合物的有机含氮化合物。点火不良现象的发生是由于火花不足造成燃料的非最佳点火或由于空气对燃料比不足造成部分燃烧的结果。这些现象在冷启动和瞬变操作时经常发生。点火不良导致废气排放量高和燃料经济性较低，这是由于未燃烧燃料损失的结果。无点火不良的冷启动是最为理想的，这样可以减少废气排放和改善燃料的经济性。本专利技术的组合物能够做到无点火不良现象的冷启动。此外，本专利技术的组合物还可以减少甚至防止燃料的部分燃烧。通过保证燃料完全燃烧，使未燃烧的烃类废气排放量降低，和燃料的经济性改善。在本专利技术的另一实施方案中，是将含氮化合物添加至含有大量沸程在汽油范围内的烃类燃料中，以便于减小行程周期间的偏差。行程周期间偏差的发生是由于汽缸之间，或于单汽缸的顺序操作之间不稳定的燃烧的结果。本专利技术的燃料组合物促进了更多的燃烧，进而能够减小行程周期间的偏差。附图说明图1表示三种未进行添加的普通无铅汽油(RUL)在冷启动时烃类废气排放随时间变化的函数关系。图中的尖峰表示烃类排放急剧增加，意味着引擎点火不良。图2表示三种含100ppm的硝酸2-乙基己酯的普通无铅汽油(RUL)在冷启动时烃类废气排放随时间变化的函数关系。含硝酸酯的燃料未出现点火不良的现象，因此相对于图1的废气排放，它减少了未燃烧的烃类排放物。本专利技术点火促进剂是一种选自至少一种有机硝酸酯、至少一种有机硝基化合物、或其混合物的有机含氮化合物。优选的有机硝酸酯是具有多至约10个碳原子，优选2～10个碳原子的有取代基或无取代基的烷基、环烷基、或芳基的硝酸酯。烷基基团可以是直链的或支链的。适用于本专利技术的硝酸酯化合物的具体实施例包括，但不局限于，以下的硝酸甲酯、 硝酸乙酯硝酸正丙酯、硝酸异丙酯硝酸烯丙基酯、 硝酸正丁酯硝酸异丁酯、硝酸仲丁酯硝酸叔丁酯、硝酸正戊酯硝酸异戊酯、硝酸2-戊酯硝酸3-戊酯、硝酸叔-戊酯硝酸正己酯、硝酸2-乙基己酯、硝酸正庚酯、硝酸仲庚酯硝酸正辛酯、硝酸仲辛酯、硝酸正壬酯、硝酸正癸酯、硝酸特正十二烷基酯、硝酸环戊酯硝酸环己酯、硝酸甲基环己酯硝酸异丙基环己酯，以及烷氧基取代脂肪醇的硝酸酯、如1-甲氧丙基-2-硝酸酯、1-乙氧丙基-2-硝酸酯、1-异丙氧丁基硝酸酯、1-乙氧丁基硝酸酯等。优选的硝酸烷基酯是硝酸乙酯、硝酸丙酯、硝酸戊酯和硝酸己酯。其它优选硝酸烷基酯是硝酸伯戊基酯或硝酸伯己基酯的混合物。在本专利技术中，“伯”指的是硝酸酯官能团是连接在其上有两个氢原子的碳原子上的。硝酸伯己基酯的实例就是硝酸正己酯，硝酸2-乙基己酯、硝酸4-甲基-正庚酯等。硝酸酯的制备可以采用任何一般常用的方法，诸如，相应醇的酯化，或相应烷基卤与硝酸银的反应。优选的硝基化合物包括，但不局限于，硝基甲苯及二硝基甲苯。汽油中还可以有任何数量的对燃料辛烷值没有不利影响而能促进点火的有机含氮化合物。优选地是，在汽油配方物中的有机含氮化合物含量在约1～1000ppm(按体积/体积计)，更优选为约10～300ppm和最优选为50～100ppm。在本专利技术实施中所用的汽油，可以是在汽油沸程范围内的烃类传统调和物或混合物，或它们可以含有含氧调和组分，诸如沸点温度适宜和燃料溶解度适宜的醇及/或醚，如甲醇、乙醇、甲基叔丁醚(MTBE)、乙基叔丁醚(ETBE)、叔戊基甲醚(TAME)及由“氧化”汽油及/或沸程在汽油范围内的烯烃所形成的混合含氧产物。因此，本专利技术涉及汽油的应用，包括为满足各国政府有关基础燃料本身的组成、用于燃料中的成分、性能判据、毒理考虑及/或环境考虑的法规而制订的所谓重配方汽油。因此，可以改变用于燃料中的含氧组分、清净剂、抗氧剂及破乳化剂等的数量，以满足各种实施的政府法规，但以这种做法的用量实际不削弱本专利技术实施中可能达到的改善点火性能的效果为前提。尽管并非本专利技术目的所要求，但优选的是本专利技术组合物包括其它添加剂，诸如一环戊二烯基或多环戊二烯基的三羰基锰化合物、清净剂、抗氧剂、破乳剂、缓蚀剂及/或金属钝化剂等。因此，现将这样任选的，但为优选的，用于本专利技术配方物的组分描述于下环戊二烯基的三羰基锰化合物。这种类型的化合物对燃料构成的综合效益是特别有用的。这些化合物能够有效提高燃料的辛烷值。此外，这些化合物还有效地减少了引擎的有害尾气排放量。适用于本专利技术实施说明性的环戊二烯基的三羰基锰化合物包括，诸如三羰基环戊二烯基锰、三羰基甲基环戊二烯基锰、三羰基二甲基环戊二烯基锰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有大量沸程在汽油范围内的烃类和其中掺混约１～１０００ｐｐｍ的至少一种有机含氮化合物的燃料组合物，所述有机含氮化合物选自由以下组成的基团：（ａ）、有机硝酸酯，选自具有多至１０个碳原子的烷基、环烷基及芳基的硝酸酯和烷氧基取代脂肪醇的硝酸酯；（ｂ）、有机硝基化合物，选自硝基甲苯及二硝基甲苯；和（ｃ）、其混合物；其中沸程在汽油范围内的烃类是无铅汽油。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：WJ克鲁思，IL史密斯，AA阿拉迪，
申请(专利权)人：乙基公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]