(57)【要約】本発明は内燃機関からの粒子状放出物が減少した燃料を製造するための方法および式に関する。本明細書で教示された燃料は、約４５〜約６５の範囲のセタン価、約３８０℃未満のＴ９５蒸留特性を有するとともに関係式：ＰＥＩ＝１５６＋Ｚ１×（セタン価−４９）＋Ｚ２×（ＮＲ−１４）＋Ｚ３×（ＡＲ−２５）＋Ｚ４×（Ｔ９５−３１５℃）によって定義されたＮＲ、ＡＲ、セタン価およびＴ９５を有することを特徴とする。ここで、Ｚ１は約０．６７〜約１．０６の範囲であり、Ｚ２は約０．９〜約１．２８の範囲であり、Ｚ３は約２．５４〜約２．８０の範囲であり、Ｚ４は約０．１〜約０．４の範囲である。Ｎｒは燃料中のナフテン環含有率の定義された相関であり、ＡＲは燃料中の芳香族環含有率の定義された相関である。
2005520926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
約１００未満の粒子状放出物指数を有するディーゼル機関のための燃料であって、
（ａ）約４５〜約６５の範囲のセタン価および約３７０℃未満のＴ９５を有し、（ｂ）式：
ＰＥＩ≦１００＝１５６＋Ｚ１×（セタン価−４９）＋Ｚ２×（ＮＲ−１４）＋Ｚ３×（ＡＲ−２５）＋Ｚ４×（Ｔ９５−３５℃）
（式中、
Ｚ１は０．６７〜約１．０６の範囲であり、
Ｚ２は約０．９〜約１．２８の範囲であり、
Ｚ３は約２．５４〜約２．８０の範囲であり、
Ｚ４は約０．１〜約０．４の範囲である）
によるＮＲおよびＡＲ値、セタン価およびＴ９５（℃）を有することを特徴とする燃料。
【請求項２】
前記セタン価が約５０〜約５５の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の燃料。
【請求項３】
Ｔ９５が約２６０℃〜約３２０℃の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の燃料。
【請求項４】
Ｚ１が約０．７７〜約０．９７の範囲であり、Ｚ２が約１．０〜約１．８の範囲であり、Ｚ３が約２．６１〜約２．７４の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の燃料。
【請求項５】
前記燃料が約１２０ｗｐｐｍ未満の硫黄含有率を有することを更に特徴とする請求項１に記載の燃料。
【請求項６】
ディーゼル機関を運転するに際して減少した粒子状放出物を示すディーゼル燃料をブレンドする方法であって、
少なくとも第１の燃料ブレンド成分と第２のブレンド成分を選択する工程と、
少なくとも第１の燃料成分と第２の燃料成分のためのＡＲ値およびＮＲ値、セタン価およびＴ９５（℃）を特定する工程と、
少なくとも前記第１の燃料成分と第２の燃料成分をブレンドして、式：
ＰＥＩ≦１００＝１５６＋Ｚ１×（セタン価−４９）＋Ｚ２×（ＮＲ−１４）＋Ｚ３×（ＡＲ−２５）＋Ｚ４×（Ｔ９５−３１５℃）
（式中、
Ｚ１は０．６７〜約１．０６の範囲であり、
Ｚ２は約０．９〜約１．２８の範囲であり、
Ｚ３は約２．５４〜約２．８０の範囲であり、
Ｚ４は約０．１〜約０．４の範囲である）
による約１００未満のＰＥＩを有するとともに約４５〜約６５の範囲のセタン価および約３７０℃未満のＴ９５を有する燃料を提供する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記セタン価が約５０〜約５５の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の燃料。
【請求項８】
Ｔ９５が約２６０℃〜約３２０℃の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の燃料。
【請求項９】
Ｚ１が約０．７７〜約０．９７の範囲であり、Ｚ２が約１．０〜約１．８の範囲であり、Ｚ３が約２．６１〜約２．７４の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の燃料。
【請求項１０】
前記燃料が約１２０ｗｐｐｍ未満の硫黄含有率を有することを更に特徴とする請求項６に記載の燃料。
【請求項１１】
前記硫黄含有率が約３０ｗｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項６に記載の燃料。
【請求項１２】
運転しているディーゼル機関からの粒子状放出物を減少させる方法であって、
前記機関に少なくとも第１の燃料と第２の燃料を供給する工程であって、前記第１の燃料が約４５〜約６５の範囲のセタン価および約３７０℃未満のＴ９５を有するとともに式：
ＰＥＩ≦１００＝１５６＋Ｚ１×（セタン価−４９）＋Ｚ２×（ＮＲ−１４）＋Ｚ３×（ＡＲ−２５）＋Ｚ４×（Ｔ９５−３１５℃）
（式中、
Ｚ１は０．６７〜約１．０６の範囲であり、
Ｚ２は約０．９〜約１．２８の範囲であり、
Ｚ３は約２．５４〜約２．８０の範囲であり、
Ｚ４は約０．１〜約０．４の範囲である）
によるＡＲ値、ＮＲ値、セタン価およびＴ９５蒸留特性（℃）を有する工程とを含む方法において、
前記第１の燃料が少なくとも１）高ＥＧＲレベル運転、２）触媒再生運転、３）高機関トルク運転サイクル期間、４）高高度運転、５）迅速加速運転、６）常温始動条件またはそれらの組み合わせ中に前記機関に供給されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
少なくとも機関トルクが最大機関トルクの約６０％以上であるときに前記第１の燃料が前記機関に供給されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも排ガスリサイクルレベル約４５％以上であるとともに当量比が０．７５より大きいときに前記第１の燃料が前記機関に供給されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも前記機関が高車両速度で７０ＲＰＭ／秒を上回る加速速度および低車両速度で２５０ＲＰＭ／秒を上回る加速速度で加速されるときに前記第１の燃料が前記機関に供給されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記機関がＳＣＲ、ＮＳＲ、ＤＰＦ、ＣＲＴ、ＤＰＮＲまたはそれらの組み合わせを含む後処理系と合わせて用いられることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも前記後処理系の入口で測定された排気ガス温度が２５０℃を下回るときに前記第１の燃料が前記機関および／または前記後処理系に供給されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
少なくともＮＳＲおよび／またはＤＰＮＲのための燃料リッチ再生中に前記第１の燃料を前記機関および／または前記後処理系に供給して、硝酸塩として貯蔵された窒素原子を窒素分子ガスに転化させることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
少なくともＮＳＲおよび／またはＤＰＮＲのための燃料リッチ再生中に前記第１の燃料を前記機関および／または前記後処理系に供給して、触媒上で硫酸塩として貯蔵された硫黄原子を気体状硫黄化学種に転化させることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記機関が軽量ディーゼル機関であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関（「ＩＣ機関」）からの放出物を減少させるための燃料に関し、より詳しくは、ディーゼル機関からの粒子状放出物を減少させるための燃料および燃料配合プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ機関からの空気放出物に関するますます厳しい環境規制は、機関放出物、特にＮＯｘおよび粒子状放出物を減少させるための技術の開発を促進してきた。典型的には炭素質材料（ときには煤と呼ばれる）である粒子状物質放出物（「ＰＭ放出物」）は、燃料注入の改良などの「ハードウェア戦略」によって従来から減少されてきた。より最近の技術進歩は、ハードウェアの進歩に加えて燃料の進歩が必要であることを認めている。
【０００３】
燃料の分子特性をＰＭ放出物を生成する傾向と相関付けようと試みる多くの研究が行われてきた。一般的傾向は、ディーゼル機関中の増加した汚染物質生成の一因となる特定の燃料特性について確立されてきた。これらは、硫黄、窒素、芳香族化合物および多核芳香族炭化水素の百分率、ならびに燃料の密度または炭素／水素（Ｃ／Ｈ）比のいずれかを含む。例えば、（非特許文献１）は、モノ芳香族成分およびポリ芳香族成分のレベルが異なるパラフィン系燃料を研究した。（非特許文献２）は、フィッシャートロプシュ材料および酸素添加材料を含む広範囲の燃料を評価した１２燃料マトリックスの結果を報告している。（非特許文献３）は、３１０℃超で沸騰する燃料の留分、すなわち、燃料の〜２０％を構成する高分子量留分のＣ／Ｈ比に応じて異なるＰＭ生成のための単純化モデルを発表している。欧州自動車／オイルコンソーシアムは、広範囲の車両で広範囲の燃料を研究してきた（（非特許文献４）、（非特許文献５）、（非特許文献６））。燃料のＰＭ生成は、燃料の密度、％ＰＮＡ、Ｔ９５、％全芳香族化合物およびセタン価（ＣＮ）と相関付けられた。しかし、（非特許文献７）、（非特許文献８）は、芳香族含有燃料が、より低い密度、蒸留温度、芳香族含有率および硫黄を有する燃料より少ないＰＭを生成したエンジン試験の対照的な結果を提示した。その他の燃料特性は、放出物減少に及ぼす良好な効果を有するとして特定されてきた。これらの特性には、酸素添加濃度、パラフィン濃度（特に、ｎ−パラフィンレベル）およびセタン価が挙げられる。最近の研究は、燃料のフィッシャートロプシュ型（すなわち、ｎ−パラフィン含有率、従ってＣＮが非常に高い燃料）が理想的な低い放出物ディーゼル燃料であることを教示し、示唆している（（非特許文献９）、（非特許文献１０））。例えば、（特許文献１）には、減少した放出物を示すフィッシャートロプシュプロセスから誘導された「合成」燃料の使用が教示されている。
【０００４】
ハードウェア側では、より清浄な機関および進歩した後処理技術の開発において大幅な前進があった。高度なモデリングおよび実験機関診断能力は、より高度に最適化されたシリンダー形状の設計、燃料送出および注入のアプローチおよび機関運転変数のコンピュータ制御最適化を可能にしてきた。後処理の分野において、特にＰＭ除去のためのＮＯｘ貯蔵・開放触媒およびディーゼル微粒子フィルターの開発および商業化に関して対応する進歩があった。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，８０７，４１３号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９３７，６３９号明細書
【非特許文献１】ミヤモト（Ｍｉｙａｍｏｔｏ）ら、ＳＡＥ９４０６７
【非特許文献２】ビートリス（Ｂｅａｔｒｉｃｅ）ら、ＳＡＥ９６１９７２
【非特許文献３】オガワ（Ｏｇａｗａ）ら、ＳＡＥ９５２３５１
【非特許文献４】欧州自動車／オイルコンソーシアム、ＳＡＥ９６１０７３
【非特許文献５】欧州自動車／オイルコンソーシアム、ＳＡＥ９６１０７４
【非特許文献６】欧州自動車／オイルコンソーシアム、ＳＡＥ９６１０７５
【非特許文献７】ナカキタ（Ｎａｋａｋｉｔａ）および協同研究者、ＳＡＥ９８２４９４
【非特許文献８】ナカキタ（Ｎａｋａｋｉｔａ）および協同研究者、ＳＡＥ９８２４９５
【非特許文献９】ＳＡＥ２００１−０１−３５１８
【非特許文献１０】ＳＡＥ２０００−１−１８０３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、今まで、ディーゼル機関において減少した汚染物質生成を可能にするために組み合わせ燃料／ハードウェア戦略は殆ど用いてこられなかった。より少ない放出物を生じさせることが認められている高価な「合成燃料」に頼ることが、より少ない放出物を達成するための手段として唱えられることが多い。本発明は、広く利用可能で費用効果に優れる潜在性を有する燃料配合および燃料供給アプローチと合わせた、より効果的な脱ＮＯｘ後処理により、より少ないＰＭ放出物運転を可能にする利点を有する。これらの利点は、様々な後処理系と合わせて用いてもよい低ＰＭ放出燃料の配合を促進するために本明細書において記載された本発明の使用を通して達成される。一実施形態において、本発明の燃料は運転サイクルの特定の部分中に用いられ、そして従来の燃料は運転サイクルの他部分中に用いられる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態において、本発明は、実質的に減少した粒子状放出物をもたらすディーゼル機関のための燃料である。粒子状放出物指数（「ＰＥＩ」）は従来の低放出燃料のために特定され定義され、それと比較して本発明の燃料の使用により生成される粒子状放出物は定義される。本明細書において教示された燃料は、約４５〜約６５の範囲のセタン価および約３７０℃未満のＴ９５蒸留特性を有するとともに、関係式：
ＰＥＩ＝１５６＋Ｚ１×（セタン価−４９）＋Ｚ２×（ＮＲ−１４）＋Ｚ３×（ＡＲ−２５）＋Ｚ４×（Ｔ９５−３１５℃）
（式中、
Ｚ１は約０．６７〜約１．０６の範囲であり、
Ｚ２は約０．９〜約１．２８の範囲であり、
Ｚ３は約２．５４〜約２．８０の範囲であり、
Ｚ４は約０．１〜約０．４の範囲であり、
ＮＲは燃料中のナフテン環含有率の定義された相関であり、
ＡＲは燃料中の芳香族環含有率の定義された相関である）
により定義されたＮＲおよびＡＲ値、セタン価およびＴ９５を有することを特徴とする。
【０００８】
好ましい実施形態において、ＰＥＩは約１００未満である。すなわち、典型的なフィシャートロプシュ型ディーゼル燃料に関するＰＥＩである。もう一つの実施形態において、式は、燃料成分を選択的に調節して所定の燃料のＰＭ放出物特性を改善するために用いてもよい。更なる実施形態において、本発明は、運転サイクルのさもないと高放出部分中にＩＣ機関のＰＭ放出物性能を改善するために運転サイクルの主要セグメント中に低ＰＭ燃料を使用することを教示している。
【０００９】
改善されたＰＭ燃料は単独で有利に用いてもよいか、または一種以上の従来のディーゼル燃料とブレンドしてもよいか、あるいは運転サイクルの残り部分中の従来のディーゼル燃料と合わせて運転サイクルの特定の部分中に用いてもよい。燃料は後処理系と合わせて、または後処理系なしで用いてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、ＩＣ機関における排放出物および燃焼特性に及ぼす燃料分子構造の影響の発見に基づいている。より詳しくは、本発明者らは、ディーゼル機関からの粒子状物質排出物を減少させるために独特の燃料配合を発見した。好ましい実施形態において、ディーゼル機関は軽量ディーゼル機関を含む。ディーゼル機関を記載するために本明細書で用いられる軽量という用語は、乗用車、スポーツユーティリティ車両（ＳＵＶ）、軽トラックおよびバス、ならびに類似の同種類の車両のために用いられる機関である。上述した軽トラックおよびバスは、日本では約２．５トン以下、米国では約８，５００ポンド以下の総車両重量（ＧＶＷ）を有するトラックおよびバスとして定義され、カテゴリーＭ１（９名以下の乗員数）およびＮ１（欧州で３．５トン以下のＧＶＷ）に分類される。本明細書で用いられる重量ディーゼル機関は、上述したタイプ以外の固定汚染源および車両に動力を供給するために用いられるディーゼル機関である。
【００１１】
燃料は日常運転中に用いてもよいか、または高トルク／高荷重、高機関速度（ＲＰＭ）条件、迅速加速、高高度運転（すなわち、約８００メートルより高い）、および類似の同種類の運転などのＰＭ放出物について問題があると知られている運転サイクル期間中に有利に用いてもよい。燃料は、従来通り構成されたディーゼル燃料中で用いてもよく、すべてが当業界で知られている酸化触媒、ＮＯｘ貯蔵減少（「ＮＳＲ」）系、ディーゼル微粒子フィルター（「ＤＰＦ」）系、ディーゼル微粒子−ＮＯｘ減少系（ＤＰＮＲ）、連続再生トラップ（ＣＲＴ）、煤酸化添加剤入りまたは煤酸化添加剤なしのディーゼル微粒子フィルター（「ＤＰＦ」）、尿素入りまたは尿素なしの選択的触媒還元（ＳＣＲ）および三元触媒などの排気後処理系と合わせて有利に用いてもよい。燃料式は、本発明のユーザーに低ＰＭ放出物燃料を配合するための手段を提供する。
【００１２】
本発明の低ＰＭ放出燃料は、式（「式」）：
ＰＥＩ＝１５６＋Ｚ１×（セタン価−４９）＋Ｚ２×（ＮＲ−１４）＋Ｚ３×（ＡＲ−２５）＋Ｚ４×（Ｔ９５℃−３１５）
（式中、
Ｚ１は約０．６７〜約１．０６の範囲であり、
Ｚ２は約０．９〜約１．２８の範囲であり、
Ｚ３は約２．５４〜約２．８０の範囲であり、
Ｚ４は約０．１〜約０．４の範囲であり、
ＮＲは燃料中のナフテン環含有率の定義された相関であり、
ＡＲは燃料中の芳香族環含有率の定義された相関である）
により配合される。
【００１３】
ＰＥＩは粒子状放出物指数である。ＰＥＩは、式によって定義されたセタン価、Ｔ９５、ＡＲおよびＮＲの合成である。
【００１４】
式に戻って参照すると、Ｚ１値は約０．６７〜約１．０６、好ましくは約０．７７〜約０．９７の範囲であり、最も好ましくは約０．８７である。Ｚ２は約０．９〜約１．２８、好ましくは約１．０〜約１．８の範囲であり、最も好ましくは約１．０９である。Ｚ３は約２．５４〜約２．８０、好ましくは約２．６１〜約２．７４の範囲であり、最も好ましくは約２．６７である。Ｚ４は約０．１〜約０．４の範囲であり、好ましくは約０．２である。
【００１５】
式の満足のいく使用は、質量分析法と挨まったガスクロマトグラフ法などの技術により以下のクラスに燃料の分子組成を正確且つ詳細に特性分析することに応じて決まる。（ａ）％ノルマルパラフィン＋％イソパラフィン、（ｂ）％１環シクロパラフィン、（ｃ）％２環シクロパラフィン、（ｄ）％３環＋シクロパラフィン、（ｅ）％１環芳香族化合物、（ｆ）％２環芳香族化合物、（ｇ）％３環＋芳香族化合物、（ｈ）％ナフト−芳香族化合物。上のクラスに関して、「ナフテン」および「シクロパラフィン」という用語は同義語であり、３環＋とは、三つ以上の環を意味する。好ましい実施形態において、穏やかなイオン化技術は、親質量切断から導入された質量分析データの解釈におけるエラーを最小化するために用いられる。
【００１６】
ＡＲ値とＮＲ値は、以下の表に規定された項を合計することにより定義され、決定される。
【００１７】
【表１】
2005520926.tif 000003
【００１８】
例えば、燃料が７７％のノルマルパラフィン＋イソ−イソパラフィン、１４％の１環芳香族化合物、および１芳香族環と２ナフテン環を有する分子のクラス９％を含有する場合、ＡＲ値は６＋３＝９であり、ＮＲ値は０＋６＝６である。
【００１９】
式は、従来の硫黄含有燃料からＰＭ放出物を減少させるために用いてもよい。しかし、一実施形態において、燃料硫黄は、約１２０ｐｐｍ未満、好ましくは約３０ｐｐｍ未満、最も好ましくは約２０ｐｐｍ未満に限定される。燃料のセタン価は、約４５〜約６５、好ましくは約４５〜約６０、最も好ましくは約５０〜約５５の範囲である。こうした範囲内で、セタン価は式により異なる。燃料の従来通り決定された蒸留特性であるＴ９５は、約２６０℃〜約３７０℃、好ましくは約２６０℃〜約３４０℃、最も好ましくは約２６０℃〜約３２０℃の範囲である。こうした範囲内で、Ｔ９５は式により異なる。
【００２０】
本燃料は、軽量ディーゼル機関と重量ディーゼル機関の両方に関して機関運転サイクル全体を通して従来のディーゼル燃料と比べたときに有利である。本燃料は、ＰＭ放出物に関して問題があると知られている運転サイクル期間中に特に有利である。例えば、本発明の燃料を使用すると、従来の燃料と比べたときに軽量ディーゼル機関と重量ディーゼル機関の両方に関してディーゼル機関の煤煙制限トルク運転を伸ばす。高荷重と同義語で用いられる高トルクという用語は、機関の最大荷重またはトルクの約６０％より大きい機関トルクまたは機関荷重を意味する。高ＲＰＭ且つ迅速加速機関運転は、最適な空気／燃料混合のために短い時間しかないので、より高いＰＭ放出物を従来通り生成する。本発明の燃料は、軽量ディーゼル機関と重量ディーゼル機関の両方に関して、より高いＲＰＭ／低ＰＭ放出物運転を可能にする。高ＲＰＭという用語は、特定の機関のＲＰＭ限界の約７０％を上回るＲＰＭとして一般に定義される。迅速加速とは、高ＲＰＭ／秒で約１４０ＲＰＭを上回る加速速度、および低ＲＰＭで約５００ＲＰＭ／秒を上回る加速速度を一般に意味する。さらに、本燃料は、未燃焼気体放出物の減少した分子量のゆえに白色煤煙放出物の生成を減少させるので常温始動条件下で更に有利に用いることが可能である。
【００２１】
一実施形態において、本燃料は、後処理系中の触媒が還元再生を受ける期間中に有利に用いられる。特に、本燃料からの低ＰＭ放出物は、後処理系の入口で測定された排ガス温度が約２５０℃より低い、好ましくは約２００℃より低い常温始動直後に常温始動条件および低加重条件下で内部であろうとまたは外部であろうと従来の使用より高い排ガス再循環（ＥＧＲ）の使用を可能にする。これらの条件下で、本燃料は、従来の燃料で可能であったより低いＰＭ生成で触媒活性化を可能にするのに十分に注入タイミングを遅らせることを可能にする。従って、本燃料は、外部ＥＧＲ回路、すなわち、ＥＧＲ冷却器および／またはＥＧＡ弁中により少ない沈積物を形成する上で有利である。
【００２２】
もう一つの実施形態において、本燃料は、「無煙燃焼」（例えば、（特許文献２）参照）と呼ばれる燃焼アプローチと合わせて有利に用いられる。無煙燃焼において、触媒床温度は、より高いＥＧＲ速度および高い反応性ＨＣ放出物によって引き起こされる比較的よりリッチな燃焼のゆえに低荷重条件中に触媒の活性化温度より高く維持することが可能である。よりリッチな燃焼とは、高い当量比で起きる燃焼を意味し、当量比は、燃料対酸素の実モル比を燃料対酸素の化学量論モル比によって除したものとして定義される。一実施形態において、本発明の燃料は、約０．７５より大きい当量比で少なくともＥＧＲレベルが約４５％より大きいときに供給される。ＥＧＲレベルとは、着火時の燃焼チャンバ内の全ガス（すなわち、新鮮空気および排ガス）を基準とした排ガスの百分率を意味する。好ましい実施形態において、燃料は、当量比が約０．８５より大きいときに供給され、当量比が約０．９５を上回るときが最も好ましい。逆に、従来のディーゼル燃焼アプローチによる車両の運転は、触媒の活性化温度を下回るより冷たい排ガスおよび触媒床温度をもたらす。上述した無煙燃焼において、触媒は、ＳＯＦによる触媒表面の被覆のゆえにより低荷重の運転中に不活性化されうる。本発明の燃料は、この触媒不活性化を防ぐとともに、より低いＳＯＦ生成傾向のおかげで無煙燃焼の下方荷重限界を広げる際に有利である。よって、本燃料は、酸化触媒、ＮＳＲ、ＤＰＮＲ、ＤＰＦおよびＣＲＴなどを含む後処理系に対して有益である。
【００２３】
さらに、無煙燃焼は、従来の燃料と比べて本発明の燃料でよりリーンな運転条件下で達成することが可能であり、より良好な燃料経済性をもたらす。本燃料は、より低い煤生成傾向のおかげで無煙燃焼のより上方荷重限界を広げる際にも有利であり、効率的な触媒再生が可能である運転サイクルのより大きな部分をもたらす。
【００２４】
ＮＳＲは、機関リーン運転条件中に窒素酸化物（ＮＯｘ）を貯蔵する触媒を用いる。これらの触媒は、硝酸塩として貯蔵された窒素原子を窒素分子ガスに転化するために燃料リッチ条件下で周期的再生を必要とする。従来法では、窒素トラップ触媒の燃料リッチ再生は炭素質材料または煤を形成する傾向をもたらし、よって粒子状放出物および触媒汚れをもたらす。本発明の低ＰＭ燃料は、運転サイクルのこうした「再生」期間中に機関運転において特に有利である。
【００２５】
煤酸化添加剤入りまたは煤酸化添加剤なし且つ後注入または後注入なしのＤＰＦは、フィルター上の蓄積ＰＭを酸化させるために周期的再生を必要とする。再生プロセスにおいて、ＤＰＦ触媒の床温度は、ＰＭ酸化を活性化するのに十分高いが、しかしＤＰＦが割れ発生、溶融などの熱劣化を受ける温度より低い望ましい範囲内で維持される必要がある。ＤＰＦ劣化は、床温度が排炭化水素の沈積およびＳＯＦ蓄積のゆえに劣化温度を上回る局所領域である「ホットスポット」で起きることが多い。本発明の低ＰＭ燃料は、より低い分子量の炭化水素成分および減少したＳＯＦを生じさせ、従って、触媒表面上で「ホットスポット」の発生を避ける際に特に有利である。
【００２６】
ＮＳＲ触媒は触媒中での無機硫酸塩の発生を通して硫黄によって作用を失われる。触媒は、排ガスによって押し流される気体硫黄化学種に、触媒上で硫酸塩として貯蔵された硫黄原子を転化するために燃料リッチ条件下で周期的に再生されなければならない。再生プロセスにおいて、ＮＳＲ触媒の床温度は、硫黄再生を活性化するのに十分高いが、しかしＮＳＲが貴金属原子の凝固などの熱劣化を受ける温度より低い望ましい範囲内で維持される必要がある。ＮＳＲ劣化は、床温度が排炭化水素の沈積およびＳＯＦ蓄積のゆえに劣化温度を上回る局所領域である「ホットスポット」で起きることが多い。本発明における低ＰＭ燃料は、より低い分子量の炭化水素成分および減少したＳＯＦを生じさせ、従って、触媒表面上で「ホットスポット」の発生を避ける際に特に有利である。
【００２７】
以下の実施例は本発明の実施形態の幾つかの例示である。
【実施例】
【００２８】
実施例１
制御された条件下でのＰＭ放出物のエンジン試験のために５種の燃料を選択した。試験燃料の分子組成を以下の表２に示している。
【００２９】
【表２】
2005520926.tif 000004
【００３０】
５種の燃料の内、１種の燃料は従来の燃料を代表するものであった（ＴＦ−Ａと呼ばれるもの）。ディーゼル機関内で運転されたときに実質的に減少したＰＭ放出物を有することが当業界で知られている合成ディーゼル燃料を代表するようにフィッシャートロプシュ類似体（ＴＦ−Ｅ）を選択した。
【００３１】
式に従い試験燃料のためのＰＥＩ値を以下の表３に示している。ＴＦ−ＡおよびＴＦ−Ｂは１００より著しく大きいＰＥＩ値を有する。ＴＦ−ＣおよびＴＦ−Ｅは１００より若干大きいＰＥＩ値を有する。ＴＦ−Ｄは１００より著しく小さいＰＥＩ値を有する。前述したすべては、本発明の式に従っている。
【００３２】
【表３】
2005520926.tif 000005
【００３３】
共通レール直接注入により軽量単気筒ディーゼル機関を用いて燃料を試験した。排ガス分析器、ボッシュ型煤煙計および完全希釈トンネルを用いて排放出物を分析した。速度および荷重の４つの組み合わせについて試験を行った。排放出物の粒子状物質を分析した。図１に示したように、ＴＦ−Ａより小さいＰＥＩ指数を有する燃料は減少したＰＭ放出物を有する。約８３のＰＥＩ指数を有するＴＦ−Ｄは、フィッシャートロプシュ類似燃料であるＴＦ−Ｅを含む他のすべての燃料より低いＰＭ放出物平均値を速度および荷重のこれらの組み合わせにわたって実証した。
【００３４】
式は、低ＰＭ放出物を生じる燃料を特定するためか、または配合された燃料のＰＭ放出物を減少させる手段として用いてもよい。後者は、所定の燃料のためのＰＥＩ値を特定し、その後、ＰＥＩを減少させるために式により燃料の分子組成を修正することにより実行される。
【００３５】
実施例２
従来のディーゼル燃料であるＪＴＤ−５と比べて高速直接注入（ＨＳＤＩ）機関内で燃料ＴＦ−Ｄを評価した。図２に示したように、ＴＦ−Ｄの煤煙制限完全荷重トルクは、従来のディーゼル燃料であるＪＴＤ−５のトルクと比べて中速および高速で約８％高い。ＴＦ−Ｄのこの利点は、高荷重条件で従来の燃料を基準としたこの燃料のより低いＰＭ生成から得られる。
【００３６】
実施例３
ＴＤ−９９と呼ばれる従来のディーゼル燃料と比べて多気筒ＨＳＤＩ機関内で「無煙燃焼」の方式で燃料ＴＦ−Ｄを評価した。図３に示したように、ＴＦ−Ｄは、空気／燃料比の広い範囲にわたって従来のディーゼル燃料より低い煤煙およびＳＯＦ放出物を生じる。
【００３７】
図３は、ＴＦ−Ｄが従来の燃料と比べて、よりリーンな条件下での無煙燃焼を可能にすることも示している。これは、ＴＦ−Ｄにより従来の燃料より良好な燃料経済性をもたらしつつ無煙燃焼を達成できることを意味している。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】異なるＰＥＩの燃料の試験からのＰＭ放出物結果を描くグラフである。
【図２】従来の燃料と比較した本発明の燃料の試験からの性能結果を示すグラフである。
【図３】従来の燃料と比較した本発明の燃料の試験からの煤煙および可溶性有機部分（ＳＯＦ）放出物を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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