(57)【要約】  沸点範囲が華氏９５度から華氏４４０度の間である燃料組成物であって、（ａ）ｎ−パラフィン及びナフテン含量の総合計が少なくとも２２体積パーセントであり、（ｂ）ＲＯＮが約９３以下であり、燃料が先進的な燃焼機関で使用される燃料組成物。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
華氏９５度から華氏４４０度の間の沸点範囲を有する燃料組成物であって、（ａ）ｎ−パラフィン及びナフテン含量の総合計が少なくとも２２体積パーセントであり、（ｂ）ＲＯＮが約９０以下である燃料組成物。
【請求項２】
ｎ−パラフィン及びナフテン含量の総合計が少なくとも２５体積パーセントである請求項１に記載の燃料組成物。
【請求項３】
ｎ−パラフィン及びナフテン含量の総合計が少なくとも３０体積パーセントである請求項２に記載の燃料組成物。
【請求項４】
ｉ．燃料組成物を内燃機関内で使用することであって、（ａ）前記燃料組成物が華氏１０４度から華氏４０１度の間の沸点範囲を有し、（ｂ）ｎ−パラフィン及びナフテン含量の総合計が２２体積パーセント以上であり、（ｃ）ＲＯＮが約９０以下であることと、
ｉｉ．前記内燃機関を作動させることであって、圧縮比が約１２：１〜約１６：１であり、部分予混合燃焼の条件下で前記内燃機関を作動させることと、
ｉｉｉ．前記燃料組成物を少なくとも最大１８バールの総ＩＭＥＰの負荷で使用し、エンジン外ＮＯｘ排出は０．３５ｇ／ｋＷ・ｈ（０．３ｇ／ｋＷ・ｈ）以下であることと、
ｉｖ．排気ガス再循環率は６０体積パーセント未満であること
とを含む内燃機関の作動方法。
【請求項５】
前記内燃機関が５０％を超える総効率を有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記内燃機関が約１７バール／クランク角度（ｃｒａｎｋ  ａｎｇｌｅ  ｄｅｇｒｅｅ，ＣＡＤ）未満の最大圧力上昇率を有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記最大圧力上昇率が約１５バール／ＣＡＤ未満である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記最大圧力上昇率が約１３バール／ＣＡＤ未満である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
排気ガス再循環５５体積パーセント未満で前記内燃機関を作動させる請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
エンジン外ＮＯｘ排出が０．３ｇ／ｋＷ・ｈ以下である請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
前記燃料組成物を最大１８バールの総ＩＭＥＰの負荷で使用する請求項４に記載の方法。
【請求項１２】
約１３：１〜約１５：１の圧縮比で前記内燃機関を作動させる請求項４に記載の方法。
【請求項１３】
１４：１の圧縮比で前記内燃機関を作動させる請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
排気ガス再循環６０体積パーセント未満で前記内燃機関を作動させる請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００９年１０月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／２５６，８１３号の出願日の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、非常に低い煤排出及び低いＮＯｘ排出をもたらすと同時に、先進的な燃焼機関環境、特に部分予混合燃焼（ｐａｒｔｉａｌｌｙ−ｐｒｅｍｉｘｅｄ  ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ，ＰＰＣ）方式で作動する燃料機関において使用する場合に、広範な負荷範囲にわたって高効率であり許容可能な最大シリンダー内圧力上昇率を有する燃料組成物に関する。
【背景技術】
【０００３】
内燃機関の排出量を削減し、燃費を改善することに対する継続的に国際的に重要視されていることと政府の規制により、先進的な高効率のクリーン燃焼機関を開発する必要が出てきた。排ガス事後処理システム（選択触媒還元（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｓｔ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ＳＣＲ）、希薄ＮＯｘ捕捉、及びディーゼルパティキュレートフィルター（ｄｉｅｓｅｌ  ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｆｉｌｔｅｒｓ）など）が、排気ガスを減らして排出目標及び排出基準を満たすように設計され商品化されてきた。しかし、これらのシステムはコストが高く、車両の重量を増大させ、また増加した重量のため及び燃料を使用してシステムを再生する必要性があるため燃費を最小にしてしまう。エンジン外排出を削減すれば、これらのシステムの規模を縮小し、及び／又はそれらの必要性を払拭することができる。エンジン設計、作動条件、及び燃料組成物を特定してこの目的を達成するために世界的に大規模なＲ＆Ｄの努力が多くの産業組織、政府機関、及び学術機関で行われている。検討されている１つの先進的手法は、均一予混合圧縮着火（Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｉｇｎｉｔｉｏｎ，ＨＣＣＩ）であり、この手法では、非常に早い段階で燃料がエンジンへ噴射されて、圧縮点火によって始まる燃焼の開始前に、空気と燃料との均一混合物を得ることができる。この手法の１つの重大な欠点は、燃焼過程と高い圧力上昇とを制御することが困難なこと、更に熱発生率が生じて、許容できない程の高い騒音レベルとエンジン損傷の可能性とをもたらすことである。したがって、許容可能な性能を得ることができる現時点での作動速度負荷範囲は非常に限定されている。
エンジン設計、作動条件、及び燃料組成物を最適化するもう一つの手法は、部分予混合燃焼（Ｐａｒｔｉａｌｌｙ  Ｐｒｅｍｉｘｅｄ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ，ＰＰＣ）環境で燃料を使用することである。ＰＰＣの設定では、燃料を噴射するタイミングが、より上死点に近く、このため燃焼前に空気と燃料とは完全には混合されない。この方策を高率の冷却排気ガス再循環／冷却排気ガスリサイクル（ＥＧＲ）と共に適用することにより、燃焼事象が起こり、この燃焼事象は低煤、及び低ＮＯｘをもたらす。均一予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）と比較すると、ＰＰＣエンジン環境における燃焼制御は、熱発生率及び最大圧力上昇率を減らす可能性も含めて優っている。
【０００４】
部分予混合燃焼は、ディーゼルエンジンに対してＮＯｘ及び煤を減少させる可能性があることが知られていた。しかし、現時点まで、燃料混合物、部分予混合燃焼、及びＮＯｘ及び煤の削減の間で最良の共力作用を得るための具体的な燃料組成物は開発されていない。
【０００５】
本発明者らは、約６９〜約９０のリサーチ法オクタン価を有する特定のガソリン燃料組成物は、圧縮点火エンジン環境においてＰＰＣタイプ方式で使用する場合に、５０％を超える高い総効率を得ることができ、広範な負荷範囲（１８バールまで、又はそれを超える総ＩＭＥＰ）にわたる作動を可能とし、ＮＯｘ及び煤の著しい削減をもたらすことを発見した。更に、ガソリンの沸点範囲内で、燃料特性及び燃料組成物が圧力上昇率に著しく影響を与えることが見出され、許容可能なエンジン性能値をもたらす特定の燃料組成物が見出された。
【０００６】
関連技術の説明
１９９８年に日産は、ＭＫ燃焼と呼ばれるＰＰＣタイプの手法を使用して限定数のディーゼル燃料自動車を生産した。しかし、ＰＰＣが満足に作動する作動範囲は、非常に限定され、これらのエンジンの製造は中止された。
【０００７】
Ｎｏｅｈｒｅら（ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ  ２００６−０１−３４１２）は、ＰＰＣタイプ方式で作動するディーゼルエンジンにおいてディーゼル燃料を使用して比較的低いＮＯｘ及び煤を達成した。しかし、１５バール図示平均有効圧（ｉｎｄｉｃａｔｅｄ  ｍｅａｎ  ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ＩＭＥＰ）の中乃至高負荷を達成するためには、実質的に非現実的な高レベルのＥＧＲ（約７０％）及び比較的低い圧縮比１２：１を使用する必要があった。この圧縮比の結果、エンジン効率が規制値をはずれた。
【０００８】
Ｋａｌｇｈａｔｇｉら（ＳＡＥ  ｐａｐｅｒｓ  ２００６−０１−３３８５及び２００７−０１−０００６）は、煤レベルを下げるためにＰＰＣタイプの作動で高オクタン価ガソリンを使用することを提唱した。圧縮比を１４：１としたＳｃａｎｉａ  Ｄ１２高馬力（圧縮点火）ＣＩエンジンの研究では、ＲＯＮが９４．７であるプレミアムガソリンが試験されたのみである。炭化水素レベル及びＣＯレベルは比較的高かった。
【０００９】
Ｍａｎｅｎｔｅら（ＳＡＥ  ｐａｐｅｒ  ２００９−０１−０９４４）は、Ｓｃａｎｉａ  Ｄ１２高馬力ＣＩエンジンでプレミアムガソリン（９８のＲＯＮ）を試験し、最大４５％の総比効率を得、これは、少なくともディーゼル燃料のものと同じ位に良好であった。ＮＯｘ及び煤はディーゼル燃料の場合よりも低かったものの、炭化水素レベル及びＣＯレベルはやはり高かった。Ｍａｎｅｎｔｅらは、この研究は、「圧縮点火エンジン用の最良の燃料は、高オクタン価を有すべきことを実証している」と述べている。
【００１０】
Ｋａｌｇｈａｔｇｉら及びＭａｎｅｎｔｅらなどの研究者は、ＰＰＣタイプの作動で、プレミアムガソリンは、ディーゼル燃料よりも、低レベルのＮＯｘ及び低レベルの煤をもたらし得ることを実証したが、プレミアムガソリンと同等に高いオクタン価を有する燃料は、常時作動を可能にするのに十分な速度負荷作動範囲の拡張を可能にする最適な燃料であるとは限らない。更に、燃料化学及び燃料組成は、オクタン価よりも最適な性能のための重要なパラメータとなり得る。
【発明の概要】
【００１１】
一実施形態においては、本発明は、華氏９５度から華氏４４０度の間の沸点範囲を有する燃料組成物であって、（ａ）ｎ−パラフィン及びナフテン含量の総合計が少なくとも２２体積パーセントであり、（ｂ）ＲＯＮが約９３以下であり、その燃料が先進的な燃焼機関で使用される燃料組成物を対象とする。
【００１２】
一実施形態においては、本発明は、
ｉ．燃料組成物を内燃機関内で使用することであって、（ａ）前記燃料組成物が華氏１０４度から華氏４０１度の間の沸点範囲を有し、（ｂ）ｎ−パラフィン及びナフテン含量の総合計が２２体積パーセント以上であり、（ｃ）ＲＯＮが約９３以下であることと、
ｉｉ．前記内燃機関を作動させることであって、圧縮比が約１２：１〜約１６：１であり、部分予混合燃焼の条件下で前記内燃機関を作動させることと、
ｉｉｉ．前記燃料組成物を少なくとも最大１８バールの総ＩＭＥＰの負荷で使用し、エンジン外ＮＯｘ排出は０．３５ｇ／ｋＷ・ｈ（０．３ｇ／ｋＷ・ｈ）以下であることと、
ｉｖ．排気ガス再循環率は６０体積パーセント未満であること
とを含む内燃機関の作動方法
を対象とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】使用した排気ガスリサイクル（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｙｃｌｅ，ＥＧＲ）率を示す図である。
【図２】パイロット噴射で噴射された全燃料のパーセンテージを示す図である。
【図３】エンジンへ噴射された空気の入口温度を示す図である。
【図４】エンジン総図示効率を示す図である。
【図５】試験した燃料を用いて得られた燃焼効率を示す図である。
【図６】試験した燃料のＮＯｘ排出を示す図である。
【図７】試験した燃料のＣＯ排出を示す図である。
【図８】試験した燃料の炭化水素（ＨＣ）排出を示す図である。
【図９】試験した燃料の煤排出を示す図である。
【図１０】得られたシリンダー内最大圧力上昇率を示す図である。
【図１１】発見された最大圧力上昇率と燃料組成との間の相関関係を示す図である。
【図１２】最大圧力上昇率とＲＯＮとの間の相関関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明にはさまざまな変形例及び代替形態が可能であるが、本発明の具体的な実施形態を本明細書に詳細に記述する。しかし、本明細書における具体的な実施形態の説明は、本発明を開示された具体的な形態に限定することは意図しておらず、反対に、本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義されている本発明の精神及び範囲に含まれる全ての変形例、均等物及び代替例を包含するものとすることを理解すべきである。
【００１５】
定義
ＲＯＮ−リサーチ法オクタン価は、特別に設計した単シリンダーＣＦＲエンジンにおいて、６００ｒｐｍのエンジン速度、及び大気圧に依存する特定の吸気温度で測定される。リサーチ法オクタン価は、報告されているところによれば、低過酷エンジン作動下での燃料の性能をシミュレートするものである。
【００１６】
先進的な燃焼機関とは、超低ＮＯｘ若しくは低煤、又はその両方を生み出すエンジンとして定義される。先進的な燃焼機関の一例は部分予混合燃焼機関である。
【００１７】
燃料組成物
本発明の一実施形態は、本発明の燃料を先進的な燃焼機関内で部分予混合燃焼方式により使用する場合に、特に従来のディーゼル燃料組成物と比較して（ａ）ＮＯｘの著しい削減、（ｂ）煤排出の削減、及び（ｃ）高効率を与える燃料組成物を対象とする。好ましくは、燃料組成物は、部分予混合燃焼条件下でディーゼル型エンジンで使用されるガソリン型の燃料組成物である。更に、本発明の燃料組成物に中には、合理的な最大圧力上昇率が得られ、その結果、エンジンが先進的な燃焼条件下で順調に稼働できる範囲を著しく拡張するものもある。
【００１８】
本発明の一実施形態で使用される燃料組成物は、好ましくは、リサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）が約９０以下であり、ｎ−パラフィン及びナフテンの総量が少なくとも２２体積パーセントである。より好ましくは、燃料組成物は、ＲＯＮが約８５以下であり、ｎ−パラフィン及びナフテンの総量が少なくとも２２体積パーセントである。最も好ましくは、燃料組成物は、ＲＯＮが約８０以下であり、ｎ−パラフィン及びナフテンの総量が少なくとも２２体積パーセントである。
【００１９】
一実施形態では、燃料組成物は好ましくは、ＲＯＮが約９０以下であり、ｎ−パラフィン及びナフテンの総量が少なくとも２５体積パーセントである。より好ましくは、燃料組成物は、ＲＯＮが約９０以下であり、ｎ−パラフィン及びナフテンの総量が少なくとも３０体積パーセントである。
【００２０】
燃料組成物の製造方法
本発明で使用される燃料は、営利精油所から採取され、場合によりｎ−ヘプタン又はエタノールが添加されたものである。これらの燃料を製造するための典型的な方法及び条件に関する情報は、Ｗｉｌｌｉａｍ  Ｌｅｆｆｌｅｒによる「Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｒｅｆｉｎｉｎｇ」（ＰｅｎｎＷｅｌｌ  Ｃｏｒｐ，２０００）に見出すことができる。
【００２１】
エンジンの条件
本発明の燃料を、先進的なエンジン燃焼環境で使用した。１つの実施形態では、先進的な燃焼機関は、部分予混合燃焼方式で作動させる。
このような燃焼環境は、典型的には、燃焼された燃料と、超低ＮＯｘ排出（例えば、０．３５ｇ／ｋＷ・ｈ未満）若しくは低煤（例えば、ＦＳＮ＜２）又はその両方を生み出す。これらの燃料は、低ＮＯｘ排出若しくは低煤又はその両方を生み出すほか、以下で説明するようなエンジン環境で使用される。
【００２２】
好ましくは、エンジン負荷は少なくとも最大約１８バールの総図示平均有効圧（ｉｎｄｉｃａｔｅｄ  ｍｅａｎ  ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ＩＭＥＰ）であった。より好ましくは、エンジン負荷は最大約１６バールの総ＩＭＥＰであった。
【００２３】
更に、本発明の一実施形態では、上記燃料組成物は内燃機関で使用され、エンジン負荷が少なくとも最大１８バールの総ＩＭＥＰである場合は、好ましくは、エンジン外ＮＯｘ排出レベルは０．３５ｇ／ｋＷ・ｈ以下である。より好ましくは、エンジン負荷が少なくとも最大約１８バールの総ＩＭＥＰである場合、エンジン外ＮＯｘ排出レベルは０．３ｇ／ｋＷ・ｈ以下である。
【００２４】
更に本発明の一実施形態では、上記燃料組成物は、圧縮比が約１２：１〜約１６：１である内燃機関で使用される。より好ましくは、圧縮比は約１３：１〜１５：１である。最も好ましくは、圧縮比は１４：１である。
【００２５】
本発明の一実施形態では、上記燃料組成物は、６０体積パーセント未満である排気ガス再循環率を好ましくは有する内燃機関で使用される。より好ましくは、排気ガス再循環率は、５５体積パーセント未満である。
【００２６】
一実施形態では、上記燃料組成物は、好ましくは最大圧力上昇率が約１５バール／クランク角度（ｃｒａｎｋ  ａｎｇｌｅ  ｄｅｇｒｅｅ，ＣＡＤ）未満である内燃機関で使用される。より好ましくは、最大圧力上昇率は、約１３バール／ＣＡＤ未満である。
【００２７】
以下の例は本発明の特定の実施形態を例示するために提示され、本発明の範囲を限定するものとして決して解釈されるべきでない。
【実施例】
【００２８】
例
エンジン−
本実験で使用されたエンジンは、高馬力単シリンダ圧縮点火機関であるＳｃａｎｉａ  Ｄ１２（スウェーデンのＳｃａｎｉａから購入可能）であった。シリンダヘッドは平坦であり、使用したピストンは浅いボウル型であった。このエンジンの幾何学的特性が表１に見出される。外気管からの圧縮空気を使用してエンジンをブーストした。ウェイストゲートバルブ(ｗａｓｔｅ  ｇａｔｅ  ｖａｌｖｅ)を使用して入口圧力を調整した。入口マニホールドの前に設置されたヒーター（スウェーデンのＬｅｉｓｔｅｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから購入可能）を使用して空気を所望の入口温度に加熱した。
【表１】
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【００２９】
ＥＧＲ−
排気ガスは、内燃機関へリサイクルされる。排気ガス再循環（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ，ＥＧＲ）は二酸化炭素の取り込みと排出との比（つまり、［ＣＯ２］取り込み／［ＣＯ２］排出）として定義される。排気ガスは、Ｄ１２エンジンの吸気システムに導入する前に冷却した。
【００３０】
噴射システム−
Ｓｃａｎｉａ  Ｄ１２エンジンは、Ｂｏｓｃｈ（Ｂｏｓｃｈ  ＧｍｂＨ、ドイツ）製の初期世代のコモンレール（ｃｏｍｍｏｎ  ｒａｉｌ）噴射システムを備えていた。市販のノズルは、１２０°の傘角度を備えたノズルに取り換えた。このノズルは、直径が０．１８ｍｍの８つの開口部を備えていた。燃料流量は、Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ製の二桁精度の重量計量器を使用して測定し、各作動ポイントは少なくとも２分間サンプリングを行った。
【００３１】
排出量測定システム−
Ｃｕｓｓｏｎｓガス分析システム（英国のＣｕｓｓｏｎｓから購入可能）を使用して排出量を測定した。ＣＯ及びＣＯ２は非分散型赤外線分析計を使用して測定し、Ｏ２は常磁性分析計で測定し、全炭化水素は加熱型水素炎イオン化検出器で測定した。化学発光分析計を使用してＮＯｘを測定し、煙はＡＶＬ  ４１５混濁計で測定した。各分析計は、各組の測定を行う前に適切な較正ガスで較正した。
【００３２】
燃料
７種類の燃料及びエタノール（９９．５体積％）をＤ１２  Ｓｃａｎｉａエンジンで試験した。異なる（即ち、負荷を変えた）負荷掃引で各燃料を使用する場合の最大圧力上昇率、エンジン効率、ＮＯｘ排出、煤排出、炭化水素排出、及び一酸化炭素排出について、各燃料を評価した。
【００３３】
７種類の燃料は、ガソリンの沸点範囲にあり、その沸点は、華氏約９５〜４４０度であった。本発明で使用された燃料の主要な特性を表２に掲載する。
【表２】
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【００３４】
７種類の燃料及びエタノールを１３００ｒｐｍで負荷掃引により試験した。５つの負荷ポイント、つまり５バール、８バール、１２バール、１４バール、及び１８バールの総ＩＭＥＰ（図示平均有効圧）を選択した。この噴射方策は、１回又は２回の燃料噴射ポイントを使用して燃料又はエタノールをエンジンの燃焼室に噴射することのみから成っていた。使用時、第１の噴射ポイント又はパイロット噴射ポイントを、圧縮行程サイクルの非常に早い段階に置いて、均一混合物を生成し、一方、第２の噴射ポイントを上死点付近で噴射して、燃焼事象を誘発した。パイロット噴射における燃料量は、負荷とは独立であり、圧縮比、燃料の反応性、及びＥＧＲレベルのみの関数である。使用時、パイロット噴射は常に上死点（ＴＤＣ）−６０度で起こった。負荷が増加するにつれ、パイロット噴射はもはや有益ではなく、燃料のすべてについて使用しなかったが、エタノールのみはパイロットポイント及び第２の噴射ポイントでなお噴射した。使用したパイロット比（つまり、噴射された燃料の全量に対するパイロット噴射ポイントへ噴射された燃料量）を図２に示す。図３に示すように、入口温度を調整して負荷掃引全体を通して全燃料を用いた安定な燃焼を保った。
【００３５】
ＮＯｘは、最大負荷（つまり、１８バール）で約０．３５ｇ／ｋＷｈ未満に維持すべきであることが決定された。このＮＯｘレベルを達成するために、８〜１８バールＩＭＥＰで全燃料を用いて約５０％のＥＧＲを使用した。図５を参照すること。５バールＩＭＥＰでの燃焼安定性の理由から、ＥＧＲを削減／排除することが決定された。
【００３６】
結果
７種類の異なる燃料及びエタノールを使用して、１３００ｒｐｍで５から８バールの総ＩＭＥＰの間で負荷掃引を実施した。各燃料及びエタノールのＲＯＮは６９から１２９の間であった。
【００３７】
上記のように、燃料をＳｃａｎｉａ  Ｄ１２エンジンに噴射した。
【００３８】
効率
エンジンの効率（つまり、エンジンの性能）は、内燃機関内で使用する燃料に依存する重要なパラメータである。図４において、総図示効率を、これらの７種の燃料及びエタノールの負荷の関数としてプロットする。図４に示すように、８バールの総ＩＭＥＰより高い負荷では、効率は、すべての燃料とエタノールについて５０％を上回る。これらの効率は、Ｋａｌｇｈａｔｇｉら及びＭａｎｅｎｔｅらが高オクタン価プレミアムガソリンについて報告したものより高い。図５は、最大５０％のＥＧＲが使用されても、５バールのＩＭＥＰより高い負荷については燃焼効率は９８％を上回ったことを示している。
【００３９】
排出
総図示ＮＯｘ排出を図６に示す。全ての燃料及びエタノールに５０％のＥＧＲ及び圧縮比１４．３を使用した。本発明の燃料（つまり、実施例１〜実施例３）については、これらのエンジン作動条件では、０．３ｇ／ｋＷｈを下回る超低ＮＯｘレベルがもたらされた。このＮＯｘレベルは、また１８バールの総ＩＭＥＰでも達成された。本発明の燃料については負荷が減少すると、ＮＯｘ排出も減少した。
【００４０】
高い燃焼効率ゆえに、最低負荷（つまり、５バールのＩＭＥＰ）において、低いＣＯ及びＨＣの値が全ての燃料について得られたが、エタノールは、５バールのＩＭＥＰという最低負荷において、著しくより高い炭化水素排出を示す（それぞれ図７及び図８を参照すること）。
【００４１】
これに対し、高負荷（つまり、１８バール）では、ＰＰＣ方式でディーゼル燃料を使用して同様の値を得ることは困難のようである。本研究で得られたＣＯ及びＮＯｘの低い値は、ＰＰＣ方式で稼働している中高オクタン価燃料では１５００から２０００［Ｋ］の間の温度範囲で燃料空気混合物を燃焼することが可能であることを示唆している。ＣＯからＣＯ２への反応を促進するためには１５００［Ｋ］より高い燃焼温度が必要であり、本質的には、２０００［Ｋ］未満であることが重要である。
【００４２】
図９に示すように、負荷が最大約１２バールのＩＭＥＰでの全ての燃料についての煤レベルは、非常に低かった（＜１ＦＳＮ）。負荷が増加すると、石油由来の燃料での煤レベルは、１８バールの総ＩＭＥＰの負荷で、１から２．１ＦＳＮの間のレベルまで増加した。このレベルは依然としてかなり低いレベルである。この負荷ポイントでの煤の最低値を、実施例２及び実施例１の場合に得た。
【００４３】
エンジン騒音／最大圧力上昇率
高負荷におけるＨＣＣＩ及び部分予混合燃焼などの先進的な燃焼システムの主要課題の１つは、エンジン騒音に関係する最大圧力上昇率である。従来の研究の作動範囲は、許容できないレベルの最大圧力上昇率及びエンジン騒音のため、中程度の負荷に限定されている。本研究での最大圧力上昇率を、負荷の関数として図１０にプロットしてある。１２バールの総ＩＭＥＰ燃料より高い負荷において、最良性能の燃料は、実施例３及び実施例２の燃料、並びに比較例２の燃料であり、これらの燃料は最大圧力上昇率が１２．５バール／ＣＡＤを超えていない。最劣性能の燃料は、最大圧力上昇率が２０バール／ＣＡＤを上回る比較例５及び比較例１であった。最大圧力上昇率は、燃料の特性と相関関係があると思われる。この上昇率を、最大圧力上昇率が最も高く、また最も注目に値する最大負荷でのｎ−パラフィン及びナフテン含量の総合計（図１１）及びＲＯＮ（図１２）に対してプロットしてある。指向性としては最大圧力上昇率はＲＯＮと相関関係があるが、より良い相関関係は特定の燃料組成、特に燃料中のｎ−パラフィン及びナフテン含量の総合計との間で得られる。
【００４４】
こうして、合理的な圧力上昇率が（高い総効率と非常に低い排出と共に）先進的な燃焼、特に、２２体積パーセントを上回るｎ−パラフィン及びナフテンの総合計を含み、対応するＲＯＮが９３未満であるガソリン型燃料を使用した部分予混合燃焼において、広範な負荷条件にわたって得られることが見出された。
【００４５】
一般に、ｎ−パラフィン及びナフテン含量の総合計が少なくとも２２体積パーセントであり、ＲＯＮが９３以下である燃料組成物を使用することで、約５０％〜約６０％、１８総ＩＭＥＰ未満の負荷ではより具体的に５４％〜５６％のエンジン効率が得られた。
【００４６】
更に、５０％のＥＧＲをエンジン内で使用した場合、ＮＯｘ排出は、高い１８バールの総ＩＭＥＰにおいても０．３５ｇ／ｋＷｈ以下であった。
【００４７】
部分予混合燃焼環境で高オクタン価燃料を使用すれば、５０％のＥＧＲであっても９８％より高い燃焼効率が得られ、その結果、低ＣＯ及び低ＨＣが得られる。
【００４８】
ＣＯ及びＮＯｘの低い値は、負荷とは関係なく、燃焼が１５００及び２０００Ｋの狭い温度領域で起こることを示唆している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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