(57)【要約】  高効率ディーゼル燃料、および排気を減らす燃焼法。ディーゼルエンジンは予備混合圧縮着火（ＰＣＣＩ）燃焼で操作することができる。この方法には高効率ディーゼル燃料を−８〜０度の上死点後（ＡＴＤＣ）で噴射し、燃料を燃焼し、そしてエンジンを２０〜６０％の排気再循環（ＥＧＲ）で操作することを含むことができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）増加した短鎖パラフィン分子；および
ｂ）１〜５個の異性体短鎖メチル、エチル、プロピルまたはイソプロピル側鎖を含む長鎖パラフィン
を含んでなる高効率ディーゼル燃料。
【請求項２】
高効率ディーゼル燃料が、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４またはＣ１５パラフィンからなる群から選択される短鎖パラフィンを含んでなる請求項１に記載の高効率ディーゼル燃料。
【請求項３】
高効率ディーゼル燃料が、Ｃ１５、Ｃ１６、Ｃ１７、Ｃ１８、Ｃ１９、Ｃ２０、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ２４、Ｃ２５またはＣ２６イソパラフィンからなる群から選択される長鎖パラフィンを含んでなり、この側鎖が各側鎖に１〜５個の炭素を有し、そして全炭素の５０パーセント未満が側鎖にある、請求項１または２に記載の高効率ディーゼル燃料。
【請求項４】
全パラフィンに対するイソパラフィンの比が、全パラフィンに対して０．８より高く、０．９より高く、または０．９９より高いイソパラフィンである、請求項１ないし３のいずれかに記載の高効率ディーゼル燃料。
【請求項５】
高効率ディーゼル燃料が、ディーゼル、ケロシン、燃料油、異性化潤滑油ストック、および他の高パラフィン燃料供給源に由来する短鎖パラフィン（Ｃ１０−Ｃ１５）、およびディーゼル、ケロシン、燃料油、異性化潤滑油ストック、および他の高パラフィン燃料供給源に由来する長鎖イソパラフィン（Ｃ１５−Ｃ２６）を含んでなる、前記請求項のいずれかに記載の高効率ディーゼル燃料。
【請求項６】
高効率ディーゼル燃料が、約５１〜約８１のセタン価を含む従来のディーゼル燃料よりも高いセタン価を有し、約６０、約６５、約７０、約７５、約８０、約４５〜５１、約５１〜８１または約８１より上、または８５より高い誘導セタン価を持つ高効率ディーゼル燃料を含む、前記請求項のいずれかに記載の高効率ディーゼル燃料。
【請求項７】
燃料が従来のディーゼル燃料である同一の方法と比べて、燃料が、約９８％から９９％の間の燃焼効率、約．５ｇ／ｋｇ燃料〜２．５ｇ／ｋｇ燃料の低減したＮＯｘ排気、約０．４ｇ／ｋｇ燃料〜０．７５ｇ／ｋｇ燃料の低減した物質排気、約２ｇ／ｋｇ燃料〜４ｇ／ｋｇ燃料の低減した総炭化水素排気、約８．５ｇ／ｋｇ燃料〜１５ｇ／ｋｇ燃料の低減した一酸化炭素排気、約１．０％から２．０％の間の上昇したブレーキ熱効率を有する、前記請求項のいずれかに記載の高効率ディーゼル燃料。
【請求項８】
燃料が：
ａ）燃料がディーゼル燃料である同一の方法と比べて、少なくとも約１７％、１８％、１９％、２０％以上を含む１０％より高い窒素酸化物（ＮＯｘ）排気
ｂ）燃料がディーゼル燃料である同一の方法と比べて、約６３％、６５％、６８％、７０％以上を含む５５％より高い粒状物質排気；；
ｃ）燃料がディーゼル燃料である同一の方法と比べて、少なくとも約８０％、８５％、９０％以上を含む７５％より高い総炭化水素排気；あるいは
ｄ）燃料がディーゼル燃料である同一の方法と比べて、約７０％、７５％、８０％以上の一酸化炭素排気；
を含む１もしくは複数の汚染物質の減少をもたらす、前記請求項のいずれかに記載の高効率ディーゼル燃料。
【請求項９】
燃料が、高効率ディーゼル燃料、セタンエンハンサー、ＬＴＦＴ燃料、高セタン蒸留物、高−セタン直留蒸留物、高セタン塔頂留出物、パラフィン、イソパラフィン、エチルヘキシルニトレート（ＥＨＮ）およびそれらの組み合わせ物を含む１もしくは複数の成分を含んでなるブレンドされたディーゼル燃料ストックである、前記請求項のいずれかに記載の高効率ディーゼル燃料。
【請求項１０】
ブレンド剤が：
ａ）増加した短鎖パラフィン分子；および
ｂ）１〜５個の異性体短鎖メチル、エチル、プロピルまたはイソプロピル側鎖を含む長鎖パラフィン
を含んでなる、前記請求項のいずれかに記載のディーゼル燃料を製造するための高効率ディーゼル燃料ブレンド剤。
【請求項１１】
ブレンド剤が、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４またはＣ１５パラフィンからなる群から選択される短鎖パラフィンを含んでなる、請求項１０に記載のブレンド剤。
【請求項１２】
ブレンド剤が、Ｃ１５、Ｃ１６、Ｃ１７、Ｃ１８、Ｃ１９、Ｃ２０、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ２４、Ｃ２５またはＣ２６イソパラフィンからなる群から選択される長鎖パラフィンを含んでなり、この側鎖が各側鎖に１〜５個の炭素を有し、そして全炭素の５０パーセント未満が側鎖にある、請求項１０または１１に記載のブレンド剤。
【請求項１３】
ブレンド剤中の全パラフィンに対するイソパラフィンの比が、全パラフィンに対して０．８より高く、０．９より高く、または０．９９より高いイソパラフィンである、請求項１０、１１または１２に記載のブレンド剤。
【請求項１４】
ブレンド剤が、ディーゼル、ケロシン、燃料油、異性化潤滑油ストック、および他の高パラフィン燃料供給源に由来する短鎖パラフィン（Ｃ１０−Ｃ１５）、およびディーゼル、ケロシン、燃料油、異性化潤滑油ストック、および他の高パラフィン燃料供給源に由来する長鎖イソパラフィン（Ｃ１５−Ｃ２６）を含んでなる、請求項１０ないし１３のいずれかに記載のブレンド剤。
【請求項１５】
ディーゼルエンジンの排気を減らす方法であって：
ａ）燃料が請求項１ないし９のいずれかに記載の高効率ディーゼル燃料であるか、あるいは燃料が請求項１０ないし１４のいずれかに記載のブレンド剤を使用して製造された高効率ディーゼル燃料であり、そして高効率ディーゼル燃料が−８〜０度の上死点後（ＡＴＤＣ）で噴射される燃料を燃焼し；そして
ｂ）エンジンを２０〜６０％の排気ガス再循環（ＥＧＲ）で操作する
ことを含んでなる上記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との関係
本出願は、引用により本明細書に全部編入する２０１０年１１月３０日に出願された、“ＨＩＧＨ  ＣＥＴＡＮＥ  ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ  ＦＵＥＬＳ”という表題の米国特許仮出願第６１／４１８，１７７号に対する３５  ＵＳＣ  §１１９（ｅ）に基づく利益を主張する非仮出願である。
【０００２】
技術分野
以下はディーゼル燃焼に関し、より詳細にはディーゼル燃焼に付随する排気の低減に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
ディーゼル燃料は、種々の望ましい、および望ましくない特性を有する様々な供給源から入手することができる。ディーゼル燃料は他の石油燃料より良い潤滑性を与え、そしてディーゼルエンジンは標準的なガソリンエンジンより効率的な燃焼を提供する。残念なことにディーゼルエンジンには、ＮＯｘ、粒状物質および他の排気物を含む汚染の増大を伴うことが多い。直噴ディーゼルエンジンは特性を犠牲にせずに燃料経済性（ｆｕｅｌ  ｅｃｏｎｏｍｙ）を有意に上げることができ、そしてさらなる改善を内包する排出基準の上昇に合うか、または超えるだろう。
【０００４】
ディーゼルエンジンは欧州で２００７−２００８年のモデルにおける乗用車市場の半分以上に搭載された十分に確立された技術である（Ｓｃｈｍｉｄｔ’ｓ，２０１０）。効率的なエンジンと質のよい燃料を用いた高い効率のディーゼルシステムの開発は、将来のディーゼル燃料により多く採用されることになるだろう。ディーゼルエンジンが改善されるにつれ、排気が低減し、そして燃料経済性が改善し続ける。
【０００５】
ディーゼル燃料は、様々な供給源、石油系ディーゼル（石油ディーゼル：ｐｅｔｒｏｄｉｅｓｅｌ）、再生可能な生物系ディーゼル（バイオディーゼル：ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ）、合成ディーゼルおよびその他から容易に入手できる。ディーゼルを市場の要求、政府の基準およびより高度な環境的主導に合うように取り入れ、そしてブレンドすることができる。現在、ほとんどのディーゼル燃料は石油起源から誘導されるが、生物燃料および合成ディーゼルも開発されているところである。残念なことに、今日まで再生可能な生物燃料および合成ディーゼルは高価すぎて現在のディーゼル燃料の要件に見合わない。
【０００６】
常に上昇するディーゼル排気基準に合うように、燃料消費を下げるために、そして現行のディーゼル燃料の要件に合うように、低排気のディーゼル燃料の廉価な供給源が求められている。
【発明の概要】
【０００７】
開示の簡単な要約
本発明は、より詳細には８０％より高いイソパラフィンを含む燃焼ブレンドを含む、高セタン価の高効率ディーゼル（ＨＥ−ディーゼル）燃料ブレンドを含む。
【０００８】
一つの態様ではＨＥ−ディーゼル燃料は、短鎖パラフィン分子、および１〜５個の異性体短鎖メチル、エチル、プロピルまたはイソプロピル側鎖を含む長鎖パラフィンの混合物を含む。ＨＥ−ディーゼル燃料は、増加した短鎖パラフィン分子、および１〜５個の異性
体短鎖メチル、エチル、プロピルまたはイソプロピル側鎖を持つ長鎖パラフィンを含むブレンド剤であることができる。
【０００９】
別の態様では、ディーゼルエンジンの排気が、増加した短鎖パラフィン分子、および１〜５個の異性体短鎖メチル、エチル、プロピルまたはイソプロピル側鎖を持つ長鎖パラフィンを含むＨＥ−ディーゼル燃料を有する燃焼燃料（ａ  ｃｏｍｂｕｓｔｉｎｇ  ｆｕｅｌ）で低減され、ここでＨＥ−ディーゼル燃料は、−８〜０度の上死点後（ＡＴＤＣ）で噴射され、そしてエンジンを２０〜６０％の排気ガス再循環（ＥＧＲ）で操作する。
【００１０】
一つの例では、ＨＥ−ディーゼル燃料はＣ１０、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４またはＣ１５パラフィンから選択される短鎖パラフィンを含むことができる。別の例ではＨＥ−ディーゼル燃料は、Ｃ１５、Ｃ１６、Ｃ１７、Ｃ１８、Ｃ１９、Ｃ２０、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ２４、Ｃ２５またはＣ２６イソパラフィンを含む長鎖パラフィンを含むことができ、そして側鎖は各側鎖に１〜５個の炭素を有し、全炭素の５０パーセント未満が側鎖にある。全パラフィンに対するイソパラフィンの比は、全パラフィンに対して０．８、０．９または０．９９より多いイソパラフィンであることができる。ＨＥ−ディーゼル燃料は、ディーゼル、ケロシン、燃料油、異性化潤滑油ストック、または他の高パラフィン燃料供給源に由来する短鎖パラフィン（Ｃ１０−Ｃ１５）、および長鎖イソパラフィン（Ｃ１５−Ｃ２６）を含むことができる。セタン価は従来のディーゼル燃料より高く、そして６０、６５、７０、７５、８０以上の誘導セタン価を含む約５１〜約８１の範囲であることができる。ＨＥ−ディーゼルに関するセタン価は、４５〜５１、５１〜８１、８１より上、またはさらに８５より大きく変動することができる。ＨＥ−ディーゼルの組成物はさらに１００セタンを超えることができ、これはＨＥ−ディーゼルとして使用でき、またはブレンド剤として使用して別の原料のセタン価を上げることができる。
【００１１】
記載するＨＥ−ディーゼルを用いると、従来のディーゼル燃料を用いた同様な試験法と比べて、燃焼効率が約９８％および９９％改善でき、ＮＯＸ排気が約．５ｇ／ｋｇ燃料から２．５ｇ／ｋｇ燃料の間に低減され、物質排気が約０．４ｇ／ｋｇ燃料から０．７５ｇ／ｋｇ燃料の間に低減され、総炭化水素排気が約２ｇ／ｋｇ燃料から４ｇ／ｋｇ燃料の間に低減され、一酸化炭素排気が約８．５ｇ／ｋｇ燃料から１５ｇ／ｋｇ燃料の間に低減され、ブレーキ熱効率が約１．０％から２．０％まで上昇した。ＨＥ−ディーゼル燃料は、燃料が従来のディーゼル燃料である同一の試験法と比べて、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排気において、少なくとも約１７％、１８％、１９％、２０％以上を含む１０％より大きい低下をもたらす。
【００１２】
記載するＨＥ−ディーゼルを用いて、燃料が従来のディーゼル燃料である同一の試験法と比べて、約６３％、６５％、６８％、７０％以上の減少を含む５５％より多くの粒状物質排気を減少することができる。さらにＨＥ−ディーゼル燃料は、燃料がディーゼル燃料である同一の方法と比べて、少なくとも約８０％、８５％、９０％以上を含む７５％より高い総炭化水素排気の減少をもたらすことができる。ＨＥ−ディーゼル燃料は、燃料がディーゼル燃料である同一の方法と比べて、７０％、７５％、８０％以上の一酸化炭素排気を減少することができる。ＨＥ−ディーゼル燃料は、ＨＥ−ディーゼル燃料、セタンエンハンサー、ＬＴＦＴ燃料、高セタン蒸留物、高セタン直留蒸留物、高セタン塔頂留出物、パラフィン、イソパラフィン、エチルヘキシルニトレート（ＥＨＮ）、およびそれらの組み合わせ物を含む１もしくは複数の成分を含んでなるブレンドされたディーゼル燃料ストックであることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
詳細な説明
ここで本発明の好適な取り合わせ（１もしくは複数）の詳細な記載に着手するが、本発
明の特徴および概念は、別の取り合わせでも明示することができ、そして本発明の範囲は記載または具体的に説明する態様に限定されないと理解すべきである。本発明の範囲は、続く請求の範囲によってのみ限定されるものとする。
【００１４】
以下を含む略語を本出願で使用する：上死点後（ＡＴＤＣ）、正味燃料消費率（ＢＳＦＣ）、ブレーキ熱効率（ＢＴＥ）、一酸化炭素（ＣＯ）、誘導セタン価（ＤＣＮ）、電子制御ユニット（ＥＣＵ）、噴射終了（ＥＯＩ）の時期、排気ガス再循環（ＥＧＲ）、高効率清浄燃焼（ＨＥＣＣ）、高温フィッシャー−トロプシュ（ＨＴＦＴ）燃料、予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）燃焼、炭化水素（ＨＣ）、着火遅れ（ＩＤ）、不溶性画（ＩＳＦ）、低温燃焼（ＬＴＣ）、低温フィッシャー−トロプシュ（ＬＴＦＴ）燃焼、モジュレイテッドキネティックス（ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ｋｉｎｅｔｉｃｓ：ＭＫ）、窒素酸化物（ＮＯＸ）、パラフィン強化清浄燃焼（ＰＥＣＣ）、粒状物質（ＰＭ）、予備混合圧縮着火（ＰＣＣＩ）燃焼、熱放出速度（ＲＯＨＲ）、無煙の部分的高濃度ディーゼル燃焼（ＳＲＤＣ）、可溶性有機画分（ＳＯＦ）、花火着火（ＳＩ）、燃焼の開始（ＳＯＣ）、噴射の開始（ＳＯＩ）、上死点（ＴＤＣ）、および総炭化水素（ＴＨＣ）。
【００１５】
研究者は、進歩したディーゼル燃焼モード、特に高効率清浄燃焼（ＨＥＣＣ）で操作することができるライトデューティターボディーゼルエンジンを含む高度に効率的なディーゼルエンジンを開発した。引用によりその全部を本明細書に編入する２０１０年８月２０日に出願された“Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｌｏｗ  Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  ａｎｄ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｍｏｎｏｘｉｄｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ，”米国特許出願第６１／３７５，３３４号を参照にされたい。従来のディーゼル燃料、ＨＴＦＴ燃料、およびＬＴＦＴ燃料を含む３種の燃料の燃焼は、高ＥＧＲアドバンストディーゼルモード（ａｄｖａｎｃｅｄ  ｄｉｅｓｅｌ  ｍｏｄｅ）下での操作に理想的に適している高着火性（ｉｇｎｉｔｉｏｎ  ｑｕａｌｉｔｙ）（ＤＣＮ８１）燃料を明らかにし、そしてすべての一次汚染物質排出量の減少を導いた。パラフィン強化清浄燃焼（ＰＥＣＣ）は、進歩したディーゼル燃焼技術と高度なパラフィン合成ディーゼル燃料との１つの相乗的組み合わせであり、これは熱力学的効率を維持しながら同時にＮＯｘ、ＰＭ、ＴＨＣ、ＣＯ排気の減少を導いた。
【００１６】
燃料組成および燃料特性の修飾は、ＨＥＣＣのようなＰＣＣＩ操作法を至適化し、そして予備混合燃焼の画分を上げることから生じる望ましくない効果を排除するための可能性を有する。燃料特性は燃料中の炭化水素の分子構造により直接的に決められる。ノルマルアルカン、分枝アルカン、シクロアルカン、アルケンおよび芳香族は、通常の液体炭化水素燃料を構成する主要な種類を占める。
【００１７】
セタン価（ＣＮ）は圧縮によるディーゼル燃料の着火し易さの尺度となる。セタン価は燃料の着火性の特定化であり、そしてエンジンへの噴射時間と燃焼開始との間の遅れにより定量される。着火遅れ期間が短いほど、ＣＮは高い。ＣＮは低温始動性、寒煙、ノイズ、パワー、燃料消費および排気物質のような様々な燃料性能特性に影響を及ぼす燃料特性と見られることが多い。化学的にはＣＮは、ＣＮを特性と考えずに、「燃料の化学組成に依存する変数」として考える方がより正確である（Ｉｎｄｒｉｔｚ，１９８５）。ＣＮ試験に関する一次参照燃料は、２，２，４，４，４，６，８，９−ヘプタメチルノナン（ＨＭＮまたはイソセタンとしても知られている，ＣＮ＝１５）およびヘキサデカン（セタンとも呼ばれている，ＣＮ＝１００）である。他のセタン標準が過去に使用され、そしてその多くが使用する参照燃料およびＣＮ測定法に依存して今日のＣＮ標準に転換されなければならない。ＣＮはまた丁度上で挙げた一次参照燃料よりむしろ二次参照燃料を使用することにより測定され得る。現在２つの二次参照燃料がＵ−１１（ＣＮ＝２０．５）およびＴ−１８（ＣＮ＝７５）と命名され、この組み合わせは２０．６〜７５の範囲のＣＮの未知物質について、切分（ｂｒａｃｋｅｔｉｎｇ）参照燃料として使用される。１５＜ＣＮ
＜２０．５の未知物質について、ＨＭＮおよびＵ−１１が使用される。７５＜ＣＮ＜１００の未知物質について、Ｔ−１８およびセタンが使用される。典型的な従来のディーゼル燃料は、４０から５５の間のセタン価の範囲である。
【００１８】
オクタン価（ＯＮ）は、ガソリンタイプの燃料のノッキング傾向を定めるエンジン試験である。ＯＮはエンドガスの圧縮着火に対する燃料の抵抗（すなわち火炎前面により未だ着火されないシリンダー中の燃料／空気混合物の部分）である。ＣＮが圧縮着火し易さの尺度であり、一方、ＯＮはそれに対する抵抗の尺度である。したがってこの２つの着火特性は互いに逆に相関する。一般に炭化水素のオクタン価は、それらのＣ−ＨおよびＣ−Ｃ結合のエネルギーが、ｎ−アルカン＜イソアルカン＜アルケン＜シクロアルカン＜芳香族炭化水素の順に上がるにつれ上昇する。ＣＮは同じ炭化水素の順で低下する。またＣＮは炭化水素の分子量が上がると上昇する。一般にＣＮとＯＮとの間には逆相関が存在するが、ＣＮおよびＯＮに入る多くの特性により、この関係は全ての条件下で直接的に比例するわけではない。望ましい燃料燃焼特性は、すべての燃料特性で対応する変化なしに、ＣＮ、ＯＮ、低温始動性、寒煙、ノイズ、パワー、燃料消費、排気物質および燃料の品質を向上させる他の特性に変化量（ｖａｒｉａｎｃｅ）をもたらすことができる。
【００１９】
以下に提供する材料および方法は、ディーゼル燃焼の品質および効率を分析するために集めることができる測定およびデータの例である。以下に提供する方法は、ディーゼル燃料試験に使用する分析技法の非限定的例である。１もしくは複数のこれらの方法を使用して、ここに開発した燃料の品質および効率を決定することができる。
【００２０】
一つの態様では、コモンレール式ターボディーゼルエンジンをＨＥＣＣアドバンストディーゼル燃焼モードで操作することができる。エンジンは一定速度および荷重の定常状態条件で操作される。噴射の開始（ＳＯＩ）時期の指令により、−８°ＡＴＤＣから０°ＡＴＤＣで掃射（ｓｗｅｐｔ）して各試験燃料について至適化された噴射条件を見出すことができる。低ＮＯｘ、ＰＭ、ＴＨＣおよびＣＯ排気を達成することができると同時に、進歩した燃焼法と高着火性の燃料とを組み合わせることにより熱効率を保存することができる。別の態様では、開かれた（ｕｎｌｏｃｋｅｄ）電子制御ユニット（ＥＣＵ）を装備した、ＤＤＣ／ＶＭ  Ｍｏｔｏｒｉの２．５Ｌ、４−シリンダーのターボチャージャーを装備したコモンレール直噴型のＥｕｒｏ  ３  コンプライアント軽量ディーゼルエンジンを、２５０ＨＰ  Ｅａｔｏｎの渦電流水冷動力計につなぐことができる。このエンジンおよび動力計は、Ｄｉｇａｌｏｇ  Ｔｅｓｔｍａｔｅ（商標）制御ユニットにより制御される。
【００２１】
粒状物質（ＰＭ）は、試験モード毎に得られる３枚のフィルターのそれぞれについて、５分間のサンプリング時間で、１０：１の希釈率を使用してＳｉｅｒｒａ  ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＢＧ−３ミクロ希釈トンネルを通して採取することができる。このＢＧ−３ミクロ希釈トンネルサンプリングパラメーターを至適化して、最も広い範囲の試験点にわたり粒状サンプルを集めることができる。ＰＭフィルターについては、約３００回の洗浄サイクルを溶媒としてジクロロメタンを使用して２４時間、Ｓｏｘｈｌｅｔ抽出を行う。
【００２２】
ＡＶＬの燃焼排気ベンチＩＩ（ＣＥＢ−ＩＩ）（ＡＶＬ，グラーツ，オーストリア）を使用して、ガス状排気物を測定する。ＮＯｘおよびＮＯはＥｃｏＰｈｙｓｉｃｓの化学発光分析器を使用して測定する。さらに分析せずに、ＮＯ２はＮＯｘとＮＯとの間の差になると想定される。総炭化水素およびメタンはＡＢＢ水素炎イオン化型検出器により測定することができる。総炭化水素は、キャリブレーションガスとしてプロパン−Ｎ２混合物を使用することにより、Ｃ３に基づき報告される。ＣＯおよびＣＯ２は２つの別のＲｏｓｅｍｏｕｎｔの赤外線分析器により測定でき、そしてＯ２はＲｏｓｅｍｏｕｎｔの磁気分析器を使用することにより測定できる。ＣＯ、ＣＯ２およびＯ２分析器に入る熱い排気サン
プルは、水分を低下させるために冷却または乾燥することができる。排気物は乾燥モルに基づき報告された。温度、圧力、および排気物データは、種々の間隔で採取でき、一例ではサンプルが定常操作条件下で１０秒毎に測定される。
【００２３】
圧力トレースは、４つのシリンダーの１もしくは複数の中にある予熱プラグの代わりにＡＶＬ  ＧＵ１２Ｐ圧力変換器を使用して測定することができる。圧力変換器からの電位は、例えばＫｉｓｔｌｅｒ  ５０１０型二重モード増幅器（Ｋｉｓｔｌｅｒ  Ｈｏｌｄｉｎｇ  ＡＧ，ヴィンデルトゥール，スイス）により増幅することができる。直接または増幅された電位をＡＶＬ  ＩｎｄｉＭｏｄｕｌ  ６２１データ獲得システムにより記録することができる。ニードルリフトデータは、シリンダー１のインジェクター上に配置されたＷｏｌｆｆ  Ｃｏｎｔｒｏｌｓ  Ｉｎｃ．のホール効果（Ｈａｌｌ−ｅｆｆｅｃｔ）ニードルリフトセンサーから集められた。またニードルリフトシグナルは、クランクシャフト上に配置されたＡＶＬ３６５Ｃアングルエンコーダーからのクランク角度信号により誘発されるＩｎｄｉＭｏｄｕｌによっても集められた。圧力トレースおよびニードルリフトデータは、０．１クランク角度の解像で記録され、そして２００サイクルにわたり平均された。リアルタイムＩｎｄｉＭｏｄｕｌデータはＰＣに転送され、このＰＣはＡＶＬ  ＩｎｄｉＣｏｍ  １．３および  Ｃｏｎｃｅｒｔｏ  ３．９０ソフトウェアを操作して明白な熱放出速度を算出した（ＡＶＬ  Ｃｏｎｃｅｒｔｏ  ＳｏｆｔＶｅｒｓｉｏｎ  ３．９  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｇｕｉｄｅ，２００６）。
【００２４】
本発明の特定態様である以下の実施例を与える。各実施例は本発明の説明として提供し、本発明の多くの態様の１つおよび以下の実施例は本発明の範囲を限定、または定めるものと解釈すべきではない。
【実施例１】
【００２５】
コモンレールターボディーゼルエンジンは、ＨＥＣＣアドバンストディーゼル燃焼モードで操作する。燃料は標準的なディーゼル燃料に対して試験して、各燃料タイプのＣＮおよび排気特性を決定する。エンジンは一定速度および荷重の定常状態条件で操作する。
噴射の開始（ＳＯＩ）時期の指令により、−８°ＡＴＤＣから０°ＡＴＤＣで掃射して各特定燃料について至適化された噴射条件を見出す。低ＮＯｘ、ＰＭ、ＴＨＣおよびＣＯ排気が達成されると同時に、進歩した燃焼法と高着火性の燃料とを組み合わせることにより熱効率を保存する。試験し、そして従来のディーゼルと比較してＲＨＥ−ディーゼル燃料としての使用を提案する燃料に関する燃料特性を表１で明らかにする。
【００２６】
高度に異性化されたディーゼル燃料は、潤滑水素化分解塔頂流（ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｈｙｄｒｏｃｒａｃｋｅｒ  ｏｖｅｒｈｅａｄ  ｓｔｒｅａｍ）（ＨＥ−ディーゼル
１）を使用して開発した。この流れは９０％より多くの異性化されたパラフィンを含み、異性化パラフィン濃度が高い。この異性化パラフィンはＣ９〜Ｃ２６パラフィンのサイズの範囲であり、ほとんどのパラフィンが分子あたり１２から２４個の間の炭素を有する。異性化パラフィンは１から５の間の側鎖を有し、多くが分子あたり約３または４個の側鎖を持つ。側鎖は、側鎖あたり１から５個の炭素長の範囲である。異性化パラフィンの多くが側鎖に６〜１０個の炭素を有し、中には側鎖に１２もしくは１３個までの炭化水素を有すものもある。
【００２７】
【表１】
2014501815.tif 000002
【実施例２】
【００２８】
ＨＥ−ディーゼル燃料の特性は、パラフィンの濃度、全パラフィンに対するイソパラフィンの比率を調整すること、セタン改良剤濃度を上げること、およびより高いセタン組成物をブレンドすることにより修飾することができる。以下の表２は、従来のディーゼル、ＨＴＦＴ、ＬＴＦＴ、（１）石油系イソパラフィン、（２）ナフテンとブレンドした高セタン塔頂物、（３）大変高いセタン改良剤濃度の従来のディーゼル、（４）短鎖パラフィン、（５）異性化長鎖イソパラフィン（Ｃ１５−Ｃ２６）、（６）Ｃ１０−Ｃ１５由来の石油系イソパラフィン、（７）異性化をＣ側鎖の５０％まで上昇させた、（８）（６）と（７）のブレンドに関する特性を概略する。近似するセタン価（５１未満の標準、５１〜８１の中度、および８１より大）を含む種々のＨＥ−ディーゼル特性の定性的分析。燃料は記載のように組成物中に、かなりの量のパラフィン（Ｐ）、イソパラフィン（Ｉ）、ナフテン（Ｎ）、芳香族（Ａ）、およびセタン指数（ＣＩ）を含む。さらに燃料は長鎖および短鎖炭化水素のより大きい分布を含む。この実施例では、長鎖炭化水素は１５〜２６個の炭素を変動する側鎖の数および長さで含み、そして比較的短い炭化水素は１０〜１５個の炭化水素を含む。異性化はメチルおよびエチル側鎖から、ブチル、プロピルおよびイソプロピル側鎖へと長さが変動する１〜５個の側鎖のいかなる場所に存在してもよい。
【００２９】
【表２】
2014501815.tif 000003
【００３０】
一つの態様では、ＨＥ−ディーゼル燃料は燃料油、ディーゼル、ケロシンまたは他の石油原料からパラフィンを異性化することにより、石油原料から処理される。この原料は異性化の要件に依存して、従来のまたはブレンドされた原料でよい。パラフィンは、ＵＯＰ
Ｉ−８２触媒、Ｉ−８４触媒、Ｉ−１２２触媒、またはＩ−１２４触媒、Ａｂｅｒｍａｒｌｅ  ＡＴＩＳ−２ＬまたはＡＴＩＳ−１Ｌ、ならびにパラフィン含量および石油原料の組成に依存して変動する活性を有する他の触媒から選択される異性化触媒を使用して異性化される。
【００３１】
一つの態様では、ブレンドしたＨＥ−ディーゼル燃料が開発されて、イソパラフィン／パラフィン比、アルコールおよびエーテル含量を上げることにより、および様々なディーゼルエンジンで上がる政府の排気基準に合うように修飾することができる高セタン蒸留物を使用することによりセタン価を改善する。ＨＥＣＣまたはＰＣＣＩエンジンでは、石油系イソパラフィン含量を改変することにより排気が７０〜９０％低減する。
【００３２】
ＨＥ−ディーゼル燃料を開発する能力は、ディーゼル燃料の排気特性を改善し続けるために必須となる。多くのグリーン開発（ｇｒｅｅｎ  ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）の選択肢が提案されてきたが、ガソリンエンジン、ハイブリッドおよび電気自動車は排気管または電気プラントのいずれかで未だに大量の二酸化炭素を生成している。ディーゼル燃料は燃焼効率の上昇、排気の低下およびより広い範囲の燃料供給源を使用する能力により、汚染を劇的に減らすことができた。
【００３３】
最後に、いかなる文献、特に本出願の優先日後の公開日を有する可能性がある任意の文献の考察もそれが本発明の先行技術であるとは認められないことに留意すべきである。同時に以下の請求の範囲のいずれも、引用によりこの詳細な説明または明細書に本発明のさらなる態様として編入される。
【００３４】
本明細書に記載したシステムおよび方法を詳細に記載したが、様々な変更、置換および改変が以下の請求の範囲により定める本発明の精神および範囲から逸脱せずに作成できると理解すべきである。当業者は好適な態様を研究し、そして本明細書にまさに記載するようにではなく本発明を実施する他の方法を確認できるかもしれない。本発明者は本発明の変更および均等物は請求の範囲の中にあるが、記載、要約および図面は本発明の範囲を限定するために使用するものではない。本発明は以下の請求の範囲およびそれらの均等物の
ようにできる限り広くなることを特別に意図している。
【００３５】
参考文献
本明細書で引用するすべての文献は、参照により明白に編入する。いかなる文献、特に本出願の優先日後の公開日を有する可能性がある任意の文献の考察もそれが本発明の先行技術であるとは認められない。編入する文献を便宜上ここに列挙する：
１．  ２０１０年８月２０日に出願された“Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｌｏｗ  Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  Ａｎｄ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｍｏｎｏｘｉｄｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ，”米国特許出願第６１／３７５，３３４号
２．  Ａｋｉｈａｍａ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｍｏｋｅｌｅｓｓ  Ｒｉｃｈ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｒｅｄｕｃｉｎｇ
Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．”ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ  ２００１−０１−０６５５（２００１）．
３．  Ａｓａｎｕｍａ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｓｕｌｆｕｒ−Ｆｒｅｅ
ａｎｄ  Ａｒｏｍａｔｉｃｓ−Ｆｒｅｅ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｆｕｅｌ  ｏｎ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ  ｕｓｉｎｇ  Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  ＰＭ  ａｎｄ  ＮＯｘ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ．”ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ  ２００３−０１−１８６５（２００３）．
４．  ＡＶＬ，ＡＶＬ  Ｃｏｎｃｅｒｔｏ  ＳｏｆｔＶｅｒｓｉｏｎ  ３．９  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｇｕｉｄｅ．Ｉｎ  ２００６；Ｖｏｌ．ＡＴ１６３５Ｅ  Ｒｅｖ．０３．
５．  Ｂｉｅｌａｃｚｙｃ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  Ｆｕｅｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｎ  Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ  ｆｒｏｍ  ｔｈｅ  Ｌａｔｅｓｔ  Ｌｉｇｈｔ−Ｄｕｔｙ  Ｄｉ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｅｎｇｉｎｅ．”ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ  ２００３−０１−１８８２（２００３）．
６．  Ｂｒｉｋｅｒ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｄｉｅｓｅｌ  Ｆｕｅｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｂｙ  ＧＣ−ＦＩＭＳ：Ｎｏｒｍａｌ  Ｐａｒａｆｆｉｎｓ，Ｉｓｏｐａｒａｆｆｉｎｓ，ａｎｄ  Ｃｙｃｌｏｐａｒａｆｆｉｎｓ，”Ｅｎｅｒｇｙ  ＆  Ｆｕｅｌｓ  １５：９９６−１００２（２００１）．
７．  Ｃｈｅｎ  ａｎｄ  Ｓｐｅｒｌｉｎｇ，“Ｃａｓｅ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔ−Ｄｕｔｙ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅｓ  ｉｎ  Ｅｕｒｏｐｅ．”Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ａｉｒ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ  Ｂｏａｒｄ，Ｆｉｎａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ，Ｃｏｎｔｒａｃｔ  ０２−３１０，Ｐｒｏｊｅｃｔ  Ｎｏ．００８５４５（２００４）．
８．  Ｃｈｏ，ｅｔ  ａｌ．，Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ
ｏｆ  ｔｈｅ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｆｕｅｌ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ｏｎ  ｈｉｇｈ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｃｌｅａｎ  ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ（ＨＥＣＣ）ｉｎ  ａ  ｌｉｇｈｔ−ｄｕｔｙ  ｄｉｅｓｅｌ  ｅｎｇｉｎｅ．ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ
２００９−０１−２６６９（２００９）．
９．  Ｄｅｃ，“Ａ  Ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌ  Ｍｏｄｅｌ  ｏｆ  ＤＩ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｌａｓｅｒ−Ｓｈｅｅｔ  Ｉｍａｇｉｎｇ．”ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ  ９７０８７３（１９９７）．
１０．  Ｆｕｊｉｍｏｔｏ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｉｘｅｄ  Ｆｕｅｌ  Ｏｉｌ  Ｃｏｍｐｏｓｅｄ  ｏｆ  Ｆｕｅｌ  Ｗｉｔｈ  Ｈｉｇｈ  Ｖｏｌａｔｉｌｉｔｙ  ａｎｄ  Ｔｈａｔ  ｗｉｔｈ  Ｌｏｗ  Ｖｏｌａｔｉｌｉｔｙ．”ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ  ２００４−０１−１８４５（２００４）．
１１．  Ｇｈｏｓｈ，“Ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｃｅｔａｎｅ  Ｉｍｐｒｏｖｅｒｓ  ｏｎ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｆｕｅｌｓ，”Ｅｎｅｒｇｙ  ＆  Ｆｕｅｌｓ，２２：１０７３-１０７９（２００８）．
１２．  Ｈａｒｄｅｎｂｅｒｇ  ａｎｄ  Ｅｈｎｅｒｔ，“Ｉｇｎｉｔｉｏｎ  ｑｕａｌ
ｉｔｙ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｐｒｏｂｌｅｍｓ  ｗｉｔｈ  ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ  ｆｕｅｌｓ  ｆｏｒ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｉｇｎｉｔｉｏｎ  ｅｎｇｉｎｅｓ，”ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ  ８１１２１２（１９８１）．
１３．  Ｉｎｄｒｉｔｚ，“Ｗｈａｔ  Ｉｓ  Ｃｅｔａｎｅ  Ｎｕｍｂｅｒ？”Ｐｒｅｐ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｄｉｖ．Ｐｅｔ．Ｃｈｅｍ．，３０：２８２（１９８５）．１４．  Ｋａｗａｍｏｔｏ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｏｍｂｕｔｉｏｎ  Ｃｏｎｃｅｐｔ  ａｎｄ  Ｆｕｅｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｙ  ｆｏｒ  Ｕｌｔｒａ−Ｃｌｅａｎ  ＤＩ  Ｄｉｅｓｅｌ．”ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ  ２００４−０１−１８６８（２００４）．
１５．  Ｋｉｔａｎｏ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  Ｆｕｅｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｎ  Ｐｒｅｍｉｘｅｄ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｉｇｎｉｔｉｏｎ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｉｎ  ａ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｅｎｇｉｎｅ．”ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ  ２００３−０１−１８１５（２００３）．
１６．  Ｎｉｓｈｉｕｍｉ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  Ｃｅｔａｎｅ  Ｎｕｍｂｅｒ  ａｎｄ  Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐａｒａｆｆｉｎｉｃ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｆｕｅｌｓ  ｏｎ  ＰＭ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ａ  ＤＩ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｅｎｇｉｎｅ．”ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ  ２００４−０１−２９６０（２００４）．
１７．  Ｏｇａｗａ  ａｎｄ  Ｏｋａｄａ，“Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｆｕｅｌｓ  ｏｎ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ：  Ｐａｒｔ  ２．Ｆｕｅｌｓ  ｆｏｒ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃｙｌｉｎｄｅｒ  Ｅｎｇｉｎｅ  Ｔｅｓｔ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ＷＧ  ｏｆ  ＪＣＡＰ”Ｒ＆Ｄ  Ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  Ｔｏｙｏｔａ  ＣＲＤＬ  ３８：５４−６７（２００３）．
１８．  Ｓｃｈｍｉｄｔ’ｓ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｃａｒ  Ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ  ｔｏ  ２０１３（２０１０）．
１９．  Ｓｕｐｐｅｓ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｉｍｐａｃｔ  ｏｆ  ｃｅｔａｎｅ  ｉｍｐｒｏｖｅｒｓ  ｏｎ  ｉｇｎｉｔｉｏｎ  ｄｅｌａｙ  ｔｉｍｅｓ  ｏｆ  ｓｅｖｅｒａｌ
ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ  ｂｉｏｆｕｅｌｓ．Ｂｉｏｅｎｅｒｇｙ  ‘９６Ｔｈｅ  Ｓｅｖｅｎｔｈ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｂｉｏｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ｓｏｕｔｈｅａｓｔｅｒｎ  Ｒｅｇｉｏｎａｌ  Ｂｉｏｍａｓｓ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｐｒｏｇｒａｍ，１９９６ｂ；ｐ３７７．
２０．  Ｓｕｐｐｅｓ，ｅｔ  ａｌ．，．“Ｃｅｔａｎｅ−Ｉｍｐｒｏｖｅｒ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  Ｉｍｐａｃｔ  ｏｆ  Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ  Ｅｎｅｒｇｙ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｒｅｌａｔｉｖｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ２−Ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ
Ｎｉｔｒａｔｅ  ａｎｄ  Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｇｌｙｃｏｌ  Ｄｉｎｉｔｒａｔｅ．”Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．３６：４３９７−４０４（１９９７）．２１．  Ｙａｎｇ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｎｅｕｒａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｅｔａｎｅ  Ｎｕｍｂｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｉｓｏｐａｒａｆｆｉｎｓ  ａｎｄ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｆｕｅｌ．”Ｐｅｔｒ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．１９：５７３（２００１）．
２２．  Ｚａｎｎｉｓ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ
Ｄｉｅｓｅｌ  Ｆｕｅｌ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｎ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ（ＤＩ）Ｄｉｅｓｅｌ  Ｅｎｇｉｎｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ａｎｄ  Ｐｏｌｌｕｔａｎｔ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ．”Ｅｎｅｒｇｙ  ＆  Ｆｕｅｌｓ  ２１：２６４２−５４（２００７）．
【国際調査報告】
2014501815.tif 000004
2014501815.tif 000005
2014501815.tif 000006