(57)【要約】  直接噴射式火花点火機関からの粒子状物質排出を低減する方法であって、方法が、機関にガソリン組成物で燃料を供給することを含み、ガソリン組成物が、炭化水素ベース燃料であって、ベース燃料に基づいて、５％ｖ以下の少なくとも９個の炭素原子の芳香族化合物、最大１５０℃のＴ９０および１９０℃以下の最終沸点を有する炭化水素ベース燃料を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接噴射式火花点火機関からの粒子状物質排出を低減する方法であって、前記方法が、前記機関にガソリン組成物で燃料を供給することを含み、前記ガソリン組成物が、炭化水素ベース燃料であって、前記ベース燃料に基づいて、５％ｖ以下の少なくとも９個の炭素原子の芳香族化合物、最大１５０℃のＴ９０、および１９０℃以下の最終沸点を有する炭化水素ベース燃料を含む、方法。
【請求項２】
前記炭化水素ベース燃料が１８０℃以下の最終沸点を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記粒子状物質排出の低減が、前記ガソリン組成物のＰＭ指数（ＳＡＥ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒ  ２０１０−０１−２１１５）の低下によって測定される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ガソリン組成物が１．０以下のＰＭ指数を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記ガソリン組成物が、メタノール、エタノール、イソプロパノールおよびイソブタノール、炭酸ジエチルから選択される少なくとも１つの含酸素添加剤を０〜１０％ｖ含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記炭化水素ベース燃料が、１０〜２０％ｖのオレフィンを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記炭化水素ベース燃料が、１２〜１８％ｖのオレフィンを含む、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記炭化水素ベース燃料が、前記ベース燃料に基づいて、５％ｖ以下の少なくとも１０個の炭素原子のオレフィンを含む、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記ベース燃料が、３０〜４０℃の範囲の初期沸点、４５〜５７℃の範囲のＴ１０、８２〜１０４℃の範囲のＴ５０、１４０〜１５０℃の範囲のＴ９０を有する、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記燃料組成物が、１つ以上の抗酸化物質を含む、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
直接噴射式火花点火機関からの粒子状物質排出を低減するためのガソリン組成物の使用であって、前記ガソリン組成物が、炭化水素ベース燃料であって、前記ベース燃料に基づいて、５％ｖ以下の少なくとも９個の炭素原子の芳香族化合物、最大１５０℃のＴ９０、および１９０℃以下の最終沸点を有する炭化水素ベース燃料を含む、使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直接噴射式火花点火機関からの粒子状物質排出を低減する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火花点火燃焼機関、特に直接噴射式火花点火機関からの粒子状物質排出の環境への影響についての懸念が高まっている。これにより、低減された粒子状物質排出で作動する自動車の需要が高まっている。
【０００３】
火花点火燃焼機関用に開発された現在の炭化水素燃料は、特に粒子状物質排出量に関しては、直接噴射式火花点火機関に最適化されていないか、実際に有益ではない可能性がある。したがって、直接噴射式火花点火機関の作動由来の粒子状物質排出を低減する方法を見出すことが望ましいであろう。
【０００４】
ＷＯ２００４／１１３４７６は、火花点火燃焼機関における燃料としての使用が、機関のクランクケース潤滑剤の改善された安定性をもたらす、特定のパラメータを満たすガソリン組成物を開示している。しかしながら、この文献では、直接噴射式火花点火機関において粒子状物質排出を低減するためにそのような燃料を使用することについての言及はない。
【発明の概要】
【０００５】
本発明によれば、直接噴射式火花点火機関からの粒子状物質排出を低減する方法が提供され、方法は、機関にガソリン組成物で燃料を供給することを含み、ガソリン組成物は、炭化水素ベース燃料であって、ベース燃料に基づいて、５％ｖ以下含の少なくとも９個の炭素原子の芳香族化合物を含み、最大１５０℃のＴ９０および１９０℃以下の最終沸点である炭化水素ベース燃料を含む。
【０００６】
本発明によれば、直接噴射式火花点火機関からの粒子状物質排出を低減するためのガソリン組成物の使用がさらに提供され、ガソリン組成物は、炭化水素ベース燃料であって、ベース燃料に基づいて、５％ｖ以下の少なくとも９個の炭素原子の芳香族化合物を含み、最大１５０℃のＴ９０および１９０℃以下の最終沸点である炭化水素ベース燃料を含む。
【０００７】
驚くべきことに、特定のパラメータを満たすガソリン組成物を選択することにより、直接噴射式火花点火機関からの粒子状物質排出が低減されることが分かった。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
Ｃ９＋芳香族化合物の低含有量は、１５０℃未満のＴ９０および１９０℃以下の最終沸点と共に、本発明のガソリン組成物を燃料とする直接噴射火花点火内燃機関からの粒子状物質排出の低減を達成する上で重要なパラメータであると考えられている。
【０００９】
「５％ｖ以下の少なくとも９個の炭素原子の芳香族化合物」とは、炭化水素ベース燃料が、ベース燃料に基づいて、９個以上の炭素原子を有する芳香族化合物をそれぞれ０〜５％ｖの範囲の量で含むことを意味する。
【００１０】
本発明の使用および方法は、ゼロまで低減すること（すなわち、粒子状物質排出を排除すること）を含む、直接噴射火花点火内燃機関からの粒子状物質排出をある程度低減するのを達成するために使用され得る。それは、粒子状物質排出の所望の目標レベルを達成する目的で使用されてもよい。本明細書の方法および使用は、好ましくは、１９０℃を超える最終沸点、１５０℃以上のＴ９０を有し、９個以上の炭素原子を有する芳香族化合物を５ｖ％超含むガソリン燃料組成物と比較して、直接噴射火花点火内燃機関からの粒子状物質排出の５％以上の低減、より好ましくは、直接噴射火花点火内燃機関からの粒子状物質排出の１０％以上の低減、さらにより好ましくは直接噴射火花点火内燃機関からの粒子状物質排出の１５％の低減、特に、直接噴射火花点火内燃機関からの３０％以上の低減を達成する。
【００１１】
本明細書では、直接噴射火花点火内燃機関からの粒子状物質排出を測定するための任意の好適な方法を使用することができる。粒子状物質排出を測定する好適な方法の例は、次のＳＡＥ  ｐａｐｅｒ：ＳＡＥ  ２０１０−０１−２１１５、２０１０年１０月２５日発行、に見出すことができ、これは、ガソリン組成物のＰＭ指数の低下による粒子状物質排出の低減を測定する。本発明での使用に好適なガソリン組成物は、好ましくは、ＳＡＥ  ２０１０−０１−２１１５に開示された試験方法に従って測定して、１．０以下、より好ましくは０．９５以下、さらにより好ましくは０．９以下のＰＭ指数を有する。
【００１２】
ガソリンには炭化水素の混合物が含まれ、最適な沸点範囲とその蒸留曲線は、その年の気候と季節によって変化する。上記で定義されたガソリン中の炭化水素は、直留ガソリン、合成生成芳香族炭化水素混合物、熱分解または接触分解炭化水素、水素化分解石油留分または接触改質炭化水素およびこれらの混合物から既知の様式で都合よく誘導され得る。含酸素添加剤（化石または生物由来の両方）はガソリンに組み込むことができ、これらにはアルコール（メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｔｅｒｔブタノール、イソブタノールなど）およびエーテル、好ましくは１分子あたり５個以上の炭素原子を含むエーテル、例えば、メチルｔｅｒｔブチルエーテル（ＭＴＢＥ）またはエチルｔｅｒｔブチルエーテル（ＥＴＢＥ）が含まれる。燃料組成物中に存在する含酸素添加剤の量は、含酸素添加剤種の一般的な燃料仕様に依存する。例えば、ＥＮ２２８仕様では最大酸素含有量を質量で３．７３％に設定しているため、これに適合するように含酸素添加剤含有量のレベルを調整する必要がある。
【００１３】
ｔｅｒｔブタノールまたはＭＴＢＥの含有を避けることが好ましい。したがって、本発明の好ましいガソリン組成物は、メタノール、エタノール、イソプロパノールおよびイソブタノールから選択される少なくとも１つの含酸素添加剤を０〜１０体積％含有する。
【００１４】
理論的モデリングは、本発明のガソリン組成物にエタノールを含めることにより、特に、より低温の機関運転条件下で、エンジン潤滑剤の安定性がさらに向上することを示唆している。したがって、本発明のガソリン組成物は、最大１０体積％のエタノール、好ましくは２〜１０％ｖ、より好ましくは４〜１０％ｖ、例えば５〜１０％ｖのエタノールを含むことが好ましい。
【００１５】
本明細書のガソリン組成物に含めることができる他の含酸素添加剤には、エタノールおよびＣＯ２から触媒的に製造されるジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、酢酸エチルなどのエステルおよびメチルエチルケトンなどのケトンが含まれる。
【００１６】
含酸素添加剤は、化学的手段を通じてＰＮ排出を低減するのに役立ち得る。
【００１７】
本発明によるガソリン組成物は、有利には鉛を含まず（無鉛）、これは法律で定められ得る。許可されている場合、無鉛のアンチノック化合物および／またはバルブシート後退保護化合物（例えば、既知のカリウム塩、ナトリウム塩またはリン化合物）が存在する場合がある。
【００１８】
オクタン価は、ＲＯＮ、ＭＯＮ、またはアンチノック指数（Ａｋｉ）（（ＲＯＮ＋ＭＯＮ）／２）で定義することができる。ＲＯＮが指定されている場合、通常９２より大きくなる。アンチノック指数が指定されている場合、通常８５を超える。
【００１９】
現代のガソリンは、本質的に低硫黄燃料であり、例えば、２００ｐｐｍｗ未満の硫黄、好ましくは５０ｐｐｍｗ以下の硫黄を含む。
【００２０】
当業者に容易に理解されるように、上記で定義された炭化水素ベース燃料は、定義されたパラメータを満たすために好適な炭化水素、例えば、製油所ストリームをブレンドすることにより既知の様式で都合よく調製することができる。オレフィン含有量は、オレフィンに富む製油所ストリームを含めることにより、および／または任意の相対比率でジイソブチレンなどの合成成分を添加することにより、高めることができる。
【００２１】
２，４，４−トリメチル−１−ペンテンとしても知られるジイソブチレン（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｆｉｎｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）は、典型的に、異性体の混合物（２，４，４−トリメチル−１−ペンテンおよび２，４，４−トリメチル−２−ペンテン）であり、ブテン異性体分離プロセスからのイソブチレンの硫酸抽出物を約９０℃まで加熱することによって調製される。Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ、「Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、第４版、第４巻、７２５ページに記載されているように、収率は、典型的に、９０％であり、８０％二量体および２０％三量体の混合物である。
【００２２】
上記で定義されたガソリン組成物は、抗酸化物質、腐食防止剤、無灰洗剤、脱色剤、染料、潤滑性向上剤および合成または鉱油担体流体などの１つ以上の添加剤を様々に含み得る。好適なそのような添加剤の例は、米国特許第５，８５５，６２９号およびＤＥ−Ａ−１９９５５６５１に一般的に記載されている。
【００２３】
添加剤成分は、別々にガソリンに添加するか、１つ以上の希釈剤とブレンドして添加剤濃縮物を形成し、一緒にベース燃料に添加することができる。
【００２４】
本発明の方法での使用に好ましいガソリン組成物は、ガソリン組成物の酸化安定性を改善するために１つ以上の抗酸化物質を含む。本明細書では、ガソリン組成物での使用に好適な任意の抗酸化添加剤を使用することができる。本明細書での使用に好ましい抗酸化物質は、ヒンダードフェノール、例えば、ＢＨＴ（ブチル化ヒドロキシトルエン）である。ガソリン組成物は、１０ｐｐｍｗ〜１００ｐｐｍｗの抗酸化物質を含むことが好ましい。
【００２５】
生物由来であることができ、本明細書での使用に好適な非含酸素高オクタン成分には、イソブチレンまたはイソオクテン、イソオクタン、トリプタンおよびイソペンテンが含まれる。これらの非含酸素高オクタン化合物は、点火と燃焼の最適化により、ＰＮ排出を低減するのに役立つ。
【００２６】
本発明の方法で使用される好ましいガソリン組成物は、以下の特徴の１つ以上を有する：
（ｉ）炭化水素ベース燃料が、少なくとも１０％ｖのオレフィンを含む、
（ｉｉ）炭化水素ベース燃料が、少なくとも１２％ｖのオレフィンを含む、
（ｉｉｉ）炭化水素ベース燃料が、少なくとも１３％ｖのオレフィンを含む、
（ｉｖ）炭化水素ベース燃料が、最大２０％ｖのオレフィンを含む、
（ｖ）炭化水素ベースの燃料が、最大１８％ｖのオレフィンを含み、
（ｖｉ）ベース燃料が、少なくとも２８℃の初期沸点（ＩＢＰ）を有する、
（ｖｉｉ）ベース燃料が、少なくとも３０℃のＩＢＰを有する、
（ｖｉｉｉ）ベース燃料が、最大４２℃のＩＢＰを有する、
（ｉｘ）ベース燃料が、最大４０℃のＩＢＰを有する、
（ｘ）ベース燃料が、少なくとも４２℃のＴ１０を有する、
（ｘｉ）ベース燃料が、少なくとも４５℃のＴ１０を有する、
（ｘｉｉ）ベース燃料が、少なくとも４６℃のＴ１０を有する、
（ｘｉｉｉ）ベース燃料が、最大５８℃のＴ１０を有する、
（ｘｉｖ）ベース燃料が、最大５７℃のＴ１０を有する、
（ｘｖ）ベース燃料が、最大５６℃のＴ１０を有する、
（ｘｖｉ）ベース燃料が、少なくとも８０℃のＴ１０を有する、
（ｘｖｉｉ）ベース燃料が、少なくとも８２℃のＴ１０を有する、
（ｘｖｉｉｉ）ベース燃料が、少なくとも８３℃のＴ１０を有する、
（ｘｉｘ）ベース燃料が、最大１０５℃のＴ１０を有する、
（ｘｘ）ベース燃料が、最大１０４℃のＴ１０を有する、
（ｘｘｉ）ベース燃料が、最大１０３℃のＴ１０を有する、
（ｘｘｉｉ）ベース燃料が、少なくとも１３５℃のＴ９０を有する、
（ｘｘｉｉｉ）ベース燃料が、少なくとも１４０℃のＴ９０を有する、
（ｘｘｉｖ）ベース燃料が、少なくとも１４２℃のＴ９０を有する、
（ｘｘｖ）ベース燃料が、最大１５０℃のＴ９０を有する、
（ｘｘｖｉ）ベース燃料が、最大１４５℃のＴ９０を有する、
（ｘｘｖｉｉ）ベース燃料が、最大１４３℃のＴ９０を有する、
（ｘｘｖｉｉｉ）ベース燃料が、１９０℃以下のＦＢＰを有する、
（ｘｘｉｘ）ベース燃料が、１８５℃以下のＦＢＰを有する、
（ｘｘｘ）ベース燃料が、１８０℃以下のＦＢＰを有する、
（ｘｘｘｉ）ベース燃料が、１７５℃以下のＦＢＰを有する、
（ｘｘｘｉｉ）ベース燃料が、１７２℃以下のＦＢＰを有する、
（ｘｘｘｉｉｉ）ベース燃料が、少なくとも１６５℃のＦＢＰを有する、および
（ｘｘｘｉｖ）ベース燃料が、少なくとも１６８℃のＦＢＰを有する。
【００２７】
上記の特徴の好ましい組み合わせの例には、（ｉ）および（ｉｖ）、（ｉｉ）および（ｖ）、（ｉｉｉ）および（ｖ）、（ｖｉ）、（ｖｉｉｉ）、（ｘ）、（ｘｉｉ）、（ｘｖｉ）、（ｘｉｘ）、（ｘｘｉｉ）、（ｘｘｖ）および（ｘｘｉｘ）、（ｖｉｉ）、（ｉｘ）、（ｘｉ）、（ｘｉｖ）、（ｘｖｉｉ）、（ｘｘ）、（ｘｘｉｉｉ）、（ｘｘｖ）および（ｘｘｘ）、（ｖｉｉ）、（ｉｘ）、（ｘｉｉ）、（ｘｖ）、（ｘｖｉｉｉ）、（ｘｘｉ）、（ｘｘｉｖ）、（ｘｘｖｉｉ）、（ｘｘｘｉｉｉ）および（ｘｘｘｉｖ）が含まれる。
【００２８】
本明細書に記載のガソリン組成物の使用は、直接噴射式火花点火機関における粒子状物質排出を低減することに加えて、多くの利点のうちの１つを与えることができる。これらの利点には、オイル交換の頻度の減少、機関の摩耗、例えば、エンジン軸受けの摩耗、機関構成部品の摩耗（例えば、カムシャフトおよびピストンクランクの摩耗）、加速性能の向上、最大出力の向上、および／または燃費の向上が含まれる。
【００２９】
本発明は、以下の例示的な実施例から理解され、ここで、別途の指示がない限り、温度は摂氏であり、部、パーセンテージおよび比率は体積による。当業者は、様々な燃料が既知の製油所ストリームから既知の様式で調製され、それ故所与の組成パラメータの知識から容易に再現可能であることを容易に理解するであろう。
【００３０】
実施例では、試験燃料を燃料とする直接噴射式火花点火機関におけるガソリン組成物の粒子状物質排出試験を、以下の手順を使用して実施した。
【実施例】
【００３１】
実施例１〜４の燃料組成物を以下の表２に示す。これらの各々は、以下の表１に示す特性を有するガソリンベース燃料から調製され、各実施例では、重質芳香族化合物（少なくとも１０個の炭素原子を有する芳香族化合物）のｖ％は、下記の表２で指定されている量の重質芳香族化合物（Ｃ９＋）を含むように調整されている。したがって、実施例１は０％ｖの重質芳香族化合物を含み、実施例２は４％ｖの重質芳香族化合物を含み、実施例３は８％ｖの重質芳香族化合物を含み、実施例４は１２％ｖの重質芳香族化合物を含む。
【００３２】
【表１】
2021510389.tif 000002
【００３３】
表２の燃料組成物を、そのＰＮ指数を測定するために、ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ  ２０１０−０１−２１１５に記載されている粒子状物質排出試験に供する。結果を以下の表２に示す。
【００３４】
【表２】
2021510389.tif 000003
【００３５】
考察
上記の表２の結果から分かるように、ベース燃料に基づいて、５％ｖ以下の少なくとも９個の炭素原子の芳香族化合物を含む、１５０℃未満のＴ９０および１９０℃以下の最終沸点の炭化水素ベース燃料は、粒子状物質排出を大幅に低減させる（ＰＭ指数の低下によって測定）。
【手続補正書】
【提出日】令和2年9月10日(2020.9.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接噴射式火花点火機関からの粒子状物質排出を低減する方法であって、前記方法が、前記機関にガソリン組成物で燃料を供給することを含み、前記ガソリン組成物が、炭化水素ベース燃料であって、前記ベース燃料に基づいて、５％ｖ以下の少なくとも９個の炭素原子の芳香族化合物、最大１５０℃のＴ９０、および１９０℃以下の最終沸点を有する炭化水素ベース燃料を含む、方法。
【請求項２】
前記炭化水素ベース燃料が１８０℃以下の最終沸点を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記粒子状物質排出の低減が、前記ガソリン組成物のＰＭ指数（ＳＡＥ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒ  ２０１０−０１−２１１５）の低下によって測定される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ガソリン組成物が１．０以下のＰＭ指数を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記炭化水素ベース燃料が、前記ベース燃料に基づいて、５％ｖ以下の少なくとも１０個の炭素原子のオレフィンを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】令和2年9月28日(2020.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
考察
上記の表２の結果から分かるように、ベース燃料に基づいて、５％ｖ以下の少なくとも９個の炭素原子の芳香族化合物を含む、１５０℃未満のＴ９０および１９０℃以下の最終沸点の炭化水素ベース燃料は、粒子状物質排出を大幅に低減させる（ＰＭ指数の低下によって測定）。
以下に実施態様項を記載する。
態様１
直接噴射式火花点火機関からの粒子状物質排出を低減する方法であって、前記方法が、前記機関にガソリン組成物で燃料を供給することを含み、前記ガソリン組成物が、炭化水素ベース燃料であって、前記ベース燃料に基づいて、５％ｖ以下の少なくとも９個の炭素原子の芳香族化合物、最大１５０℃のＴ９０、および１９０℃以下の最終沸点を有する炭化水素ベース燃料を含む、方法。
態様２
前記炭化水素ベース燃料が１８０℃以下の最終沸点を有する、態様１に記載の方法。
態様３
前記粒子状物質排出の低減が、前記ガソリン組成物のＰＭ指数（ＳＡＥ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒ  ２０１０−０１−２１１５）の低下によって測定される、態様１または２に記載の方法。
態様４
前記ガソリン組成物が１．０以下のＰＭ指数を有する、態様１〜３のいずれかに記載の方法。
態様５
前記ガソリン組成物が、メタノール、エタノール、イソプロパノールおよびイソブタノール、炭酸ジエチルから選択される少なくとも１つの含酸素添加剤を０〜１０％ｖ含む、態様１〜４のいずれかに記載の方法。
態様６
前記炭化水素ベース燃料が、１０〜２０％ｖのオレフィンを含む、態様１〜５のいずれかに記載の方法。
態様７
前記炭化水素ベース燃料が、１２〜１８％ｖのオレフィンを含む、態様１〜６のいずれかに記載の方法。
態様８
前記炭化水素ベース燃料が、前記ベース燃料に基づいて、５％ｖ以下の少なくとも１０個の炭素原子のオレフィンを含む、態様１〜７のいずれかに記載の方法。
態様９
前記ベース燃料が、３０〜４０℃の範囲の初期沸点、４５〜５７℃の範囲のＴ１０、８２〜１０４℃の範囲のＴ５０、１４０〜１５０℃の範囲のＴ９０を有する、態様１〜８のいずれかに記載の方法。
態様１０
前記燃料組成物が、１つ以上の抗酸化物質を含む、態様１〜９のいずれかに記載の方法。
態様１１
直接噴射式火花点火機関からの粒子状物質排出を低減するためのガソリン組成物の使用であって、前記ガソリン組成物が、炭化水素ベース燃料であって、前記ベース燃料に基づいて、５％ｖ以下の少なくとも９個の炭素原子の芳香族化合物、最大１５０℃のＴ９０、および１９０℃以下の最終沸点を有する炭化水素ベース燃料を含む、使用。
【国際調査報告】
2021510389.tif 000004
2021510389.tif 000005
2021510389.tif 000006