(57)【要約】【課題】可能な限りよい条件下、可能な限り広い回転数／負荷の範囲でのＨＣＣＩ燃焼方式の利用を可能ならしめる。【解決手段】基本燃料を、ＡＳＴＭ  Ｄ−１６５５で規定されているようなジェットＢ類から選択し、かつ、パラフィン類；ニトロ化合物類；ペルオキシド類；炭酸エステル類；アセタール類；エーテル類；アルコール類；グリコールエーテル類およびグリコールエステル類のうちから、ＨＣＣＩ燃焼方式またはどちらかと言えば均質な相での自己点火による燃焼方式でのエンジン機能に要求されるところに適合した燃料の蒸留曲線に典型的である形をもつ蒸留曲線を混合物に保証するように、選択された、少なくとも１種の構成成分または複数の構成成分の組合せをそこに配合したことを特徴とする組成を決定する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本燃料を、ＡＳＴＭ  Ｄ−１６５５で規定されているようなジェットＢ類から選択し、かつ、
・パラフィン類；
・ニトロ化合物類；
・ペルオキシド類；
・炭酸エステル類；
・アセタール類；
・エーテル類；
・アルコール類；
・グリコールエーテル類；および
・グリコールエステル類
のうちから、ＨＣＣＩ燃焼方式またはどちらかと言えば均質な相での自己点火による燃焼方式でのエンジン機能に要求されるところに適合した燃料の蒸留曲線に典型的である形をもつ蒸留曲線を混合物に保証するように、選択された、少なくとも１種の構成成分または複数の構成成分の組合せをそこに配合したことを特徴とする組成を決定することを特徴とする、内燃機関用燃料組成物の製造方法。
【請求項２】
ジェットＢに添加すべき成分を下記マトリックスの中から選択することを特徴とする請求項１に記載の方法：
【表１】
2004197103.tif 000004
ここに、１から２０までの数は各々に、上記範囲内の沸点およびセタン価を示す化合物群を表わし、該成分は該マトリックスの左上から右下へ向かう対角線に実質的に沿って選択される。
【請求項３】
ジェットＢに、前記マトリックスの各行の代表を配合して、組成物を調製することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
成分または成分組合せが、
・２−メチルヘキサン、ｎ−ヘプタン、２−メチルオクタン、２−メチルノナン、ｎ−オクタン、３，６−ジメチルオクタン、３−メチルノナン、２，９−ジメチル−５，６−ジイソアミルデカン、ノナン、デカン、ウンデカン、３−エチルデカン、５−ブチルノナン、７，８−ジメチルテトラデカン、２，６，１０−トリメチルドデカン、２，３，１０−トリメチルウンデカン、６−プロピルドデカン、線状パラフィン類ＣｎＨ２ｎ＋２（ｎ≧１４）；
・ニトロメタン、ニトロエタン、ニトロプロパン、ニトロベンゼン、ニトロトルエン；
・ｔ−ブチルペルオキシド；
・炭酸ジエチル；
・ポリエトキシエチラール；
・ジメトキシメタン、ジエトキシプロパン、ジエトキシブタン、ジ−ｎ−ペンチルエーテル、ジ−ｎ−ペントキシメタン；
・オクタノール、ノナノール、ドデカノール；
・ジメチルグリコール、ジメチルジグリコール、エチルジグリコール、エチルトリグリコール；および
・ブチルグリコールアセテート
のうちから選ばれた少なくとも１種の化合物を、使用化合物の沸点およびセタン価に応じて選ばれた割合で、含んでいることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の方法によって、
−ＡＳＴＭ  Ｄ−１６５５で規定されているようなジェットＢを含有してなる基本燃料；および
・パラフィン類；
・ニトロ化合物類；
・ペルオキシド類；
・炭酸エステル類；
・アセタール類；
・エーテル類；
・アルコール類；
・グリコールエーテル類；および
・グリコールエステル類
のうちから、圧縮点火式エンジン用燃料のそれに典型的である形をもつ蒸留曲線を混合物に保証するように選択された少なくとも１種の構成成分または複数の構成成分の組合せ
から調製されたものであることを特徴とする、ＨＣＣＩ燃焼方式の内燃機関の機能を助長する燃料組成物。
【請求項６】
該成分または該成分組合せが、
・２−メチルヘキサン、ｎ−ヘプタン、２−メチルオクタン、２−メチルノナン、ｎ−オクタン、３，６−ジメチルオクタン、３−メチルノナン、２，９−ジメチル−５，６−ジイソアミルデカン、ノナン、デカン、ウンデカン、３−エチルデカン、５−ブチルノナン、７，８−ジメチルテトラデカン、２，６，１０−トリメチルドデカン、２，３，１０−トリメチルウンデカン、６−プロピルドデカン、線状パラフィン類ＣｎＨ２ｎ＋２（ｎ≧１４）；
・ニトロメタン、ニトロエタン、ニトロプロパン、ニトロベンゼン、ニトロトルエン；
・ｔ−ブチルペルオキシド；
・炭酸ジエチル；
・ポリエトキシエチラール；
・ジメトキシメタン、ジエトキシプロパン、ジエトキシブタン、ジ−ｎ−ペンチルエーテル、ジ−ｎ−ペントキシメタン；
・オクタノール、ノナノール、ドデカノール；
・ジメチルグリコール、ジメチルジグリコール、エチルジグリコール、エチルトリグリコール；および
・ブチルグリコールアセテート
のうちから選ばれた少なくとも１種の化合物を含んでいることを特徴とする請求項５に記載の燃料組成物。
【請求項７】
該成分組合せが、下記マトリックスのＩ、ＩＩ、ＩＩＩおよびＩＶ列の各々のうちから選ばれた少なくとも１種の化合物をａ、ｂ、ｃおよびｄの割合で含んでいることを特徴とする請求項５または６に記載の燃料組成物：
【表２】
2004197103.tif 000005
ここに、１から２０の各化合物は、上記留出範囲内の沸点および上記セタン価範囲内のセタン値をもつ化合物群のうちから選択される。
【請求項８】
その組成において、該組合せに含まれる化合物の各々の割合ａ、ｂ、ｃおよびｄが０〜５０体積％の間であることを特徴とする請求項７に記載の燃料組成物。
【請求項９】
その組成物が式：
Ｂ１００−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）ＩａＩＩｂＩＩＩｃＩＶｄ
（式中、Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、ａ、ｂ、ｃおよびｄは請求項７におけるものと同じように定義される）によって表わされることを特徴とする請求項７および８のいずれかに記載の燃料組成物。
【請求項１０】
ＭＤＡＩマトリックスにおいて、
・成分１が２−メチルヘキサン；
・成分２がジメチルグリコールまたはｎ−ヘプタン；
・成分３がジメトキシメタン；
・成分４がニトロメタン；
・成分５が炭酸ジエチルまたは２−メチルヘプタン；
・成分６が２−メチルオクタン；
・成分７が２−メチルノナン；
・成分８がジエトキシプロパン、ジエトキシブタン、ニトロエタン、ニトロプロパンまたはｎ−オクタン；
・成分９がオクタノール、ブチルグリコールアセテートまたは３，６−ジメチルオクタン；
・成分１０が３−メチルノナン；
・成分１１が２，９−ジメチル−５，６−ジイソアミルデカン；
・成分１２がジ−ｎ−ペンチルエーテル、ジメチルジグリコール、ノナン、デカンまたはウンデカン；
・成分１３がエチルジグリコール；
・成分１４が３−エチルデカン；
・成分１５が５−ブチルノナン；
・成分１６がノナノール、ジ−ｎ−ペントキシメタン、ニトロベンゼンまたはニトロトルエン；
・成分１７が７，８−ジメチルテトラデカンまたは２，６，１０−トリメチルドデカン；
・成分１８が２，３，１０−トリメチルウンデカン；
・成分１９が６−プロピルドデカン；
・成分２０がドデカノール、エチルトリグリコール、線状パラフィン類ＣｎＨ２ｎ＋２（ｎ≧１４）またはポリエトキシエチラール
であることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の燃料組成物。
【請求項１１】
前記組合せに含まれる化合物が、該ＭＤＡＩマトリックスの左上から右下へ向かう実質的に対角線の方向に従って選択されていることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の燃料組成物。
【請求項１２】
前記組合せが該ＭＤＡＩマトリックスの各行の代表からなることを特徴とする請求項１１に記載の燃料組成物。
【請求項１３】
その組成が、式：
・Ｂ３０１１０５１０１５２５２０２５
・Ｂ６０１５６１０１０１０１５１０２０５および
・Ｂ７０１１０１５１０２０１０。
のいずれかによって表わされることを特徴とする請求項７〜１２のいずれかに記載の燃料組成物。
【請求項１４】
請求項１〜４のいずれかに記載の方法により調製された燃料組成物または請求項５〜１３のいずれかに記載の燃料組成物による内燃機関への燃料供給を含むことを特徴とする内燃機関作動方法。
【請求項１５】
該内燃機関がＨＣＣＩ燃焼方式用に開発されたものであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＨＣＣＩ燃焼方式に従って機能するのに最適な組成をもつ燃料組成物に関するものである。本発明は、また、これら組成物の調製方法に関するものでもある。
【背景技術】
【０００２】
どちらかと言えば均質な相での自己点火（いわゆる「ＨＣＣＩ」、英語”Homogeneous Charge Compression Ignition”（均質チャージ圧縮点火））による燃焼は、ディーゼルエンジンにおいてもガソリンエンジンにおいても同時に得られることが知られている。両場合に、ＨＣＣＩに必要とされるどちらかと言えば均質な空気−燃料混合物の調製は、吸気工程での予備混合または燃焼室中への燃料（または空気−燃料混合物）の直接噴射によって行うことができる。ディーゼル型エンジンへのＨＣＣＩ燃焼の適用は、今日、エンジン／標準軽油ＥＮ５９０の組合せに基づいている。ＨＣＣＩ技術の妥当性はすべて、最も広い利用可能な領域において均質相で機能できることにかかっている。ディーゼルエンジンへの適用という範囲内で今日考えられる唯一の燃料が、この軽油ＥＮ５９０である。
【０００３】
どちらかと言えば均質な空気−燃料混合物の状態での自己点火による燃焼方式には、よりよい利用を目的とした、通常の軽油によってはもたらされないある種の「燃料」特性が必要である。たとえば、軽油ＥＮ５９０の蒸留曲線が挙げられる。しかし、これは均質モードでの最適機能を可能にするものではない。同様に、標準軽油の自己点火の遅延は、送入量が多い場合には十分であっても、少ない量で使用するときには適合できないおそれがある。それゆえ、現在利用可能な軽油ＥＮ５９０は、最適な範囲でのＨＣＣＩ燃焼方式の利用を可能ならしめるものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、可能な限りよい条件下、可能な限り広い回転数／負荷の範囲でのＨＣＣＩ燃焼方式の利用を、この利用に適合した新規燃料を提案することによって、可能ならしめることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
できる限り広い範囲でのＨＣＣＩ方式での機能を可能にするには、以下のことが必要である：
多種多様な機能状況に対して、
−燃料の気化をよくコントロールすること；
−燃焼開始時期をよくコントロールすること；および
−燃焼の経過をよくコントロールすること。
【０００６】
これらの要求を満たすべく提案される燃料は、ＨＣＣＩ燃焼方式のための関連する種々の基準に適合するように処方される。以下のことが必要である：
−できる限り均質な混合物の存在が保証されるよう、標準軽油のそれよりも高い揮発性をもつこと；および
−適切に選択された基礎物質にわたって、および種々の化合物の幅広い配合にわたって、自己燃焼の遅延が制御可能であること。
【０００７】
本発明に従って完成された組成物は、それらが、大部分を占めるジェット燃料、いわゆる「ジェットＢ」と、石油製品とりわけディーゼルエンジン用燃料の蒸留曲線に典型的である形をもつ蒸留曲線を混合物に保証するよう適切に選択された種類および割合の諸構成成分の組合せとからなるということによって定義できる。
【０００８】
これらの組成物の基礎である「ジェットＢ」は、規格ＡＳＴＭ  Ｄ−１６５５またはＮＡＴＯ規格Ｆ４５で定義されている。これは幅広い留出範囲（約７０〜２００または２５０℃）を示すので、容易に気化可能である。
【０００９】
本発明の燃料組成物を具体化するには、この基礎成分に、下記のごとき広い範囲の化合物の中から選択した物質の少なくとも１種を配合する：
・パラフィン類、たとえば２−メチルヘキサン、ｎ−ヘプタン、２−メチルオクタン、２−メチルノナン、ｎ−オクタン、３，６−ジメチルオクタン、３−メチルノナン、２，９−ジメチル−５，６−ジイソアミルデカン、ノナン、デカン、ウンデカン、３−エチルデカン、５−ブチルノナン、７，８−ジメチルテトラデカン、２，６，１０−トリメチルドデカン、２，３，１０−トリメチルウンデカン、６−プロピルドデカン、線状パラフィン類ＣｎＨ２ｎ＋２（ｎ≧１４）；
・ニトロ化合物類、たとえばニトロメタン、ニトロエタン、ニトロプロパン、ニトロベンゼン、ニトロトルエン；
・含酸素化合物類、たとえば、
・ペルオキシド類、たとえばｔ−ブチルペルオキシド；
・炭酸エステル類、たとえば炭酸ジエチル；
・アセタール類、たとえばポリエトキシエチラール；
・エーテル類、たとえばジメトキシメタン、ジエトキシプロパン、ジエトキシブタン、ジ−ｎ−ペンチルエーテル、ジ−ｎ−ペントキシメタン；
・アルコール類、たとえばオクタノール、ノナノール、ドデカノール；
・グリコールエーテル類、たとえばジメチルグリコール、ジメチルジグリコール、エチルジグリコール、エチルトリグリコール；および
・グリコールエステル類、たとえばブチルグリコールアセテート。
【００１０】
これらの物質の添加量は、通常、０〜５０体積％の間である。それらは、単独で、または混合して、配合することができる。
【００１１】
この広い範囲の要求に対応できる燃料を処方するために、「ジェットＢ」からなる石油留分から出発する。この留分を「Ｂ」と呼ぶ。
【００１２】
他方、先に述べた３つの要件に対応する要素をもたらすため、スペース（空間）を、化合物のセタン価およびこれらの化合物の沸点範囲を中心として構成したマトリックス（行列）に分解することによって燃料を処方する。
【００１３】
このマトリックスを自己点火遅延マトリックス（または「ＭＤＡＩ」）と呼ぶが、これは下記のように表わされる：
【表１】
2004197103.tif 000002
【００１４】
化合物Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩおよびＩＶは、先に示した種々の化合物群の中から選ばれた物質である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
たとえば、それらの沸点およびそれらのセタン価（各化合物のあとの括弧の中に示した）を考慮に入れて、
−成分１として、たとえば２−メチルヘキサン（８７℃、４０）を；
−成分２として、たとえばジメチルグリコール（８５℃、５３）およびｎ−ヘプタン（９８℃、５６）を；
−成分３として、たとえばジメトキシメタン（４２℃、５２）を；
−成分４として、たとえばニトロメタン（１００℃、＞１００）を；
−成分５として、たとえば炭酸ジエチル（１２７℃、４０）または２−メチルヘプタン（１３５℃、４１）を；
−成分６として、たとえば２−メチルオクタン（１４８℃、４９）を；
−成分７として、たとえば２−メチルノナン（１５０℃、５４）を；
−成分８として、たとえばジエトキシプロパン（１２４℃、１３６）、ジエトキシブタン（１４５℃、１４３）、ニトロエタン（１１５℃、＞１００）、ニトロプロパン（１２０℃、＞＞１００）またはｎ−オクタン（１２６℃、６３）を；
−成分９として、たとえばオクタノール（１９６℃、４３）、ブチルグリコールアセテート（１５６℃、４１）または３，６−ジメチルオクタン（１６６℃、４１）を；
−成分１０として、たとえば３−メチルノナン（１８５℃、４７）を；
−成分１１として、たとえば２，９−ジメチル−５，６−ジイソアミルデカン（１５４℃、５２）を；
−成分１２として、たとえばジ−ｎ−ペンチルエーテル（１８７℃、１０９）、ジメチルジグリコール（１６２℃、＞７０）、ノナン（１５１℃、６８）、デカン（１７４℃、７６）またはウンデカン（１９６℃、７７）を；
−成分１３として、たとえばエチルジグリコール（２０２℃、４１）を；
−成分１４として、たとえば３−エチルデカン（２０２℃、４８）を；
−成分１５として、たとえば５−ブチルノナン（２１３℃、５３）を；
−成分１６として、たとえばノナノール（２１５℃、６０）、ジ−ｎ−ペントキシメタン（２１８℃、９７）、ニトロベンゼン（２１０℃、＞１００）またはニトロトルエン（２３０℃、＞＞１００）を；
−成分１７として、たとえば７，８−ジメチルテトラデカン（２６９℃、４０）または２，６，１０−トリメチルドデカン（３５２℃、４１）を；
−成分１８として、たとえば２，３，１０−トリメチルウンデカン（２５０℃、４７）を；
−成分１９として、たとえば６−プロピルドデカン（２５０℃、５２）を；
−成分２０として、たとえばドデカノール（２６０℃、６８）、エチルトリグリコール（２５５℃、＞７０）、線状パラフィン類ＣｎＨ２ｎ＋２（ｎ≧１４）またはポリエトキシエチラール（≧２００℃、１４０）を
それぞれ考える。
【００１６】
本発明の燃料を処方するには、「ジェットＢ」と種々濃度で選んだ上記マトリックス（行列）「ＭＤＡＩ」中の１種または何種類かの構成成分とからなる混合物を作成する。
【００１７】
かくして、本発明の組成物は、式：
Ｂ１００−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）ＩａＩＩｂＩＩＩｃＩＶｄ
によって表わすことができ、これは、上記ＭＤＡＩマトリックスのＩ列の化合物ａ％、ＩＩ列の化合物ｂ％、ＩＩＩ列の化合物ｃ％、ＩＶ列の化合物ｄ％から構成された混合物を表わす。
【００１８】
たとえば、ある組成物は、式：
Ｂ１００−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）１ａ６ｂ１１ｃ１６ｄ
混合物の形で示されるが、この式は、それぞれに選択されたグループ１の化合物ａ％、グループ６の化合物ｂ％、グループ１１の化合物ｃ％、グループ１６の化合物ｄ％から構成された混合物を表わす。
【００１９】
より具体的には、前記マトリックス「ＭＤＡＩ」の左上から右下へ向かう対角線に実質的に沿って、混合物の諸成分を適切な割合で選択する。それら組成物は、各行の代表を、石油製品の代表的な蒸留曲線（単調な曲線）を確保するのに適した割合で用いて作成することが好ましい。
【００２０】
一方、均質燃焼方式でのエンジンの機能を特徴付けする方法がすでに開発されている。上に示した自己点火遅延マトリックス（「ＭＤＡＩマトリックス」）のこの方法を組合せることによって、適合した燃料組成物を提供することができる。この組合せを下記の図表に示す。
【表２】
2004197103.tif 000003
【００２１】
記号「ＳｘＬｘ」はエンジンの機能点に関するもので、文字ＳおよびＬはそれぞれエンジン回転数（Speed）および負荷（Load）を表わす。これらの文字の各々に、このパラメータの高いまたは低い（HighまたはLow）のレベルを表わす文字（hまたはl）が付随している。
【００２２】
たとえば、低い回転数／低い負荷および高い回転数／高い負荷での機能に適合した燃料としては、Ｂ３０１１０５１０１５２５２０２５タイプの組成物が適合しているであろう。
【００２３】
ＨＣＣＩ方式で機能するエンジン用燃料として大きい価値をもつ組成物の例としては、とりわけ下記をも挙げることができる：
−Ｂ６０１５６１０１０１０１５１０２０５および
−Ｂ７０１１０１５１０２０１０。
【００２４】
一方、ＨＣＣＩ均質燃焼のために本発明で考慮された燃料の増進的機能は、排気ガス再循環（ＥＧＲ）回路と組合せることによって高めることができる。