КОМПОЗИЦИИ ТОПЛИВНЫХ ПРИСАДОК И СПОСОБ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
FUEL ADDITIVE COMPOSITIONS AND THEIR APPLICATION METHOD

Область техники настоящего изобретения
Настоящее изобретение относится к композициям топливных присадок и к способу их применения.
В частности, настоящее изобретение относится к композиции топливных присадок для предотвращения образования отложений и для устранения уже образовавшихся отложений, присутствующих в системе впрыска топлива и двигателе или в двигателе внутреннего сгорания, и к способу ее применения.
Уровень техники настоящего изобретения
Система впрыска топлива и двигатель выполнены с возможностью обеспечения большего снижения выбросов транспортного средства, улучшения эксплуатационных характеристик топлива, экономии топлива и долговечности. Однако при сгорании топлива отложения образуются в системе подачи топлива, включая топливные инжекторы и впускной клапан, и/или в камере сгорания, вмешиваются в функционирование двигателя и, таким образом, приводят к неполному сгоранию топлива, в результате чего повышаются выбросы двигателя, снижается мощность и уменьшается возможность экономии топлива.
Воздействие отложений в камере сгорания (ВОКС) и отслаивание отложений в камере сгорания (ООКС) представляют собой проблемы отложений в двигателе, которые могут возникать в некоторых двигателях. ВОКС может проявляться как стучащий шум холодного двигателя, возникающий в результате физического контакта между отложениями в двигателе на днище поршня и головке блока цилиндров в некоторых конструкциях двигателей. ООКС возникает, когда отложения в камере сгорания отслаиваются и застревают между фаской клапана и седлом клапана, вызывая низкое давление сжатия вследствие неудовлетворительной герметизации клапана.
Топливные инжекторы, карбюраторы и впускные клапаны также представляют собой проблемные области, в которых могут возникать отложения. Отложения в узких топливных каналах топливных инжекторов, такие как отложения в игольчатых инжекторах, могут уменьшать поток топлива и изменять форму факела распыла топлива, что может неблагоприятно воздействовать на мощность, экономию топлива и дорожные качества двигателя. Отложения могут создавать аналогичные проблемы для карбюраторных двигателей, поскольку в карбюраторах также присутствуют узкие каналы и малые отверстия для дозирования топлива. Кроме того, отложения, которые образуются во впускных клапанах, будут изменять стехиометрическое соотношение топлива и воздуха, приводя к неполному сгоранию, что, в свою очередь, может приводить к увеличению выбросов двигателя и к снижению коэффициента полезного действия двигателя.
В последнее время предложены некоторые композиции присадок для предотвращения образования отложений в двигателе внутреннего сгорания.
Одна из известных в настоящее время композиций присадок содержит продукт реакции этилендиамина (EDA), полиизобутилен(РIB)фенола и формалина, то есть представляет собой азотсодержащую присадку. Когда автор настоящего изобретения получил такую известную композицию присадки посредством реакции этилендиамина (EDA), полиизобутилен(РIB)фенола и формалина в молярном соотношении, составляющем приблизительно 1:2:2, было обнаружено, что такая известная композиция присадки (сравнительная композиция присадки предшествующего уровня техники) не решает ни одной из обсуждаемых выше отраслевых проблем, потому что даже при дозировке, составляющей приблизительно 93 ч./млн. сравнительной композиции присадки предшествующего уровня техники, отложения во впускном клапане (ОВК) уменьшаются от 149 миллиграммов на транспортное средство (мг/ТС) для холостого исследования до 98 мг/ТС для топлива, обработанного сравнительной композицией присадки предшествующего уровня техники, и отложения в камере сгорания (ОКС) уменьшаются от 6367 мг/двигатель для холостого исследования до 5433 мг/двигатель для топлива, обработанного сравнительной композицией присадки предшествующего уровня техники, в исследовании Mercedes М102Е (СЕС-05-А-93), представляющем собой оценочное исследование чистоты двигателя, которое не показало улучшения по отношению к базовому значению. Соответственно, по наблюдениям автора настоящего изобретения, такая известная композиция присадки предшествующего уровня техники не может представлять собой предпочтительный выбор для отрасли.
Таким образом, для предотвращения образования отложений и для уменьшения уже образовавшихся отложений в системе впрыска топлива и/или камере сгорания по-прежнему существует возможность разработки улучшенной композиции присадки, которая может представлять собой предпочтительный выбор для отрасли в целях решения обсуждаемых выше промышленных проблем, и описание которой приведено в настоящем документе.
Необходимость настоящего изобретения
Таким образом, для предотвращения образования отложений и для уменьшения уже образовавшихся отложений в системе впрыска топлива и двигателе или в двигателе внутреннего сгорания в отрасли необходимы композиции присадок, которые способны решать одну или несколько из обсуждаемых выше промышленных проблем, и описание которых приведено в настоящем документе.
Проблема, решаемая настоящим изобретением
Таким образом, для обеспечения решения обсуждаемых выше существующих промышленных проблем предназначено настоящее изобретение, описание которого приведено в настоящем документе, посредством предложения композиции топливных присадок для предотвращения образования отложений и для устранения уже образовавшихся отложений, присутствующих в системе впрыска топлива и двигателе или в двигателе внутреннего сгорания.
Задачи настоящего изобретения
Таким образом, основная задача настоящего изобретения заключается том, чтобы для предотвращения образования отложений и для устранения уже образовавшихся отложений, присутствующих в системе впрыска топлива и двигателе или в двигателе внутреннего сгорания, предложить композиции топливных присадок которые способны решать одну или несколько из обсуждаемых выше промышленных проблем, и описание которых приведено в настоящем документе.
Другая задача настоящего изобретения заключается том, чтобы предложить композиции топливных присадок для предотвращения образования отложений и для устранения уже образовавшихся отложений, присутствующих в системе впрыска топлива и двигателе или в двигателе внутреннего сгорания, таким образом, чтобы сокращать выбросы транспортного средства, а также улучшать или по меньшей мере не терять эксплуатационные характеристики топлива, экономию топлива и долговечность.
Следующая задача настоящего изобретения заключается том, чтобы предложить способ применения композиций топливных присадок согласно настоящему изобретению для предотвращения образования отложений и для устранения уже образовавшихся отложений, присутствующих в системе впрыска топлива и двигателе или в двигателе внутреннего сгорания, таким образом, чтобы сокращать выбросы транспортного средства, а также улучшать или по меньшей мере не терять эксплуатационные характеристики топлива, экономию топлива и долговечность.
Следующая задача настоящего изобретения заключается том, чтобы предложить композиции топливных присадок для предотвращения образования отложений и для устранения уже образовавшихся отложений, присутствующих в системе впрыска топлива и двигателе или в двигателе внутреннего сгорания, таким образом, чтобы улучшать эксплуатационные характеристики в отношении сокращения отложений во впускном клапане (ОВК), и/или улучшать эксплуатационные характеристики в отношении сокращения отложений в камере сгорания (ОКС) по сравнению с известной присадкой.
Следующая задача настоящего изобретения заключается том, чтобы предложить композиции топливных присадок для предотвращения образования отложений и для уменьшения уже образовавшихся отложений в системе подачи топлива и камере сгорания двигателя внутреннего сгорания.
Другие задачи и преимущества настоящего изобретения становятся более очевидными из следующего описания при его чтении в сочетании с примерами, которые не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения.
Описание и предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения
x
x
В целях преодоления обсуждаемых выше промышленных проблем предшествующего уровня техники и достижения обсуждаемых выше целей настоящего изобретения, удивительным и неожиданным образом, автор настоящего изобретения обнаружил, что введение не содержащей азот присадки в топливо не только решает проблемы образования отложений в системе впрыска топлива и двигателе или в двигателе внутреннего сгорания, но также предотвращает высвобождение (образование) оксида азота (NO). Автор настоящего изобретения обнаружил такую не содержащую азот присадку, в которой присутствует борнеол или изоборнеол. Согласно наблюдениям содержащая борнеол или изоборнеол присадка не содержит азота и не высвобождает NO.
Таким образом, согласно одному варианту осуществления настоящее изобретение относится к композиции топливной присадки для предотвращения образования отложений и для устранения уже образовавшихся отложений, присутствующих в системе впрыска топлива и двигателе или в двигателе внутреннего сгорания, причем композиция топливной присадки содержит борнеол или изоборнеол.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, изоборнеол имеет наименование (1R,3R,4R)-4,7,7-триметилбицикло[2,2,1]гептан-3-ол по стандарту Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC).
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, изоборнеол может представлять собой (а) D-изомер борнеола, (b) L-изомер борнеола или (с) их смесь.
x
Кроме того, автор настоящего изобретения обнаружил, что когда борнеол или изоборнеол объединяют с оксирановым соединением, или предпочтительно когда используют оксидное производное борнеола или изоборнеола, то удивительным и неожиданным образом это способствует решению обсуждаемых выше промышленных проблем образования отложений в системе впрыска топлива и двигателе или в двигателе внутреннего сгорания без добавления или образования (дополнительного) оксида азота (NO) в системе. Кроме того, автор настоящего изобретения обнаружил, что можно использовать оксирановое или оксидное соединение, которое может быть выбрано из группы, включающей этиленоксид, пропиленоксид, бутиленоксид и любое другое аналогичное оксидное соединение.
Таким образом, согласно другому варианту осуществления настоящее изобретение относится к композиции топливной присадки для предотвращения образования отложений и для устранения уже образовавшихся отложений, присутствующих в системе впрыска топлива и двигателе или в двигателе внутреннего сгорания, причем композиция топливной присадки содержит по меньшей мере сочетание борнеола или изоборнеола и оксиранового соединения.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, оксирановое соединение выбрано из группы, включающей этиленоксид, пропиленоксид, бутиленоксид, и любое другое аналогичное оксидное соединение.
Таким образом, согласно другому варианту осуществления настоящее изобретение относится к композиции топливной присадки для предотвращения образования отложений и для устранения уже образовавшихся отложений, присутствующих в системе впрыска топлива и двигателе или в двигателе внутреннего сгорания, причем композиция топливной присадки содержит оксидное производное борнеола или изоборнеола.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, оксидное производное борнеола или изоборнеола представляет собой продукт реакции борнеола или изоборнеола и оксиранового или оксидного соединения.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, оксирановое или оксидное соединение выбрано из группы, включающей этиленоксид, пропиленоксид, бутиленоксид и любое другое аналогичное оксидное соединение.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, оксирановое соединение реагирует с изоборнеолом или борнеолом, и в результате этого образуется оксидное производное изоборнеола или борнеола.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения борнеол или изоборнеол и оксирановое соединение могут быть смешаны друг с другом в молярном соотношении, составляющем приблизительно от 1:1 до 1:50, с получением композиции топливной присадки согласно настоящему изобретению, содержащей по меньшей мере сочетание борнеола или изоборнеола и оксиранового соединения.
Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения оксирановое соединение реагирует с изоборнеолом или борнеолом, и в результате этого образуется оксидное производное изоборнеола или борнеола.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения оксирановое соединение может реагировать с изоборнеолом или борнеолом с образованием оксидного производного изоборнеола или борнеола любым способом, известным в технике.
Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения борнеол или изоборнеол и оксирановое или оксидное соединение могут реагировать в молярном соотношении, составляющем приблизительно от 1:1 до 1:50, с получением композиции топливной присадки согласно настоящему изобретению, содержащей оксидное производное борнеола или изоборнеола.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, оксидное производное борнеола или изоборнеола может быть получено любым известным способом предшествующего уровня техники. Оно может быть получено посредством реакции или обработки борнеола или изоборнеола с применением оксиранового или оксидного соединения. Соответственно, объем настоящего изобретения не ограничен способом получения оксидного производного борнеола или изоборнеола согласно настоящему изобретению.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения композиция топливной присадки согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать одно или несколько дополнительных соединений, выбранных из группы, включающей антиоксидант, ингибитор коррозии, ингибитор пенообразования, ингибитор образования отложений, ингибитор образования гидратов газов, диспергирующее вещество, понижающее температуру застывания вещество, деэмульгатор, модификатор вязкости, модификатор трения, деактиватор металла, противозадирное вещество, противоизносное вещество, способствующее набуханию уплотнения вещество, регулирующий парафин полимер и их смесь.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения композиция топливной присадки согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать один или несколько компонентов моторного топлива, включая растворимые в топливе алканолы, которые могут быть выбраны из группы, включающей метанол, этанол и их высшие гомологи, а также растворимые в топливе простые эфиры, которые могут быть выбраны из группы, включающей метил-трет-бутиловый эфир, этил-трет-бутиловый эфир, метил-трет-амиловый эфир, аналогичные соединения и их смеси.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения композиции присадок согласно настоящему изобретению могут быть использованы с топливом, содержащим любые и все типы основного топлива, подходящего для применения в эксплуатации двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, которое может быть выбрано из группы, включающей не содержащий свинца автомобильный и авиационный бензин, а также бензин улучшенного состава, который, как правило, может одновременно содержать углеводороды в диапазоне кипения бензина и растворимые в топливе кислородсодержащие компоненты моторного топлива, выбранные из группы, включающей спирты, простые эфиры и другие подходящие кислородсодержащие органические соединения.
Соответственно, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, оно также относится к композиции, содержащей топливо и композицию топливной присадки согласно настоящему изобретению.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения композиция присадки согласно настоящему изобретению может быть смешана с топливом индивидуально или в разнообразных субкомбинациях.
Соответственно, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, оно также относится к способу предотвращения образования отложений и для устранения уже образовавшихся отложений, присутствующих в системе впрыска топлива и двигателе или в двигателе внутреннего сгорания, причем способ включает обработку топлива композицией топливной присадки согласно настоящему изобретению, которая описана в настоящем документе.
Соответственно, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, оно также относится к способу применения композиции топливной присадки для предотвращения образования отложений и для устранения уже образовавшихся отложений, присутствующих в системе впрыска топлива и двигателе или в двигателе внутреннего сгорания, причем способ включает обработку топлива композицией топливной присадки согласно настоящему изобретению, которая описана в настоящем документе.
Автор настоящего изобретения обнаружил, что композиция топливной присадки согласно настоящему изобретению преодолевает обсуждаемые выше промышленные проблемы и оказывается подходящей для сокращения (или предотвращения) образования отложений и для уменьшения (или устранения) уже образовавшихся отложений, присутствующих в системе впрыска топлива и двигателе или в двигателе внутреннего сгорания, таким образом, что эксплуатационные характеристики в отношении отложений во впускном клапане (ОВК) и эксплуатационные характеристики в отношении отложений в камере сгорания (ОКС) улучшаются по меньшей мере по сравнению с обсуждаемой выше известной присадкой предшествующего уровня техники.
3
3
Эксплуатационные характеристики и эффективность композиции топливной присадки согласно настоящему изобретению могут быть оценены с применением существующих способов. Например, они могут быть оценены с применением разнообразных исследований согласно отраслевым стандартам, таких как, исследование Mercedes Benz М102Е (CEC-F-05-93), исследование Mercedes Benz M111 (CEC-F-20-98), исследование BMW 318i или исследование Ford 2.3L, посредством измерения эксплуатационных характеристик присадки в отношении предотвращения отложений во впускном клапане (ОВК) и/или в отношении предотвращения отложений в камере сгорания (ОКС). Эксплуатационные характеристики чистоты двигателя и эффективность использования топлива, содержащего композицию топливной присадки могут быть оценены с применением разнообразных исследований согласно отраслевым стандартам, например, посредством применения исследования Peugeot XUD9 и исследования Peugeot DW10B с измерением способности предотвращения и уменьшения отложений в инжекторе. Эксплуатационные характеристики и эффективность композиции топливной присадки и эксплуатационные характеристики и чистота двигателя, а также эффективность использования топлива, содержащего композицию топливной присадки согласно настоящему изобретению, могут быть оценены с применением любого топлива. Например, они могут быть оценены с применением топлива RF-12-09, представляющего собой бензиновое топливо, имеющее массовое содержание кислорода, приблизительно составляющее менее 2,7% при измерении согласно стандарту EN ISO 22854, и плотность при 15°С, составляющую от приблизительно 720 до приблизительно 775 кг/м при измерении согласно стандарту EN ISO 12185, или топлива RF-02-03, представляющего собой бензиновое топливо, имеющее массовое содержание кислорода, приблизительно составляющее менее 0,1% при измерении согласно стандарту EN 1601, и плотность при 15°С, составляющую от приблизительно 748 до приблизительно 754 кг/м при измерении согласно стандарту ISO 12185 или ISO 3675.
Можно отметить, что объем настоящего изобретения не ограничен способом исследования и используемым топливом.
Можно отметить, что объем настоящего изобретения не ограничен конкретным топливом, но предназначен для распространения на топливо, которое представляет собой, без ограничения, бензин, средний дистиллят, тяжелый дистиллят, бункерное топливо, морское топливо, и в котором могут содержаться углеводороды, кислородные соединения, биомасса и одна или несколько вспомогательных добавок, таких как бензиновая несущая текучая среда, деэмульгатор, ингибитор коррозии, модификатор трения, пеногаситель присадка для интенсификации горения, присадка для повышения цетанового числа, присадка для улучшения смазывающей способности, присадка для улучшения текучести среднего дистиллята и присадка, препятствующая осаждению парафинов.
Автор настоящего изобретения продемонстрировал обсуждаемые выше преимущества композиции топливной присадки согласно настоящему изобретению посредством следующих примеров, которые представлены для иллюстративной цели и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения.
Примеры
Как описано выше в настоящем документе, сравнительная присадка предшествующего уровня техники была получена посредством реакции этилендиамина (EDA), полиизобутилен(РIB)фенола и формалина в молярном соотношении, составляющем приблизительно 1:2:2, причем полиизобутилен(РIB)фенол получен посредством реакции фенола с известным и доступным в отрасли полиизобутиленом, имеющим высокую реакционную способность (HRPIB) и молекулярную массу, составляющую приблизительно 950 дальтон. Было обнаружено, что полученный продукт реакции имел молекулярную массу, составляющую приблизительно 3574 дальтон при измерении методом гельпроникающей хроматографии (ГПХ).
Присадка согласно настоящему изобретению была получена посредством реакции изоборнеола и пропиленоксида в молярном соотношении, составляющем приблизительно 1:1,5, с применением КОН в качестве катализатора, причем используемый изоборнеол имел молекулярную массу, составляющую приблизительно 154 при измерении методом ГПХ, и пропиленоксид имел молекулярную массу, составляющую приблизительно 58 при измерении методом ГПХ. Для получения присадки согласно настоящему изобретению вводили в реакцию приблизительно 200 г (1,30 моль, 12,80 мас. %) изоборнеола и приблизительно 1157 г (19,94 моль, 73,98 мас. %) пропиленоксида, и оказалось, что полученная присадка согласно настоящему изобретению имела молекулярную массу, составляющую 3009 дальтон при измерении методом гельпроникающей хроматографии (ГПХ).
Эксплуатационные характеристики и эффективность использования композиций присадок к бензиновому топливу оценивали, осуществляя исследование Mercedes М102Е (СЕС-05-А-93) и исследование Mercedes Benz M111 (CEC-F-20-98), исследование для оценки чистоты двигателя посредством измерения эксплуатационных характеристик присадки в отношении предотвращения отложений во впускном клапане (ОВК) и в отношении предотвращения отложений в камере сгорания (ОКС) и сравнения с холостым образцом топлива. Топливо, используемое в указанных примерах, представляло собой бензиновое топливо (RF-02-03).
Как обсуждается выше в настоящем документе, в дозировке, составляющей приблизительно 93 ч./млн., сравнительная композиция присадки предшествующего уровня техники приводила к уменьшению ОВК от 149 мг/ТС для холостого исследования до 98 мг/ТС для топлива, обработанного сравнительной композицией присадки предшествующего уровня техники, и к уменьшению ОКС от 6367 мг/двигатель для холостого исследования до 5433 мг/двигатель для топлива, обработанного сравнительной композицией присадки предшествующего уровня техники, что не показывает улучшения по отношению к базовому значению в случае сравнительной композиции присадки предшествующего уровня техники.
С другой стороны, в дозировке, составляющей лишь приблизительно 20 ч./млн., композиция присадки согласно настоящему изобретению, удивительным и неожиданным образом, приводила к уменьшению ОВК от 149 мг/ТС для холостого исследования до 66 мг/ТС для топлива, обработанного композицией присадки согласно настоящему изобретению, и к уменьшению ОКС от 6367 мг/двигатель для холостого исследования до 4126 мг/двигатель для топлива, обработанного композицией присадки согласно настоящему изобретению, что показывает улучшение по отношению к базовому значению в случае композиции присадки согласно настоящему изобретению.
Аналогичным образом, когда исследования были проведены с применением метода исследования M111, в дозировке, составляющей лишь приблизительно 20 ч./млн., композиция присадки согласно настоящему изобретению, удивительным и неожиданным образом, приводила к уменьшению ОВК от 132 мг/ТС для холостого исследования до 95 мг/ТС, и в дозировке, составляющей приблизительно 60 ч./млн., композиция присадки согласно настоящему изобретению, удивительным и неожиданным образом, приводила к уменьшению ОВК от 132 мг/ТС для холостого исследования до 83 мг/ТС, и в дозировке, составляющей приблизительно 100 ч./млн., композиция присадки согласно настоящему изобретению, удивительным и неожиданным образом, приводила к уменьшению ОВК от 132 мг/ТС для холостого исследования до 66 мг/ТС для топлива, обработанного композицией присадки согласно настоящему изобретению, что показывает улучшение по отношению к базовому значению в случае композиции присадки согласно настоящему изобретению.
Соответственно, продемонстрированы удивительные и неожиданные технические преимущества настоящего изобретения для предотвращения образования отложений и для уменьшения уже образовавшихся отложений в системе впрыска топлива и двигателе или в двигателе внутреннего сгорания с улучшенным сокращением ОВК и ОКС.