專利名稱：含有鉬源和含金屬清潔劑的燃料組合物及其在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料組合物，其包含一種鉬源和一種含有堿土金屬的清潔化合物。同時(shí)還涉及一種將鉬和含堿土金屬的清潔化合物應(yīng)用于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的方法。在本發(fā)明中，包括在燃料組合物中的鉬可以提高堿土金屬化合物的清潔作用。清潔作用的提高使得在保持清潔效率的前提下可以降低燃料組合物中金屬基清潔劑的含量，因此在本發(fā)明中可以降低燃料組合物以及相應(yīng)的燃燒產(chǎn)物中堿土金屬的含量。降低清潔劑中堿土金屬的含量直接降低了堿土金屬化合物在發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)控元件如傳感器，汽車車用診斷系統(tǒng)上的沉積量、及其在排氣系統(tǒng)的催化劑上的結(jié)塊。本發(fā)明提供了一種用于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)的燃料組合物，其包含一種含堿土金屬清潔劑和一種鉬源。同時(shí)還涉及應(yīng)用該燃料組合物的方法和設(shè)備以提高燃燒單元的燃燒效率和增加與之相連的排放后處理系統(tǒng)的耐用性。
背景技術(shù)：
二沖程內(nèi)燃機(jī)廣泛應(yīng)用于交通和娛樂工具中，比如摩托車，輕型摩托車，雪地機(jī)動(dòng)車和海用摩托艇，其也應(yīng)用于美化環(huán)境的設(shè)備中，比如割草機(jī)和鏈鋸。二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)是通過燃燒以規(guī)定比例混合的燃料和潤滑劑來運(yùn)轉(zhuǎn)的。二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)燃料組合物中的潤滑部分一般包括礦物油或具有潤滑粘度的合成基流體以及用于提高性能的潤滑添加劑比如清潔劑和/或分散劑。清潔劑用于使燃燒更為清潔，降低積碳和降低排氣裝置中來自燃燒系統(tǒng)的煙量。
二沖程內(nèi)燃機(jī)通常以簡便，可靠和高功率的方式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，將燃料-潤滑劑混合物作為燃燒燃料用于二沖程內(nèi)燃機(jī)與用于相當(dāng)功率的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)相比，燃燒產(chǎn)物中未燃燒燃料組分、顆粒、或其他污染物更高一些。因此，從排氣控制的觀點(diǎn)出發(fā)對二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該實(shí)施更嚴(yán)格的評核和控制。為了達(dá)到已實(shí)施或計(jì)劃實(shí)施的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)動(dòng)車的排放標(biāo)準(zhǔn)，正在對排放系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)展或更新，以合并如柴油氧化催化劑、催化顆粒過濾器、持續(xù)再生過濾系統(tǒng)等的催化單元。正在發(fā)展和細(xì)化有關(guān)排放控制裝置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能使之尤其符合更為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)正在考慮中、或者已經(jīng)被采用從而在不久的將來將在包括歐盟在內(nèi)的重要市場中執(zhí)行。
許多專利文獻(xiàn)公開了有關(guān)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的不同化學(xué)性質(zhì)。
例如，美國專利US5498353公開了一種半合成二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)用油配方，其具有高潤滑性和高清潔性以滿足低冒煙和排放系統(tǒng)低阻滯的要求，包括一種由高粘度礦物油和中等粘度礦物油組成的基礎(chǔ)油，一種溶劑，一種由不同分子量的三種聚異丁烯組成的混合物，合適的清潔劑如鈣的酚鹽和磺酸鹽，以及分散劑。
美國專利US6528459B1公開了一種用于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的船用潤滑劑，該發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的硫含量低于1％，其中潤滑劑包括潤滑基礎(chǔ)油(其由含有一定量的琥珀亞酰胺型分散劑的不同餾分的混合物構(gòu)成)，一種過堿性磺酸鹽型清潔劑，一種過堿性酚鹽型清潔劑，各自的含量滿足特定的比例關(guān)系。在上述兩種清潔劑中公開了堿土金屬磺酸鹽和酚鹽。
專利文獻(xiàn)中已公開了將鉬化合物添加到含有潤滑劑的液體燃料中。例如，美國專利US5445749公開了一種方法，通過將組合物引入界面以潤滑混合發(fā)動(dòng)機(jī)的金屬—陶瓷界面，其中組合物包括一種載體流體和一種硫代氨基甲酸鹽，比如二硫代氨基甲酸鉬。此處的載體流體為來自曲柄箱的潤滑劑，或液體燃料。美國專利US5445749還列舉了一些潤滑燃料組合物的實(shí)施例，該組合物的載體流體為添加了二硫代氨基甲酸鉬的液體燃料，此外僅描述了基礎(chǔ)油和稀釋油成分。
專利文獻(xiàn)中已公開了將鉬化合物單獨(dú)或與含金屬清潔劑一起添加到曲柄箱潤滑劑中。美國專利US6300291描述了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄箱以改善低溫抗摩性能和燃料經(jīng)濟(jì)性的潤滑劑組合物，其包括一種潤滑粘度的油，至少一種可以提供鈣含量為0.058-0.58重量％的鈣清潔劑，至少一種可以提供鉬含量最高350ppm的可溶性鉬化合物，至少一種含氮的摩擦改進(jìn)劑，和至少一種可以提供磷含量大約0.1重量％的二烴基二硫代磷酸鋅化合物，此潤滑組合物的NOACK揮發(fā)度大約為15.5重量％或更低。
美國專利US6074993也公開了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄箱以改善燃料經(jīng)濟(jì)性和浸油離合器摩擦性能的潤滑組合物，其包含一種潤滑粘度的油，至少一種過堿性鈣或鎂清潔劑，和可以提供鉬含量最高200ppm的油溶性二鉬化合物，一種可以提供鉬含量最高350ppm的油溶性三環(huán)鉬化合物，至少一種有機(jī)摩擦改進(jìn)劑，和至少一種二烴基二硫代磷酸鋅，其中此潤滑組合物中來自過堿性清潔劑的TBN至少為3.6，并且該組合物的NOACK揮發(fā)度大約為0.15重量％或更低。
歐洲專利EP0874040B1公開了協(xié)同有機(jī)鉬抗摩組合物，其包括(a)一種有機(jī)鉬絡(luò)合物，由大約1摩爾脂肪油，1.0-2.5摩爾的二乙醇胺和一種能產(chǎn)生以絡(luò)合物重量計(jì)為0.1-12.0％鉬的鉬源反應(yīng)制得；(b)一種選自特定組成的1，3，4-二磺胺二唑化合物的有機(jī)硫化合物。EP0874040B1同樣公開了潤滑組合物，其以潤滑粘度的油為主體并加入了0.1-10.0重量百分比的抗摩成分。
美國專利US6509303；US6528461；US6528463公開了有機(jī)可溶性鉬絡(luò)合物添加劑和含有該添加劑的潤滑電機(jī)油。
然而，上述專利并未提及如果按照其公開內(nèi)容應(yīng)用特定金屬基清潔劑則清潔劑有可能成為污染源，對燃燒系統(tǒng)的催化劑、后處理系統(tǒng)、和/或其他排放控制系統(tǒng)產(chǎn)生有害影響。大家既希望能利用性能提高添加劑以提高二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)燃料組合物的性能又不希望增加來自添加劑的污染物的析出量，這些污染物可能導(dǎo)致催化劑結(jié)塊和中毒、后處理系統(tǒng)失效、和/或增加污染物的排放。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)用燃料組合物，其包括一種烴類燃料，一種潤滑粘度的潤滑劑，一種含有堿土金屬的清潔化合物以及一種鉬源。本發(fā)明還涉及應(yīng)用該燃料組合物的方法和設(shè)備以提高燃燒單元的燃燒效率，和/或提高與之相連的排放后處理系統(tǒng)的耐用性。
本發(fā)明中，燃料組合物包括一種燃料-潤滑劑混合物，其中包括一種含有堿土金屬的清潔化合物和一種鉬源。當(dāng)燃料組合物在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒時(shí)，清潔化合物和鉬源可以相互作用以提高清潔性能。這種協(xié)同作用可以在滿足所須的最低清潔度的前提下降低燃料組合物中的含堿土金屬清潔劑的含量。通過添加鉬源能夠降低堿土金屬的含量，從而可以相應(yīng)地降低堿土金屬化合物的沉積量，堿土金屬化合物通常沉積在排氣系統(tǒng)和燃燒后處理系統(tǒng)的催化劑上，或是發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)控元件上比如傳感器，以及汽車車用診斷系統(tǒng)上。通過降低催化劑的結(jié)塊和上釉來增加用于排氣處理系統(tǒng)的催化劑的耐用性和有效使用期。在達(dá)到所需清潔性能的前提下，降低清潔劑處理速率可以降低整個(gè)燃料添加劑的費(fèi)用，取決于可以引起清潔性能大幅上升的鉬源低添加速率所需的相對費(fèi)用。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，通過添加鉬源來配制燃料組合物，而清潔劑含量沒有任何下降。與不含鉬源的燃料組合物相比，本方法的清潔性能有了顯著提高，同時(shí)沒有產(chǎn)生任何缺點(diǎn)，比如增加了排氣或后處理系統(tǒng)中的催化劑上堿土金屬化合物的沉積量。
本發(fā)明的實(shí)施方案之一，具有上述優(yōu)點(diǎn)和性能的燃料組合物包括大約95-大約99.5重量％可燃烴液體燃料，大約1-大約5重量％含有潤滑粘度的油的潤滑劑，大約0.001-大約0.05重量％含有堿土金屬化合物的清潔劑，和來自鉬源的大約1ppm-10ppm的鉬。提供足夠量的鉬源，通過燃燒前、燃燒中和/或燃燒后與燃料組合物中的清潔劑相互作用以增加清潔性能。以此為目的，所需的鉬含量可以變化，但是通常釋放鉬的有效量為大約1ppm-大約10ppm。其他典型的性能提高添加劑也可以任意地包含于燃料組合物之中，但它們的含量應(yīng)不影響在此描述的鉬和清潔劑的相互作用。
本發(fā)明的實(shí)施方案之一，燃燒裝置包括以上述燃料組合物為燃料的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)和一個(gè)后處理系統(tǒng)，該后處理系統(tǒng)選自柴油氧化催化劑、催化柴油顆粒過濾器和連續(xù)再生的柴油顆粒過濾器。二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)可以是汽油內(nèi)燃機(jī)或柴油內(nèi)燃機(jī)。這些具有可以使用上述燃料組合物的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的裝置可以是摩托車，輕型摩托車，雪地機(jī)動(dòng)車，全地形交通工具，拖拉機(jī)，采礦設(shè)備，施工設(shè)備，海用摩托艇，割草機(jī)，鏈鋸，泵，發(fā)電機(jī)，園藝用播種機(jī)，園藝用樹籬修理機(jī)，和背負(fù)式鼓風(fēng)機(jī)等等。
所有在前的一般性描述和在后的具體描述僅僅是本發(fā)明的實(shí)施方式和解釋，下面將要提供如權(quán)利要求書所述的有關(guān)本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。
具體實(shí)施方案本發(fā)明涉及一種燃料組合物，和在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒該組合物的一種方法和一種設(shè)備，其中來自燃料的鉬將和來自清潔劑或其他燃料添加劑中的堿土金屬相互作用，從而有效地提高清潔性能而不增加燃料或燃燒產(chǎn)物中出現(xiàn)的堿土金屬或化合物的含量。以這樣的方式，發(fā)動(dòng)機(jī)可以更清潔有效地運(yùn)轉(zhuǎn)而不增加有害堿土物質(zhì)及其化合物的危險(xiǎn)性，上述有害物質(zhì)會使催化劑、傳感器和/或汽車車用診斷系統(tǒng)發(fā)生結(jié)塊和中毒。也就是說，鉬是作為一種高效的清潔性能提升劑而不會對排放控制系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明能夠在保持足夠清潔性能的同時(shí)降低二沖程燃料組合物中所需的堿土金屬基清潔劑的含量。也就是說，因?yàn)樘砑鱼f可以顯著提高含堿土金屬清潔劑的清潔性能，所以，達(dá)到預(yù)定的最低清潔度所需的含堿土金屬清潔劑的含量就降低了。堿土金屬含量的降低導(dǎo)致了排放蒸汽中堿土金屬副產(chǎn)品化合物含量的降低，比如其硫酸鹽含量的降低，這樣就減少了發(fā)生在排放后處理裝置和/或控制裝置上的結(jié)塊和其他一些與污染相關(guān)的問題。有益效果包括能更長期地保持催化劑、傳感器、LNT和柴油顆粒過濾器(DPF)的性能。因此本發(fā)明還能夠提高排放后處理系統(tǒng)的耐用性。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，將燃料—油混合物引入燃燒室并在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒，接著燃燒產(chǎn)物流經(jīng)一種氧化催化劑或已催化顆粒物質(zhì)過濾器，在此堿土金屬以例如硫酸鹽的形式沉積在催化劑表面。如果不抑止或不控制這種堿土金屬硫酸鹽及其類似物的形成(盡管提高燃料其他性能)，將會機(jī)械阻滯催化劑使之不能正常運(yùn)作。我們發(fā)現(xiàn)添加少量的鉬既會提高包括含堿土金屬化合物的燃料組合物的清潔度同時(shí)又不增加組合物中堿土金屬的含量而且不增加催化劑上堿土金屬硫酸鹽的沉積。本發(fā)明通過阻止催化劑上形成不滲透或滲透性降低的膜來延長催化劑使用壽命。
鉬以油溶性和燃料溶性添加劑的形式存在于燃料組合物中，因其可揮發(fā)所以可存在于燃燒室和排放的蒸汽中。此處“鉬”是指任何鉬化合物、鉬源或含鉬物質(zhì)，包括但不僅限于此，三氧化鉬，單、二和三環(huán)磺酸鉬，酚類鉬鹽，水楊酸鉬鹽，羧酸鉬，二硫代氨基甲酸鉬，中性和過堿性水楊酸鉬，中性和過堿性酚類鉬鹽，中性和過堿性磺酸鉬，鉬酸銨，鉬酸鈉，鉬酸鉀，和鹵化鉬，來自鉬與胺和醇反應(yīng)的化合物，以及上述物質(zhì)的混合物。在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，鉬源包括有機(jī)鉬絡(luò)合物，其由脂肪油，二乙醇胺和一種鉬源反應(yīng)而得。其他適合的鉬源包括美國專利US6509303、US6528461、和US6528463中所公開的鉬絡(luò)合物，在此引入作為參考。
一些有用的商業(yè)用油溶性鉬化合物是Asahi Denka Kogyo K.K.生產(chǎn)的Sakura-Lube100、Sakura-Lube155、Sakura-Lube165和Sakura-Lube180，R.T.Vanderbilt公司生產(chǎn)的MolyvanA、Molyvan807和Molyvan822以及Crompton公司生產(chǎn)的Naugalube MolyFM。商業(yè)用不含硫和磷的油溶性鉬化合物或絡(luò)合物有AsahiDenka Kogyo K.K.生產(chǎn)的Sakura-Lube700和R.T.Vanderbilt公司生產(chǎn)的Molyvan856B和Molyvan855。
燃料組合物還包括清潔化合物，它是含有堿土金屬的化合物。這些清潔劑是含有帶電極性基團(tuán)的金屬添加劑，比如含有脂肪鏈、環(huán)脂肪鏈或烷基芳香鏈的磺酸鹽、酚鹽、羧酸鹽或膦酸鹽，和一些包括至少一種堿土金屬離子的金屬離子。這些清潔劑的作用是脫除燃燒室上的沉積物，還包括相關(guān)注入閥門，注入部件等等。含有堿土金屬的清潔化合物包括鈣、鎂、鋇和鍶的鹽類，其在燃料-油組合物中起清潔作用。例子包括中性、過堿性堿土金屬磺酸鹽和中性、過堿性堿土金屬酚鹽。這些清潔劑還可以包括石油磺酸的堿土金屬鹽類和長鏈單-或二-烷基芳基磺酸的堿土金屬鹽類，其中烷基包括12-18個(gè)碳原子，芳基包括芐基、甲苯基和二甲苯基。這些清潔劑還可以包括烷基酚和烷基巰基酚的堿土金屬酚鹽類，其中直鏈或支鏈烷基包括4-50個(gè)碳原子，優(yōu)選8-20個(gè)碳原子。
清潔劑的例子包括選自中性磺酸鈣、過堿性磺酸鈣、中性酚鈣、過堿性酚鈣、中性磺酸鎂、過堿性磺酸鎂、中性鎂酚鹽、過堿性鎂酚鹽或其混合物。一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，清潔劑含有中性鈣鹽。
可燃燒烴類燃料和潤滑粘度的潤滑劑并不特別地限制在一個(gè)含量范圍內(nèi)，它們以一定比例與含堿土金屬的清潔化合物和鉬源混合后可以用于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。
此處的“烴類燃料”指的是可以引入燃燒室并在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒的液體燃料。比如，例子包括但不僅限于此，柴油燃料、生物柴油燃料、生物柴油衍生物燃料、醇類、醚類、汽油燃料、噴氣燃料、低硫燃料、合成燃料，比如費(fèi)托(Fisher-Tropsch)燃料、液態(tài)石油氣、衍生自煤的燃料、基因工程生物燃料和農(nóng)作物及其提取物、天然氣、丙烷、丁烷、無鉛機(jī)用汽油、航空汽油和所謂的調(diào)合汽油，該調(diào)合汽油主要含有汽油沸程的烴類和可溶于燃料的含氧混合試劑，比如醇、醚和其他合適的含氧有機(jī)化合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，烴類燃料最好基本上不含硫，也就是說燃料中的平均硫含量不超過大約30ppm。
潤滑粘度的油通常是一種基礎(chǔ)油?？梢允橇鲬B(tài)形式的礦物基礎(chǔ)油或合成基礎(chǔ)油、或其混合物。礦物基礎(chǔ)油可以是高粘度礦物油、中等礦物油或其混合物。適合的高粘度礦物油包括石蠟基油，其包括環(huán)烷基團(tuán)和芳香基團(tuán)。也可以用中性重基礎(chǔ)油。該重礦物油的粘度在40℃時(shí)大約為75-150cSt，在100℃時(shí)為8-16cSt(D445)。通常其閃點(diǎn)大約為250℃，傾點(diǎn)低于大約12℃，在16℃時(shí)比重大約為0.9(D1298)。也可以使用中性中等基礎(chǔ)油，該中等礦物油的粘度在40℃時(shí)大約為20-60cSt，在100℃時(shí)為4-8cSt(D445)。通常其閃點(diǎn)大約為220℃，傾點(diǎn)低于大約12℃，在16℃時(shí)比重大約為0.9(D1298)。
合成基礎(chǔ)流態(tài)油可以選自如石蠟基、環(huán)烷基、芳香基、聚α烯烴、合成酯、多元醇酯及其混合物。在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，基礎(chǔ)油含有小于或等于0.03wt％的硫、大于或等于90wt％的飽和物，粘度指數(shù)大于或等于80并小于或等于120。在另一實(shí)施方式中，基礎(chǔ)油含有小于或等于0.03wt％的硫、大于或等于90wt％的飽和物，粘度指數(shù)大于或等于120。更為優(yōu)選的實(shí)施方式是，基礎(chǔ)油基本不含硫。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，具有上述優(yōu)點(diǎn)和性能的燃料組合物含有大約95-大約99wt％可燃性烴類液態(tài)燃料，大約1-大約5wt％含有潤滑粘度的油的潤滑劑，大約0.001-0.05wt％含有堿土金屬化合物的清潔劑，和來自鉬源的大約1ppm-大約10ppm的鉬。提供足夠量的鉬源，通過燃燒前、燃燒中和/或燃燒后與燃料組合物中的清潔劑相互作用以增加清潔性能。所需鉬的含量可以變化，但是通常釋放鉬的有效量為大約1ppm-大約10ppm。
這四種主要燃料—油混合物成分即燃料、油、含有堿土金屬化合物的清潔劑和鉬源，可以按常規(guī)的順序或方式加以混合。比如，可以將油、含有堿土金屬化合物的清潔劑和鉬源進(jìn)行混合形成濃縮油或油類復(fù)合劑，再以規(guī)定比例與燃料復(fù)合劑進(jìn)行混合以形成燃料組合物(即燃料—油混合物)。
除了上述提及的燃料組合物成分和添加劑以外，為了具有其他一些由主要成分不能提供或不能充分提供的性能，有必要或最好添加一些其他輔助添加劑。這些輔助添加劑包括，比如，無灰或聚合物分散劑、助分散劑、抗氧化劑、潤滑溶劑、粘度指數(shù)改進(jìn)劑、降凝添加劑、抗腐蝕劑、防銹劑、抗泡沫劑、摩擦改進(jìn)劑和其他常用于燃料復(fù)合物、油復(fù)合物或用于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料—油組合物中的添加劑。這些不同的添加劑可以在油和燃料復(fù)合物混合之前加入到相應(yīng)的油或燃料復(fù)合物中，或在油和燃料復(fù)合物混合后直接加入其中。這些添加劑必須可溶或可分散于燃料復(fù)合物或油復(fù)合物或燃料組合物中，而且必須在燃料組合物中保持穩(wěn)定。
例如，可以在燃料組合物的油復(fù)合物中引入分散劑。無灰分散劑包括N-取代的長鏈烯基琥珀酰亞胺、曼尼希堿等等，還包括已知的或已廣泛用于可燃性燃料—油組合物中的分散劑。聚合物分散劑通常是具有極性官能團(tuán)的烴基聚合物。比如分散劑主要成分為一個(gè)或多個(gè)單、二-或硼化聚丁烯琥珀酰亞胺，含或不含硼的聚丁烯胺和聚丁烯琥珀酰亞胺。如果使用分散劑，分散劑占燃料組合物總量的大約2-15wt％。
可以使用潤滑溶劑，合適的溶劑包括其閃點(diǎn)高于100°F，沸點(diǎn)低于570°F，餾＝程大約為360-572°F。例如，溶劑可以引入至油復(fù)合物中。如果使用溶劑，溶劑占燃料組合物總量的大約5-30wt％。
還可以含有抗泡沫劑。其含量通常小于1wt％。比如抗泡沫劑可以加入到油復(fù)合物中。
用于油復(fù)合物中的抗氧化劑包括酚類抗氧化劑，比如受阻酚，或胺類抗氧化劑比如烷基二苯基胺。
適合用于本發(fā)明燃料組合物的燃料中的氧化劑包括甲醇，乙醇，異丙醇，叔丁醇，混合醇類，甲基叔丁基醚，叔戊基甲基醚，乙基叔丁基醚和混合醚類。氧化劑通常用于調(diào)合汽油燃料中，其體積含量低于25％，其含量優(yōu)選在整個(gè)燃料中提供大約0.5-大約5％體積的氧。
下面是二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)燃料組合物的制備方法。在室溫下混合基礎(chǔ)油與任意溶劑以制備油復(fù)合物。將清潔劑、鉬源和其他油添加劑(比如分散劑)混合并預(yù)熱，比如預(yù)熱溫度大約為50-70℃，接著將其與基礎(chǔ)油混合。得到的油復(fù)合物與包含已事先加有燃料添加劑的復(fù)合燃料以規(guī)定的比例混合以獲得在此公開的燃料組合物。優(yōu)選基本混合均勻的燃料—油混合物。這種燃料—油混合物通常在燃料組合物成分注入二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)前制備好。例如，混合物要在輸入油罐前或在自身的油罐中制備。
此處的燃燒系統(tǒng)或裝置包括但不僅限于例如任意柴油—電子混合機(jī)車、汽油—電子混合機(jī)車、二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，任意燃燒室或燃燒單元包括但不僅限于靜止燃燒、垃圾焚燒爐、柴油燃料燃燒室、柴油燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車燃料燃燒室、汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、電廠發(fā)動(dòng)機(jī)等。
可以受益于本發(fā)明的烴類燃料燃燒系統(tǒng)包括所有的燃燒單元、系統(tǒng)、裝置、和/或燃燒燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)。此處的燃燒系統(tǒng)也指的是任意內(nèi)置和外置的燃燒裝置、機(jī)器、發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、燃燒室、焚燒室、蒸發(fā)室、等離子體燃燒室系統(tǒng)、等離子體弧、靜止燃燒室、可以燃燒烴類燃料的類似物或可以在其中燃燒烴類燃料的類似物。
此處的“后處理系統(tǒng)”或“后處理裝置”所指的系統(tǒng)或裝置以預(yù)定方式與來自燃燒室的燃燒產(chǎn)物相接觸，對燃燒產(chǎn)物進(jìn)行氧氣、還原或其他處理。所述的后處理系統(tǒng)包括但不僅限于例如車用氧化催化轉(zhuǎn)換器、貧NOx分離器、已催化柴油顆粒過濾器(“C-DPF”)和連續(xù)再生工藝的柴油顆粒過濾器。“后處理系統(tǒng)”也包括相連的傳感器比如O2傳感器和NOx傳感器。在比可以受益于本發(fā)明的后處理系統(tǒng)還包括眾所周知的類似的汽油燃燒后處理系統(tǒng)。
下面的實(shí)施例將說明本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用和優(yōu)點(diǎn)，實(shí)施例僅用于說明發(fā)明而并不僅限于此。如果沒有特別指明，所有的含量、百分比、比例等都是以重量計(jì)。
實(shí)施例按照改進(jìn)的ISO EGD 3小時(shí)清潔性能測試步驟進(jìn)行了清潔性能實(shí)驗(yàn)。首先將市售商業(yè)油與標(biāo)準(zhǔn)JATREI參照油進(jìn)行了比較，然后將此商業(yè)油作為各個(gè)實(shí)驗(yàn)對象的參考標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)測定了二沖程火花點(diǎn)火式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)用潤滑劑的高溫清潔性能。
在50cc氣冷摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了特定時(shí)間的實(shí)驗(yàn)以評價(jià)活塞環(huán)附著量、活塞沉積量和氣缸沉積量。每天一開始就進(jìn)行參照試驗(yàn)，一天一般測定兩個(gè)實(shí)驗(yàn)對象。
在本實(shí)驗(yàn)中磺酸鈣用作清潔劑；琥珀酰亞胺分散劑作為分散劑；硅基抗泡沫劑作為抗泡沫添加劑；R.T.Vanderbilt公司生產(chǎn)的Molyvan855用作鉬源；抗氧化劑1(AO1)是硫基抗氧化劑；抗氧化劑2(AO2)是胺型抗氧化劑；抗氧化劑3(AO3)是酚類抗氧化劑。
本發(fā)明與商業(yè)油實(shí)驗(yàn)測定的清潔指數(shù)和活塞裙部指數(shù)已列于表1中。
表1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在燃料—油組合物中添加鉬可以有效提高清潔性能，同時(shí)，排放蒸汽中堿土金屬及其化合物的污染量不會增加。鉬可以用作清潔性能促進(jìn)劑而不會對排放控制系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。
根據(jù)本發(fā)明的說明書和實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易想到本發(fā)明的其他實(shí)施方式。上述說明僅僅是本發(fā)明的具體實(shí)例，而下面的權(quán)利要求則說明了本發(fā)明的實(shí)際范圍和精神。
表1
權(quán)利要求
1.用于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料組合物，包括可燃性烴類液態(tài)燃料；包含潤滑粘度的油的潤滑劑；包含一種含堿土金屬化合物的清潔劑；和一種鉬源。
2.權(quán)利要求1所述的燃料組合物，其中含堿土金屬化合物包括一種鹽類，該鹽類選自磺酸鈣、酚鈣、磺酸鎂、和酚鎂、或其混合物。
3.權(quán)利要求1或2所述的燃料組合物，其中清潔劑包括選自下列清潔劑中的一種中性磺酸鈣清潔劑、中性酚鈣清潔劑或其混合物。
4.權(quán)利要求1至3之一所述的燃料組合物，其中鉬源選自三氧化鉬，磺酸鉬，酚鉬，水楊酸鉬，羧酸鉬，單環(huán)、二環(huán)、三環(huán)二硫代氨基甲酸鉬，中性和過堿性水楊酸鉬，過堿性酚鉬，過堿性磺酸鉬，鉬酸銨，鉬酸鈉，鉬酸鉀和鹵化鉬，來自鉬與胺和醇反應(yīng)的化合物，以及上述物質(zhì)的混合物。
5.權(quán)利要求1至4之一所述的燃料組合物，其中鉬源包括有機(jī)鉬絡(luò)合物，其由脂肪油、二乙醇胺和一種鉬源反應(yīng)而得。
6.權(quán)利要求1至5之一所述的燃料組合物，其中液態(tài)燃料選自下列柴油燃料，生物柴油燃料，生物柴油衍生物燃料，合成柴油，噴氣燃料，醇類，醚類，汽油燃料，費(fèi)托燃料，液態(tài)石油氣，衍生自煤的燃料，基因工程生物燃料和農(nóng)作物及其提取物，無鉛機(jī)用汽油，含有汽油沸程的烴類和燃料可溶性含氧混合試劑的調(diào)合汽油，汽油，船用燃料，上述物質(zhì)的混合物，以及上述物質(zhì)在水、醇和其他載體流體中的乳化液、懸浮液和分散液。
7.權(quán)利要求1至6之一所述的燃料組合物，包括大約95-大約99wt％可燃性烴類液態(tài)燃料，大約1-大約5wt％含有潤滑粘度的油的潤滑劑，大約0.001-0.05wt％的含有堿土金屬的化合物，和來自鉬源的大約1ppm-大約10ppm的鉬。
8.一種控制排放的蒸氣中至少一種金屬污染物及其化合物對排放后處理和控制裝置產(chǎn)生損害的方法，上述排放的蒸汽來自可燃燒燃料組合物在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)中發(fā)生的燃燒，該方法包括以下步驟(a)將燃料組合物引入到二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒系統(tǒng)，此燃料組合物包括i)可燃性烴類液態(tài)燃料，ii)包含潤滑粘度的油的潤滑劑，iii)包含一種含堿土金屬化合物的清潔劑，iv)和一種鉬源；(b)在燃燒系統(tǒng)中燃燒烴類燃料產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物，燃燒產(chǎn)物包括選自堿土金屬及其化合物中的至少一種；(c)將燃燒產(chǎn)物中至少一種堿土金屬及其化合物與鉬接觸，(d)將燃燒產(chǎn)物流經(jīng)催化劑、傳感器和車用診斷裝置中的至少之一，或流經(jīng)上述全部，其中，與以相同的方式運(yùn)作而不含鉬源的燃料組合物相比，鉬與至少一種堿土金屬或其化合物相互作用以有效地提高清潔性能而不阻滯催化劑、傳感器和/或車用診斷裝置。
9.權(quán)利要求8所述的方法，其中燃料組合物是權(quán)利要求2至7之一的組合物。
10.權(quán)利要求8或9所述的方法，其中堿土金屬包括鈣，含量減少的堿土金屬化合物是硫酸鈣。
11.權(quán)利要求8至10之一所述的方法，其中燃燒產(chǎn)物中的堿土金屬及其化合物源自燃料組合物中包含的清潔劑。
12.權(quán)利要求8至11之一所述的方法，其中燃燒系統(tǒng)進(jìn)一步包括將燃燒產(chǎn)物流經(jīng)一個(gè)后處理系統(tǒng)。
13.權(quán)利要求12所述的方法，其中燃燒系統(tǒng)進(jìn)一步包括將燃燒產(chǎn)物流經(jīng)一個(gè)后處理系統(tǒng)，其中后處理系統(tǒng)選自一個(gè)已催化柴油顆粒過濾器和一個(gè)連續(xù)再生工藝的柴油顆粒過濾器。
14.一種實(shí)施權(quán)利要求8至13之一所述的方法的設(shè)備，該設(shè)備包括(a)一個(gè)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，它包含一個(gè)燃燒燃料組合物的燃燒室；(b)一個(gè)將燃料組合物引入燃燒室的裝置；(c)一個(gè)啟動(dòng)燃燒室內(nèi)的燃料組合物燃燒的裝置；(d)一個(gè)將燃燒產(chǎn)物引出燃燒室的裝置；(e)一個(gè)減少燃燒產(chǎn)物中至少一種污染物的量的裝置。
15.權(quán)利要求14所述的設(shè)備，包括用來存儲權(quán)利要求1至7之一所述的燃料組合物的存儲裝置。
16.權(quán)利要求14或權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中的裝置(e)包括一種后處理系統(tǒng)，它選自柴油氧化催化劑、已催化柴油顆粒過濾器和連續(xù)再生工藝的柴油顆粒過濾器。
17.權(quán)利要求14至16之一所述的設(shè)備，其中該設(shè)備選自摩托車，輕型摩托車，雪地機(jī)動(dòng)車，全地形交通工具，拖拉機(jī)，采礦設(shè)備，施工設(shè)備，海用摩托艇，割草機(jī)，鏈鋸，泵，發(fā)電機(jī)，園藝用播種機(jī)，園藝用樹籬修理機(jī)，和背負(fù)式鼓風(fēng)機(jī)。
18.權(quán)利要求14至17之一所述的設(shè)備，其中該設(shè)備選自汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
19.一種改善用于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)的后處理裝置的耐用性的方法，該方法包括使燃燒系統(tǒng)接觸一種燃料組合物，該燃料組合物含有烴類燃料、潤滑粘度的油、包含堿土金屬的清潔化合物和一種鉬源，及其燃燒產(chǎn)物，該鉬源提供足夠量的鉬與來自燃料組合物及其燃燒產(chǎn)物的一種或多種包含堿土金屬或堿土金屬化合物的污染物相互作用，從而有效地提高清潔性能而不增加接觸后處理裝置的堿土金屬化合物污染物的量。
20.權(quán)利要求19所述的方法，其中燃料組合物是權(quán)利要求2至7之一的組合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃料組合物以及在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒該組合物的方法和設(shè)備，其中來自燃料的鉬將和來自清潔劑或其他燃料添加劑中的堿土金屬相互作用，從而有效地提高清潔性能而不增加燃料或其燃燒產(chǎn)物中的堿土金屬或化合物含量。以這樣的方式，發(fā)動(dòng)機(jī)可以更清潔有效地運(yùn)轉(zhuǎn)，而不增加有害堿土物質(zhì)及其化合物的危險(xiǎn)性，這些物質(zhì)會使催化劑、傳感器和汽車車用診斷系統(tǒng)發(fā)生結(jié)塊和中毒，這樣的方式還能提高排放后處理系統(tǒng)的耐用性。
文檔編號C10L10/04GK1542107SQ200410038788
公開日2004年11月3日 申請日期2004年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月23日
發(fā)明者N·P·克拉格, M·A·海恩斯, P·格羅科特, N P 克拉格, 海恩斯, 蘅鋪 申請人:英國乙基石油添加劑有限公司