减少白烟和改善发动机空转速度稳定性的方法以及实现上述方法的组合物的制作方法

专利名称：减少白烟和改善发动机空转速度稳定性的方法以及实现上述方法的组合物的制作方法
技术领域：
本公开涉及燃料组合物和添加剂，尤其涉及能减少柴油机白烟和减 少空转稳定所需时间的组合物和添加剂。
背景技术：
存在对减少柴油机起动或点火时产生的白烟的需要。白烟在美观、 用户满意度和燃料效率方面不受欢迎，而且产生环境和健康关注。各种 化学和机械材料和手段已用于解决白烟产生问题，包括使用十六烷值改 进剂如有机硝酸酯、过氧化物等减少白烟产生。
还存在对改善柴油机空转速度稳定性更快速达到的需要。对于本公 开，"空转速度稳定性"被定义为发动机转速与预定发动机转速设定值 的标准偏差。空转速度稳定性在发动机点火起动后提供相对平稳的发动 机操作并减少发动机噪音。
对于上述和其它需要，本公开的典型实施方案提供减少内燃机白烟 的方法、用于不透明度降低和点火改进的添加剂组合物、和减少发动机 排气不透明度的方法。该方法包括提供具有燃料和燃料添加剂的燃料组 合物。燃料添加刑为不同于含氮十六烷值改进剂的烃溶性有机含氮化合
物，在燃料组合物中包含数量大于约250ppm该化合物，以燃料组合物 的总重量计。该化合物具有至少约5.2重量％的氮含量，以该化合物的 总重量计。发动机对该燃料的操作提供了减少的白烟、降低的不透明度 和/或改进的点火和发动机运转。
本公开的另一个特征在于提供用于燃料的不透明度降低添加剂組 合物。添加剂组合物为或包括不同于含氮十六烷值改进剂的烃溶性有机 含氮化合物，并可包括聚异丁烯胺、曼尼希碱、或琥珀酰亚胺或琥珀酰 亚胺的混合物。该化合物具有至少约5.2重量％的氮含量，以该化合物 的总重量计。在一种实施方案中，包含高氮含量分散剂的燃料组合物基 本没有硝酸烷基酯十六烷值改进剂。
本公开的另一个特征是提供降低发动机起动时发动机排气不透明
度的方法。根据方法的一种实施方案，提供一种燃料，以燃料组合物的
总重量计，其具有溶解在其中的数量大于约250ppm化合物的烃溶性有 机含氮化合物。在另一实施方案中，含氮化合物的数量大于约300ppm。 含氮化合物不同于含氮十六烷值改进剂，在一种实施方案中，该化合物 主要包括单琥珀酰亚胺。另一实施方案利用作为使聚亚烷基马来酐和胺 或多胺接触的反应产物的琥珀酰亚胺。该化合物具有至少约5.2重量％ 的氮含量，以该化合物的总重量计，在另一个例子中，至少约6.0重量 %的氮。包含添加剂组合物的燃料运转的发动机在起动时具有降低的发 动机排气不透明度。
因此本公开提供一种减少内燃机白烟的方法，该方法包括提供包含 燃料和燃料添加剂的燃料组合物，燃料添加剂包括不同于含氮十六烷值
改进剂的烃溶性有机含氮化合物，以燃料组合物总重量计，该化合物数 量大于约250ppm，其中以该化合物的总重量计，该化合物具有至少约 5.2重量％的氮含量；和通过燃烧燃料运转发动机。
本公开的另一特征为用于减少发动机噪音和发动机振动的燃料用 点火改进添加剂组合物。在一种实施方案中，添加剂组合物为或包括单 琥珀酰亚胺化合物，在另一实施方案中，可具有大于约90wt。/o的单琥珀 酰亚胺，在又一实施方案中，具有大于9Swt。/。的单琥珀酰亚胺。在一种 实施方案中，以该化合物的总重量计，该化合物具有至少约5.2重量％ 的氮含量。
本文描述的方法和组合物的优点在于燃料提供降低的不透明度、减 少的白烟和/或提高的空转稳定性，不会反面影响燃料的十六烷值。公开 的实施方案的另一个优点在于可使用不含十六烷值改进剂和/或含金属 有机化合物的燃料，同时提供上述的优点。
应认识到，上述概述和下面的详细描述都仅仅是示例性和解释性 的，目的在于提供对公开实施方案的进一步说明，如附加权利要求所提 供的。


当结合附图考虑时，通过参考示例性实施方案的详细描述，本文公 开的示例性实施方案的更多优点将变得明显，其中在全部几个图中，相 同的标记表示相同或类似的要素，如下
图1和2为以未添加添加剂的燃料和根据本公开的包含含氮添加剂 的燃料运转的柴油机的平均发动机排气不透明度的图示；和
图3和4为以未添加添加剂的燃料和根据本公开的包含含氮添加剂 的燃料运转的柴油机的空转速度标准偏差的图示。
具体实施例方式
对于本公开，以普通含义使用术语"烃基"或"烃，，，这对本领域 技术人员来说是众所周知的。具体地说，它指具有直接连接到分子剩余 部分的碳原子并具有主要烃特征的基团。烃基的例子包括
(1) 烃取代基，即脂肪族(例如烷基或埽基)、脂环族(例如环 烷基、环烯基)取代基，和芳族、脂肪族和脂环族取代的芳香取代基， 以及环取代基，其中环通过分子的另一部分构成(例如两个取代基共同 形成脂环基)；
(2) 取代的烃取代基，即包含非烃基的取代基，在本说明书的范 围内，非烃基不改变主要的烃取代基(例如卤素(尤其是氯和氟)、羟 基、烷氧基、琉基、烷基巯基、硝基、亚硝基和硫氧基)；
(3) 杂取代基，即在本说明书的范围内，在具有主要烃特征的同
原子包括石充、氧Z氮，^f包括取代i如p比咬基、、i喃基、逸呤基;咪哇 基。通常，对于烃基中每10个碳原子，存在不超过两个，优选不超过 一个非烃取代基；典型地，在烃基中将没有非烃取代基。
烃溶性有机含氮化合物特征在于为不同于含氮十六烷值改进剂的 化合物，以该化合物的总重量计，该化合物具有至少约5.2重量％的氮 含量。以该化合物的总重量计，用作根据本公开的燃料添加剂的尤其合 适的含氮化合物可具有大于5.7wtn/。的氮。
示例性的烃溶性有机含氮化合物可选自各种化合物，例如，分散 剂、摩擦改性剂等，只要以该化合物的总重量计，该化合物包含至少约 3.7wt。/o的氮，理想地，至少约5.0wtn/o的氮，更理想地，至少约5.2wt% 的氮。具有大于约5.7wt。/。氮的化合物是尤其理想的。具有至少约5.2wt% 氮或更多的化合物可加入到燃料中的数量大于约250ppm化合物，以燃 料的总重量计。燃料中化合物的典型范围为约300-约1000ppm。如果需 要，可使用高于约1000ppm的化合物水平。
在根椐示例性实施方案可使用的含氮化合物中，分散剂为一类可包 含必要氮含量的化合物。分散刑包括但不限于多胺琥珀酰胺和多胺琥珀 酰亚胺、曼尼希碱分散剂(包括烷基酚与脂肪族醛和多胺的反应产物) 和聚合多胺以及烃基多胺分散剂。
在一种实施方案中，含氮化合物包括通过使聚亚烷基-取代的马来肝 和胺或多胺接触产生的反应产物。在另一实施方案中，反应产物具有大
于约90wt。/o的单琥珀酰亚胺和小于约10wty。的双琥珀酰亚胺。
本文使用的术语"琥珀酰亚胺，，是指包括由一种或多种多胺反应物
与烃取代的琥珀酸或酐(或类似的琥珀酸酰化试剂)反应得到的完全反
应产物，并用于包括其中产物除了由伯氨基和酐部分反应产生的酰亚胺
键合类型外还具有酰胺、脒和/或盐键合的化合物。
可通过使取代的琥珀酸酰化试剂和胺/醇或胺醇混合物反应来制备
琥珀酰亚胺分散剂。琥珀酸酰化试剂可来自于通过GPC测量的数均分
子量为500-8000、例如900-2100和更尤其是950-1300的聚烯烃，如聚
异丁烯。
可与琥珀酸酰化试剂、烷基酚和醛以及烃基化合物反应的胺的例子 包括在分子中包含至少一个伯氨基和平均至少两个其它氮原子的多 胺。可提到二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和五乙烯六胺和它们 的混合物。琥珀酸酰化试剂对胺的反应比通常为约0.5:1到约1:1。反应 混合物中较高的胺或多胺对琥珀酸酰化试剂的比可提供化合物中具有 大于约3.7wt。/。氮的合适含氮化合物，如单琥珀酰亚胺。
包含上述烃溶性含氮化合物的燃料可为来自于石油、煤、页岩和/ 或沥青砂的任何液态烃质燃料。在大多数情况下，至少在本发明情况 下，基础燃料将主要来自于石油，如果不是唯一地。本公开因此适用于 这类燃料，如煤油、喷气燃料、航空燃料、柴油、民用燃料油、轻循环 油、重循环油、轻瓦斯油、重瓦斯油、船用燃料油、残渣油、超重燃料 油，和通常适合于在发动机(例如柴油、燃气轮机燃料等)或在燃烧器 装置(例如汽油、内陆重燃料油、残渣油、减粘裂化燃料油、民用燃料 油等)中燃烧的任何液态(或可流动)烃质产品。
其它合适的燃料可包括来自生物质的液体燃料，如植物油(例如菜 子油、希蒙得木油、棉籽油等)；或垃圾得到的液体燃料，如由市政和 /或工业废物得到的燃料；或废油和/或液态废生物质和其衍生物；或任何上述物质的混合物。尤其适用的燃料包括柴油。
柴油包含具有比汽油沸点高的烃。例如，柴油通常具有320T-715 °F (约16(TC-约380。C )之间的蒸馏范围。汽油通常在该温度范围以下 蒸馏，例如在约100。F-400下(约40'C-约205°C )之间。此外，汽油被 设计在没有火花情况下被压缩时能抗燃烧。这种燃烧是不合需要的，因 为它导致爆震。柴油则相反。柴油必须在没有火花时自发和快速(在1-2 毫秒内)点火。喷射开始和燃烧开始之间的时滞称为点火延迟。在高速 柴油机中，具有长的点火延迟的燃料往往产生需要体力的操作、爆震和 明显多的白烟。两个主要因素影响点火延迟机械因素和化学因素。
机械因素受这类情况如压缩比、点火过程中进气运动和燃料喷射器 雾化燃料的能力影响。通过改变柴油机和汽油机机械零件的尺寸如何不 同地影响它们的机械因素反映了柴油机和汽油机之间的差异。例如，柴 油机的汽缸直径越大，良好燃烧的形成就越简单。相反，汽油机汽缸越 小，燃料过早爆燃的危险就越小。高的进气温度和密度(由增压器提供) 有助于柴油机中的燃烧。相反，高的进气温度和密度(由增压器提供) 增加了汽油机中爆震趋势，使较高辛烷值燃料成为必要。
在本公开的一些示例性实施方案中，添加剂可包括一种或多种以下 组分锰燃烧改进剂化合物、低温流动改进剂、表面活性剂、分散剂、 腐蚀抑制剂、抗氧化剂、防锈剂、去垢剂、润滑剂、破乳剂、染料、惰 性稀释剂和金属钝化剂。
对于柴油应用，燃料添加剂组合物可任选地包括十六烷值改进刑， 如过氧化合物和有机硝酸酯(例如硝酸戊酯、硝酸己酯、硝酸庚酯、硝 酸辛酯和其它具有约4-约10个碳原子的硝酸烷基酯，包括它们的混合 物)。这种硝酸烷基酯的几个具体例子有硝酸环己酯、硝酸甲氧基丙酯、 通过杂醇油硝化制备的混合硝酸酯、硝酸-2-乙基己酯、硝酸正辛酯、硝 酸正癸酯等。典型的过氧化合物包括过氧化乙酰、过氧化苯甲酰、过氧 醋酸叔丁基酯和氢过氧化枯烯。燃料中十六烷值改进剂的数量可为约 100-约10000ppmv。但是，在本公开的一种实施方案中，包括相对较高 氮含量的燃料組合物基本没有或不含硝酸烷基酯十六烷值改进剂。
合适的锰燃烧改进剂化合物为含锰的有机金属化合物。这种化合物 可选自环戊二烯基锰三羰合物、甲基环戊二烯基锰三羰合物、二甲基环 戊二烯基锰三羰合物、三曱基环戊二烯基锰三羰合物、四曱基环戊二烯 基锰三羰合物、五曱基环戊二烯基锰三羰合物、乙基环戊二烯基锰三羰 合物、二乙基环戊二烯基锰三羰合物、丙基环戊二烯基锰三羰合物、异 丙基环戊二烯基锰三羰合物、叔丁基环戊二烯基锰三羰合物、辛基环戊 二烯基锰三羰合物、十二烷基环戊二烯基锰三羰合物、乙基甲基环戊二 烯基锰三羰合物、茚基锰三羰合物等，包括两种或多种这类化合物的混
合物。含锰的示例性有机金属化合物教导在例如美国专利4568357、 4674447、 5113803、 5599357、 5944858和欧洲专利466512B1中。燃料 中锰燃烧改进剂化合物的数量可包括约100mg锰/升或以下， 一般最高 约50mg/升，尤其理想地在燃料中为约1-约30mg/升锰。
根据本公开的燃料中可以包括的另 一 添加剂为低温流动改进剂。本 文提供的燃料组合物中可使用的各种低温流动改进剂描述在美国专利 6086645中。例如，可提到的低温流动改进剂有乙烯不饱和酯共聚物、 梳型高聚物、含氮的极性化合物、烃聚合物和线性化合物以及这些中任 意的混合物。燃料可包括约50-约1000ppm的低温流动改进剂。
可任选地与根据本公开的燃料一起使用的含金属或金属去污剂例 子有碱金属或碱土金属与下列酸性物质中一种或多种的油溶性中性和 碱式盐(或它们的混合物)(l)磺酸，(2)羧酸，(3)水杨酸，
(4)烷基酚，(5)疏化烷基酚，(6)以至少一个直接的碳-磷键合为 特征的有机磷的酸。这种有机磷的酸包括通过用磷化剂处理烯经聚合物
(例如分子量为1000的聚异丁烯)制备的那些，磷化剂如三氯化磷、 七硫化磷、五硫化磷、三氯化磷和硫、白磷和卣化疏、或氯化硫磷
(phosphorothioioc chloride)。这类酸的最常用盐为钠、钟、锂、钾、 镁、锶和钡的那些盐。但是，在本公开的一种实施方案中，包括相对较
少:改进的空转稳定性。工 ^ 、
术语"碱式盐"用于指金属以大于有机酸基团的化学计量数量存在 的金属盐。制备碱式盐的常用方法包括在约50'C的温度下加热酸的矿物 油溶液与化学计量过量的金属中和刑如金属氧化物、氩氧化物、碳酸 盐、碳酸氬盐或硫化物，并过滤得到的物质。在中和步骤中使用"促进 剂"来帮助引入大量过量金属也是已知的。用作促进剂的化合物的例子 包括酚类物质如苯酚、萘酚、烷基苯酚、苯疏酚、疏化烷基苯酚，和甲
醛与酚类物质的缩合产物；醇如甲醇、2-丙醇、辛醇、溶纤剂、卡必醇、
乙二醇、硬脂醇和环己醇；和胺如苯胺、苯二胺、吩噻唤、苯基-P萘胺 和十二烷胺。制备碱式盐的尤其有效的方法包括混合酸和过量碱性碱土 金属中和剂和至少 一种醇促进剂，并在高温如60'C-200'C下碳酸盐化混合物。
合适的含金属的去污剂的例子包括但不限于这类物质，如苯酚锂、 苯酚钠、苯酚钾、苯盼辆、苯酚镁、疏化苯酚锂、疏化苯酚钠、疏化苯 酚钾、硫化苯酚4弓和疏化苯酚镁，磺酸锂、磺酸钠、磺酸钾、磺酸钩和 磺酸镁，水杨酸锂、水杨酸钠、水杨酸钾、水杨酸钙和水杨酸镁，其中 芳香部分通常被一个或多个脂肪族取代基取代以提供烃溶解性；上述任 何一种的碱式盐，脂肪族羧酸和脂肪族取代的环脂肪族羧酸的锂、钠、 钾、钙和镁盐；上述羧酸的碱式盐(通常称为"高碱性羧酸盐")和油 溶性有机酸的许多其它类似碱金属和碱土金属盐。可使用两种或多种不 同碱金属和/或碱土金属的盐的混合物。
可在本文描述的燃料中使用的示例性破乳化剂包括聚(烷基苯酚)甲 醛缩合物和它的聚亚烷氧基改性的反应产物。通过使垸基苯酚与曱醛反 应和随后使上述反应产物与氧化C2-C6烯如氧化乙烯和氧化丙烯反应来 制备这些化合物。
合适的破乳化剂包括但不限于具有8-20个碳和一般10-16个碳的聚 氧乙烯链且至少约75%数量的聚氧乙烯链在指定范围内的聚氧乙烯改 性的亚曱基桥接的聚(烷基笨酚)聚合物。
示例性的烷基苯酚包括对-异丁基苯酚、对-二异丁基苯酚、对-己基 笨酚、对-庚基苯酚、对-辛基苯酚、对-三丙烯笨酚(P-tripropylenephenol) 和对-二丙烯苯酚等。
另一类破乳化剂组分为氨中和的磺化坑基苯酚。可通过磺化烷基化 笨酚然后用氨中和磺化产物来制备这种化合物。
另一类破乳化剂为烷氧基化二醇。通过使多元醇如乙二醇、丙二醇 等与氧化乙紼或氧化丙烯反应来制备这种化合物。 一种商业上可得到的 破乳化剂包括磺酸烷基芳酯、聚氧烷撑二醇和烷氧基化烷基苯酚树脂的 混合物。燃料中使用的破乳化剂的数量可为约0.2-约20ppm。
一般而言，金属钝化剂分成两大类。 一类包括被认为与金属表面反 应并因此使表面钝化的钝化剂。另一类包括螯合剂，即具有与溶解的金 属和/或金属离子反应或络合能力的物质。钝化刑类型的 一个例子是噻二
唑。金属纯化剂的螯合剂类型的例子包括8-羟基喹啉、乙二胺四羧酸、 卩-二酮如乙酰丙酮、p-酮酯如乙酰乙酸辛酯等。通常被视为螯合剂的合 适金属纯化剂为席夫碱，如N,N，-二亚水杨基-l，2-乙二胺、N,N，-二亚水 杨基-l，2-丙二胺、N，N，-二亚水杨基-l，2-环己二胺和N，N"-二亚水杨基-N，-曱基-二亚丙基三胺。
如果在指定情况下需要或认为有帮助，本文描述的燃料和添加剂组 合物中可包括一种或多种其它组分。例如，添加刑组合物和燃料还可包 含抗氧化剂，例如， 一种或多种酚类抗氧化剂、芳香胺抗氧化剂、疏化 酚类抗氧化剂和有机亚磷酸盐。例子包括2,6-二叔丁基苯酚、叔丁基化 苯酚的液态混合物、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、4，4，-亚曱基-双(2，6-二叔 丁基苯酚)、2,2，-亚曱基双(4-曱基-6-叔丁基苯酚)、混合的亚甲基桥接的 多烷基苯酚、4,4，-疏代双(2-曱基-6-叔丁基苯酚)、N，N，-二仲丁基-对-苯 二胺、4-异丙基氨基二苯胺、苯基-a-萘基胺和苯基-j3-萘基胺。
腐蚀抑制剂构成用在本文描述的燃料和添加刑组合物中的另 一类 任选添加剂。因此，可利用二聚物和三聚物酸，如由妥尔油脂肪酸、油 酸、亚油酸等生产的。用于本文的另一类有用腐蚀抑制剂为烯基琥珀酸 和烯基琥珀酸酐腐蚀抑制剂，如四丙烯基琥珀酸、四丙烯基琥珀酸酐、 四癸烯基琥珀酸、四癸烯基琥珀酸酐、六癸烯基琥珀酸、六癸烯基琥珀 酸酐等。还有用的为在烯基中具有8-24个碳原子的烯基琥珀酸与醇如聚 二醇的半酯。优选的材料为美国专利5944858中描迷的氨基琥珀酸或其 书亍生物。
润滑剂也可与本文描述的燃料组合物一起使用，如脂肪酸、脂肪酸 酯、脂肪酸酰胺、甘油酯、二聚亚油酸、氨基烷基吗啉、二疏代磷酸二 酯-二醇等。以燃料的总重量计，润滑剂的加入数量一般为约50-约 1000ppm，按重量计。
可使用表面活性剂提供燃料和水的乳液。合适的表面活性剂可为离 子或非离子表面活性剂。非离子表面活性剂可选自醇盐，如醇乙氧基化 物和烷基苯酚乙氧基化物；羧酸酯，如甘油酯和聚氧乙烯酯；脱水山梨 糖醇酯，如乙氧基化脱水山梨糖醇酯；天然乙氧基化脂肪、油和蜡；脂 肪酸的二醇酯；烷基多苷；羧酸酰胺，如二乙醇胺缩合物和一烷醇胺缩 合物；脂肪酸葡糖酰胺；聚氧化烯烃嵌段共聚物和氧化乙烯-氧化丙烯共 聚物非离子表面活性剂。或者，可使用表面活性剂的混合物。
尤其合适的非离子表面活性剂包括三油酸山梨坦、三硬脂酸山梨 坦、单硬脂酸丙二醇酯、单硬脂酸甘油酯、单油酸山梨坦、单硬脂酸脱
水山梨糖醇酯、聚氧乙烯(2)鲸蜡醚和单月桂酸山梨坦。可在具有所需 HLB值的混合物中以合适比例使用的其它合适非离子表面活性剂包括 单硬脂酸甘油酯、聚氧乙烯(6)十三烷基醚、聚氧乙烯(10)十六烷基醚、 聚氧乙烯(4)脱水山梨糖醇单月桂酸酯、聚氧乙烯(12)十三烷基醚和聚氧 乙烯(20)十六烷基醚。
示例性实施方案的较重质燃料可包含降凝剂，如乙烯/醋酸乙晞酯共 聚物和聚甲基丙烯酸酯；消泡剂如硅酮、惰性稀释剂和染料。所有上述 任选的其它组分在本领域中都是众所周知的，并按常用比例使用。
下面的实施例进一步说明示例性实施方案的方面，但不对其限制。
实施例
对未加添加剂的高硫柴油(HSD)燃料和未加添加剂的超低硫柴油
下进行白烟不透明度和空转速度稳定性的比较。琥珀酰亚胺具有大约 950分子量的聚异丁烯取代基，并与四乙烯五胺反应使得最终产物包含 约5.4wt。/o的氮。琥珀酰亚胺大于卯％单琥珀酰亚胺和小于10%双琥珀 酰亚胺。在O'C的温度下在装备有泵-线路喷嘴喷射系统的Cummins柴 油机上测试HSD燃料。在-15。C的温度下在装备有普通线路燃料喷射器 系统的Cummins柴油机上测试ULSD燃料。
在发动机开始起动后，在不超过1分钟的时间间隔内测量排气的白 烟不透明度。结果图示在图1和2中。在图中，交叉线区域代表没有烃 溶性单琥珀酰亚胺含氮化合物的ULSD和HSD燃料，实心区域代表包 含约285ppm烃溶性基本单琥珀酰亚胺含氮化合物的ULSD和HSD燃 料。
在图1中，单独ULSD燃料的平均白烟不透明度在装备有普通线路 燃料喷射器系统的发动机点火起动后第一个20秒期间为约30-约70°/。， 而包含285ppm含氮化合物的燃料在相同时间间隔内具有小于约10-约 40%的平均白烟不透明度。这代表白烟不透明度约53% (从70下降到 40)到66% (从30下降到10)的未预料到的改进(降低)。因此实现 了在不变时间内烟不透明度53%-66%的降低。
使用含氮化合物时的白烟不透明度降低结果对于装备有泵-线路喷
嘴喷射系统的发动机不太明显，如图2中所示。没有添加剂的基础燃料 在点火起动后的最初20秒内具有约80-约85%的平均白烟不透明度，而 包含285ppm的在基本单琥珀酰亚胺分散剂中含5.7重量yo氮的添加剂的 燃料在相同时间内具有约65-约90%的平均白烟不透明度。这种发动机 的白烟不透明度最大差异在点火起动后的20-40秒时间间隔内，如图2 所示。不透明度从80 (没有含氮添加剂)降低到65 (有含氮添加剂) 未被预料到。
在发动机开始起动后不超过1分钟的时间间隔内，测定上述两种燃 料喷射器系统的加添加剂的和未加添加剂的燃料的空转速度稳定性。如 上所述，空转速度稳定性为发动机转速与预定发动机转速设定点的标准 偏差。结果图示在图3和4中。在图中，交叉线区域代表没有烃溶性主 要单琥珀酰亚胺含氮化合物的ULSD和HSD燃料，实心区域代表包含 约285ppm烃溶性主要单琥珀酰亚胺含氮化合物的ULSD和HSD燃料。
在图3中，单独ULSD燃料的发动机转速标准偏差在装备有普通线 路燃料喷射器系统的发动机点火起动后第一个IO秒期间为约200rpm， 而包含含氮化合物的燃料在相同时间间隔内具有约160rpm的发动机转 速标准偏差。
与不透明度结果一样，使用含氮化合物时的发动机转速标准偏差结 果对于装备有泵-线路喷嘴喷射系统的发动机不太明显，如图4中所示。 没有添加剂的基础燃料在点火起动后的最初IO秒内具有约165rpm的发 动机转速标准偏差，而包含285ppm的主要单琥珀酰亚胺(5.7重量％氮) 含氮添加剂的燃料在相同时间内具有175rpm的发动机转速标准偏差。 在点火起动后10-40秒时间内，含氮添加剂在空转速度标准偏差方面提 供了超过未加添加剂的燃料的出乎意料的改进。因此，图1和3中的结 果说明主要单琥珀酰亚胺的含氮添加剂可在装备有普通线路燃料喷射 器系统的发动机中提供明显改进，并在其它柴油机中提供一定改进。
综上所述，本发明涉及以下技术方案
1. 一种减少内燃;f几白烟的方法，该方法包^":
提供一种包含燃料和燃料添加剂的燃料组合物，燃料添加剂包括不 同于含氮十六烷值改进剂的烃溶性有机含氮化合物，以燃料组合物总重 量计，该化合物数量大于约250ppm，其中以该化合物的总重量计，该
化合物具有至少约5.2重量％的氮含量；和 通过燃烧燃料运转发动机。
2. 方案1的方法，其中可溶性有机含氮化合物包括烃溶性分散剂。
3. 方案2的方法，其中分散剂包括通过使聚亚烷基取代的马来肝 和多胺接触产生的聚亚烷基取代的单琥珀酰亚胺反应产物，其中所述多 胺提供大于约5.7wtQ/。的氮，以反应产物的总重量计。
4. 方案3的方法，其中反应产物具有大于约90wt。/。的单琥珀酰亚胺。
5. 方案3的方法，其中反应产物具有大于约95wtQ/。的单琥珀酰亚胺。
6. 方案3的方法，其中多胺为四乙烯五胺。
7. 方案1的方法，其中燃料选自高硫柴油燃料、低硫柴油燃料和 超低硫柴油燃料以及它们的混合物。
8. 方案1的方法，其中燃料包括约300-约1000ppm的燃料添加剂。
9. 方案1的方法，其中燃料添加剂还包括含锰的燃烧改进剂。
10. 方案9的方法，其中含锰的燃烧改进剂选自环戊二烯基锰三 羰合物、甲基环戊二烯基锰三羰合物、二曱基环戊二烯基锰三羰合物、 三曱基环戊二烯基锰三羰合物、四曱基环戊二烯基锰三羰合物、五甲基 环戊二晞基锰三羰合物、乙基环戊二烯基锰三羰合物、二乙基环戊二烯 基锰三羰合物、丙基环戊二烯基锰三羰合物、异丙基环戊二烯基锰三羰 合物、叔丁基环戊二烯基锰三羰合物、辛基环戊二烯基锰三羰合物、十 二烷基环戊二烯基锰三羰合物、乙基甲基环戊二烯基锰三羰合物、茚基 锰三羰合物等，包括两种或多种这类化合物的混合物。
11. 方案1的方法，其中燃料添加剂还包括十六烷值改进剂、表面 活性剂、分散剂、腐蚀抑制剂、抗氧化剂、防锈剂、去垢剂、润滑剂、 破乳剂、染料、惰性稀释剂、金属钝化剂、低温流动改进刑和锰燃烧改 进剂化合物中的至少一种。
12. 方案1的方法，其中燃料添加剂基本不含烃溶性含金属化合物 和基本不含硝酸烷基酯十六烷值改进剂。
13. 方案1的方法，其中燃料添加剂基本不含烃溶性基于金属的去 污剂化合物和/或硝酸烷基酯十六烷值改进剂。
14. 一种用于燃料的不透明度降低添加刑组合物，包括不同于含氮
十六烷值改进剂的烃溶性有机含氮化合物，其中以该化合物的总重量
计，该化合物具有至少约5.2重量％的氮含量。
15. 方案14的添加剂组合物，其中可溶性有机含氮化合物包括烃
溶性分散剂。
16. 方案15的添加剂组合物，其中分散剂包括具有多胺取代的聚 亚烷基取代的单琥珀酰亚胺，以分散剂的总重量计，多胺取代提供大于 约5.7wt。/。的氮。
17. 方案14的添加剂组合物，其中燃料添加剂组合物还包括含锰
的燃烧改进剂。
18. 方案17的添加剂组合物，其中含锰的燃烧改进剂选自环戊 二烯基锰三羰合物、甲基环戊二烯基锰三羰合物、二甲基环戊二紼基锰 三羰合物、三曱基环戊二烯基锰三羰合物、四甲基环戊二烯基锰三羰合 物、五曱基环戊二烯基锰三羰合物、乙基环戊二烯基锰三羰合物、二乙 基环戊二烯基锰三羰合物、丙基环戊二烯基锰三羰合物、异丙基环戊二 晞基锰三羰合物、叔丁基环戊二烯基锰三羰合物、辛基环戊二烯基锰三 羰合物、十二烷基环戊二烯基锰三羰合物、乙基甲基环戊二烯基锰三羰 合物、茚基锰三羰合物等，包括两种或多种这类化合物的混合物。
19. 方案14的添加剂组合物，其中燃料添加刑组合物还包括十六 烷值改进剂、表面活性剂、分散剂、腐蚀抑制剂、抗氧化剂、防锈剂、 去垢剂、润滑剂、破乳剂、染料、惰性稀释剂、金属钝化剂、低温流动 改进剂和锰燃烧改进剂化合物中的至少 一种。
20. 方案14的添加剂组合物，其中燃料添加剂组合物基本不含烃
溶性含金属化合物和/或硝酸烷基酯十六烷值改进剂。
21. —种降低发动机起动时发动机排气不透明度的方法，包括 提供一种具有燃料添加剂的燃料，该燃料添加剂包括不同于含氮十
六烷值改进剂的烃溶性有机含氮化合物，以燃料组合物总重量计，该化 合物数量大于约250ppm，其中以该化合物的总重量计，该化合物具有 至少约5.2重量％的氮含量；和 起动发动机燃烧燃料，
从而发动机排气具有小于通过发动机燃烧不包括所述含氮化合物 的燃料产生的发动机排气的不透明度的不透明度。
22. 方案21的方法，其中可溶性有机含氮化合物包括烃溶性分散 剂。
23. 方案21的方法，其中分散剂包括具有多胺取代的聚亚烷基取 代的单琥珀酰亚胺，以分散剂的总重量计，多胺取代提供大于约5.7wt%的氮。
24. 方案21的方法，其中燃料选自高疏柴油燃料、低硫柴油燃料 和超低疏柴油燃料以及它们的混合物。
25. 方案21的方法，其中燃料包括约300-约1000ppm的燃料添加剂。
26. 方案21的方法，其中燃料添加剂还包括含锰的燃烧改进刑。
27. 方案26的方法，其中含锰的燃烧改进剂选自环戊二烯基锰 三羰合物、甲基环戊二烯基锰三羰合物、二甲基环戊二烯基锰三羰合 物、三曱基环戊二烯基锰三羰合物、四曱基环戊二烯基锰三羰合物、五 甲基环戊二烯基锰三羰合物、乙基环戊二烯基锰三羰合物、二乙基环戊 二烯基锰三羰合物、丙基环戊二烯基锰三羰合物、异丙基环戊二烯基锰 三羰合物、叔丁基环戊二烯基锰三羰合物、辛基环戊二烯基锰三羰合 物、十二烷基环戊二烯基锰三羰合物、乙基甲基环戊二烯基锰三羰合 物、茚基锰三羰合物等，包括两种或多种这类化合物的混合物。
28. 方案21的方法，其中燃料添加剂还包括十六烷值改进剂、表 面活性剂、分散剂、腐蚀抑制剂、抗氧化剂、防锈刑、去垢剂、润滑剂、 破乳剂、染料、惰性稀释剂、金属钝化剂、低温流动改进剂和锰燃烧改 进剂化合物中的至少一种。
29. 方案21的方法，其中燃料添加剂基本不含烃溶性含金属化合 物和基本不含硝酸烷基酯十六烷值改进刑。
30. 方案21的方法，其中燃料添加剂基本不含烃溶性基于金属的 去污剂化合物和/或硝酸烷基酯十六烷值改进剂。
31. —种用于减少发动机噪音和发动机震动的燃料用点火改进添加 剂组合物，该添加剂组合物包括不同于含氮十六烷值改进剂的烃溶性有 机含氮化合物，其中以该化合物的总重量计，该化合物具有至少约5.2 重量％的氮含量。
32. 方案31的添加剂组合物，其中可溶性有机含氮化合物包括烃
溶性分散剂。
33. 方案31的添加剂组合物，其中分散剂包括具有多胺取代的聚
亚烷基取代的单琥珀酰亚胺，以分散剂的总重量计，多胺取代提供大于
约5.7wtn/。的氮。
34. 方案31的添加剂组合物，还包括含锰的燃烧改进剂。
35. 方案34的添加剂组合物，其中含锰的燃烧改进剂选自环戊 二烯基锰三羰合物、曱基环戊二烯基锰三羰合物、二甲基环戊二烯基锰 三羰合物、三曱基环戊二烯基锰三羰合物、四曱基环戊二烯基锰三羰合 物、五曱基环戊二烯基锰三羰合物、乙基环戊二烯基锰三羰合物、二乙 基环戊二烯基锰三羰合物、丙基环戊二烯基锰三羰合物、异丙基环戊二 烯基锰三羰合物、叔丁基环戊二烯基锰三羰合物、辛基环戊二烯基锰三 羰合物、十二烷基环戊二烯基锰三羰合物、乙基曱基环戊二烯基锰三羰 合物、茚基锰三羰合物等，包括两种或多种这类化合物的混合物。
35. 方案31的添加剂组合物，还包括十六烷值改进剂、表面活性 剂、分散剂、腐蚀抑制剂、抗氧化剂、防锈剂、去垢剂、润滑剂、破乳 剂、染料、惰性稀释剂、金属钝化剂、低温流动改进剂和锰燃烧改进剂 化合物中的至少一种。
36. 方案31的添加剂组合物，其中燃料添加剂组合物基本不含烃 溶性含金属化合物。
37. —种减少发动机噪音和发动机震动的方法，包括在所述发动机 中燃烧包括方案31的添加剂组合物的燃料。
考虑本文公开的本发明说明书和实施，本发明的其它实施方案对于 本领域那些技术人员来说是显而易见的。说明书和实施例仅仅应被视为 示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求书指明。本发明 容许在实施中有大量变化。因此，本发明不限制于上面所述的具体实 例。相反，本发明在附加权利要求的精神和范围内，包括根据所述法律 条款可得到的其等价物。
专利权所有人不打算详细介绍任何公开的实施方案给公众，在这一 点上，任何公开的改进或变化不可能都在字面上落在权利要求的范围 内，按照等价原则，它们被视为本发明的一部分。
权利要求
1.一种减少内燃机白烟的方法，该方法包括提供一种包含燃料和燃料添加剂的燃料组合物，燃料添加剂包括不同于含氮十六烷值改进剂的烃溶性有机含氮化合物，以燃料组合物总重量计，该化合物数量大于约250ppm，其中以该化合物的总重量计，该化合物具有至少约5.2重量％的氮含量；和通过燃烧燃料运转发动机。
2. 权利要求1的方法，其中分散剂包括通过使聚亚烷基取代的马 来酐和多胺接触产生的聚亚烷基取代的单琥珀酰亚胺反应产物，其中所 述多胺提供大于约5.7wtQ/。的氮，以反应产物的总重量计。
3. 权利要求1的方法，其中含锰的燃烧改进剂选自环戊二烯基 锰三羰合物、曱基环戊二烯基锰三羰合物、二曱基环戊二烯基锰三羰合 物、三甲基环戊二烯基锰三羰合物、四曱基环戊二烯基锰三羰合物、五 曱基环戊二烯基锰三羰合物、乙基环戊二烯基锰三羰合物、二乙基环戊 二烯基锰三羰合物、丙基环戊二烯基锰三羰合物、异丙基环戊二烯基锰 三羰合物、叔丁基环戊二烯基锰三羰合物、辛基环戊二烯基锰三羰合 物、十二烷基环戊二烯基锰三羰合物、乙基甲基环戊二烯基锰三羰合 物、茚基锰三羰合物等，包括两种或多种这类化合物的混合物。
4. 一种用于燃料的不透明度降低添加剂組合物，包括不同于含氮 十六烷值改进剂的烃溶性有机含氮化合物，其中以该化合物的总重量 计，该化合物具有至少约5.2重量％的氮含量。
5. 权利要求4的添加剂组合物，其中燃料添加剂组合物基本不含 烃溶性含金属化合物和/或硝酸烷基酯十六烷值改进剂。
6. —种降低发动机起动时发动机排气不透明度的方法，包括 提供一种具有燃料添加剂的燃料，该燃料添加剂包括不同于含氮十六烷值改进剂的烃溶性有机含氮化合物，以燃料组合物总重量计，该化 合物数量大于约250ppm,其中以该化合物的总重量计，该化合物具有 至少约5.2重量％的氮含量；和 起动发动机燃烧燃料，从而发动机排气具有小于通过发动机燃烧不包括所述含氮化合物 的燃料产生的发动机排气的不透明度的不透明度。
7. —种用于减少发动机噪音和发动机震动的燃料用点火改进添加剂组合物，该添加剂组合物包括不同于含氮十六烷值改进剂的烃溶性有机含氮化合物，其中以该化合物的总重量计，该化合物具有至少约5.2 重量％的氮含量。
8. —种减少发动机噪音和发动机震动的方法，包括在所述发动机 中燃烧包括权利要求7的添加剂組合物的燃料。
全文摘要
减少内燃机白烟的方法、用于不透明度降低和点火改进的添加剂组合物、和减少发动机排气不透明度的方法。该方法包括提供具有燃料和燃料添加剂的燃料组合物。燃料添加剂为不同于含氮十六烷值改进剂的烃溶性有机含氮化合物，在燃料组合物中包含数量大于约250ppm该化合物，以燃料组合物的总重量计。该化合物具有至少约5.2重量％的氮含量，以该化合物的总重量计。发动机对燃料的操作提供了减少的白烟、降低的不透明度和/或改进的点火和发动机运转。
文档编号C10L1/30GK101168691SQ20071018077
公开日2008年4月30日 申请日期2007年10月12日 优先权日2006年10月25日
发明者J·J·贝内特, M·J·奥彭肖, S·D·施沃布 申请人:雅富顿公司