基于聚甲醛二烷基醚的自点火发动机用燃料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及自点火发动机用燃料，即柴油燃料。
【背景技术】
[0002] 由发动机技术杂志MTZ,第72卷，第198-202页（2011)已知,通过向柴油燃料中加 入聚氧杂烷烃和其它含氧化合物，可以降低碳烟和颗粒排放。然而，不可能将它们降低到低 于根据欧VI标准的颗粒数的限值。为了满足这些法规，需要在下游连接的颗粒过滤器。
[0003] Ogawa等人在《SAE技术论文系列》，2000-01-1819,第1-11页中描述：为了产生 "无烟"燃烧，对于单缸发动机需要氧含量大于燃料的38wt %。根据这篇文献，使用"Bosch 烟度计"测量碳烟颗粒排放（这是碳烟浓度的不连续静态测量，检测限为〇.5mg碳烟/kWh)。 使用二甲氧基甲烷作为燃料，以其不完全燃烧为代价，证实了无烟燃烧。THC(总烃排放）和 C0排放在30%废气再循环（AGR)时显著增加，所以必须相应地使用催化剂。
[0004] 由《SAE技术论文系列》,2013-01 -1035已知，在汽车中使用式为CH30 (-CH20-) nCH3, 其中n = 3、4和5的聚甲醛二甲醚的混合物作为燃料，满足欧-2标准。重量分析法测定的 颗粒排放能够被降低到欧-4水平。与柴油燃料相比，使用式为CH 30(-CH20-)nCH3，其中n = 3、4和5的聚甲醛二甲醚的混合物不能影响所排放纳米颗粒的数量（参见图6)。所排放纳 米颗粒的排放水平在6至7E+6#/cm 3的范围内。
[0005] 在《SAE技术论文系列》,2012-01-1053中描述了，在欧-4发动机上使用式 CH 30(-CH20-)nCH3，其中n = 3、4和5的聚甲醛二甲醚的混合物，在不使用颗粒过滤器的情况 下，已经达到欧5/1排放级（无颗粒限值）。
【发明内容】
[0006] 本发明基于克服上述缺陷的目的。特别是，本发明基于满足降低co2排放和污染 物，尤其是颗粒物质（PM)和纳米颗粒（PN)排放的现有法规的目的。
[0007] 由于从针对汽车的欧-5/2和针对多功能车的欧VI (2014)排放级引入了对于发动 机废气中的颗粒数（PN)限值，为了降低到预定PN限值以下,使用颗粒过滤器是绝对必要 的。引入实际驾驶排放（RDE)将再次使满足排放规范更加困难。
[0008] 本发明旨在于此提供补救办法。因此，本发明的目标还在于实现柴油发动机中燃 料的基本无纳米颗粒的燃烧，为了这样给低至极低废气排放提供基础。在本文中，"无纳米 颗粒的燃烧"用来表示发动机废气中的颗粒数最大处于高于环境空气中颗粒数的数量级， 并且可以省却壁流式颗粒过滤器。此外，本发明的目标是实现用于内部发动机N〇 xB低的高 废气再循环（AGR)相容性。最后本发明的目的是避免碳烟/冊：!与？~/^0 !￡此消彼长（trade off)。为了降低到目前可应用的针对烃类HC和C0的法律限值以下并且避免非限制的排放， 例如CH 20的排放，废气后处理可以限于氧化催化齐ij。任选地还应当可能的是使用SCR催化 剂。
[0009] 此外，本发明的目标是降低关于用于废气后处理，尤其是通过省却壁流式颗粒过 滤器〇)PF)而降低废气反压的生产成本、空间需求和维护成本的费用。
[0010] 此外，要通过避免过滤器主动再生而实现排放降低。在它们再生期间，柴油颗粒过 滤器可排放污染物，例如，硫酸、多芳烃和含氮多芳烃，并且增加co 2排放（废气反压，再生 用的额外燃料）。
[0011] 最后，本发明是基于降低C02排放的目标。此外,本发明基于接近根据EN590的柴 油燃料的理化性质的目标，尤其是关于十六烷值、粘度和润滑性。
[0012] 根据本发明，上述目标使用根据权利要求1的自点火发动机用燃料（即柴油燃料） 而得以解决，其含有下列成分：
[0013] a)至少一种低分子量的式R0(-CH20-) nR的聚甲醛二烷基醚，其中R为烷基以及n 为 0-5,
[0014] b) 0. 005-5wt %的至少一种较高分子量的式RW (-CII2-CHR2-〇-)nII的聚亚烷基二醇 烷基醚及其混合聚合物和/或式H(-0-CHR 2-CH2-)n-〇-CH2-CH2-〇-(-CH 2-CHR2-(K)nH的聚亚 烷基二醇烷基醚及其混合聚合物，其中R 1为烷基，R2是氢基或甲基，以及n为10-200,以及 这些聚亚烷基二醇烷基醚的混合物，
[0015] c)0-20wt%的至少一种较高分子量的式R0(-CH2〇-) nR的聚甲醛二烷基醚，其中R 为烷基以及n为6-10,
[0016] d) 0-5wt %的至少一种较高分子量的式R0(-CH2CH20-)nR的聚乙二醇二烷基醚，其 中R为烷基以及n为6-10，
[0017] e) 0-0? 5wt %的至少一种有机过氧化物，
[0018] f) 0-0? Iwt %的至少一种较长链脂肪酸，以及，
[0019] g)0-12wt% 的二甲醚，
[0020] 其中不足100wt %的比例由所述至少一种低分子量的聚甲醛二烷基醚补足。
[0021] 术语"含有"还包含述语"由...组成"。
[0022] 在一个优选实施方式中，根据本发明的用于自点火发动机的燃料含有成分a)和 b)。
[0023] 在一个进一步优选实施方式中，根据本发明的用于自点火发动机的燃料含有成分 a)、b)和 c)。
[0024] 在一个进一步优选实施方式中，根据本发明的用于自点火发动机的燃料含有成分 a)、b)、c)和 f)。
[0025] 在一个进一步优选实施方式中，根据本发明的用于自点火发动机的燃料含有成分 a)、b)、e)和 f)。
[0026] 在一个进一步优选实施方式中，根据本发明的用于自点火发动机的燃料含有成分 a)、b)、c)、f)和 g)。
[0027] 如上所述，根据本发明的用于自点火发动机的燃料包含式R0(-CH20-) nR&至少一 种低分子量的聚甲醛二烷基醚，其中R为烷基以及n为0-5。优选地，n为1-5。
[0028] 在一个优选实施方式中，在所述至少一种低分子量的聚甲醛二烷基醚中的:R为 至C4-烷基，特别优选R为甲基、乙基、正丙基和/或正丁基。R更特别优选为甲基和乙基。 在所述低分子量的聚甲醛二烷基醚中的R最优选为甲基，因为这是经济的并且可容易从市 场上买到。
[0029] 在--个优选实施方式中，在所述至少一种低分子量的聚甲醛二烷基醚中,n = 1和 /或2。在一个进一步优选实施方式中,n为3、4和/或5。特别优选,n=l,因为这种类型 的聚甲醛二烷基醚已经在工业上生产。
[0030] 根据本发明还重要的是，使用至少一种较高分子量的式Po (-ch2-chr2-o-） nH的聚亚烷基二醇烷基醚及其混合聚合物和/或式H(-〇-CHR 2-CH2-) n-〇-CH2-CH2-〇- (-CH2-CHR2-〇_)nH的聚亚烷基二醇烷基醚及其混合聚合物，其中R 1为烷基,R2 是氢或甲基，以及n为10-200,优选10-55,以及这些聚亚烷基二醇烷基醚的混合物。使用 这种聚亚烷基二醇烷基醚导致根据本发明的用于自点火发动机的燃料的粘度、润滑性和表 面张力的增加。
[0031] 此外,这些用作点火促进剂（以增加十六烷值）。
[0032] 在一个优选实施方式中，所述至少一种较高分子量的聚亚烷基二醇烷基醚中的n 为30-55,特别优选为35-55以及更特别优选40-55。
[0033] 在一个优选实施方式中，所述至少一种较高分子量的聚亚烷基二醇烷基醚中的R 1 为4至C 4_烷基。R1特别优选为正丁基，因为这是经济的并且可容易从市场上买到。
[0034] 所述至少一种较高分子量的聚亚烷基二醇烷基醚及其混合聚合物的平均分子量 优选在4000-6000道尔顿的范围内，优选在5000-5500道尔顿的范围内。
[0035] 在--个特定实施方式中，所述式RiCK-CHfCHI^-O-)#的至少--种较高分子量的聚 亚烷基二醇烷基醚是其混合聚合物。混合聚合物用来表示存在聚合物，其中R 2有时是氢基 并且有时是甲基。
[0036] 特别优选的较高分子量的聚亚烷基二醇烷基醚是聚乙二醇烷基醚，聚丙二醇 烷基醚，以及聚乙二醇烷基醚和聚丙二醇烷基醚的混合聚合物，其中烷基优选为正丁基 (Synalox B系列）。Synalox D产品是作为介于聚亚烷基二醇醚链之间的结合单元的双官 能烷基（烷基：-ch2ch2-)。
[0037] 更特别优选的是约50-90wt. %，优选约50-70wt %，特别优选约60wt %的聚乙二醇 烷基醚和约10-50wt. %,优选约30-50wt %,特别优选约40 %的聚丙二醇烷基醚的混合聚合 物。已证明，优选的是来自Dow Chemical公司的Synalox产品。此处，优选是Synalox B, 以及特别是Synalox D产品。应突出强调的是分子量为5300的产品Synalox D40-700。更 加特别突出强调的是具有10-15wt%的分子量为最高至约15000道尔顿（平均分子量）的 聚丙二醇烷基醚部分的D系列Synalox产品。尽管所述分子量高，但是仍在低分子量聚甲 醛二烷基醚中，特别也在低分子量聚甲醛二甲醚中有足够高的溶解度。
[0038] 如上所述，所述至少一种较高分子量的聚亚烷基二醇烷基醚以0. 005-5wt %的数 量使用。特别优选的是1 -4wt %，更特别优选2-3. 5wt %的数量。
[0039] 如已经提到的那样，所述至少--种较高分子量的聚甲醛二烷基醚和/或聚乙二醇 二烷基醚为式R〇 (-CH20_)nR的聚甲醛二烷基醚，其中R为烷基以及n为6-10,优选为7-8,和 /或式R〇 (-CH2CH20-) nR的聚乙二醇二烷基醚，其中R为烷基以及n为11-23,优选为20-23。
[0040] 在这些较高分子量的聚甲醛二烷基醚和/或聚乙二醇二烷基醚中，R优选为(^至 c 4-