专利名称：效率的改进的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机运行的改进并涉及燃料节约方面的相关改进。
背景技术：
近些年来，燃料的价格经历了波动，但是趋势是其变得更加昂贵。由于供应的限制，这种情况从根本上是可以预料的，但是还由于政府的税收政策。预计这种趋势还会继续。本发明关注于能够使内燃机更有效地使用燃料的添加剂，即关注于提高来自内燃机的可用能量并降低无用或“损失”能量的添加剂。关于用于燃料的润滑剂和润滑添加剂，存在大量的公开信息、专利和文献。然而， 燃料中润滑添加剂的添加和更高效率或更有用的输出的实现之间没有因果关系。例如，可加入燃料的润滑添加剂以实现润滑，并由此保持燃料泵的良好运行，并且与有用输出的改进没有直接关系。用于评价燃料润滑性的非常广泛有用的测试是HFRR测试。在HFRR中，磨痕是通过均浸入样品燃料中的对象表面上的往复移动的球而产生的。磨痕的尺寸认为是对润滑性的测定，并且所述测试非常倾向于其中一面负载另一面上的状态，并且目的是评价磨损。当运行发动机时，多个活塞在它们相应的汽缸内的滑动产生实质的能量损耗。本发明的目的主要是减少与发动机内汽缸壁上的滑动活塞有关的能量损耗。在研究该事情中，通过滑动测试，我们发现特定的添加剂在减少能量损耗中取得了优异的结果，该滑动测试反映了汽缸内活塞的滑动行为。HFRR测试没有显示或预知性能表现。关于本发明的第一方面，提供了添加剂在燃料中用于提高燃烧所述燃料的发动机效率的用途，其中所述添加剂包含脂肪酸和/或脂肪酸与胺的衍生物。关于本发明的第二方面，提供了添加剂在燃料中用于减少由发动机活塞在它们的汽缸内滑动引起损耗的用途，其中所述添加剂包含脂肪酸和/或脂肪酸与胺的衍生物。本文中的脂肪酸与胺的衍生物可以是脂肪酸酰胺或脂肪酸与胺的盐，或者可以使用它们的混合物。在某些优选的实施方案中，添加剂组合物包含脂肪酸酰胺，和/或脂肪酸与胺的盐；优选脂肪酸酰胺。在本发明中所使用的添加剂很可能包含脂肪酸，和脂肪酸酰胺，以及脂肪酸与胺的盐。可以通过将各个组分混合来得到这样的组合物，但也可以是在特定条件下用胺处理脂肪酸的结果。在本说明书中，我们讨论添加剂的量或比率时，当存在多于一种的所述化合物时， 该添加剂的量或比率我们是指总量。诸如松浆油脂肪酸(TOFA)等的脂肪酸和它们的酯和酰胺是通常用作润滑改性剂的物质，这三类物质通常是容易获得的选择。例如参见US 6277158，其要求保护“松浆油脂肪酸或其衍生物”，以及EP743974A，其描述了相同条件的酸和酯。然而，与磨损减少剂不同，我们研究脂肪酸及其衍生物作为在发动机测试中的效率促进剂，我们惊奇地发现，虽然脂肪酸本身显示出合理的优势，但商购的脂肪酸酯没有这种优势。另一方面，脂肪酸与胺的衍生物显示出能够相当节省燃料的优异优势。因此，本发明的添加剂即由此获得的脂肪酸或脂肪酸酰胺，或其混合物以具体范围的量混入在燃料中改进了活塞在它们的汽缸内的滑动并由此促进了燃料节约。我们意识到现有技术公开没有提出本文所定义的脂肪酸或脂肪酸酰胺化合物显示出减轻活塞对汽缸滑动行为的突出水平，从而产生对燃料节约的相当程度的促进。在燃料中，本发明的燃料添加剂的量优选最多10，OOOppm，优选最多1，OOOppm，优选 Ippm 至 500ppm，并且优选 15ppm 至 lOOpprn。优选地，脂肪酸由以下通式表示R(COOH)n其中R表示具有2至50个碳原子的烃基，并且η表示1至4的整数。例如，脂肪酸可以为具有8至30个碳原子的一元羧酸，例如油酸或松浆油脂肪酸。优选的脂肪酸为来自植物油和动物油以及脂肪的那些。在优选的实施方案中，脂肪酸的混合物是优选的，例如来自植物油和动物油以及脂肪的脂肪酸混合物。特别优选的脂肪酸为松浆油脂肪酸。优选的烃基为脂肪族基团，例如烷基和烯基，其可以具有直链或支链。优选的脂肪酸的实例为具有8至30个碳原子的脂肪族酸并包括癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、异硬脂酸、花生酸酸、二十二烷酸、二十四烷酸、蜡酸、褐煤酸、蜂花酸、癸烯酸、棕榈酸、油酸、反油酸、亚油酸、亚油酸、椰油的脂肪酸、硬化鱼油的脂肪酸、硬化菜籽油的脂肪酸、硬化牛油的脂肪酸、大豆脂肪酸、硬化棕榈油的脂肪酸。实例还包括十二烯基丁二酸以及其酸酐。例如，在大气压或减压下，在20°C至200°C的温度可以通过所述脂肪酸与胺之间的脱水-缩合反应来制备脂肪酸酰胺。在20°C至100°C的温度下，能够通过将所述酸与胺混合来获得脂肪酸与胺的盐。能够用作盐或酰胺形式的胺的优选特征如下。优选地，胺为脂肪族胺，其适当具有2个至50个碳原子的烃基。优选地，所述胺具有1个至10个氮原子。优选的胺为具有8个至20个碳原子的烃基的一元胺和二元胺。它们的实例包括椰子胺、癸胺、肉豆寇基胺、硬脂胺、油醇胺、牛油胺、硬脂丙烯二胺、牛油二胺、油醇丙烯二胺和源自棕榈油和菜籽油的胺。可使用的还包括具有5至50个碳原子的烃基的多胺，例如乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺和五亚乙基六胺。在某些优选的实施方案中，优选的胺为多胺和/或具有附加羟基官能性的胺；例如乙醇胺和二乙醇胺。合适地，相对于1当量的脂肪酸，在本发明的添加剂中的脂肪族胺对脂肪酸的量的比率可在0. 5至1. 5当量之间变化。在所述范围内，添加剂可包含未反应的脂肪酸或脂肪族胺。将添加剂(1)脂肪酸，或脂肪酸与胺的衍生物即以K)脂肪酸酰胺，或OB)脂肪酸与胺的盐；或者其混合物混合入所选择的燃料中。能够独立或以混合物的形式将两种以上的这种添加剂加入至燃料中。能够将添加剂事先用少量诸如煤油等的稀释剂油或芳香族溶剂稀释以得到浓添加剂溶液，并将浓添加剂溶液混入待处理的燃料中。例如，能够将本发明的燃料添加剂与稀释剂混合以得到含有1重量％至70重量％的添加剂的浓添加剂溶液，然后，能够用待处理的燃料将由此获得的浓溶液稀释。商购的燃料可包含一定量的执行各种不同功能的添加剂。取决于燃料，添加剂可用来改进发动机性能、燃料处理、燃料稳定性和污染物控制。常规的添加剂包括抗氧化剂以避免氧化并由此避免形成胶质的反应；稳定性改进剂以避免沉积物的形成；金属去活化剂以对金属离子进行螯化并由此避免氧化反应的催化；鲸蜡烷改进剂以通过产生自由基促进在更高温度的氧化；辛烷改进剂以避免火花点火式发动机中的预点火或碰撞；分散剂或去污剂以避免注入体系中的沉积物的形成或除去现存的沉积物；阀座缩陷添加剂；如期望还包含润滑剂改进剂，从而特别避免磨损；以及腐蚀抑制剂、抗静电添加剂、去雾剂和破乳剂、 冷流动改进剂、防冰添加剂、倾点改进剂、CFPP改进剂、抗石蜡沉积添加剂、消泡剂、染料、标识剂、芳香剂和减阻剂。由于方便和精确剂量的原因，优选提供具有所述脂肪酸或脂肪酸胺盐的脂肪酸酰胺的添加剂组合物，但如果期望，能够被单独加入。对本发明所使用的燃料没有具体的限制。例如，燃料可为具有氧化物或不具有氧化物的柴油、汽油，所述氧化物包括醚和醇；或本身可以为醇，例如甲醇或乙醇。合适地，燃料可为可用在压缩点火式发动机和火花点火式发动机中的任意燃料。可用在本发明中的汽油燃料为用于火花点火式发动机的液体燃料(通常或优选主要或仅含有C4-C12烃)并符合国际汽油规范，例如ASTM D-439和EN228。该术语包括馏出烃燃料与诸如乙醇等的氧化组分的混合物，以及馏出燃料本身。可用在本发明中的柴油燃料可包含石油基燃料油，特别是中间馏燃料油。这样的馏出燃料油通常在110°c至500°C，例如150°C至400°C的范围内沸腾。柴油可包含常压馏出物或真空馏出物、裂化汽油、或直馏馏分与诸如热和/或催化裂化和加氢裂化馏出物等的精炼流以任意比例的混合物。可用在本发明中的柴油燃料可包含不可再生的费-托法合成的燃料，例如称为 GTL (气转液)燃料、CTL (煤转液)燃料和OTL (油砂转液)的那些。可用在本发明中的柴油燃料可包含可再生的燃料，诸如生物燃料或生物柴油。
可用在本发明中的柴油燃料可包含第一代生物柴油。第一代生物柴油包括例如植物油、动物脂肪和用过的厨余脂肪的酯。在催化剂的存在下，可通过油类与通常为一元醇的醇的转酯化获得这种形式的生物柴油，所述油类例如菜籽油、豆油、红花油、棕榈油、玉米油、花生油、棉籽油、牛油、椰子油、麻风子油(麻风树)、葵花籽油、使用过的厨余油、氢化植物油或其任意的混合物可用在本发明中的柴油燃料可包含第二代生物柴油。第二代生物柴油来自诸如植物油和动物脂肪等的可再生来源，并通常在精炼中使用诸如由Petrobras开发的H-Bio方法等的加氢处理进行处理。第二代生物柴油在性质和质量上与石油基燃料油流相似，所述石油基燃料油流例如由植物油、动物脂肪等制备的可再生柴油，如由ConocoWiillips以可再生柴油出售的以及由Neste以NExBTL出售的可再生柴油。可用在本发明中的柴油燃料可包含第三代生物柴油。第三代生物柴油采用气化和费-托技术并包含称为BTL(生物质转液体)燃料的那些。第三代生物柴油与某些第二代生物柴油没有很大的区别，但其旨在开发整个植物(生物质)并由此拓宽了原材料的基础。可用在本发明中的柴油燃料可包含任意或所有上述柴油燃料的混合物。在某些实施方案中，可用在本发明中的柴油燃料可以是包含生物柴油的混合柴油燃料。在这样的混合物中，例如，生物柴油可以以最多0. 5%、最多1%、最多2%、最多3%、 最多4%、最多5%、最多10%、最多20%、最多30%、最多40%、最多50%、最多60%、最多 70%、最多80%、最多90%、最多95%或最多99%的量存在。在某些实施方案中，可用在本发明中的柴油燃料可包含次级燃料，例如乙醇和/ 或作为氧化物的醇和/或醚。然而，柴油燃料优选不包含乙醇。优选地，可用在本发明中的柴油燃料的硫含量为至多0.05重量％，更优选至多 0. 035重量％，特别至多0. 015重量％。具有非常低水平的硫的燃料也是合适的，例如硫重量比少于50ppm，优选少于20ppm的燃料，例如硫重量比为IOppm以下的燃料。本发明可使用的柴油燃料的实例为已经处理以将硫含量降低至上述含量的柴油燃料。优选的柴油燃料是在BS EN 590或ASTM D975中所定义的那些。除了上述添加剂以外，其还是脂肪酸和/或脂肪酸的胺衍生物。本发明的用途可包含一种或多种其它摩擦改进剂，即不是脂肪酸或脂肪酸的胺衍生物的一种或多种其它摩擦改进剂。为了简洁和清楚，本文将这样的其它摩擦改进剂称为AFM0本领域已知的AFM包括以下物质 脂肪酸的酯 脂肪族胺 脂肪族酯 芳酯 脂肪族醚 聚醚 聚醚胺 多羟基脂肪族醇 烃基琥珀酸及衍生物 酰化剂与胺的反应产物，例如聚(异丁烯基琥珀酰亚胺)(PIBSIs)
· N，N- 二(羟烷基)-烷基胺 一元羧酸与多元醇的含有羟基的酯 烷基烷氧基酰胺 聚亚烷基胺 基于叔烷基取代的苯酚与C1-20伯胺或聚亚烷基胺的Marmich碱 聚异亚丁基胺 酯(例如本文所定义的那些)与聚异亚丁基胺的混合物 酯(例如本文所定义的那些)与聚醚胺的混合物。关于被认为在本发明中所使用的AFM信息来源的实例如下。这些中的任意种类可被认为是本发明的优选特征并因此被要求上述给定的第一、第二和第三方面联合。如果需要更多的信息，可参考所提及的专利说明书。
US4396517 该公开中的本发明所关注的AFM为基于C4-20叔烷基取代的苯酚、醛与C1-20伯胺的Marmich碱。实例包括对叔丁基苯酚、低聚甲醛和椰油胺的二(单椰油胺) Mannich 碱。-合适地，本文为以下通式
权利要求
1.添加剂在燃料中用于提高燃烧所述燃料的发动机效率的用途，其中所述添加剂包含脂肪酸和/或脂肪酸与胺的衍生物。
2.添加剂在燃料中用于减少由发动机活塞在它们的汽缸内滑动引起损耗的用途，其中所述添加剂包含脂肪酸和/或脂肪酸与胺的衍生物。
3.添加剂在燃料中用于促进燃烧所述燃料的发动机节约燃料的用途，其中所述添加剂包含脂肪酸和/或脂肪酸与胺的衍生物。
4.如前述任一权利要求所述的用途，其中脂肪酸与胺的衍生物为脂肪酸酰胺。
5.如前述任一权利要求所述的用途，其中脂肪酸与胺的衍生物为脂肪酸与胺的盐。
6.如前述任一权利要求所述的用途，其中所述脂肪酸由通式R(COOH)n表示，其中R表示具有2至50个碳原子的烃基，并且η表示1至4的整数。
7.如权利要求6所述的用途，其中所述脂肪酸为具有8至30个碳原子的一元羧酸。
8.如权利要求7所述的用途，其中所述脂肪酸为松浆油脂肪酸。
9.如前述任一权利要求所述的用途，其中所述胺为具有2至50个碳原子的烃基和1至 10个氮原子的脂肪族胺。
10.如前述任一权利要求所述的用途，其中所述燃料中的脂肪酸和/或脂肪酸与胺的衍生物的处理率(当使用多于一种的这种化合物时为总处理率)为15ppm至10，OOOppm。
11.如前述任一权利要求所述的用途，其中所述燃料还包含其它摩擦改进剂(AFM)，所述其它摩擦改进剂选自以下的一种或多种 脂肪酸的酯眷脂肪族胺 脂肪酸的酯眷脂肪族胺眷脂肪族酯 芳酯 脂肪族醚 聚醚 聚醚胺 多羟基脂肪族醇 烃基琥珀酸及衍生物 酰化剂与胺的反应产物，例如聚(异丁烯基琥珀酰亚胺)(PIBSIs) N，N-二(羟烷基)_烷基胺 一元羧酸与多元醇的含有羟基的酯 烷基烷氧基酰胺 聚亚烷基胺 基于叔烷基取代的苯酚与C1-20伯胺或聚亚烷基胺的Marmich碱 聚异亚丁基胺 酯与聚异亚丁基胺的混合物 酯与聚醚胺的混合物。
12.如权利要求11所述的用途，其中a)脂肪酸和/或脂肪酸的胺衍生物(当存在多于一种时为总重量)与b)所述AFM(当存在多于一种时为总重量)的重量比为1至10000 份的a)对100份的b)，优选10至1000份的a)对100份的b)，优选30至500份的a)对 100份的b)，优选50至3000份的a)对100份的b)。
全文摘要
本发明公开一种包含脂肪酸和/或脂肪酸与胺的衍生物的添加剂，该添加剂用在燃料中以用于提高燃烧所述燃料的发动机的效率，特别是用于减少由发动机活塞在它们的汽缸内滑动引起的损耗，并且优选的结果是促进了燃料节约。
文档编号C10L1/22GK102459530SQ201080027842
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月1日 优先权日2009年6月1日
发明者安东尼·库尼, 文森特·伯吉斯, 艾伦·罗斯 申请人:英诺斯派有限公司