专利名称:多孔燃料喷射系统的防堵塞燃料成分的制作方法
本发明目的在于燃料喷射系统的防堵塞成分，更明确地说，本发明目的在于在装有电子控制多孔燃料喷射器的汽油发动机中极大减少和/或防止喷射器堵塞的方法。
在过去几年，内燃机的性能已得到改善，其中已作出的最重要的改进之一是广泛采用燃料喷射来改善内燃机性能和燃料经济性。虽然装有汽化器的内燃机是将空气和燃料混合，通过进气管分配到所有汽缸的，而在燃料喷射发动机中，燃料是喷入到每一缸进气阀附近的进气管中来燃烧的。燃料喷射系统有两种基本类型，机械控制式的和电子控制式的。早期的燃料喷射发动机是机械控制的，即每一缸的工作由燃料压力来控制。然而，近来采用电子控制燃料喷射发动机已广泛增加了。在电子控制燃料喷射系统中，应用设置在排气管中的传感器将空气燃料比保持在有限范围内。电子控制燃料喷射系统除了提供与机械控制燃料控制系统所能达到的同样的性能和燃料经济性外，还能更精密地调节燃料-空气混合物，从而能使催化转换器将一氧化碳和碳氢化合物氧化成二氧化碳，同时能减少氮氧化物，因而能满足排放控制法规的要求。这种严格控制排放污染物的法规的强迫实施，最终导致了诸如电子燃料喷射这样的新技术的发展和广泛应用。
已发现电子控制燃料喷射器系统具有易于被沉积物堵塞的小孔，这些沉积物被认为是当发动机熄火时，紧邻喷射器头部的汽油和油蒸气在喷射器枢轴的热表面上和环绕枢轴的环形套筒表面上被烤干凝固而产生的，至少部分产生。这些沉积物节制了至某特定汽缸的燃料流，这使设置在排气管中的传感器探测到高于所期望的氧气燃料比，传感器将试图增加喷入所有各缸的燃料量来修正这种状况，这又将导致排气中的氧气燃料比比所期望的更高，然后传感器将试图减少喷入每个汽缸的燃料量来修正这种状况。这种在过稀混合物和过浓混合物间的范围循环调节空气燃料比，常常造成车辆的运转性能不良。另外，这种新型喷射器中紧密的空隙和与此同时罩盖下较高温度，也会加强沉积物的形成，造成不良的车辆驱动性能，并造成超过排放控制法规所规定的废气污染水平。
已发现被证明可有效地防止和/或去除汽化器沉积物的常用汽油洗净剂，并不能很有效地去除和/或防止可能发生在电子控制燃料喷射系统中的沉积物。目前应用的从燃料喷射器喷口去除沉积物的方法一般包括或是机械清理喷射器，或是在燃料中加入相当大量的特殊添加剂。机械清理或是整个拆除喷射器来手工去除沉积物，或是使用极性溶剂来清洗掉沉积物，由于较高的费用并且不方便，机械清理并不理想。目前所用的添加剂，由于产品介绍指出这些添加剂必须在相当高的浓度，即每千桶燃料约1到2吨的添加剂的情况下使用，这些添加剂并不令人特别满意。
为了在商业上有用，减少和/或防止喷射器孔堵塞的汽油添加剂一定要在低浓度下有效，一定不能严重影响燃料的燃烧特性，一定不能沾污催化转换器的催化剂。
已在汽油中加入添加剂来改善燃料的某特定性质。美国专利3387953号目的在于使用有机取代氮氧化物，特别是胺氧化物来防锈，并作为汽油的防冻剂。给出的几种胺氧化物结构式包括如下结构
这里R1是6-24个碳的烷基，芳基;环脂基，杂环，取代烷基或取代芳基;R2和R3是相同的或是不同的，是1-24个碳的烷基，芳基，取代烷基或芳基，环脂基或杂环。这些化合物一般以每千桶汽油约2.0到100磅(ptb)胺氧化物范围内的浓度加到汽油中，其中最佳添加物是二(2-羟乙基)可可胺氧化物。
美国专利3594139号目的在于一种能与汽油成年混合的防锈剂浓缩物。该专利也公开了具有上述结构式的，作为汽油添加剂使用来防锈的胺氧化物的使用，该专利还公开了特别优选的包括二(2-羟乙基)可可胺氧化物的浓度。
上述的胺氧化物已典型地用来防止生锈和汽化器结冰。在60年代末70年代初，虽然这些优合物得到商业应用，随着更有效的添加剂被发现，其应用即中止了。在电子控制燃料喷射发动机研制之前，这些化合物的应用已完全中止了。
因此，提供一种相对便宜的并在低浓度下有效的汽油添加剂来减少和/或消除喷射器堵塞将是理想的。
提供一种对催化剂无腐蚀性、无害的并且不影响燃料的燃烧特性的汽油添加剂，也将是理想的。
提供一种在储存和/或配给的任何时刻都能容易地加到成品汽油中的汽油添加剂也将是理想的。
本发明目的在于在多孔电子控制燃料喷射发动机中极大减少和/或防止喷射器堵塞的方法，该方法包括将含有有效量添加剂的燃料供给所述燃料喷射系统，上述添加剂包括
这里R1是6-24个碳的烷基，芳基，环脂基，杂环，取代烷基或取代芳基;R2和R3独立地是1-24个碳的烷基，芳基，取代烷基或芳基，环脂基或杂环。R1最好是9-20个碳的烷基，或烷基化芳基，R2和R3最好独立地是1-12个碳的烷基。在更优选的成分中，R1、R2和R3独立地是从脂肪酸得到的8-18个碳族。添加剂最好从由二(2-羟乙基)可可胺氧化物，二(2-羟乙基)脂胺氧化物，二(2-羟乙基)硬脂酰胺氧化物，二甲基可可胺氧化物，二甲基氢化脂胺氧化物，二甲基十六基胺氧化物和其混合物组成的族中选取。特别优选的添加物是二(2-羟乙基)可可胺氧化物。燃料中添加剂浓度一般可在约0.5至50ptb间变动，最好在约5至10ptb间变动。添加剂可单独使用，或者可与有效量的反乳化剂一起加到燃料中。
本发明目的在于一种燃料添加剂，已发现该添加剂对减少和/或消除喷射器堵塞是特别有效的。本发明包括将有效量的添加剂加到燃料中，该添加剂包括
这里R1是6-24个碳的烷基，芳基，环脂基，杂环，取代烷基，取代芳基;R2和R3独立地是1-24个碳的烷基，芳基，取代烷基或芳基，环脂基，杂环，和其混合物。优选的化合物包含这样的化合物，其中R1是9-20个碳的烷基，或烷基化芳基;R2和R3独立地是1-12个碳的烷基。特别优选的化合物是这样的化合物，其中R1，R2和R3独立地是8-18个碳族。添加剂最好从由二(2-羟乙基)可可胺氧化物，二(2-羟乙基)硬脂酰胺氧化物，二甲基可可胺氧化物，二甲基氢化脂胺氧化物，二甲基十六基胺氧化物和其混合物组成的族中选取。根据已知技术，例如美国专利3387953号所公开的技术，参照结合其公开内容来制备这些添加剂。特别优选的添加剂是二(2-羟乙基)可可胺氧化物。
下面的比较例和实例说明本发明在减少和/或消除燃料喷射器堵塞中的效用。在下面的比较例和实例中，所应用的燃料的辛烷值是标明辛烷值，其定义是(研究辛烷值+发动机辛烷值)/2比较例Ⅰ在这个试验中，三部具有电子控制燃料喷射、3.8升六缸发动机的1985 Oldsmobile 98′S车用有8.5ptb洗净剂浓度的商用无铅，辛烷值为87的标准燃料，在下面的行驶循环下行驶了近3500哩，行驶循环为0.5小时市内行驶，熄火0.5小时，0.5小时高速公路行驶，熄火0.5小时。所有四部车的驱动性越来越差。然后车辆使用含有上面标准燃料所用的2.5倍的洗净剂的商用、高级无铅、辛烷值为92的燃料行驶了300哩，驱动性保持不变。下面表Ⅰ中的数据表明，燃料流量依然显著减小，这表明既使洗净剂在高净化比率情况下，高程度的沉积不受影响。百分比燃料流减少量是在予先确定的标准状态下，包括燃料压力、脉冲宽度和工作周期，测量流过喷射器的无机醇量来决定的。用下面的公式计算百分比减少量%减少量＝ (V净-V污)/(V净) ×100%这里V净和V污是测量出的通过干净的和脏的燃料喷射器的无机醇量。
从表Ⅰ可看出，这种常规的已知汽化器洗净剂对清除喷射器的沉积物并不有效，事实上是允许沉积物形成的。
比较例Ⅱ一辆装有具有电子控制燃料喷射的2.2升涡轮增压发动机的1985 Chrysler LeBaron车使用标准的常规级无铅、无洗净剂、辛烷值为87的汽油，在哩程累积计上表明行驶了1300哩，行驶是以下面的循环重复进行的30分钟市内行驶，熄火30分钟，30分钟高速公路行驶，熄火30分钟。正如慢车速不稳和急剧暂停所代表的那样，驱动性变得很差。在发动机空载情况下，催化转换器前测出的碳氢化合物排放为321ppm，用压差试验来测定喷射器堵塞情况。在这个试验中，燃料道路加压至49磅/吋2，喷射器加以0.5秒的脉冲，压差或漏降△P表示出燃料流动得多么快，也就是说数量越大，喷射器被堵塞得越少。这部车中在这些条件下，清洁的喷射器压差为19-22磅/吋2。这个数据在表Ⅱ中已示出。
实例Ⅰ在比较例Ⅱ中表示的试验之后，这部车重新注满同样的燃料，只是燃料还包含10ptb浓度的二(2-羟乙基)可可胺氧化物(HECO)。然后，这部车以下面的循环行驶市内行驶15分钟，高速公路行驶30分钟，市内行驶15分钟，熄火2小时。这个试验一直进行直到车子累积行驶了270哩。在这个试验结束阶段，驱动性是很好的。慢速行驶情况下，催化转换器前碳氢化合物排放减至200ppm。象表Ⅱ表示出的那样，百分比喷射器流动减少量和压差显著改善。
从实例Ⅰ和表Ⅱ的数据可看出，使用相对低浓速的HECO能够使驱动性有显著改善，在行驶了相对很少哩数之后，慢车速时的排放量显著减少，压差和喷射器的百分比流动减少量又返回到“象新的一样”的那种状况。
如下面的比较例和实例表明的那样，二(2-羟乙基)可可胺氧化物对防止燃料喷射器头部沉积物的沉积也同样有效。
比较例Ⅲ在这个比较例中，四辆装有四汽缸，电子控制燃料喷射，2.2升涡轮增压发动机的1985 Chrysler LeBaron车在下面的状况下，在哩程累积表上表明行驶了4000哩，上述状况为市内行驶0.5小时，熄火0.5小时，高速公路行驶0.5小时，熄火0.5小时。试验汽车是用常规级辛烷值为87的无净化剂、无铅燃料行驶的。随后的试验，用上文所述的过程来测量百分比流动减少量。在四部不同的车上(同样加工、同样型号)重复这个试验。这些试验结果在下面表Ⅲ中给出。
实例Ⅱ在这个试验中，使用与比较例Ⅲ给出的相同的一部1985 Chrysler LeBaron车，试验是在与比较例Ⅲ相同的状况下进行的，试验期间使用的汽油与试验汽车所用的汽油相同，只是又加入了10ptb二(2-羟乙基)可可胺氧化物(HECO)。这些试验结果也列到下面的表Ⅲ中。审阅这些试验可看出，加入相对低浓度的HECO能够阻止燃料喷射器流动率的显著减少。
比较例Ⅳ在这个试验中，一部具有电子控制燃料喷射的四汽缸、2.2升涡轮增压发动机的1985 Chrysler LeBaron车，在哩程累积表上运行了2002哩，而且是行驶、熄火交替进行的。所用的燃料是常用的常规级、辛烷值为87的并含有比较例Ⅰ所使用的相同的、浓度为8.5ptb洗净剂的无铅燃料。随这个试验的完成，用前述的方法测量通过燃料喷射器孔的百分比流动减少量。如下面表Ⅳ表明的那样，用这种常用的汽化器洗净剂，对防止喷射器堵塞是没有效果的。
实例Ⅲ在这个实验中，使用与比较例Ⅳ所用的相似的一部车，并在相同的运行条件下试验。所用的燃料是同样的，但用浓度为10ptb的二(2-羟乙基)可可胺氧化物来代替常用的汽化器洗净剂。该车在与比较例Ⅳ相同的程序下行驶了9600哩。如表Ⅳ中提供的数据表明的那样，二(2-羟乙基)可可胺氧化物能防止燃料喷射器中的流动显著减少。
从这个表可看出，使用相对低浓度的HECO能够防止喷射器头部沉积物明显堆聚。比较起来，使用大致相同比率的常用汽化器洗净剂，并不能防止喷射器头部沉积物相对快速的堆聚。
上面提供的数据已说明了本发明在汽油中的应用，本发明还可应用在其它燃料中，例如柴油。现在描述的发明是作为汽油添加剂使用的，该添加剂可在汽油被精炼后的任何时候加入到汽油中，也就是说，该添加剂可在精炼厂加入，或在配给系统中加入。虽然现在描述的添加剂可单独使用，还可以利用本发明和反乳化剂共同使用，使汽油容易与配给系统中可能存在的杂质相分离，这也是理想的。汽油中其它常用用的添加剂也可以与本发明的添加剂共同使用。
表Ⅰ通过喷射器孔的%流动减少量汽缸 ＃ 1 2 3 4 5 6车A 11 12 35 30 7 10车B 7 9 12 38 9 14车C 22 11 28 4 11 10标准的新喷射器 2 2 0 0 2 权利要求
1.一种减少和/或防止内燃机的多孔电子控制燃料喷射系统堵塞的方法，所述方法包括将包含有有效量添加剂的燃料提供给所述燃料喷射系统，上述添加剂包括
这里R1是6个至24个碳的烷基，芳基，环脂基，杂环，取代烷基或取代芳基；R2和R3独立地是1个至24个碳的烷基，芳基，取代烷基或芳基，环脂基或杂环。
2.如权利要求
1所述的方法，其中R1是9个至20个碳的烷基，或烷基化芳基;R2和R3独立地是1个至12个碳的烷基。
3.如权利要求
2所述的方法，其中添加剂从由二(2-羟乙基)可可胺氧化物，二(2-羟乙基)脂胺氧化物，二(2-羟乙基)硬脂酰胺氧化物，二甲基可可胺氧化物，二甲基氢化脂胺氧化物，二甲基十六基胺氧化物和其混合物组成的族中选取。
4.如权利要求
3所述的方法，其中添加剂是二(2-羟乙基)可可胺氧化物。
5.一种减少和/或防止多孔燃料喷射系统中堵塞的方法，该多孔燃烧喷射系统具有传感装置设置在排气管中，该装置适合于调节空气燃料比，所述方法包括将包含无铅汽油和添加剂的燃料提供给燃料喷射系统，所述添加剂是从由二(2-羟乙基)可可胺氧化物，二(2-羟乙基)脂胺氧化物，二(2-羟乙基)硬脂酰胺氧化物，二甲基可可胺氧化物，二甲基氢化脂胺氧化物，二甲基十六基胺氧化物和其混物组成的族中选取的。
6.如权利要求
5所述的方法，其中添加剂是二(2-羟乙基)可可胺氧化物。
7.一种在内燃机中燃烧汽油的方法，其中汽油借助于多孔电子控制燃料喷射系统提供给发动机的燃烧区，改进包括燃烧一种汽油，该种汽油包含有有效量的添加剂，该添加剂是从由二(2-羟乙基)可可胺氧化物，二(2-羟乙基)脂胺氧化物，二(2-羟乙基)硬脂酰胺氧化物，二甲基可可胺氧化物，二甲基氢化脂胺氧化物，二甲基十六基胺氧化物和其混合物组成的族中选取的。
8.如权利要求
7所述的方法，其中添加剂是二(2-羟乙基)可可胺氧化物。
9.一种减少和/或防止内燃机的多孔电子控制燃料喷射系统堵塞的方法，该方法包括将包含无铅汽油和有效量二(2-羟乙基)可可胺氧化物的燃料提供给所述燃料喷射系统。
10.一种在内燃机中燃烧汽油的方法，其中借助于电子控制多孔燃料喷射系统将汽油提供给发动机的燃烧区，改进包括燃烧一种包含有有效量二(2-羟乙基)可可胺氧化物的汽油。
专利摘要
所描述的是一种减少和/或防止多孔燃料喷 射装置中喷射器堵塞的方法，该方法包括将包含有有 效量的一种或多种特别描述的胺氧化物的燃料提供 给燃料喷射装置。
文档编号C10L10/00GK87101600SQ87101600
公开日1987年10月7日 申请日期1987年1月20日
发明者约尔·罗伯特·希格尔, 吉奥夫里·安东尼·肯顿 申请人:埃克森研究工程公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan