基于聚甲醛二烷基醚的自點火發(fā)動機用燃料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及自點火發(fā)動機用燃料，即柴油燃料。
【背景技術(shù)】
[0002] 由發(fā)動機技術(shù)雜志MTZ,第72卷，第198-202頁（2011)已知,通過向柴油燃料中加 入聚氧雜烷烴和其它含氧化合物，可以降低碳煙和顆粒排放。然而，不可能將它們降低到低 于根據(jù)歐VI標(biāo)準(zhǔn)的顆粒數(shù)的限值。為了滿足這些法規(guī)，需要在下游連接的顆粒過濾器。
[0003] Ogawa等人在《SAE技術(shù)論文系列》，2000-01-1819,第1-11頁中描述：為了產(chǎn)生 "無煙"燃燒，對于單缸發(fā)動機需要氧含量大于燃料的38wt %。根據(jù)這篇文獻，使用"Bosch 煙度計"測量碳煙顆粒排放（這是碳煙濃度的不連續(xù)靜態(tài)測量，檢測限為〇.5mg碳煙/kWh)。 使用二甲氧基甲烷作為燃料，以其不完全燃燒為代價，證實了無煙燃燒。THC(總烴排放）和 C0排放在30%廢氣再循環(huán)（AGR)時顯著增加，所以必須相應(yīng)地使用催化劑。
[0004] 由《SAE技術(shù)論文系列》,2013-01 -1035已知，在汽車中使用式為CH30 (-CH20-) nCH3, 其中n = 3、4和5的聚甲醛二甲醚的混合物作為燃料，滿足歐-2標(biāo)準(zhǔn)。重量分析法測定的 顆粒排放能夠被降低到歐-4水平。與柴油燃料相比，使用式為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響所排放納米顆粒的數(shù)量（參見圖6)。所排放納 米顆粒的排放水平在6至7E+6#/cm 3的范圍內(nèi)。
[0005] 在《SAE技術(shù)論文系列》,2012-01-1053中描述了，在歐-4發(fā)動機上使用式 CH 30(-CH20-)nCH3，其中n = 3、4和5的聚甲醛二甲醚的混合物，在不使用顆粒過濾器的情況 下，已經(jīng)達到歐5/1排放級（無顆粒限值）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明基于克服上述缺陷的目的。特別是，本發(fā)明基于滿足降低co2排放和污染 物，尤其是顆粒物質(zhì)（PM)和納米顆粒（PN)排放的現(xiàn)有法規(guī)的目的。
[0007] 由于從針對汽車的歐-5/2和針對多功能車的歐VI (2014)排放級引入了對于發(fā)動 機廢氣中的顆粒數(shù)（PN)限值，為了降低到預(yù)定PN限值以下,使用顆粒過濾器是絕對必要 的。引入實際駕駛排放（RDE)將再次使?jié)M足排放規(guī)范更加困難。
[0008] 本發(fā)明旨在于此提供補救辦法。因此，本發(fā)明的目標(biāo)還在于實現(xiàn)柴油發(fā)動機中燃 料的基本無納米顆粒的燃燒，為了這樣給低至極低廢氣排放提供基礎(chǔ)。在本文中，"無納米 顆粒的燃燒"用來表示發(fā)動機廢氣中的顆粒數(shù)最大處于高于環(huán)境空氣中顆粒數(shù)的數(shù)量級， 并且可以省卻壁流式顆粒過濾器。此外，本發(fā)明的目標(biāo)是實現(xiàn)用于內(nèi)部發(fā)動機N〇 xB低的高 廢氣再循環(huán)（AGR)相容性。最后本發(fā)明的目的是避免碳煙/冊：!與？~/^0 !￡此消彼長（trade off)。為了降低到目前可應(yīng)用的針對烴類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，廢氣后處理可以限于氧化催化齊ij。任選地還應(yīng)當(dāng)可能的是使用SCR催化 劑。
[0009] 此外，本發(fā)明的目標(biāo)是降低關(guān)于用于廢氣后處理，尤其是通過省卻壁流式顆粒過 濾器〇)PF)而降低廢氣反壓的生產(chǎn)成本、空間需求和維護成本的費用。
[0010] 此外，要通過避免過濾器主動再生而實現(xiàn)排放降低。在它們再生期間，柴油顆粒過 濾器可排放污染物，例如，硫酸、多芳烴和含氮多芳烴，并且增加co 2排放（廢氣反壓，再生 用的額外燃料）。
[0011] 最后，本發(fā)明是基于降低C02排放的目標(biāo)。此外,本發(fā)明基于接近根據(jù)EN590的柴 油燃料的理化性質(zhì)的目標(biāo)，尤其是關(guān)于十六烷值、粘度和潤滑性。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明，上述目標(biāo)使用根據(jù)權(quán)利要求1的自點火發(fā)動機用燃料（即柴油燃料） 而得以解決，其含有下列成分：
[0013] a)至少一種低分子量的式R0(-CH20-) nR的聚甲醛二烷基醚，其中R為烷基以及n 為 0-5,
[0014] b) 0. 005-5wt %的至少一種較高分子量的式RW (-CII2-CHR2-〇-)nII的聚亞烷基二醇 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的聚亞 烷基二醇烷基醚及其混合聚合物，其中R 1為烷基，R2是氫基或甲基，以及n為10-200,以及 這些聚亞烷基二醇烷基醚的混合物，
[0015] c)0-20wt%的至少一種較高分子量的式R0(-CH2〇-) nR的聚甲醛二烷基醚，其中R 為烷基以及n為6-10,
[0016] d) 0-5wt %的至少一種較高分子量的式R0(-CH2CH20-)nR的聚乙二醇二烷基醚，其 中R為烷基以及n為6-10，
[0017] e) 0-0? 5wt %的至少一種有機過氧化物，
[0018] f) 0-0? Iwt %的至少一種較長鏈脂肪酸，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種低分子量的聚甲醛二烷基醚補足。
[0021] 術(shù)語"含有"還包含述語"由...組成"。
[0022] 在一個優(yōu)選實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的用于自點火發(fā)動機的燃料含有成分a)和 b)。
[0023] 在一個進一步優(yōu)選實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的用于自點火發(fā)動機的燃料含有成分 a)、b)和 c)。
[0024] 在一個進一步優(yōu)選實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的用于自點火發(fā)動機的燃料含有成分 a)、b)、c)和 f)。
[0025] 在一個進一步優(yōu)選實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的用于自點火發(fā)動機的燃料含有成分 a)、b)、e)和 f)。
[0026] 在一個進一步優(yōu)選實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的用于自點火發(fā)動機的燃料含有成分 a)、b)、c)、f)和 g)。
[0027] 如上所述，根據(jù)本發(fā)明的用于自點火發(fā)動機的燃料包含式R0(-CH20-) nR&至少一 種低分子量的聚甲醛二烷基醚，其中R為烷基以及n為0-5。優(yōu)選地，n為1-5。
[0028] 在一個優(yōu)選實施方式中，在所述至少一種低分子量的聚甲醛二烷基醚中的:R為 至C4-烷基，特別優(yōu)選R為甲基、乙基、正丙基和/或正丁基。R更特別優(yōu)選為甲基和乙基。 在所述低分子量的聚甲醛二烷基醚中的R最優(yōu)選為甲基，因為這是經(jīng)濟的并且可容易從市 場上買到。
[0029] 在--個優(yōu)選實施方式中，在所述至少一種低分子量的聚甲醛二烷基醚中,n = 1和 /或2。在一個進一步優(yōu)選實施方式中,n為3、4和/或5。特別優(yōu)選,n=l,因為這種類型 的聚甲醛二烷基醚已經(jīng)在工業(yè)上生產(chǎn)。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明還重要的是，使用至少一種較高分子量的式Po (-ch2-chr2-o-） nH的聚亞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的聚亞烷基二醇烷基醚及其混合聚合物，其中R 1為烷基,R2 是氫或甲基，以及n為10-200,優(yōu)選10-55,以及這些聚亞烷基二醇烷基醚的混合物。使用 這種聚亞烷基二醇烷基醚導(dǎo)致根據(jù)本發(fā)明的用于自點火發(fā)動機的燃料的粘度、潤滑性和表 面張力的增加。
[0031] 此外,這些用作點火促進劑（以增加十六烷值）。
[0032] 在一個優(yōu)選實施方式中，所述至少一種較高分子量的聚亞烷基二醇烷基醚中的n 為30-55,特別優(yōu)選為35-55以及更特別優(yōu)選40-55。
[0033] 在一個優(yōu)選實施方式中，所述至少一種較高分子量的聚亞烷基二醇烷基醚中的R 1 為4至C 4_烷基。R1特別優(yōu)選為正丁基，因為這是經(jīng)濟的并且可容易從市場上買到。
[0034] 所述至少一種較高分子量的聚亞烷基二醇烷基醚及其混合聚合物的平均分子量 優(yōu)選在4000-6000道爾頓的范圍內(nèi)，優(yōu)選在5000-5500道爾頓的范圍內(nèi)。
[0035] 在--個特定實施方式中，所述式RiCK-CHfCHI^-O-)#的至少--種較高分子量的聚 亞烷基二醇烷基醚是其混合聚合物?；旌暇酆衔镉脕肀硎敬嬖诰酆衔?，其中R 2有時是氫基 并且有時是甲基。
[0036] 特別優(yōu)選的較高分子量的聚亞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，其中烷基優(yōu)選為正丁基 (Synalox B系列）。Synalox D產(chǎn)品是作為介于聚亞烷基二醇醚鏈之間的結(jié)合單元的雙官 能烷基（烷基：-ch2ch2-)。
[0037] 更特別優(yōu)選的是約50-90wt. %，優(yōu)選約50-70wt %，特別優(yōu)選約60wt %的聚乙二醇 烷基醚和約10-50wt. %,優(yōu)選約30-50wt %,特別優(yōu)選約40 %的聚丙二醇烷基醚的混合聚合 物。已證明，優(yōu)選的是來自Dow Chemical公司的Synalox產(chǎn)品。此處，優(yōu)選是Synalox B, 以及特別是Synalox D產(chǎn)品。應(yīng)突出強調(diào)的是分子量為5300的產(chǎn)品Synalox D40-700。更 加特別突出強調(diào)的是具有10-15wt%的分子量為最高至約15000道爾頓（平均分子量）的 聚丙二醇烷基醚部分的D系列Synalox產(chǎn)品。盡管所述分子量高，但是仍在低分子量聚甲 醛二烷基醚中，特別也在低分子量聚甲醛二甲醚中有足夠高的溶解度。
[0038] 如上所述，所述至少一種較高分子量的聚亞烷基二醇烷基醚以0. 005-5wt %的數(shù) 量使用。特別優(yōu)選的是1 -4wt %，更特別優(yōu)選2-3. 5wt %的數(shù)量。
[0039] 如已經(jīng)提到的那樣，所述至少--種較高分子量的聚甲醛二烷基醚和/或聚乙二醇 二烷基醚為式R〇 (-CH20_)nR的聚甲醛二烷基醚，其中R為烷基以及n為6-10,優(yōu)選為7-8,和 /或式R〇 (-CH2CH20-) nR的聚乙二醇二烷基醚，其中R為烷基以及n為11-23,優(yōu)選為20-23。
[0040] 在這些較高分子量的聚甲醛二烷基醚和/或聚乙二醇二烷基醚中，R優(yōu)選為(^至 c 4-