提供去污力的方法和组合物的制作方法
【专利说明】
[00011本申请是申请号为201180034183.3、申请日为2011年5月11日、发明名称为"提供 去污力的方法和组合物"的专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及给内燃机，尤其是直接注射柴油机加燃料，从而在内燃机中，特别是在 注射器沉积物控制领域中提供改进无氮去污力的方法。本发明还提供方法，所述方法提供 改进的去污力和改进的腐蚀抑制，同时避免与燃料的相容性问题和/或同时限制从沉积物 控制添加剂传递至燃料的氮的量。
【背景技术】
[0003] 烃基燃料一般含有大量沉积物形成物质。当用于内燃机(ICE)中时，来自这些物质 的沉积物可在与燃料接触的发动机的狭窄面积上和周围形成。在这些ICE如汽车发动机中， 沉积物可在发动机进气阀和/或燃料注射器上形成，导致对燃料混合物流入燃烧室的累进 限制，又减低发动机的最大功率，降低燃料经济性，提高发动机排放，妨碍发动机启动性能 和/或影响总驾驶性能。
[0004] 发动机至少部分由于使用较紧密间隙及更狭窄面积的发动机涉及而且继续变得 对沉积物更加敏感。一般实践是将清净剂并入燃料组合物中以减少或抑制发动机沉积物的 形成和促进其脱除。这些添加剂改进了发动机性能并减少了发动机排放。
[0005] -般而言，燃料清净剂添加剂包括可描述为无灰分散剂的添加剂。这些添加剂由 烃基骨架，包括聚异丁烯(PIB)骨架组成，所述骨架在传统上已与极性含氮头基团组合。至 今使用的主要燃料清净剂添加剂包括PIB氨、PIB琥珀酰亚胺和PIB苯酚曼尼希胺。这些燃料 清净剂添加剂的一个关键方面是含活性氮基团的存在，这被认为是良好添加剂性能所需 的。
[0006] 在一些情况下，含氮添加剂可导致不理想的效果，例如密封降解，特别是在含氟弹 性体的密封的情况下。无氮添加剂不具有这些潜在缺点。
[0007] 需要可在I CE操作期间用于燃料添加剂组合物和燃料组合物中的不含氮的有效燃 料添加剂。需要与目前常用含氮添加剂相比提供可比和/或改进性能的这类无氮添加剂。还 需要这些添加剂提供改进腐蚀抑制和/或避免与使用它们的燃料的相容性问题。这些相容 性问题中一些可导致燃料和/或燃料中一种或多种添加剂之间的不需要的反应，产生可能 妨碍发动机性能，形成沉积物以及甚至阻塞过滤器的副产物。需要解决这些问题中一个或 多个的添加剂和燃料组合物以及使用它们的方法。
【发明内容】
[0008] 本发明提供在内燃机的燃料系统中提供改进的去污力的方法，其中方法包括步骤 (i)向燃料组合物中加入无氮添加剂，所述无氮添加剂包含具有至少两个酸形式的羧基官 能或至少一个酐形式的羧基官能的取代烃;和（ii)将所述燃料组合物供入内燃机中。本发 明方法还可提供改进的去污力和改进的腐蚀抑制的组合。本发明实现这些目的，同时还限 制从沉积物控制添加剂传递至燃料的氮的量，达到为无氮添加剂的程度，还避免燃料相容 性问题，特别是当显著量的金属如钠存在于燃料组合物中时。
[0009] 本发明还提供用于以上方法中的燃料组合物本身以及可用于制备这类燃料的燃 料添加剂组合物。
[0010] 本发明还提供本文所述添加剂控制和/或降低发动机中的沉积物，特别是柴油机 中的注射器沉积物的用途。这些用途还提供改进的腐蚀抑制，还可限制从沉积物控制添加 剂传递至燃料的氮的量和/或避免燃料相容性问题。
【具体实施方式】
[0011] 下面通过非限定性阐述描述各优选特征和实施方案。
[0012] 本发明涉及给内燃机，更具体而言直接注射柴油机加燃料的方法。本发明还描述 了用于所述方法中的燃料组合物、燃料添加剂组合物和燃料添加剂本身。该方法涉及在使 用它们的发动机中改进的沉积物控制，还可改进腐蚀抑制。在一些实施方案中，沉积物控制 添加剂不含氮，且所得燃料组合物和燃料添加剂组合物可含有有限量的氮，或在一些实施 方案中，有限量的碱性氮和/或胺氮。
[0013] 与常规含氮添加剂基组合物相比，本发明燃料组合物显示出可比和/或改进的发 动机沉积物控制，容许改进的发动机性能，包括但不限于沉积物导致的发动机功率损失减 少、沉积物导致的燃料经济性损失减少和沉积物导致的发动机排放的降低。
[0014] 适用于本发明中的发动机一般包括所有内燃机。然而，本发明方法在柴油机，更具 体而言直接注射发动机中提供特殊的优点。在一些实施方案中，本发明发动机为高压直接 注射柴油机，在又另外的实施方案中，发动机为普通轨道发动机。如本文关于发动机所用术 语高压指发动机的燃料注射器压力。在一些实施方案中，高压发动机意指燃料注射器在 20MPa或更高、30MPa和更高、35MPa和更高、40Mpa或更高或甚至50MPa和更高的压力下操作， 其中这些最小压力值可考虑空转压力或最大压力。
[0015] 越
[0016] 本发明提供改进发动机中的沉积物控制，以及任选改进的腐蚀抑制的方法。该方 法涉及通过向该发动机中供入燃料组合物而操作内燃机，其中燃料组合物包含本文所述无 氮沉积物控制添加剂。
[0017] 可使用本发明方法的内燃机不过度受限，包括火花点火和压缩点火发动机;和2冲 程或4冲程循环发动机。方法还可使用其中液体燃料借助直接注射、间接注射、进气道注射 或借助汽化器供应的发动机以及具有普通轨道和装置注射器系统的发动机。合适的发动机 包括轻型（例如客车)和重型（例如商业卡车)发动机以及用烃和非烃燃料及其混合物加燃 料的发动机。发动机可包括并入这类元件中的综合排放系统:EGR系统;包括三效催化剂、氧 化催化剂、NOx吸收剂和催化剂的后处理，任选使用燃料基催化剂的催化和非催化颗粒捕集 器;可变阀定时;注射定时和速率成型；及其组合。在一些实施方案中，适于本发明方法中的 发动机为直接注射发动机，在一些实施方案中，为普通轨道直接注射发动机。在一些实施方 案中，本方法的发动机不是间接注射发动机。
[0018] 本发明包括本文所述取代烃和/或烃基取代酰化剂在燃料组合物中作为添加剂的 用途，以及添加剂本身和含有所述添加剂的燃料和燃料添加剂组合物。本发明添加剂可以 以本领域中已知的任何方法输送至燃料组合物和/或燃料添加剂组合物中且添加剂的时间 不受限。换言之，本发明添加剂可在燃料和/或添加剂组合物的制备和/或混合以前、期间或 以后加入燃料组合物中。本发明添加剂可在加入可用于组合物中的其它性能添加剂以前、 期间或以后加入燃料和/或添加剂组合物中。本发明添加剂可作为顶部处理加入燃料和/或 添加剂组合物中或并入使用它的燃料和/或添加剂组合物的制备和/或分配中。
[0019] 在一些实施方案中，供入发动机中的燃料组合物含有有限量的氮。在其它实施方 案中，燃料组合物含有有限量的氮，其中氮为碱性氮和/或胺氮。术语"碱性氮"指来自碱性 氮化合物的氮，且不适用于来自其它来源的氮。术语"胺氮"指来自含有胺基团的化合物的 氮，所述化合物为一类碱性氮化合物。
[0020] 在一些实施方案中，本文所述燃料组合物具有少于5，OOOppm、少于3，OOOppm或甚 至少于I，OOOppm的氮含量。在一些实施方案中，本文所述燃料组合物具有少于I，OOOppm、少 于500ppm或甚至少于IOOppm的碱性和/或胺氮含量。
[0021] 在一些实施方案中，本文所述燃料组合物含有一种或多种含氮燃料添加剂，例如 含氮燃料清净剂，但为少于5，OOOppm、少于3，OOOppm、少于I，OOOppm、500ppm或甚至IOOppm 的浓度。
[0022] 在一些实施方案中，本文所述燃料和/或添加剂组合物不含含有碱性氮和/或胺氮 的添加剂。在一些实施方案中，组合物不含任何含氮分散剂和/或清净剂。在又另外的实施 方案中，组合物不含不同于本文所述取代烃添加剂的其它燃料分散剂和/或清净剂。在这类 实施方案中，组合物可含有其它性能添加剂，条件是添加剂不是燃料分散剂和/或清净剂， 但主要由于其它目的而存在。
[0023] 燃料组合物和燃料添加剂组合物
[0024] 本发明中所用燃料组合物包含本文所述燃料添加剂和液体燃料，且用于给内燃机 加燃料。燃料组合物还可包含一种或多种其它性能添加剂。
[0025] 本发明燃料添加剂组合物包含本文所述燃料添加剂且进一步包含溶剂和/或燃料 并可进一步包含一种或多种其它性能添加剂。这些添加剂组合物，也称为添加剂浓缩物和/ 或浓缩物可用于通过将添加剂组合物加入非添加燃料中而制备燃料组合物。
[0026] 适用于本发明中的燃料不过度受限且包括任何市售燃料，在一些实施方案中任何 市售的柴油燃料和/或生物燃料。一般而言，合适的燃料通常在环境条件如室温(20_30°C) 下为液体。液体燃料可以为烃燃料、非烃燃料或其混合物。
[0027] 烃燃料可以为石油馏出物，包括如通过ASTM规格D4814定义的汽油，或如通过ASTM 规格D975定义的柴油燃料。在一个实施方案中，液体燃料为汽油，在另一实施方案中，液体 燃料为无铅汽油。在另一实施方案中，液体燃料为柴油燃料。烃燃料可以为通过天然气合成 油方法制备的烃，包括例