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JP2553377B2 - ガソリン組成物 - Google Patents

ガソリン組成物

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JP2553377B2
JP2553377B2 JP63110316A JP11031688A JP2553377B2 JP 2553377 B2 JP2553377 B2 JP 2553377B2 JP 63110316 A JP63110316 A JP 63110316A JP 11031688 A JP11031688 A JP 11031688A JP 2553377 B2 JP2553377 B2 JP 2553377B2
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polyolefin
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composition according
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リチヤード・マイルズ
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Shell Internationale Research Maatschappij BV
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スパーク点火エンジンに使用するのに適し
た多量のガソリンと少量の少なくとも１種の添加物とか
らなるガソリン組成物に関するものである。
多くの付着物形成性物質が炭化水素燃料に本来的に存
在する。これらの物質は、内燃エンジンで使用すると、
燃料に接触するエンジンの特定領域およびその近傍に付
着物を形成する傾向がある。付着物の形成により一般に
かつしばしば重大に影響を受ける典型的な領域は気化器
ポート、スロットル本体およびベンチュリー、並びにエ
ンジン吸入弁を包含する。
付着物は自動車の操作に悪影響を与える。たとえば気
化器、スロットル本体およびベンチュリーにおける付着
物は燃焼室へのガス混合物の燃料対空気の比を増大さ
せ、それにより燃焼室から放出される未燃焼炭化水素お
よび一酸化炭素の量を増大させる。高い燃料−空気比
も、自動車から得られるガソリンに対する走行距離を低
下させる。
他方、エンジン吸入弁に対する付着物は、充分に重く
なると、燃焼室中へのガス混合物の流入を制限する。こ
の制限は、エンジンから空気および燃料を枯渇させる結
果、動力の損失をもたらす。さらに、弁に対する付着物
は弁の粘着をもたらし、かつ燃焼および不適切な弁着座
による弁の破損の可能性を増大させる。さらに、これら
の付着物は燃焼室中へ剥落し、ピストン、ピストンリン
グ、エンジンヘッドなどに対し機械的破損をもたらす可
能性がある。
これら付着物の形成は、燃料中へ活性洗剤を混入する
ことにより阻止し或いは除去することができる。多くの
燃焼洗剤が現在入手でき、かつ多数の燃料がナショナル
ブランドで市販されている。これらの洗剤は有害な付着
物の付着傾向領域を清浄する際に種々の程度で作用し、
これによりエンジン性能および寿命を向上させる。
燃料洗剤は洗剤特性を有する他、分散剤特性を有する
という他の利点も有する。内燃エンジンの操作に際し、
少量の燃料添加物はクランクケースに入り込んでクラン
クケース油と混合することが避けられない。クランクケ
ース油内に少量の分散剤が絶えず存在すると、スラッジ
を分散状態に維持する油の能力を増大させる。したがっ
て、広範囲の洗剤特性と分散性との両者を有する添加物
を開発することにより、燃料と接触するエンジンの部分
を効果的に清浄に維持することができ、かつ同時にクラ
ンクケース油と接触するエンジンの部分のスラッジおよ
びワニス状付着物の少ない状態に維持することができ
る。
この種の洗剤／分散剤特性を与える種々の物質、たと
えば脂肪族ポリアミン類が提案されかつ使用されてい
る。洗剤／分散剤のキャリヤ液として作用するC2〜C6ポ
リオレフィン類である重合体（特にポリイソブチレン）
およびシリンダにおける火炎速度を向上させるコハク酸
誘導体の塩類を含むこの種の添加剤も使用されている
（たとえばヨーロッパ特許出願第0062940号および第020
7560号参照）。しかしながら、エンジン性能の絶え間な
い発展はガソリン添加物の効果に対する要求を増大さ
せ、塩化物性能における改善が絶えず要求されている。
今回、ポリαオレフィン類がガソリン用の洗剤／分散
剤添加物に対する極めて効果的なキャリヤ液を形成し、
或る種の高分子添加物で低温度始動の際にしばしば生じ
うるような弁粘度の問題を最小化するのに特に有益であ
ることが判明し、この知見が本発明の主題となる。エン
ジン潤滑剤用の合成ベース液として使用するためポリα
オレフィン類が推奨されているが（ハイドロカーボン・
プロセシング、1982年２月、第75頁以降）、これらはガ
ソリン添加物として従来示唆されていない。ポリαオレ
フィン類（PAO）は６〜12個（一般に８〜12個）の炭素
原子を有するαオレフィンモノマーの水素化オリゴマー
（主としてトライマー、テトラマーおよびペンタマー）
である。その合成についてはハイドロカーボン・プロセ
シングにおける前記論文に要約されており、主として短
鎖の線状αオレフィン類の接触オリゴマー化（好適には
エチレンの接触処理により得られる）に続く水素化から
なっている。個々のPAOの性質は部分的に初期α−オレ
フィンの炭素鎖長に依存し、さらにオリゴマーの構造に
も依存する。正確な分子構造は或る程度オリゴマー化の
精密な条件にしたがって変化し、最終PAOの物理的性質
の変化に反映される。ベース潤滑油としての特定PAOの
適性は主としてその物理的性質（特にその粘度）により
決定されるので、一般に種々の製品はその粘度特性によ
って区別されかつ規定される。
本発明によれば、（100℃で測定して）２〜20センチ
ストークの粘度を有するポリαオレフィン類がガソリン
用の添加物として特に有効であることが判明した。した
がって第一の形態として本発明は、スパーク点火エンジ
ンに使用するのに適した主成分量のガソリンと、100℃
にて２〜20、好ましくは少なくとも８センチストークの
粘度を有する少量のポリαオレフィンとからなるガソリ
ン組成物を提供する。この種のポリαオレフィン類は好
適には、少なくとも６個、好ましくは６〜24個、特に８
〜12個の炭素原子を有するαオレフィンモノマーから誘
導された水素化オリゴマーである。好ましくは、水素化
オリゴマー自身は18〜80個、特に30〜80個の炭素原子を
有する。組成物中に存在するこの種のポリαオレフィン
の量は好適には100〜1200ppmw、特に200〜800ppmwの範
囲である。
ポリαオレフィンの他に、このガソリン組成物はさら
に500〜1500、好ましくは550〜1000、特に600〜950の数
平均分子量を有する、C2〜C6モノマーから誘導されたポ
リオレフィンを含有することもできる。好適ポリオレフ
ィンはポリイソブチレンであり、存在する量は好適には
ポリオレフィンとポリαオレフィンを併せて100〜1200p
pmwの量で存在するようにし、一般にポリαオレフィン
の量はポリオレフィンの量よりも大である。
好ましくは、ガソリン組成物はさらに、約500〜1000
0、特に600〜約1300の範囲の分子量を有しかつ窒素およ
び／またはアミノ窒素原子を接続するアルキレン基の炭
素原子に結合した少なくとも１個のオレフィンポリマー
鎖を有する油溶性の脂肪族ポリアミンを含有する。好適
には、このポリアミンは式： ［式中、Ｒはポリオレフィン鎖であり、好ましくは600
〜1300の分子量を有するポリイソブチレンであり、Ｒ′
は１〜８個、特に３個の炭素原子を有するアルキレン鎖
であり、Ｒ″は水素または低級アルキル、特にメチルで
あり、かつＸは０〜５、好ましくは０である］ を有する。
エンジン性能に対する他の利点は、ガソリン組成物が
さらに火炎速度向上剤として少量のコハク酸誘導体のア
ルカリ金属もしくはアルカリ土類金属塩を含有すれば得
られ、前記コハク酸誘導体はそのα炭素原子の少なくと
も１個に置換基として20〜200個の炭素原子を有する未
置換もしくは置換脂肪族炭化水素基を有するか、あるい
は前記コハク酸誘導体はそのα炭素原子の１個に置換基
として20〜200個の炭素原子を有する未置換もしくは置
換炭化水素基を有し１〜６個の炭素原子を有する炭化水
素部分により他のα炭素原子に結合されてリング構造を
形成するものである。
コハク酸誘導体の塩類は、一塩基性もしくは二塩基性
とすることができる。ガソリン中の酸性基の存在は望ま
しくないので、一塩基性塩類は残存するカルボン酸基が
アミドもしくはエステル基に変換されているものが適し
ている。しかしながら、二塩基性塩類の使用が好適であ
る。
適する金属塩はリチウム、ナトリウム、カリウム、ル
ビジウム、セシウムおよびカルシウム塩を包含する。貧
弱な混合物の点火に対する効果は、アルカリ金属塩（特
にカリウムもしくはセシウム塩）を使用すれば一層大と
なる。カリウムはより豊富かつ安価であるため、このア
ルカリ金属の塩類が特に好適である。
コハク酸誘導体の置換基の性質は、ガソリンに対する
アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩の溶解度を
著しく左右するので重要である。脂肪族炭化水素基は、
好適にはモノマーが２〜６個の炭素原子を有するような
ポリオレフィンから誘導される。たとえば便利な置換基
はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリ
ペンテン、ポリヘキセンもしくは混合ポリマーを包含す
る。特に好適なものは、ポリイソブチレンから誘導され
る脂肪族炭化水素基である。
炭化水素基はアルキルおよび／またはアルケニル部分
を有してもよく、かつ置換基を含んでもよい。１個もし
くはそれ以上の炭素原子を他の原子（たとえばハロゲ
ン）により、或いは非脂肪族有機基（たとえば（未）置
換のフェニル基、ヒドロキシ、エーテル、ケトン、アル
デヒドもしくはエステル）により置換することができ
る。炭化水素基における極めて適した置換基は少なくと
も１個の他のコハク酸金属塩基であって、２個もしくは
それ以上のコハク酸部分を有する炭素水素基を生ぜしめ
る。
脂肪族炭化水素基の鎖長も、ガソリンに対するアルカ
リ金属塩の溶解度を決定するのに重要である。20個未満
の炭素原子を有する鎖を使用すれば、カルボキシル基お
よびアルカリ金属イオンが分子の極性を強くしてガソリ
ンに適切に溶解しなくなり、200個より多い炭素原子を
有する鎖長は芳香族タイプのガソリン中における溶解度
の問題を起し得る。従って炭素鎖は20〜200個、好まし
くは35〜150個の炭素原子を有するべきである。置換基
としてポリオレフィンを使用する場合、鎖長は便利には
数平均分子量として表わされる。たとえば浸透圧測定に
より決定される置換基の数平均分子量は有利には400〜2
000である。
コハク酸誘導体は一方または両方のα炭素原子に結合
した２個以上のＣ20〜200の脂肪族炭化水素基を有する
こともできるが、好ましくは１つのα炭素原子にＣ
20〜200の脂肪族炭化水素基を有し、他方のα炭素原子
は置換基を持たないか、或いは短鎖長（たとえばC1〜C6
基）の炭化水素を有するものである。後者の基はＣ
20〜200炭化水素基と結合してリング構造を形成しても
よい。
置換コハク酸誘導体の製造は当業界で公知である。ポ
リオレフィンを置換基として存在させる場合、置換コハ
ク酸塩は便利にはポリオレフィン（たとえばポリイソブ
チレン）をマレイン酸もしくは無水マレイン酸と混合
し、塩素をこの混合物中に通して塩酸とポリオレフィン
置換されたコハク酸とを生成させることにより製造する
ことができ、これは例えば英国特許第949,981号公報に
記載されている。金属塩は対応の酸から、たとえば金属
水酸化物もしくは炭酸塩での中和によって容易に得るこ
とができる。
たとえばオランダ特許出願第7412057号から、ポリオ
レフィンを無水マレイン酸と熱反応させることにより、
炭化水素置換された無水コハク酸を製造することが知ら
れている。
置換コハク酸の金属塩は、ガソリン組成物中に極めて
少量で含ませれば所望の効果を示す。経済上の観点か
ら、その量は所望の効果を達成するのに要求されるでき
るだけ少量である。好適には、本発明によるガソリン組
成物は、コハク酸誘導体のアルカリ金属塩もしくはアル
カリ土類金属塩に存在するアルカリ金属もしくはアルカ
リ土類金属を１〜100ppmw含有する。
上記の置換コハク酸の金属塩類とは別に、ガソリン組
成物はさらに他の添加物をも含有することができる。た
とえば、アンチノック添加物として鉛化合物を含有する
ことができ、したがって本発明によるガソリン組成物の
加鉛ガソリンおよび無鉛ガソリンの両者を包含する。上
記の金属コハク酸塩を無鉛ガソリンに使用する場合、驚
くことにエンジンの排気弁の着座部で生ずることが予想
される磨耗が著しく低下しまたは完全に存在しないこと
が判明した。さらに、このガソリン組成物は、たとえば
フェノール化合物（たとえば2,6−ジ−ｔ−ブチルフェ
ノール）またはフェニレンジアミン類（たとえばN,N′
−ジ−sec−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン）のよう
な酸化防止剤、或いは鉛化合物以外のアンチノック添加
剤、或いは例えば米国特許第4,477,261号明細書および
ヨーロッパ特許出願第151,621号公報に記載されたよう
なポリエーテルアミノ添加剤を含有することもできる。
本発明によるガソリン組成物は、スパーク点火エンジ
ンに使用するのに適する主成分量のガソリン（ベース燃
料）を含む。これは実質的に30〜230℃のガソリン沸点
範囲で沸騰する炭化水素ベース燃料を含有する。これら
のベース燃料は、飽和オレフィン系および芳香族系炭化
水素類の混合物から構成することができる。これらは直
留ガソリン、合成製造された芳香族炭化水素混合物、熱
分解もしくは接触分解された炭化水素供給原料、水和分
解された石油フラクションまたは接触リホーミングされ
た炭化水素類から誘導することができる。ベース燃料の
オクタン価は臨界的でなく、一般に65以上である。この
ガソリンにおいて、炭化水素類はかなりの量のアルコー
ル、エーテル、ケトンまたはエステルで置換することが
できる。勿論、ベース燃料は望ましくは実質的に水を含
有しない。何故なら、水は円滑な燃焼を阻害するからで
ある。
ポリαオレフィン類は、他の選択された添加物との混
合物として添加することもできる。したがって、ガソリ
ン組成物を製造するための便利な方法は、他の添加物と
共にポリαオレフィンの濃厚物を作成し、次いでこの濃
厚物を添加物の所要最終濃度を生成するのに必要とされ
る量でガソリンへ添加することからなる。
したがって本発明は、さらにガソリンへ添加するのに
適した濃厚物をも提供し、この濃厚物は上記ポリαオレ
フィンを含有するガソリン可溶性の希釈剤と、上記の油
溶性ポリアミンと、必要に応じさらに上記のコハク酸誘
導体塩と、ポリオレフィンとからなっている。好適に
は、この種の濃厚物は20〜80重量％のポリαオレフィン
および必要に応じポリオレフィンと、１〜30重量％のポ
リアミンと、存在させる場合には20〜50重量％のコハク
酸誘導体塩とを含有する。適するガソリン相溶性の希釈
剤は炭化水素、たとえはヘプタン、アルコール類もしく
はエーテル類、たとえばメタノール、エタノール、プロ
パノール、２−ブトキシエタノールまたはメチル−ｔ−
ブチルエーテルである。好ましくは、希釈剤はたとえば
トルエン、キシレン、その混合物またはトルエンもしく
はキシレンとアルコールとの混合物のような芳香族炭化
水素溶剤である。必要に応じ、濃厚物は濁り防止剤（de
hazer）、特にポリエーテル型のエトキシル化アルキル
フェノール−ホルムアルデヒド樹脂をも含有することが
できる。使用する場合、この濁り防止剤は、好適には、
濃厚物中に希釈剤に対し計算して0.01〜２重量％の量で
存在させることができる。
他の形態として本発明は、スパーク点火内燃エンジン
の作動方法をも提供し、この方法は前記エンジンの燃焼
室中へ上記したポリαオレフィン含有のガソリン組成物
を導入することをからなる。
以下、本発明を実施例により説明する。これら実施例
の全てにおいて、添加物は次のように表わされる： （ａ）「PIB−DAP」は、Ｎ−ポリイソブチレン−Ｎ′,
N′−ジメチル−1,3−ジアミノプロパンであり、ポリイ
ソブチレン鎖は1400の分子量を有する： （ｂ）「PMK」は、ポリイソブチレン鎖が1050の数平均
分子量を有するポリイソブチレンコハク酸カリウムであ
る:; （ｃ）「PIB」は650の数平均分子量を有するポリイソブ
チレンである： （ｄ）「PAO」はポリαオレフィンであって、100℃にて
８センチストークの粘度を有するデセン−１の水素化オ
リゴマーである； （ｅ）「HVI 160S」は５センチストーク（100℃）の粘
度を有する直留鉱物ベース油である。
実施例 １ １個の気化器と４本のシリンダと1.042の容積と圧
縮比9.5:1とを有するVWポロエンジンを４段階の試験サ
イクルにて40時間作動させた。このサイクルはエンジン
を950rpmにて0.5分間作動させ、11.1Kwの荷重設定にて3
000prmで１分間作動させ、4Kwの荷重設定にて1300rpmで
１分間作動させかつ6.3Kwの荷重設定にて1850rpmで２分
間作動させることからなっている。試験の終了時に、シ
リンダの入口弁を外しかつ弁の評価に対するCRC（Coord
inating Reserch Council）技術（マニュアルNo.4）に
基づく写真評価尺度にしたがって清浄度につき肉眼評価
した。この尺度は、完全に清浄（10.0）から極めて汚い
（5.5）までの0.5単位間隔における清浄度範囲の写真を
提供する。同様に気化器を、10が完全に清浄を表わす尺
度により清浄度を評価した。
PIB−DAP、PMKおよびPAOもしくはPAO＋PIBのいずれか
を含有する無鉛ガソリン（95ULG）を用いて、３回の一
連の試験を行なった。これら試験の結果を下記第Ｉ表に
示す。
実施例２ ２連気化器と４本のシリンダと、1.993の容積と圧
縮比9.2:1とを有するフォード・シェラ・エンジンを２
段階の試験サイクルで41時間作動させた。このサイクル
は850rpmにて２分間にわたりエンジンを作動させ、次い
で18.6Kwの荷重設定で3000rpmにて２分間作動させるこ
とからなっている。試験の終了時に、シリンダの入口弁
を取外しかつ弁評価のためのCRC（Coordinating Reserc
h Council）技術（マニュアルNo.4）に基づく写真評価
尺度にしたがって清浄度につき肉眼評価した。この尺度
は、完全に清浄（10.0）から極めて汚い（5.5）までの
0.5単位間隔における清浄度の範囲の写真を与える。同
様に気化器も、10が完全に清浄を表わす尺度で清浄度に
つき評価した。
0.15g/の鉛と３容量％のメタノールと２容量％のTB
Aとを下記第II表に示す添加物と共に含有するガソリン
を用いて７回の一連の試験を行ない、得られた結果を下
記第II表に示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レナード・ボールダイン・グレイフ イギリス国、チエスター、タツテンホー ル、“ゲイツヒース・ホール”（番地な し) (56)参考文献 特開 昭56−90893（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−110814（ＪＰ，Ａ) 特公 昭53−44164（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭55−40638（ＪＰ，Ｂ１) 特表 昭62−500525（ＪＰ，Ａ) 米国特許3488704（ＵＳ，Ａ) 米国特許3454379（ＵＳ，Ａ) 米国特許3502451（ＵＳ，Ａ) 米国特許3838990（ＵＳ，Ａ) 米国特許3996023（ＵＳ，Ａ) 米国特許4175926（ＵＳ，Ａ) 米国特許4381414（ＵＳ，Ａ) 米国特許2550982（ＵＳ，Ａ) 米国特許2873182（ＵＳ，Ａ) 米国特許4477258（ＵＳ，Ａ)

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】スパーク点火エンジンに使用するのに適し
    た大量のガソリンと少量のポリαオレフィンとからなる
    ガソリン組成物であって、ポリαオレフィンが８〜12個
    の炭素原子を有するαオレフィン性モノマーから誘導さ
    れた18〜80個の炭素原子を有する水素化オリゴマーであ
    り、100℃にて８〜20センチストークの粘度を有するこ
    とを特徴とする組成物。
  2. 【請求項２】少なくとも１個のオレフィン性ポリマー鎖
    を含む油溶性の脂肪族ポリアミンを少量含有し、前記ポ
    リマー鎖が窒素および／またはアミノ窒素原子を結合す
    るアルキレン基の炭素原子に結合し、約500〜約10,000
    の範囲の分子量を有する請求項１に記載のガソリン組成
    物。
  3. 【請求項３】ポリアミンが構造式： ［式中、Ｒは約500〜約10,000の分子量を有するポリオ
    レフィン鎖であり、Ｒ′は１〜８個の炭素原子を有する
    アルキレン鎖であり、Ｒ″は水素または低級アルキル基
    であり、かつＸは０〜５である］ を有する請求項２記載のガソリン組成物。
  4. 【請求項４】Ｒが600〜1300の分子量を有するポリイソ
    ブチレンであり、かつＸが０である請求項３記載のガソ
    リン組成物。
  5. 【請求項５】コハク酸誘導体のアルカリ金属もしくはア
    ルカリ土類金属塩を少量含有し、前記誘導体はそのα−
    炭素原子の少なくとも１個にポリオレフィン置換基を有
    する請求項１〜４のいずれかに記載のガソリン組成物。
  6. 【請求項６】コハク酸誘導体の二塩基性アルカリ金属塩
    を用いてなる請求項５記載のガソリン組成物。
  7. 【請求項７】ポリオレフィンが、その鎖中に35〜150個
    の炭素原子を有するポリイソブチレンである請求項５ま
    たは６記載のガソリン組成物。
  8. 【請求項８】さらに500〜1500の数平均分子量を有するC
    2〜C6モノマーから誘導されたポリオレフィンを少量含
    有する請求項１〜７のいずれかに記載のガソリン組成
    物。
  9. 【請求項９】ポリオレフィンが550〜11,000の分子量を
    有するポリイソブチレンである請求項８記載のガソリン
    組成物。
  10. 【請求項１０】ポリαオレフィンとポリオレフィン（存
    在する場合）が併せて100〜1200ppmwの量で存在し、ポ
    リアミンが５〜200ppmwの量で存在し、かつコハク酸誘
    電体塩が１〜100ppmwのアルカリもしくはアルカリ土類
    金属を与える量で存在する請求項１〜９のいずれかに記
    載のガソリン組成物。
  11. 【請求項１１】ガソリン相溶性の希釈剤と、請求項１記
    載のポリαオレフィンと、請求項２記載の油溶性ポリア
    ミンと、必要に応じさらに請求項５記載のコハク酸誘導
    体塩とからなる、ガソリンに添加するのに適した濃厚
    物。
  12. 【請求項１２】ポリαオレフィンとポリオレフィン（存
    在する場合）が20〜80重量％の量で存在し、ポリアミン
    が１〜30重量％の量で存在し、かつコハク酸誘導体塩が
    20〜50重量％の量で存在する（全て％は希釈剤に対し計
    算する）請求項13記載の濃厚物。
  13. 【請求項１３】スパーク点火内燃エンジンの燃焼室中へ
    請求項１〜12のいずれかに記載のガソリン組成物を導入
    することを特徴とする前記エンジンの作動方法。
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