JP2003105355A

JP2003105355A - Ｄｐｆ搭載ディーゼルエンジン用軽油組成物

Info

Publication number: JP2003105355A
Application number: JP2001299746A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kaneko; タカシ金子; Hideaki Sugano; 秀昭菅野; Koji Oyama; 宏次尾山
Original assignee: Nippon Oil Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-09
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP4477267B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＤＰＦを搭載したエンジン、車両からの排ガ
ス改善、特にＰＭを大幅に低減させることが可能であ
り、かつＤＰＦをより効果的稼動させることが可能な軽
油組成物を提供する。【解決手段】９０％留出温度（Ｔ₉₀）が、Ｔ₉₀≦−２
２×ＬＮ（（Ａ−９０）／（７．９×１０⁷））℃（Ａ
は使用するＤＰＦの１平方インチあたりのセル数を示
し、ＬＮは自然対数を示す。）の関係を満たす蒸留性状
を有し、灰分が検出限界以下、セタン指数が４５以上、
セタン価が４５以上、そして体積弾性率が１３００ＭＰ
ａ以上１６００ＭＰａ以下にあることを特徴とする硫黄
分含有量が５０質量ｐｐｍ以下のＤＰＦ搭載ディーゼル
エンジン用軽油組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は硫黄分含有量の少な
い軽油組成物に関するもので、より詳しくはディーゼル
排ガス後処理装置の１つであるパティキュレートフィル
ター（以下、ＤＰＦと表す）の性能を大幅に向上させ、
ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（以下、
ＰＭと表す）を低減させることが可能なＤＰＦ搭載ディ
ーゼルエンジン用軽油組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用ディ−ゼルエンジン、定置型デ
ィ−ゼルエンジン、あるいは建設機械用ディ−ゼルエン
ジンなどのディ−ゼルエンジンからの排ガスに含まれる
有害成分として、黒色煙状態で排出され目に留まりやす
い粒子状物質（ＰＭ）が昨今特に問題視されている。Ｐ
Ｍは排出ガス中の微粒子であり、燃焼によるすす(煤)や
燃料または潤滑油に含まれる高沸点、高分子の未燃焼成
分が排出されたものであり、大気汚染や健康被害の原因
の１つとされている。現在ＰＭは、ＮＯｘとあわせて早
急な低減が求められている。これらの問題に対する自動
車技術からの対策としては、ディーゼル排ガス中のＰＭ
を捕集、除去する後処理装置であるＤＰＦの装着が最も
有効であると考えられている。ＤＰＦの装着によってＰ
Ｍは概ね８０％以上低減するといわれており、新車への
装着だけでなく、使用過程車（既販車）への後付装着に
よるＰＭ低減効果にも期待がもたれている。

【０００３】ＤＰＦは排ガス中からＰＭをろ過のように
して物理的に捕集、除去する装置であるため、ある程度
ＰＭが溜まってくると目詰まりを起こしてしまい、エン
ジンからの排ガスが大気に排出しにくくなってしまう。
その結果、エンジン背圧の上昇を引き起こし、ひいては
エンジン諸性能の悪化だけでなく、最悪の場合には失火
しストールする危険性がある。従って、ある頻度で溜ま
ったＰＭを除去し、エンジン背圧を低減させてＤＰＦを
再生させる必要がある。ＤＰＦ再生方法としては、一定
の走行距離ごとに新品または再生済みのＤＰＦと交換す
る方法（交互再生式）と、酸化反応を持つ触媒機能を付
加させ、捕集したＰＭを強制燃焼させて除去する方法
（連続再生式）とが挙げられる。前者はエンジンから排
出されるＰＭ量が多い場合は交換頻度が多くなりメンテ
ナンス性能が悪くなる。また、複数のＤＰＦを車両に搭
載し、交互に使用・再生を繰り返す方式もあるものの、
再生技術の問題もさることながら、車両に複数のＤＰＦ
を搭載すること自体、スペース上の問題が大きく、実用
には向いていない。後者は化学反応を利用するため、排
ガス中の組成の影響や排気温度の影響が大きくなる。特
に日本の都市部のような渋滞が多い環境では排気温度が
あまり高くならないため、再生機能を維持するのに十分
な組成・温度条件を維持できず、ＤＰＦの連続再生機能
が働かなくなる場合が多い。またディーゼル商用車は数
十万ｋｍの走行を前提としているため、長期間に渡る連
続再生式ＤＰＦの耐久性能に関しても、交互再生式以上
に未知な点が多い。

【０００４】また、燃料の硫黄分から派生する硫黄酸化
物がＰＭ構成要素の１つ（サルフェート）であり、触媒
反応を有する装置における被毒並びに再生性能、耐久性
能低下の原因であるため、ＤＰＦ使用時にはより低硫黄
含有量の軽油が求められている。さらに、最近は高圧か
つ高精度な燃料噴射を可能とする電子制御式燃料噴射ポ
ンプ（例えば、コモンレール型、高圧分配型、高圧列
型、ユニットインジェクタ型、ＰＬＤ型等）がディーゼ
ルエンジンに採用されてきている。これはＤＰＦとの組
み合わせた装着を前提にしている場合も多い。この噴射
ポンプにおいては高圧条件下で電磁弁による噴射制御が
必要となるため、使用に際しては潤滑性能に優れ、電子
制御化された燃料噴射率に誤差を及ぼしにくい特性を持
ち、また夾雑物や低温条件下でのワックスを抑制した軽
油が求められている。従って、今後一層厳しくなると予
想される排ガス規制、特にＰＭ低減要望に対応するため
にはＤＰＦの装着と燃料の更なる改善のための早急な検
討が望まれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＤＰＦを採用する場合
には、上記のような問題の他にもいくつかの問題が考え
られる。交互再生式ＤＰＦの場合は、例えば、ＤＰＦ自
体の熱溶損、またＰＭ堆積によりＤＰＦが使用不可にな
った際の、交換および再生頻度の多さ、交換および再生
作業の繁雑さ、交換再生作業に関わる多額の費用の問題
等が挙げられる。また連続再生式ＤＰＦの場合は、例え
ば、エンジンからのＰＭ排出量が多すぎる場合には連続
再生機能が上手く働かなくなること、その際に堆積した
ＤＰＦが瞬時に燃焼することに起因する熱溶損の発生、
ＤＰＦ本体の耐久性と連続再生機能の耐久性が未知数で
あること、燃料中の硫黄分が多い場合には触媒機構に対
する被毒および触媒反応性能の低下、これが転じて連続
再生機能が働かなくなること、硫黄分以外の燃料性状に
よる再生性能への影響等が挙げられる。また、燃料性状
がＤＰＦの性能を左右する電子制御式高圧燃料噴射ポン
プの燃料噴射精度に及ぼす影響も重要な因子である。こ
れらは現在においても検討段階であるが、燃料の品質改
善を行うことでエンジン内の燃焼結果を変化させて、Ｐ
Ｍ低減とＤＰＦ性能向上の両立がはかれる燃料の品質改
善手法の確立は、早急でかつ低コストな対策として非常
に有効である。本発明は、かかる実状に鑑みて開発され
たものであり、その目的は、ＤＰＦを搭載したエンジ
ン、車両からの排ガス改善、特にＰＭを大幅に低減させ
ることが可能であり、かつＤＰＦをより効果的に稼動さ
せることが可能な軽油組成物を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、９０％留出温
度（Ｔ₉₀）が、Ｔ₉₀≦−２２×ＬＮ（（Ａ−９０）／
（７．９×１０⁷））℃（Ａは使用するＤＰＦの１平方
インチあたりのセル数を示し、ＬＮは自然対数を示
す。）の関係を満たす蒸留性状を有し、灰分が検出限界
以下、セタン指数が４５以上、セタン価が４５以上、そ
して体積弾性率が１３００ＭＰａ以上１６００ＭＰａ以
下にあることを特徴とする硫黄分含有量が５０質量ｐｐ
ｍ以下のＤＰＦ搭載ディーゼルエンジン用軽油組成物に
ある。本発明の軽油組成物は、さらに２環以上の多環芳
香族分含有量が５容量％以下であり、３０℃における動
粘度が１．７ｍｍ²／ｓ以上、潤滑性能がＨＦＲＲ摩擦
痕径による測定で４００μｍ以下、流動点が−５℃以下
であることが好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明のＤＰＦ搭載ディーゼルエ
ンジン用軽油組成物（以下、単に軽油組成物と称する場
合がある）は、その硫黄分含有量が５０質量ｐｐｍ以下
の軽油組成物を対象とする。５０質量ｐｐｍを超える場
合は、排ガス後処理装置の耐久性の悪化やＰＭ排出量の
増加を招く恐れがある。硫黄分含有量は３０質量ｐｐｍ
以下であることが好ましく、１０質量ｐｐｍ以下である
ことがさらに好ましい。特に、後述する触媒燃焼反応、
酸化触媒反応を連続再生方式に適用したＤＰＦを用いる
場合には、硫黄分含有量が１０質量ｐｐｍ以下であるこ
とが好ましく、５質量ｐｐｍ以下であることがさらに好
ましい。ここで硫黄分含有量とは、ＪＩＳＫ２５４１
「硫黄分試験方法」により測定される軽油組成物全量基
準の硫黄分の含有量を意味する。

【０００８】本発明の軽油組成物をディーゼルエンジン
に使用する場合、装着したＤＰＦの種類、とりわけ１平
方インチあたりのセル数（孔数）との関係において、Ｐ
Ｍの捕集、除去能力、及びＤＰＦの再生性能に差が生じ
てくる。本発明者の検討では、用いた軽油組成物の蒸留
性状における９０％留出温度（Ｔ₉₀）（Ｔ₉₀は、軽油組
成物の性状をより特徴付けることができる温度）とＤＰ
Ｆの１平方インチあたりのセル数（孔数）とが特定の関
係、即ち、Ｔ₉₀増減によるＤＰＦの背圧上昇抑制及び捕
集、除去、再生効果がＤＰＦセル数増減と自然対数的関
係にある場合に、ＤＰＦへのＰＭ堆積量並びにエンジン
背圧上昇を抑制し、十分なＰＭ捕集、除去性能を達成で
き、かつＤＰＦをより良好な状態で使用、再生できるこ
とを見出した。従って、本発明の軽油組成物では、その
蒸留性状における９０％留出温度（Ｔ₉₀）は、ＤＰＦの
種類（セル数）により下記関係式を満たすように調整さ
れる。Ｔ₉₀℃≦−２２×ＬＮ（（Ａ−９０）／（７．９×１０
⁷））℃ 上記Ａは使用するＤＰＦの１平方インチあたりのセル数
を示し、ＬＮは自然対数を示す。ここで９０％留出温度
（Ｔ₉₀）は、ＪＩＳＫ２２５４「石油製品−蒸留試
験方法」によって測定される値を意味する。本発明の軽
油組成物は、その蒸留性状における９０％留出温度（Ｔ
₉₀）は、その上限が上記のような使用する特定のＤＰＦ
のセル数との関係において調整されるが、その下限は、
２４０℃以上であることが好ましく、更に好ましくは、
２７０℃以上である。

【０００９】本発明の軽油組成物の飽和分、オレフィン
分および芳香族分の各含有量について特に制限はない
が、下記の含有量を満たすことが望ましい。飽和分含有量：６０〜１００容量％オレフィン分含有量：０〜５容量％芳香族分含有量：０〜４０容量％本発明の軽油組成物の飽和分含有量は、排出ガス中のＮ
ＯｘおよびＰＭの各濃度を低下させるうえで、６０容量
％以上であることが好ましく、より好ましくは６５容量
％以上、より好ましくは７０容量％以上、最も好ましく
は７５容量％以上である。一方、ＪＩＳ２号軽油に相当
する蒸留性状を持つ本発明の軽油組成物の場合は、低温
始動性および低温運転性を良好に維持するうえで、飽和
分含有量は好ましくは９５容量％以下、より好ましくは
９０容量％以下、より好ましくは８５容量％以下であ
る。

【００１０】本発明の軽油組成物のオレフィン分含有量
は、当該組成物の安定性の観点から、０〜５容量％であ
ることが好ましく、より好ましくは０〜１容量％であ
る。

【００１１】本発明の軽油組成物の芳香族分含有量は、
この芳香族分含有量が排ガスに含まれるＮＯｘおよびＰ
Ｍの各濃度に関係することから、この含有量は４０容量
％以下であることが好ましく、より好ましくは３５容量
％以下、より好ましくは３０容量％以下、最も好ましく
は２５容量％以下である。また、芳香族分含有量のうち
２環以上の多環芳香族分含有量は５容量％以下であるこ
とが好ましい。２環以上の多環芳香族分含有量が増加す
ると、排ガス中のＮＯｘ、ＰＭ排出量の増加に影響を及
ぼす場合があるため、より好ましくは３容量％以下、よ
り好ましくは２容量％以下である。

【００１２】ここで飽和分含有量、オレフィン分含有量
および芳香族分含有量は、ＪＩＳＫ２５３６に規定す
る「石油製品−成分試験方法」の蛍光指示薬吸着法に準
拠して測定される飽和分、オレフィン分および芳香族分
の容量百分率（容量％）を意味する。

【００１３】本発明の軽油組成物において、灰分は検出
限界以下である必要がある。具体的には、灰分は０．０
１質量％以下である。灰分が含まれていると、エンジン
での燃焼過程中にそれ自体がＰＭの核となりＰＭ生成を
増加させる可能性がある。また、灰分として排出された
場合においても、それ自体がＤＰＦに堆積してしまい、
ＤＰＦの性能低下を招いてしまう場合がある。さらに
は、燃料噴射系に対する悪影響も考えられる。ここで灰
分は、全てＪＩＳＫ２２７２「原油及び石油製品の
灰分並びに硫酸灰分試験方法」によって測定される値を
意味する。

【００１４】本発明の軽油組成物のセタン指数は、４５
以上であることが必要である。セタン指数が４５に満た
ない場合には、排出ガス中のＮＯｘ、ＰＭ、アルデヒド
等の濃度が高くなる恐れがある。本発明では、そのセタ
ン指数は４７以上であることが好ましく、４８以上であ
ることがより好ましく、５０以上であることが最も好ま
しい。ここでセタン指数とは、ＪＩＳＫ２２８０
「石油製品−燃料油−オクタン価及びセタン価試験方法
並びにセタン指数算出方法」の「８．４変数方程式を用
いたセタン指数の算出方法」によって算出した価を意味
する。なお、上記ＪＩＳ規格におけるセタン指数は、セ
タン価向上剤を添加したものに対しては適用されない
が、本発明ではセタン価向上剤を添加したもののセタン
指数も、上記「８．４変数方程式を用いたセタン指数の
算出方法」によって算出した値を意味する。

【００１５】本発明の軽油組成物においては、排出ガス
中のＮＯｘ、ＰＭ、アルデヒド等の各濃度をより低減さ
せるために、そのセタン価は４５以上であることが必要
である。セタン価は４８以上であることが好ましく、５
２以上であることがより好ましい。ここでセタン価と
は、ＪＩＳＫ２２８０「石油製品−燃料油−オクタ
ン価及びセタン価試験方法並びにセタン指数算出方法」
の「７．セタン価試験方法」に準拠して測定されるセタ
ン価を意味する。

【００１６】本発明の軽油組成物は、その体積弾性率は
１３００〜１６００ＭＰａである必要がある。一般に軽
油のような圧縮性のある流体に高い圧力を加えた場合、
その時の温度、圧力に応じて流体自身が圧縮し、密度
（質量流量あたりの体積）が変化する性質を有する。本
発明では、このような流体の有する圧縮弾性率を体積弾
性率（単位はＭＰａ）と定義する。ディーゼル燃料噴射
を想定した場合、燃料流体に対する体積弾性率は、燃料
がおかれている雰囲気の温度、圧力と同時に燃料自身の
物理特性、組成に応じた一定の割合で変化する。従っ
て、電子制御式燃料噴射ポンプのように高圧で高精度な
噴射特性を持つ噴射系において、設定通りの燃料噴射量
や噴射率を維持するためには、体積弾性率が安定した数
値を示す燃料が望ましい。本発明の軽油組成物は、その
体積弾性率が１３００〜１６００ＭＰａであり、１３０
０〜１５００ＭＰａであることが好ましく、１３５０〜
１４５０ＭＰａであることがより好ましい。

【００１７】体積弾性率は一つの燃料物理特性、組成に
よって支配されるものではなく、複数の物理特性、組成
の影響を複合的に受けた結果として定義されるものであ
るため、他の物理特性、組成と並行して捉えるべき燃料
特性と考えることが技術的見地から妥当である。体積弾
性率の測定方法については、現時点において決まった公
定方法は存在しないが、本発明における体積弾性率は、
図１に示す装置を用いて測定した値を意味する。以下に
その概要を説明する。

【００１８】図１は、ディーゼル燃料噴射ノズル２を備
えた場合の体積弾性率測定装置１を模式的に示す図であ
る。図１において、３は定容容器、４は温度センサ、５
は圧力センサ、６は供給弁、７は排出弁、及び８は定容
積ピストンをそれぞれ示す。定容容器３は、温度、圧力
変化に伴う容器自体の容積変化が、同じ環境の変化にお
ける軽油の容積変化に対して十分小さいことが実証でき
る材料および構造からなる。また定容積ピストン８も温
度、圧力変化に伴うピストン自体の容積変化が、同じ環
境の変化における軽油の容積変化に対して十分小さいこ
とが実証できる材料および構造からなる。これらの材料
としては、例えば、機械構造用炭素鋼鋼材（ＪＩＳＧ
４０５１）、ニッケルクロム鋼鋼材（ＪＩＳＧ４
１０２）、及び高炭素クロム軸受鋼鋼材（ＪＩＳＧ
４８０５）を挙げることができる。まず、定容容器３の
中に測定対象となる軽油を封入する。このとき容器内は
測定対象軽油だけで満たされている必要がある。この定
容容器３に定容積のピストン８を挿入し、容器内容積を
変化させる。測定対象の軽油はその圧縮弾性特性に従い
圧縮されるため、結果として容器内の圧力が変化するこ
とになる。この圧力を測定することにより、体積弾性率
を算出することができる。

【００１９】本発明の軽油組成物の３０℃における動粘
度は１．７ｍｍ²／ｓ以上であることが好ましい。その
動粘度が１．７ｍｍ²／ｓに満たない場合は、燃料噴射
ポンプ側の燃料噴射時期制御が困難になる心配があり、
またエンジンに搭載された燃料噴射ポンプの各部におけ
る潤滑性が損なわれる可能性がある。この動粘度は１．
７２ｍｍ²／ｓ以上であることがより好ましく、１．７
３ｍｍ²／ｓ以上であることがより好ましく、１．７５
ｍｍ²／ｓ以上であることがより好ましく、１．７８ｍ
ｍ²／ｓ以上であることがより好ましく、１．８０ｍｍ²
／ｓ以上であることが最も好ましい。一方、本発明の軽
油組成物の３０℃における動粘度の上限値については特
に制限は無いが、排出ガス中のＰＭ濃度をより一層低減
させるために、３．５ｍｍ²／ｓ以下であることが好ま
しく、３．０ｍｍ²／ｓ以下であることがより好まし
く、２．５ｍｍ²／ｓ以下であることがより好ましく、
２．４ｍｍ²／ｓ以下であることがより好ましく、２．
２ｍｍ²／ｓ以下であることが最も好ましい。ここで動
粘度とはＪＩＳＫ２２８３「原油及び石油製品−動
粘度試験方法及び粘度指数算出方法」により測定される
動粘度を指す。

【００２０】本発明の軽油組成物は、その潤滑性能がＨ
ＦＲＲ摩耗痕径（ＷＳ１．４）による測定値が４００μ
ｍ以下であることが好ましい。潤滑性能が低い場合は、
特に分配型燃料噴射ポンプを搭載したディーゼルエンジ
ンにおいて、運転中のポンプの駆動トルク増、ポンプ各
部の摩耗増を引き起こし、排ガス性能の悪化のみならず
エンジン自体が破壊される恐れがある。また、高圧噴射
が可能な電子制御式燃料噴射ポンプにおいても、摺動面
等の摩耗が懸念されている。本発明の軽油組成物は、そ
の潤滑性能がＨＦＲＲ摩耗痕径（ＷＳ１．４）による測
定値が、３８０μｍ以下であることがより好ましい。こ
こで潤滑性能およびＨＦＲＲ摩耗痕径とは、社団法人石
油学会から発行されている石油学会規格ＪＰＩ−５Ｓ−
５０−９８「軽油−潤滑性試験方法」により測定される
値を意味し、潤滑性能を表す指標となる。

【００２１】本発明の軽油組成物は、その流動点が−５
℃以下であることが好ましい。低温始動性ないしは低温
運転性の観点、並びに電子制御式燃料噴射ポンプにおけ
る噴射性能維持の観点から、その流動点は−１０℃以下
であることがより好ましく、−２０℃以下であることが
より好ましい。ここで流動点とは、ＪＩＳＫ２２６
９「原油及び石油製品の流動点並びに石油製品曇り点試
験方法」により測定される流動点を意味する。

【００２２】本発明の軽油組成物の１５℃における密度
については特に制限はない。しかし、燃料消費率および
加速性の面を考慮すると、その値は７８０ｋｇ／ｍ³以
上であることが好ましい。一方、排出ガス中のＰＭ濃度
をより低下させるためには、１５℃における密度は、８
４０ｋｇ／ｍ³以下であることが好ましく、８３５ｋｇ
／ｍ³以下であることがより好ましく、８３０ｋｇ／ｍ³
以下であることがより好ましく、８２０ｋｇ／ｍ³以下
であることがより好ましく、８１５ｋｇ／ｍ³以下であ
ることが最も好ましい。ここで密度とはＪＩＳＫ２
２４９「原油及び石油製品の密度試験方法並びに密度・
質量・容量換算表」により測定される密度を指す。

【００２３】本発明の軽油組成物は、その目詰まり点に
ついては特に制限はない。しかし、組成物の目詰まり点
は−１℃以下であることが好ましく、−５℃以下である
ことがより好ましく、−１２℃以下であることがより好
ましく、−１９℃以下であることが最も好ましい。ここ
で目詰まり点とはＪＩＳＫ２２８８「軽油−目詰ま
り点試験方法」により測定される目詰まり点を意味す
る。

【００２４】本発明の軽油組成物には、４５以上のセタ
ン価を示す軽油を得るためにセタン価向上剤を添加する
ことが好ましい。セタン価向上剤は、当業界でセタン価
向上剤として知られる各種の化合物を使用することがで
き、例えば、硝酸エステルや有機過酸化物等が使用可能
である。本発明では、硝酸エステルを用いることが好ま
しい。硝酸エステルには、２−クロロエチルナイトレー
ト、２−エトキシエチルナイトレート、イソプロピルナ
イトレート、ブチルナイトレート、第一アミルナイトレ
ート、第二アミルナイトレート、イソアミルナイトレー
ト、第一ヘキシルナイトレート、第二ヘキシルナイトレ
ート、ｎ−ヘプチルナイトレート、ｎ−オクチルナイト
レート、２−エチルヘキシルナイトレート、シクロヘキ
シルナイトレート、及びエチレングリコールジナイトレ
ートなどの種々のナイトレート等が包含される。これら
の中でも、炭素数６〜８のアルキルナイトレートが好ま
しい。セタン価向上剤は、１種の化合物を単独で用いて
も良く、２種以上の化合物を組み合わせて用いても良
い。

【００２５】本発明の軽油組成物においては、４５以上
のセタン価を得るために、また排出ガス中のＮＯｘ濃
度、ＰＭ濃度、アルデヒド濃度等を十分満足できる程度
に低下させるために、セタン価向上剤は、組成物全量基
準で５００質量ｐｐｍ以上含有されていることが好まし
い。セタン価向上剤の含有量は、６００質量ｐｐｍ以上
であることが好ましく、７００質量ｐｐｍ以上であるこ
とがより好ましく、８００質量ｐｐｍ以上であることが
より好ましく、９００質量ｐｐｍ以上であることが最も
好ましい。一方、セタン価向上剤の含有量は軽油組成物
全量基準で１４００質量ｐｐｍ以下であることが好まし
く、１２５０質量ｐｐｍ以下であることがより好まし
く、１１００質量ｐｐｍ以下であることがより好まし
く、１０００質量ｐｐｍ以下であることが最も好まし
い。なお、セタン価向上剤と称して市販されている商品
は、セタン価向上剤を適当な溶剤で希釈した状態で入手
されるのが通例である。こうした市販品を使用して本発
明の軽油組成物を調製する場合には、軽油組成物中の好
ましいセタン価向上剤の含有量が、組成物全量基準で５
００質量ｐｐｍ以上となるように用いることが好まし
い。

【００２６】本発明の軽油組成物においては、上記セタ
ン価向上剤以外の添加剤を必要に応じて配合することが
できる。特に、潤滑性向上剤および／または清浄剤を配
合することが好ましい。潤滑性向上剤としては、例え
ば、カルボン酸系、エステル系、アルコール系およびフ
ェノール系の各潤滑性向上剤を挙げることができ、これ
らのうちの１種又は２種以上を任意に使用可能である。
これらの中でも、カルボン酸系、エステル系の潤滑性向
上剤が好ましい。カルボン酸系の潤滑性向上剤として
は、例えば、リノ−ル酸、オレイン酸、サリチル酸、パ
ルミチン酸、ミリスチン酸、ヘキサデセン酸及びこれら
のカルボン酸の２種以上の混合物を挙げることができ
る。エステル系の潤滑性向上剤としては、例えば、グリ
セリンのカルボン酸エステルが挙げられる。カルボン酸
エステルを構成するカルボン酸は、１種であっても２種
以上であってもよく、その具体例としては、リノ−ル
酸、オレイン酸、サリチル酸、パルミチン酸、ミリスチ
ン酸、及びヘキサデセン酸等を挙げることができる。

【００２７】潤滑性向上剤の配合量には特別な制限はな
い。しかし、ＨＦＲＲ摩耗痕径による測定で４００μｍ
以下の潤滑性能を維持させるため、また、配合した潤滑
性向上剤の効能を引き出すため、具体的には、分配型噴
射ポンプを搭載したディーゼルエンジンにおいて、運転
中のポンプの駆動トルク増を抑制し、ポンプの摩耗を低
減させるためには、潤滑性向上剤の配合量は、組成物全
量基準で３５質量ｐｐｍ以上であることが好ましく、５
０質量ｐｐｍ以上であることがより好ましい。またそれ
以上加えても添加量に見合う効果が得られないことか
ら、配合量は、１５０質量ｐｐｍ以下であることが好ま
しく、１０５質量ｐｐｍ以下であることがより好まし
い。

【００２８】清浄剤としては、例えば、イミド系化合
物；ポリブテニルコハク酸無水物とエチレンポリアミン
類とから合成されるポリブテニルコハク酸イミドなどの
アルケニルコハク酸イミド；ペンタエリスリトールなど
の多価アルコールとポリブテニルコハク酸無水物から合
成されるポリブテニルコハク酸エステルなどのコハク酸
エステル；ジアルキルアミノエチルメタクリレート、ポ
リエチレングリコールメタクリレート、及びビニルピロ
リドンなどとアルキルメタクリレートとのコポリマーな
どの共重合系ポリマー；カルボン酸とアミンの反応生成
物などの無灰清浄剤を挙げることができる。これらの中
から選ばれる任意の１種または２種以上を使用すること
ができる。これらの中でも、アルケニルコハク酸イミド
およびカルボン酸とアミンとの反応生成物の使用が好ま
しい。

【００２９】アルケニルコハク酸イミドを使用する場合
の例としては、分子量１０００〜３０００程度のアルケ
ニルコハク酸イミドを単独使用する場合と、分子量７０
０〜２０００程度のアルケニルコハク酸イミドと分子量
１００００〜２００００程度のアルケニルコハク酸イミ
ドを混合使用する場合を挙げることができる。

【００３０】カルボン酸とアミンとの反応生成物を構成
するカルボン酸は１種であっても２種以上であってもよ
く、その具体例としては、炭素数１２〜２４の脂肪酸お
よび炭素数７〜２４の芳香族カルボン酸等を挙げること
ができる。炭素数１２〜２４の脂肪酸には、例えば、リ
ノール酸、オレイン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸等
が含まれるが、これらに限定されるものではない。ま
た、炭素数７〜２４の芳香族カルボン酸には、例えば、
安息香酸、サリチル酸等が含まれるが、これらに限定さ
れるものではない。また、カルボン酸とアミンとの反応
生成物を構成するアミンは１種であっても２種以上であ
ってもよい。アミンとしては、例えば、オレイルアミン
が代表的であるが、これに限定される訳ではなく、各種
アミンが使用可能である。

【００３１】清浄剤の配合量にも特別な制限はない。し
かし、清浄剤を配合した効果、具体的には、燃料噴射ノ
ズルの閉塞抑制効果を引き出すためには、清浄剤の配合
量を組成物全量基準で３０質量ｐｐｍ以上とすることが
好ましく、６０質量ｐｐｍ以上とすることがより好まし
く、８０質量ｐｐｍ以上とすることがより好ましい。３
０質量ｐｐｍに満たない量を添加しても効果が現れない
可能性がある。一方、配合量が多すぎても、それに見合
う効果が期待できず、逆にディーゼルエンジン排出ガス
中のＮＯｘ、ＰＭ、アルデヒド等を増加させる恐れがあ
ることから、清浄剤の配合量は３００質量ｐｐｍ以下で
あることが好ましく、１８０質量ｐｐｍ以下であること
がより好ましい。なお、先のセタン価向上剤の場合と同
様、潤滑性向上剤または清浄剤と称して市販されている
商品は、それぞれ潤滑性向上または清浄に寄与する有効
成分が適当な溶剤で希釈された状態で入手されるのが通
例である。こうした市販品を本発明の軽油組成物に配合
した場合にあっては、潤滑性向上剤および清浄剤に関し
て上述した配合量は、有効成分としての配合量を意味し
ている。

【００３２】本発明の軽油組成物には、その性能をさら
に高める目的でその他の公知の燃料油添加剤を単独で、
または数種類組み合わせて添加することもできる。これ
らの添加剤としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共
重合体、アルケニルコハク酸アミドなどの低温流動性向
上剤；フェノール系、アミン系などの酸化防止剤；サリ
チリデン誘導体などの金属不活性化剤；ポリグリコール
エーテルなどの氷結防止剤；脂肪族アミン、アルケニル
コハク酸エステルなどの腐食防止剤；アニオン系、カチ
オン系、両性系界面活性剤などの帯電防止剤；アゾ染料
などの着色剤；シリコン系などの消泡剤などを挙げるこ
とができる。上記の添加剤の添加量は任意に決めること
ができるが、添加剤個々の添加量は、軽油組成物全量基
準でそれぞれ０．５質量％以下、好ましくは０．２質量
％以下であるのが通常である。

【００３３】本発明の軽油組成物は任意の方法で製造す
ることができる。典型的には、ベース軽油に、必要に応
じてセタン価向上剤と潤滑油向上剤、清浄剤、その他の
添加剤を所定量配合して製造される。ベース軽油として
は、例えば、原油の常圧蒸留装置から得られる直留軽
油；常圧蒸留装置から得られる直留重質油や残査油を減
圧蒸留装置にかけて得られる減圧軽油；減圧蒸留装置か
ら得られる減圧軽油を水素化精製して得られる水素化精
製軽油；減圧蒸留装置から得られる減圧軽油等を水素化
分解して得られる水素化分解軽油；直留軽油を通常の水
素化精製より苛酷な条件で一段階または多段階で水素化
脱硫して得られる水素化脱硫軽油；脱硫または未脱硫の
減圧軽油、減圧重質軽油あるいは脱硫重油を接触分解し
て得られる接触分解軽油；原油の常圧蒸留により得られ
る直留灯油；直留灯油を水素化精製して得られる水素化
精製灯油；天然ガスや石炭ガスなどを原料としこれを化
学合成させることで得られる合成軽油および合成灯油；
直留原油の常圧蒸留によって得られる軽油留分を分解し
て得られる分解灯油などの１種もしくは２種以上が使用
可能である。ベース軽油の硫黄分含有量が５０質量ｐｐ
ｍを越えている場合には、添加剤等の配合に先立って、
水素化精製などの適当な手段で硫黄分含有量を５０質量
ｐｐｍ以下に低減させる脱硫処理がベース軽油には施さ
れる。

【００３４】次に、本発明の軽油組成物で規定されるＤ
ＰＦについて説明する。本発明におけるＤＰＦとは、デ
ィーゼル排ガス後処理装置の一つであるパティキュレー
トフィルターのことであり、装着によって排出ガス中の
ＰＭを捕集、除去し、その排出量を低減させる装置を云
う。ＤＰＦはディーゼルエンジンの排気マニホールドか
ら大気放出部（テールバルブ）間の排ガスラインの中に
装着される。ＤＰＦには様々な種類があるが、その種類
によってはＰＭ以外の成分、例えば、未燃炭化水素や一
酸化炭素、有害大気汚染物質であるアルデヒド類、更に
は窒素酸化物等を削減できるものも存在する。また、Ｄ
ＰＦは単独で装着される場合だけでなく、他の排ガス後
処理装置及びＤＰＦの機能により効果的に作用させるた
めの装置との組み合わせで装着される場合もある。その
際、ＤＰＦ本体と他の装置とが一体化しているもの、複
数に分割しているもの等形態は複数存在する。また、Ｄ
ＰＦは、本来のＰＭ低減目的以外に未燃炭化水素や一酸
化炭素などの排ガス低減装置として、排気マフラー、サ
イレンサー、排気温度低下装置の代替品として使用され
る場合もある。従って、本発明の軽油組成物は、ＤＰＦ
の種類及び仕様、ＤＰＦの装着状況、ＤＰＦの使用方法
等に拘わらずＤＰＦを搭載したディーゼルエンジンを対
象に用いることができる。

【００３５】本発明で用いるＤＰＦの仕様に関して特に
限定はない。従って、現在検討されているもの、あるい
はまた現在研究開発が進められている新規のものを利用
することができる。具体的には、ＤＰＦとしては、下記
の仕様のものを挙げることができる。フィルタ部の材料
の例としては、コージェライト、炭化珪素、多孔体金
属、金属繊維等が挙げられる。フィルタ形状の例として
は、モノリスハニカム状、不織布蛇腹状、多重円筒状等
が挙げられる。ＤＰＦの１平方インチあたりのセル数
（孔数）Ａについては、例えば、市販品及び研究開発品
も含めて１００〜１２００の種々のものが存在するが、
一般にはセル数が著しく多いと背圧の上昇を招き、著し
く少ないとＰＭ捕集能力が低下する。また、セル数に応
じて、また技術的根拠を持ってセル間壁厚やセル自体の
大きさ（セル径）は変化するが、これらの厚み、大きさ
については特に制限はない。ただし、適用するＤＰＦ上
のセル径が均一でない場合は、そのＤＰＦ上の最小のセ
ル径に応じた本発明の軽油組成物を適用することが好ま
しい。セルの形状の例としては、四角形、六角形等の多
角形、円形、不均等形等が挙げられる。ＤＰＦの捕集お
よび再生機構の例としては、交換式、交互式、順送り
式、連続式、手動式等が挙げられる。ＤＰＦの再生方式
の例としては、電気ヒータ式、バーナ式、触媒燃焼式、
逆洗浄式、酸化触媒式、燃料添加剤式等が挙げられる。
ＤＰＦの制御方式の例としては、背圧式、時間式、排気
温度式、エンジン回転速度式、エンジン負荷式、排ガス
式、堆積量検出式等、及びこれらの方式を複数組み合わ
せた制御方式を挙げることができる。

【００３６】本発明の軽油組成物をＤＰＦ搭載ディーゼ
ルエンジンに用いる場合、これと組み合わせて用いるエ
ンジン用潤滑油についても特に制限なく用いることがで
きる。しかし、潤滑油に含まれる硫酸灰分については、
この成分が多く含まれると潤滑部分からシリンダ内に進
入した灰分がエンジンでの燃焼過程中にその自体がＰＭ
の核となり、ＰＭ生成を増加させる可能性がある。又灰
分として排出された場合でも其れ自体がＤＰＦに堆積し
てしまい、ＤＰＦの性能低下を招いてしまう場合があ
る。従って、本発明の軽油組成物と組み合わせて使用す
るエンジン用潤滑油中の硫酸灰分は１質量％以下である
ことが好ましく、より好ましくは、０．７質量％以下で
あり、最も好ましくは、０．４質量％以下である。ここ
で硫酸灰分は、ＪＩＳＫ２２７２「原油及び石油製
品の灰分並びに硫酸灰分試験方法」によって測定される
値を意味する。

【００３７】

【実施例】以下に実施例および比較例により本発明をさ
らに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって
何ら限定されるものではない。

【００３８】表１に示す組成、性状を有する各軽油組成
物（Ａ〜Ｊ、及びａ）を調製した。軽油組成物（Ａ〜
Ｊ）は、本発明で規定する軽油組成物の組成、性状をみ
たすものであり、軽油組成物ａは、組成中の硫黄分の要
件を除いて本発明で規定する軽油組成物の組成、性状を
みたすものである。但し、９０％留出温度（Ｔ₉₀）につ
いては、用いるＤＰＦのセル数によって特定されるため
この限りではない。

【００３９】

【表１】

【００４０】下記のディーゼルエンジンに３種類の異な
るＤＰＦ（ＤＰＦ−１〜３：セル数も異なる）を搭載し
た。そして搭載したＤＰＦの種類のセル数に対して各々
上記各軽油組成物（Ａ〜Ｊ、及びａ）を用いて、下記の
（１）ＤＰＦ性能改善効果判定試験試験及び（２）ＰＭ
濃度測定試験を行った。それらの試験結果を表２〜４に
示す。（ＤＰＦの種類）ＤＰＦ−１：コージェライトハニカム製交互再生式ＤＰ
ＦＤＰＦ−２：触媒反応を利用した連続再生式ＤＰＦＤＰＦ−３：ＤＰＦ−２とは異なる触媒反応を利用した
連続再生式ＤＰＦ（エンジン諸元）エンジン種類：自然吸気式直列４気筒ディ−ゼル排気量：５．１Ｌ内径×行程：１１４ｍｍ×１３０ｍｍ圧縮比：１９．２最高出力：１０７ｋＷ／２９００ｒｐｍ最高トルク：３７３Ｎｍ／１７００ｒｐｍ規制適合：平成６年度排ガス規制適合

【００４１】（１）ＤＰＦ性能改善効果判定試験上記エンジンにＤＰＦを装着し、ディーゼル１３モード
（以下、Ｄ１３モードと表す）で規定される４０％回転
数、６０％回転数において、負荷をそれぞれ０％から１
００％まで階段状に変化させた。その時のエンジン背圧
並びにＤＰＦ前後の差圧を測定し、背圧および差圧の変
化、並びにＤＰＦに堆積したＰＭ量と再生が必要になる
までの連続使用時間等を鑑みて、ＤＰＦ性能改善効果の
判定を行った。

【００４２】各判定の基準は以下の通りであるが、最終
判定結果は、上記の測定結果ならびに従来までの知見を
総合して判断した。また、供試したＤＰＦのうち連続再
生式ＤＰＦの場合は、実施例においては、その連続再生
機能に問題は見られなかったことも判定の際加味した。エンジン背圧：各運転条件での背圧が試験開始時より
３０ｋＰａ以上上昇した場合かつ、その後３０分以上条
件を保持しても低下しなかった場合を背圧不合格とす
る。ＤＰＦ前後差圧：各運転条件での前後差圧が開始時より
３０ｋＰａ以上上昇した場合かつ、その後３０分以上条
件を保持しても低下しなかった場合を前後差圧不合格と
する。連続使用時間：開始時から背圧上昇が１００ｋＰａと
なるまでの時間背圧、前後差圧の判定で不合格となった
ものに対して適用する。連続使用時間は各軽油組成物と
各ＤＰＦの組み合わせた結果間で相対比較を行う際に使
用する。

【００４３】（２）ＰＭ濃度測定試験上記エンジンにＤＰＦを装着し、Ｄ１３モード試験を実
施した。そして旧運輸省監修新型自動車審査関係基準集
別添「ディーゼル自動車１３モード排出ガス測定の技術
規準」に準拠した部分希釈トンネル法を用いた排ガス希
釈によりＰＭサンプルの濃度測定を行った。測定結果
は、ＤＰＦを搭載していないエンジンに軽油組成物Ｇを
用いた場合の試験結果を１００とした場合の相対値で示
した。なお、実施例においては、触媒反応機構を有する
ＤＰＦ使用時のＰＭ中サルフェート分の著しい増加は認
められなかった。

【００４４】

【表２】

【００４５】表２に示す結果から、ディーゼルエンジン
にＤＰＦ−１を搭載した場合、用いた軽油組成物の９０
％留出温度（Ｔ₉₀）が、そのセル数との関係式：Ｔ₉₀≦
−２２×ＬＮ（（Ａ−９０）／（７．９×１０⁷））℃
（Ａは１平方インチあたりのセル数を示し、ＬＮは自然
対数を示す。）を満たす場合には、ＤＰＦ性能改善効果
が見られ、またＰＭ濃度も低減できることがわかる。具
体的には、実施例１に見られるように、軽油組成物Ａを
用いた場合には、ＤＰＦ−１のセル数が１００〜１００
０の広い範囲でＤＰＦ性能改善効果が見られ、またＰＭ
濃度も低減できることがわかる。また軽油組成物Ｂ〜Ｊ
を用いた場合には、実施例２〜１０及び比較例１〜９に
見られるように、軽油組成物の９０％留出温度がＤＰＦ
−１のセル数をパラメータとする特定の関係式を満たす
場合にのみＤＰＦ性能改善効果、及びＰＭ濃度低減効果
が得られることがわかる。一方、軽油組成物ａを用いた
場合には、比較例１０に見られるように、ＤＰＦ−１の
セル数がいずれの範囲にあってもＤＰＦ性能改善効果が
見られず、またＰＭ濃度は、軽油組成物ＧをＤＰＦを搭
載しないで用いた場合（１００）と比べるとＰＭ低減効
果は得られるもののその効果は、本発明の実施例に比べ
て低いことがわかる。

【００４６】

【表３】

【００４７】

【表４】

【００４８】表３及び表４に示す結果からも明らかな様
に、ＤＰＦ−２、３を用いた場合においても特定のセル
数に合せて調整された９０％留出温度を有する軽油組成
物を用いることでＤＰＦ性能改善効果、及びＰＭ濃度低
減効果が得られることが示されている。

【００４９】

【発明の効果】本発明の軽油組成物は、その９０％留出
温度がディーゼルエンジンに搭載されたＤＰＦの特にＰ
Ｍ捕集除去性能、再生性能を最適な状態に維持させるよ
うに、そのＤＰＦのセル数をパラメータとする特定の関
係式を満たすように調整されており、かつＤＰＦの性能
を更に向上させるようにその性状、物性が調整されてい
るため、ＰＭを大幅に低減できると共にＤＰＦを効率よ
く、かつ効果的に稼動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】体積弾性率を測定するための装置を模式的に示
す図である。

【符号の説明】

１体積弾性率測定装置２燃料噴射ノズル３定容容器４温度センサ５圧力センサ６供給弁７排出弁８ピストン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者尾山宏次神奈川県横浜市中区千鳥町８番地日石三菱株式会社中央技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】９０％留出温度（Ｔ₉₀）が、Ｔ₉₀≦−２
２×ＬＮ（（Ａ−９０）／（７．９×１０⁷））℃（Ａ
は使用するＤＰＦの１平方インチあたりのセル数を示
し、ＬＮは自然対数を示す。）の関係を満たす蒸留性状
を有し、灰分が検出限界以下、セタン指数が４５以上、
セタン価が４５以上、そして体積弾性率が１３００ＭＰ
ａ以上１６００ＭＰａ以下にあることを特徴とする硫黄
分含有量が５０質量ｐｐｍ以下のＤＰＦ搭載ディーゼル
エンジン用軽油組成物。
【請求項２】さらに２環以上の多環芳香族分含有量が
５容量％以下であり、３０℃における動粘度が１．７ｍ
ｍ²／ｓ以上、潤滑性能がＨＦＲＲ摩擦痕径による測定
で４００μｍ以下、及び流動点が−５℃以下である請求
項１に記載の軽油組成物。