JPH0247519B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は内燃機関用燃料に関する。 世界的な石油供給量の減少に伴ない、石油系燃
料であるガソリンに代る燃料を見出すことが強く
叫ばれている。例えばガソリンとエチルアルコー
ルの混合燃料は、しばしば「ガソオール」
（gasohol）と呼ばれているが、このガソオール
燃料は内燃機関を作動させるに必要なガソリンの
量を減少させるので、広く用いられている。しか
しこのガソオールは多量（90％）のガソリンを含
有する。石油から誘導される物質を全く用いない
ガソリン代替燃料を見出すことが望ましいことは
もちろんであり、機関用燃料としてエタノール単
品の使用が探究されているが、この方法は、エタ
ノールの主供給源が食料として用いられる穀物で
ある点及びこれ以外にも多くの欠点を有する。し
かしもしエタノールの効率が改良されれば、その
使用はより魅力的なものとなることはもちろんで
ある。 自動車及びその他の車輛用の燃料として石炭を
使用することも極めて望ましいことである。内燃
機関用燃料として石炭の利用を示唆している一方
法は、石炭のメタノールへの転化を含むものであ
る。このようにして得られたメタノールはガソリ
ンに添加され、ガソオールに類似の燃料が得られ
る。ガソリン用添加剤（増容剤）としてメタノー
ルは、エタノールと類似の機能を果すが、ガソリ
ンにメタノールを加えると問題が生じる。すなわ
ち、水分が自動車タンク中に入り込むと、仮にそ
れが少量であつてもメタノール−ガソリン混合物
が分離し、メタノールと水はタンクの底部に沈降
し、機関に入り込み、機関を停止させる。 燃料としてメタノール単品の使用も提案されて
おり、機関の圧縮比を高める、低温始動のために
加熱システムを設けるなど機関を少し改良するこ
とによりメタノール単品でも自動車は走行するこ
とができる。しかしメタノールは１ガロン当りの
カロリー生成量が通常のガソリンの約1/2でしか
ない。ガソリンとメタノールの燃焼熱を以下に示
す。 ガソリン ：10.5キロカロリー／グラム メタノール： 4.7キロカロリー／グラム 以上のことから石炭のメタノールへの転化工場
で製造されたメタノールの工場出荷価格は、ガソ
リンの小売価格の約55〜65％でみなければならな
いことが判る。このようにメタノールの燃焼特性
が少しでも改良されない限り、メタノールの現在
の価格ではメタノールはガソリンに代替すること
はできない。しかしメタノールの燃焼特性を改良
し、その結果としてガソリン代替燃料としてメタ
ノールを経済的に使用することは極めて望ましい
ことである。石炭からメタノールを合成的に製造
することに加えて、メタノールを木材片、食物廃
棄物、植物及び肥料のような農林産廃棄物から製
造し得ることも留意すべきである。 本発明によれば内燃機関用燃料として用いられ
たメタノール、エタノール又はその他の低級アル
コールの特性が添加剤であるアルキルパーオキシ
ドによつて著るしく改良される。従つて本発明の
目的は、内燃機関用燃料としてガソリンの一部又
は全部の代替燃料として用いられる、メタノー
ル、エタノール又はその他の低級アルコールをベ
ースとする燃料を提供することにある。 先ず本発明を広範かつ総合的観点から以下に説
明する。広範かつ総合的観点から言えば本発明は
内燃機関用燃料組成物に関するもので、該燃料組
成物はメタノール、エタノール又はその他の低級
アルコールと添加剤とを含有する。この燃料組成
物は典型的なガソリンエンジン用燃料としてそそ
のまま用いても良く、また上記エンジンに用いる
ためにガソリンと任意の比率で混合しても良い。 添加剤はアルキルパーオキシドであり、好まし
いアルキルパーオキシドは一般式 （式中R₁〜R₆は低級アルキル基である）を有
するジ−ｔ−アルキルパーオキシドである。最も
好ましい添加剤は式 で示されるジ−ｔ−ブチルパーオキシドである。
一般式 （式中R₁〜R₆は低級アルキル基である）を有
するｔ−アルキルヒドロパーオキシドも用いられ
る。好ましいｔ−アルキルヒドロパーオキシドは
式 を有するｔ−ブチルヒドロパーオキシドである。 本発明に従えば、パーオキシドとメタノールの
適当な混合物により、メタノール単品の場合の約
２倍の効率で燃焼し、１ガロン当りの走行マイル
がガソリンとほぼ同一の燃料組成物が得られる。
しかしながらこの燃料組成物は、従来のガソリン
エンジンにおいては自動点火とこれに伴なうノツ
キングを生ずるという燃焼特性を有する。もちろ
んこの問題はエンジンの設計変更により克服する
ことができるが、現在のエンジンでこの問題を克
服することを試みた結果、所定量の水とイソプロ
パノールを燃料組成物に加えると、自動点火又は
ノツキングを生ずることなく従来の石油系燃料を
代替することができ、また増容剤として石油系燃
料に混合することができる燃料が得られることを
見出した。更にこのイソプロパノールは水−メタ
ノール混合物に随伴する問題をも低減する。 メタノールでの試験において、パーオキシド添
加剤がエタノール単品及びガソオールの能力を改
良することが示された。 このように本発明の所望の燃料組成物はメタノ
ール及び／又はエタノールとパーオキシドの混合
物からなるが、燃料の総合的特性及び能力を改良
するために他の添加剤を含有することもできる。 燃料用添加剤としてパーオキシドを使用するこ
とは示唆されており、例えばビユルク（Buerk）
の「燃料性液体」に与えられた米国特許第
1766501号の明細書には、ガソリンの燃焼効果を
改良するために一般にパーオキシドを添加するこ
とが開示されている。 バラツシユ（Barusch）の「エンジンスタート
用流体」に与えられた米国特許第3108864号の明
細書には、半凍結条件下におけるガソリンエンジ
ン用の始動剤（スターテイング プライマー）と
して多量のジメチルパーオキシドをジエチルエー
テルと混合して用いることが記載されている。 モーザー（Moser）の「モーター燃料の製造
法」に与えられた米国特許第2011297号及び同じ
くモーザーの「有機パーオキシドの製造方法」に
与えられた同第2092322号、エガートン
（Egerton）の「内燃機関用燃料」に与えられた
同第2093008号、モーザーの「モーター燃料組成
物」に与えられた同第2107059号、バダーシヤー
（Badertscher）らの「ジーゼル燃料」に与えら
れた同第2174680号、モーザーの「モーター燃料
組成物」に与えられた同第2240145号及びベイリ
ー（Bailey）らの「内燃機関用燃料」に与えら
れた同第2891851号の各明細書は、ジーゼル燃料
に添加剤としてパーオキシドを使用することを開
示している。 ミングル（Mingle）Jr.の「スパーク点火エン
ジンの燃焼室の沈積物の除去方法」に与えられた
米国特許第2696806号の明細書は、スパーク点火
エンジン中の沈積物を除去するために燃料にパー
オキシドを添加することを開示している。 メーヤーホツフアー（Mayerhoffer）らの「燃
料及びこれを製造するための添加剤」に与えられ
た米国特許第3869262号の明細書は、ガソリン中
にイソプロパノールを使用することを開示してい
る数多くの特許明細書を列挙している。 本発明によれば、燃料組成物は約1.5〜６％の
パーオキシドを含有し、残りは実質的にメタノー
ルであるのが好ましい。この明細書を通じて％は
特記しない限り室温における体積％を示す。この
組成物に他の添加剤を加えても良い。本発明の燃
料組成物は、そのまま用いても良くまたガソリン
と任意の割合で混合して用いても良い。メタノー
ルの一部又は全部をエタノールと置き換えて改良
された燃料を得ても良い。 本発明の効果を確認するため、1973年のリンカ
ーンコンチネンタル（Lincoln Continental）を
使用して以下の試験を行なつた。一連の実験の結
果、パーオキシドをメタノールと所定割合で混合
し、気化器において微小な調整を行なうとメタノ
ール−ガソリン混合物に見られたトラブルが解消
することが明らかとなつた。 １ 走行距離（マイル／ガロン） ジ−ｔ−アルキルパーオキシド（具体的にはジ
−ｔ−ブチルパーオキシド）とメタノールとをブ
レンドした。10％のパーオキシドと90％のメタノ
ールの混合物は極めて効果的であつたが、15％の
パーオキシドと85％のメタノールの混合物がより
最適な比率であることが判つた。この混合物の粘
度はガソリンよりも高く、リンカーンの気化器ジ
エツトのサイズを61／1000（61 thousandths）か
ら69／1000に代える必要があつた。このサイズの
ジエツトを用いるとパーオキシド含有混合物は気
化器を自由に流れる。この操作は、全ての実験に
おいてリンカーンに対して行なつた唯一の改変で
あつた。 1979年８月12日 車種として採用したリンカーンはレギユラー89
オクタンガソリンを10.3ガロン消費して120.8マ
イルを走行した。すなわち１ガロン当りの走行距
離は11.73マイルであつた。 1979年８月30日 メタノール85％−パーオキシド15％の混合物と
レギユラー89オクタンガソリンとを50対50の割合
でブレンドしたものを用いると９ガロンで104.5
マイルを走行した。すなわち１ガロン当りの走行
距離は11.61マイルであつた。 上記の２つの試験は同一条件で行なわれたもの
であり、これにより本発明の燃料混合物はガソリ
ンとほぼ同一の走行距離を示すことが示された。 ２ 混合物の水との分離 1979年９月21日 メタノール85％−パーオキシド15％の混合物と
93オクタン無鉛ガソリンとの50−50ブレンド品１
ガロンに水３オンスを加えると、水が混合物を２
層に分離した。予期せざることにパーオキシドは
ガソリンにより可溶であるにも拘らずメタノール
及び水とともに残留した。混合物をそれが分離さ
れた状態でリンカーンに設けられた試験タンクに
加えた、路上を出されたリンカーンは分離された
混合物でも完壁に走行した。リンカーンはガソリ
ンを含まないメタノール−パーオキシド水混合物
でも完壁に走行した。 ３ 低温始動 メタノールにジ−ｔ−ブチルパーオキシドを添
加するとメタノール単品の場合よにも低温のモー
ターがより容易に始動する。この試験は気候温緩
なフロリダで行なつたものであるので、参考程度
のものである。 ４ 排気 リンカーンからの排気ガスを1979年９月21日に
試験し、以下の結果を得た。 なお現行の政府基準（アイドリング速度におけ
る）は炭化水素400P.P.M.以下、一酸化炭素２％
以下である。 メタノール85％−パーオキシド15％混合物 炭化水素 60P.P.M. 一酸化炭素 0.1％ テキサコ無鉛87オクタンガソリン（比較品） 炭化水素 250P.P.M. 一酸化炭素 10％ アモコ無鉛ハイ−テスト93オクタンガソリン（比
較品） 炭化水素 180P.P.M. 一酸化炭素 ７％ アモコ無鉛ハイ−テスト93オクタンガソリンとメ
タノール85％−パーオキシド15％混合物の50−50
混合物 炭化水素 100P.P.M. 一酸化炭素 2.6％ リンカーンを用いて数多くの試験を行なつた
が、ガスケツトやホースに特記すべき差異は認め
られなかつた。 ジ−ｔ−アルキルパーオキシドは市販の有機パ
ーオキシドの中で最も安定性に優れているけれど
も、メタノール−パーオキシド混合物の長期間に
亘つての安定性に関心もたれていた。メタノール
85％−ジ−ｔ−ブチルパーオキシド15％混合物１
ガロンを1977年５月17日にすず製容器でブレンド
し、1979年９月22日まで貯蔵した。そしてリンカ
ーンの試験タンクに入れ、走行距離を調べたとこ
ろ新たにブレンドした混合物と同一の量でほぼ同
一の走行距離を示した。同じ日である1979年９月
22日に同一量のメタノール単品は上記貯蔵混合物
及び新規混合物の１／２の走行距離しか与えなか
つた。 本発明を以下の非制限的実施例により更に説明
する。 実験18（Ｂ）及び18（Ｃ） ジ−ｔ−プチルパーオキシド（以下DTBPと
記載することがある）とメタノールを体積比で
15／85に混合することにより、メタノール単品を
燃焼させた場合に比べて走行距離（マイル／ガロ
ン＝mpg）が61％増加した（メタノール単品
5.96mpg、本発明の混合物9.60mpg）。 実験16及び18（Ｈ） これら２つの実験データは、メタノールと
DTBPとの45／５混合物が50％となるように該
混合物で希釈されたガソリンの走行距離がガソリ
ン単品により得られる走行距離の約91％であるこ
とを示している。 実験17（Ｂ）及び18（Ｃ） これらのデータは、メタノールとDTBPの混
合比率が80／20，75／25になるに従つて85／15の
混合物よりも走行距離が向上する可能性を示唆し
ている。

【表】

【表】 実際の自動車で行なわれた上記の試験に加え
て、初期の試験は小型モーターについて行なわれ
た。これらの試験の詳細を以下に示す。 モーター：コーラー（Kohler）モデルK91、鋳
鉄製、空冷式、４サイクル、ボア２
３／8″、ストローク2″、排気量8.86立
方インチ、スパークプラグギヤツプセ
ツテイング 0.025インチ、ブレーカ
ーポイントギヤツプ 0.020インチ、
馬力 4HP エンジンはハンドブレーキを（不完全なスプリ
ングバランスゲージとともに）備えている。スロ
ツトを負荷なしに約4000rpmにセツトした。モー
ターを遅くするためにハンドブレーキを用いて出
来るだけ2500rpm近傍で全ての混合物を操作する
ようにした。 実験No.１：オクタン価が約91と報告されているテ
キサコ無鉛ガソリン５オンスを使用した。速度
2500rpm、ブレーキ圧力３ポンド、時間12 1/3
分であつた。 実験No.２：メタノール４ 1/2オンスとジ−ｔ−
ブチルパーオキシド1/2オンスの混合物を使用し
た。速度2700rpm、ブレーキ３ポンド、時間14分
であつた。 実験No.３：メタノール４ 1/2オンスとジ−ｔ−
ブチルパーオキシド3/4オンスの混合物を使用し
た。速度2700rpm、ブレーキ３ポンド、時間15
１／４分であつた。 実験No.４：メタノール４ 1/2オンスとクメンヒ
ドロパーオキシド1/2オンスの混合物を使用した。
速度2700rpm、ブレーキ３ポンド、時間17 3/4
分であつた（排ガスにいやな甘い臭いがあつた）。 実験No.５：実験No.２の混合物４ 3/4オンスと水
１／４オンスの混合物を用いた。速度2000rpm、ブ
レーキ３ポンド、時間18 3/4分であつた（スロ
ツトルを調整しつつより薄い混合物（leaner
mixture）を使用しなければならなかつた）。 実験No.６：実験No.５のスロツトル調整を行ないな
がらメタノール５オンスを使用した。速度
2600rpm、ブレーキ３ポンド、時間10 3/4分で
あつた。 以下の実験は、スロツトルをより開放し、約
3200rpmの速度になるようにブレーキを使用して
高速運転した結果である。 実験No.10：標準強度190の穀物アルコール４ 1/2
オンスとジ−ｔ−ブチルパーオキシド1/2オンス
の混合物を使用した。速度3200rpm、ブレーキ３
1/2ポンド、時間７ 1/2分であつた。 実験No.12：テキサコ無鉛ガソリン５オンスを使用
した。速度3200rpm、ブレーキ９ポンド、時間６
分であつた（青色煙霧が肉眼で観察された）。 実験No.13：メタノール５オンスを使用した。高い
ブレーキ圧力でほぼ同一の速度を得るためスロツ
トルをほぼ最大に開放した。速度3000rpm、ブレ
ーキ７ 1/2ポンド、時間５分であつた。 ゼネラルモーター（General Motor）社のシ
ボレー、サイテーシヨン（Chevrolet Citation）
についての最近の試験により、ジ−ｔ−ブチルパ
ーオキシド（DTBP）−メタノール混合物を用い
た場合の走行距離（マイル／ガロン）は、
DTBPが1.5〜６体積％の場合に劇的に向上し、
またDTBPが無視し得るような量でも効果があ
ることが判明した。図から明らかなように
DTBPが１％の時、メタノールの走行距離は約
２マイル／ガロンに増加し、DTBPが1.5〜６％
の時、約６〜７マイル／ガロンに増加した。図に
おいてＸはシボレーサイテーシヨンにおける実際
の測定により得られた結果（走行距離の増加分）
を示し、またＯはリンカーンにより得られた結果
（走行距離の増加分）に２を乗じた値を記載した
ものであり、この値はシボレーサイテーシヨンの
外挿値とほぼ一致した。 本発明はその要旨又は特徴を逸脱することなく
他の特定の形態で具体化することができる。従つ
て上述の具体例は本発明を例示するものであつて
本発明はこれらの具体的に限定されるものではな
い。特許請求の範囲に記載の技術事項及びその均
等範囲に含まれる変形も本発明に包含される。

【図面の簡単な説明】

図はジ−ｔ−ブチルパーオキシド（DTBP）
の添加量（体積％）と自動車の走行距離（マイ
ル／ガロン）の増加分との関係を示すグラフであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低級アルコールと、前記低級アルコールの燃
   焼効率を改善するに有効な量のｔ−アルキルパー
   オキシドとを含むことを特徴とする内燃機関用燃
   料。 ２ 水−メタノール混合物に随伴する問題、自動
   点火及びノツキングを減少させるための添加剤と
   してイソプロパノールを含む、特許請求の範囲第
   １項記載の燃料。 ３ ガソリンと、低級アルコールおよび前記低級
   アルコールの燃焼効率を改善するに有効な量のｔ
   −アルキルパーオキシドを含む添加剤とを含むこ
   とを特徴とする内燃機関用燃料。 ４ 水−メタノール混合物に随伴する問題、自動
   点火及びノツキングを減少させるための添加剤と
   してイソプロパノールを含む、特許請求の範囲第
   ３項記載の燃料。