JPH09194856A - ディ−ゼルエンジン用燃料油組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼の際に生ずる排気ガス中への粒子状物質
（パティキュレートともいう）の排出量を低減した環境
汚染対策ディ−ゼルエンジン用燃料油を提供すること。 【解決手段】 鉱油を主成分とし、（Ａ）３−置換もし
くは非置換−γ−ラクトンまたは４−置換もしくは非置
換−δ−ラクトンの１種以上０．１〜３．０重量％、
（Ｂ）マレイン酸エステルまたはフマル酸エステルの１
種以上１〜１５重量％、および（Ｃ）２−エチルヘキサ
ノ−ル０．１〜１０．０重量％のうちの２種以上を含有
することを特徴とするディ−ゼルエンジン用燃料油組成
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、新規なディ−ゼル
エンジン用燃料油組成物に関する。さらに詳しくは、鉱
油を主成分とし、ラクトン系化合物を０．１〜３．０重
量％、エステル系化合物１〜１５重量％および２−エチ
ルヘキサノ−ル０．１〜１０重量％のうちの２種以上を
含有してなるディ−ゼルエンジン用燃料油組成物に関す
る。このようなディ−ゼルエンジン用燃料油組成物は、
燃焼の際に生ずる排気ガス中への粒子状物質（以下、パ
ティキュレートまたはＰｔｃ．ともいう）の排出量を低
減した環境汚染対策ディ−ゼルエンジン用燃料油として
極めて有用である。

【０００２】

【従来の技術】大気中の浮遊粒子状物質は、大気汚染防
止法では、大気中に浮遊する粒子状物質であって、その
粒径が１０μｍ以下のもの、と定義されている。これら
の粒子状物質は地球規模でみると、海塩粒子や土砂のま
き上げなどからできる風塵、森林火災による煙、火山の
噴火に伴う火山灰のような自然発生によるものが多い。
しかし都市部などの人口密集地域の大気汚染の原因とな
っている浮遊粒子状物質は、自動車などのディーゼルエ
ンジンの排気ガス中のＰｔｃ．に由来するものがかなり
の割合を含めている。

【０００３】Ｐｔｃ．は、主として炭化物、未燃焼の燃
料油および未燃焼の潤滑油、硫酸ミストを主体にした硫
黄化合物などが混在したものである。またＰｔｃ．中の
炭化物などの成分は、黒煙の原因物質でもある。したが
って排気ガスの排気煙濃度（以下、スモ−クともい
う。）を低減することは、Ｐｔｃ．の低減に繋がる。Ｐ
ｔｃ．の排出量を低減するために、燃焼室の構造、エン
ジンの機構、排気ガス浄化用触媒装置、Ｐｔｃ．の補集
装置、燃料油、潤滑油などの多方面からの努力がなされ
てきたが、経済性においても、長期間に渡る性能の安定
性においても、いまだ充分な低減効果を得るに至ってい
ない。

【０００４】しかし、燃料油を改良する方法は、ディー
ゼルエンジンの変更を殆ど必要としないことから、低減
方法として重要である。たとえば特開昭５９−１１５３
９０には、ジ−ゼル燃料に、水と脂肪族アルコ−ルを添
加してなる、相安定性、熱力学的安定性に優れ、媒煙粒
子およびＮＯｘの発生を低減させるジーゼル燃料が記載
されている。

【０００５】特開昭５９−２３２１７６号公報には、軽
油に特定のポリオキシアルキレン化合物を必須成分とし
て含有させて得られ、かつ排気ガス中のＨＣ濃度、ＣＯ
濃度およびパティキュレ−ト量の低減されたディーゼル
エンジン用燃料組成物が記載されている。ここで特定の
ポリオキシアルキレン化合物は、その分子構造内に有機
残基、アルキル基および炭化水素基を含み、かつ平均分
子量４００〜６０００を有する。

【０００６】特開平７−１８２７１号公報には、ディー
ゼルエンジンからの燃焼排気ガス中のＮＯｘおよびＨＣ
を顕著に減少させることができ、さらに燃焼排気ガスの
臭気および黒色煙をも大幅に減少できる燃料油用添加剤
として、グリコ−ル・エ−テル化合物を含有するディー
ゼル機関用燃料改質剤が記載されている。

【０００７】特願平６−１４１１９２号明細書には、特
に高負荷時の運転においてディーゼルエンジンより大気
中に排出される黒煙を含む浮遊粒子状物質を顕著に減少
することができるディーゼルエンジン用燃料油として、
２−ヒドロキシ−２−メチル脂肪族カルボン酸またはそ
のエステル、ポリオキシアルキレングリコ−ルもしくは
その両末端基がエ−テル結合、エステル結合またはアシ
ル結合のいずれかを含む該誘導体、ポリメチレンジカル
ボン酸のジエステル、β−アルコキシイソ酪酸のエステ
ル、１，３−ジオキソランまたはその誘導体、１，４−
ジオキサンまたはその誘導体、１，３−ジオキサンまた
はその誘導体、およびポリオキシアルキレン基またはポ
リオキシフェニルアルキレン基を骨格とする含酸素化合
物の１種以上を添加したディーゼルエンジン用燃料組成
物が記載されている。

【０００８】また、燃焼助剤を添加したものとして、特
開平４−２１３３９１号公報には、過塩基化カルシウム
スルホネ−トを有機溶媒に分散したデイーゼル燃料用添
加剤を用いたものが記載されている。特開７−７０５７
０号公報には、わずかな量で燃料油のすすの排出を著し
く低減することができ、かつセタン価を向上することを
目的として、有機過酸化物であり、かつ有機酸の金属塩
の過塩基化物である化合物を含有する燃料添加剤を用い
たものが記載されている。しかし金属を含有する添加剤
は、それ自体が灰分、すなわちアッシュとなって排気ガ
ス中へ排出され、人体に害を及ぼす。

【０００９】さらに、特開平３−２３４７９３号公報に
は、従来の鉱油燃料に較べて黒煙発生量および排ガスの
ＮＯｘが極めて少なく、着火性、熱効率も良いディーゼ
ルエンジン用燃料油として、有効成分がジメチルアセタ
ールである燃料油、および鉱油にジメチルアセタールを
５０〜１００容量％含有する燃料油が記載されている。
しかし多量のジメチルアセタールを含有するディーゼル
エンジン用燃料油を日常的に輸送用車両の燃料油として
使用することは、経済的な観点から困難である。

【００１０】特開平７−１４５３９０号公報には、ガソ
リン・軽油・重油などの燃料油に非イオン性界面活性剤
を添加して表面張力を低下させ、その燃料油をエンジン
ル−ムに噴射し、油の粒子径を微細化させることによ
り、またこの非イオン性界面活性剤が酸素を含有してい
る含酸素化合物であることから、燃料油の燃焼効率を改
善し、燃焼時の排ガス中のＮＯｘ・ＣＯ・パティキュレ
ートを低減することを特徴とする燃料油用添加剤が記載
されている。

【００１１】しかし、上記の従来の技術のいずれにおい
ても、軽油を主成分とし、かつ排気ガス中へのＰｔｃ．
の排出量をさらに低減したディーゼルエンジン用燃料油
組成物を得ることができなかった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来の技術を改善し、燃焼の際に生ずる排気ガス中への
粒子状物質の排出量を低減した環境汚染対策ディ−ゼル
エンジン用燃料油を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】我々は、燃料油添加剤と
して、含酸素化合物に着目して鋭意検討を重ねた結果、
鉱油に、ラクトン系化合物を０．１〜３．０重量％、エ
ステル系化合物を１〜１５重量％および２−エチルヘキ
サノ−ル０．１〜１０．０重量％のうちの２種以上を添
加することによって、燃焼の際に生ずる排気ガス中への
粒子状物質の排出量が著しく低減することを見い出し、
本発明を完成するに至った。

【００１４】したがって本発明は、鉱油を主成分とし、
（Ａ）化学式（１）または（２）

【００１５】

【化４】 （ただしＲ₁は、Ｈ、アルキル基、アルケニル基または
アルキル基で置換されていてもよいフェニル基であ
る。）

【００１６】

【化５】 （ただしＲ₁は、Ｈ、アルキル基、アルケニル基または
アルキル基で置換されていてもよいフェニル基であ
る。）で表わされるラクトン系化合物の１種以上０．１
〜３．０重量％、（Ｂ）化学式（３）

【００１７】

【化６】Ｒ₃ＯＯＣＣＨ＝ＣＨＣＯＯＲ₄………（３） （ただしＲ₃は、Ｈ、アルキル基、アルケニル基または
アルキル基で置換されていてもよいフェニル基であり、
Ｒ₄は、アルキル基、アルケニル基またはアルキル基で
置換されていてもよいフェニル基である。）で表わされ
るエステル系化合物の１種以上１〜１５重量％、および
（Ｃ）２−エチルヘキサノ−ル０．１〜１０．０重量％
のうちの２種以上を含有することを特徴とするディ−ゼ
ルエンジン用燃料油組成物を提供するものである。

【００１８】本発明は上記のようなディ−ゼルエンジン
用燃料油組成物に係るものであるが、その好ましい態様
として、次のものを包含する。 （１）前記アルキル基が、炭素数１〜１０のアルキル基
であり、前記アルケニル基が、炭素数２〜８のアルケニ
ル基であり、前記アルキル基で置換されていてもよいフ
ェニル基が、アルキル基で置換されていてもよいフェニ
ル基（ただし炭素数の合計は６〜１０）である前記ディ
−ゼルエンジン用燃料油組成物。 （２）前記ラクトン系化合物の配合割合が０．２〜２．
５重量％であり、前記エステル系化合物の配合割合が３
〜９重量％であり、かつ前記２−エチルヘキサノ−ルの
配合割合が０．１〜５．０重量％である前記ディ−ゼル
エンジン用燃料油組成物、または上記（１）記載のディ
−ゼルエンジン用燃料油組成物。 （３）前記ラクトン系化合物が、γ−ブチロラクトンで
ある前記ディ−ゼルエンジン用燃料油組成物、または上
記（１）もしくは上記（２）記載のディ−ゼルエンジン
用燃料油組成物。 （４）前記エステル系化合物が、マレイン酸エチルであ
る前記ディ−ゼルエンジン用燃料油組成物、または上記
（１）〜上記（３）記載のうちのいずれか１のディ−ゼ
ルエンジン用燃料油組成物。

【００１９】以下に、本発明を詳細に説明する。 （ディ−ゼルエンジン用燃料油組成物）本発明のディ−
ゼルエンジン用燃料油組成物は、鉱油に、ラクトン系化
合物０．１〜３．０重量％、エステル系化合物１〜１５
重量％、および２−エチルヘキサノ−ル０．１〜１０．
０重量％のうちの２種以上を添加したものである。ラク
トン系化合物の添加量は、好ましくは０．２〜２．５重
量％である。エステル系化合物の添加量は、好ましくは
３〜９重量％である。２−エチルヘキサノ−ルの添加量
は、好ましくは０．１〜５．０重量％である。ラクトン
系化合物およびエステル系化合物は、それぞれ単独また
は２種以上を併用することができる。ラクトン系化合
物、エステル系化合物または２−エチルヘキサノ−ルの
添加量が、燃料油組成物に対して、上記範囲未満の場合
にはＰｔｃ．を低減する効果が得られず、上記範囲を超
える場合にはディ−ゼルエンジン用燃料油組成物が均一
の液相を形成せず、また添加量に見合うだけの低減効果
が得られず、経済的でない。

【００２０】（１）鉱油 本発明で使用する鉱油は、引火点が４０℃以上、かつ蒸
留性状の９０％留出温度が３６０℃以下の石油留分を５
０％以上含有するディーゼルエンジン用燃料油を使用す
ることができる。たとえば灯油、ＪＩＳ Ｋ２２０４に
規定する軽油、ＪＩＳ Ｋ２２０５に規定するＡ重油な
どである。上記の石油留分は、原油を常圧蒸留して製造
した石油留分のほか、原油を常圧蒸留して製造した石油
留分をさらに水素化分解、熱分解などの処理をした石油
留分などを使用することができる。

【００２１】（２）ラクトン系化合物 本発明で使用するラクトン系化合物は、化学式（１）ま
たは（２）

【００２２】

【化７】 （ただしＲ₁は、Ｈ、アルキル基、アルケニル基または
アルキル基で置換されていてもよいフェニル基であ
る。）

【００２３】

【化８】 （ただしＲ₂は、Ｈ、アルキル基、アルケニル基または
アルキル基で置換されていてもよいフェニル基であ
る。）で表わされる３−置換もしくは非置換−γ−ラク
トンまたは４−置換もしくは非置換−δ−ラクトンの１
種以上を含むものである。好ましくは、アルキル基の炭
素数は１〜１０であり、アルケニル基の炭素数は２〜８
であり、アルキル基で置換されていてもよいフェニル基
の炭素数は６〜１０である。またアルキル基およびアル
ケニル基は、直鎖状であっても分枝状であってもよい。
このようなラクトン系化合物は、例えばγ−ブチロラク
トン、アルドノラクトンなどを挙げることができる。好
ましくはγ−ブチロラクトンである。 （３）エステル系化合物 本発明で使用するエステル系化合物は、化学式（３）

【００２４】

【化９】Ｒ₃ＯＯＣＣＨ＝ＣＨＣＯＯＲ₄………（３） （ただしＲ₃は、Ｈ、アルキル基、アルケニル基または
アルキル基で置換されていてもよいフェニル基であり、
Ｒ₄は、アルキル基、アルケニル基またはアルキル基で
置換されていてもよいフェニル基である。）で表わされ
るマレイン酸エステルまたはフマル酸エステルの１種以
上を含むものである。Ｒ₃およびＲ₄は、同じであっても
異なっていてもよい。好ましくは、アルキル基の炭素数
は１〜１０であり、アルケニル基の炭素数は２〜８であ
り、アルキル基で置換されていてもよいフェニル基の炭
素数は６〜１０である。またアルキル基およびアルケニ
ル基は、直鎖状であっても分枝状であってもよい。この
ようなエステル系化合物としては、マレイン酸エステル
およびフマル酸エステルを挙げることができる。例えば
マレイン酸ジメチルエステル、マレイン酸ジエチルエス
テル、マレイン酸ジブチルエステル、マレイン酸モノエ
チルエステル、マレイン酸モノフェニルエステル、マレ
イン酸２−エチルヘキシルエステル、フマル酸ジメチル
エステル、フマル酸ジエチルエステル、フマル酸ジブチ
ルエステル、フマル酸モノエチルエステル、フマル酸モ
ノフェニルエステル、フマル酸２−エチルヘキシルエス
テルなどを挙げることができる。好ましくはマレイン酸
エチルであり、モノエステルまたはジエステルのいずれ
をも含む。 （４）２−エチルヘキサノ−ル 本発明で使用する２−エチルヘキサノ−ルは、公知のも
のを使用することができる。

【００２５】また、ラクトン系化合物、エステル系化合
物および２−エチルヘキサノ−ルは、所望により、稀釈
剤に溶解して使用することができる。稀釈剤としては、
公知の有機溶媒を使用することができ、たとえばｎ−ヘ
キサン、ｎ−ドデカンなどの飽和脂肪族炭化水素、キシ
レン、トルエンなどの芳香族炭化水素、軽油などの燃料
油などである。これらの希釈剤の使用量は、本発明のデ
ィ−ゼルエンジン用燃料油組成物の性能の障害にならな
い範囲であれば特に限定されないが、通常ラクトン系化
合物、エステル系化合物および２−エチルヘキサノ−ル
の合計量１００重量部に対して、１０〜１０００重量部
である。

【００２６】（５）燃料油添加剤 所望により、本発明のディ−ゼルエンジン用燃料油組成
物の性能を損なわない範囲で、公知の燃料油添加剤を使
用することができる。たとえばセタン価向上剤、酸化防
止剤、金属不活性化剤、清浄剤、腐食防止剤などであ
る。これらの添加剤は、たとえば桜井俊男編著「石油製
品添加剤」（幸書房）に記載されている。これらの添加
剤の添加量は、例えばセタン価向上剤の場合は、０．１
〜２．０重量％であるが、この添加量に限定するもので
はない。これらの添加剤は、１種または２種以上を適宜
組み合わせて使用することができる。

【００２７】本発明のディ−ゼルエンジン用燃料油組成
物は、燃焼の際に生ずる排気ガス中への粒子状物質の排
出量を低減した環境汚染対策ディ−ゼルエンジン用燃料
油として極めて有用である。

【００２８】

【実施例】以下に、実施例および比較例を挙げて、本発
明をさらに詳細に説明する。なお本発明は、以下の実施
例によって何等限定されるものではない。また以下の実
施例および比較例では、次の鉱油、ラクトン系化合物、
エステル系化合物および２−エチルヘキサノ−ルを使用
した。 （１）鉱油 表１に示す物理性状を有する鉱油を使用した。

【００２９】

【表１】 （２）ラクトン系化合物 ＧＢＬ：γ−ブチロラクトン（東京化成工業（株）社
製）を使用した。 （３）エステル系化合物 ＤＥＭ：マレイン酸ジエチル（東京化成工業（株）社
製）を使用した。 （４）２−エチルヘキサノ−ル ２ＥＨＬ：２−エチルヘキサノ−ル（東京化成工業
（株）社製）を使用した。

【００３０】（実施例および比較例）表２に示した添加
量でＧＢＬ、ＤＥＭおよび２ＥＨＬのうちの２種を、鉱
油に添加した後、良く混合して燃料油を調製した。比較
のため、表３に示した添加量でこれらの化合物の１種の
みを鉱油に添加して燃料油を調製した。各燃料油につい
て、それぞれエンジン試験を行い、スモ−ク低減率を測
定した。測定結果を表２および表３に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】

【表３】

【００３３】エンジン試験の方法は、次に示すとおりで
ある。 （ａ）試験エンジン：三菱自動車（株）製の直噴式ディ
ーゼルエンジン（４Ｄ３３型）を使用した。その主要諸
元を表４に示す。

【００３４】

【表４】

【００３５】（ｂ）エンジン試験装置および運転条件：
エンジン試験装置の系統図は、図１のようである。図１
において、燃料油は、燃料タンク（１）よりバルブ
（２）を経由して燃料ポンプ（３）によりエンジン
（４）へ送り込まれる。燃料ポンプ（３）において、燃
料油の一部は、エンジンの燃焼室に噴射されずにリター
ンライン（５）を経由して燃料タンク（１）に戻され
る。またリターンライン（５）の途中より、燃料油の一
部を回収することができる。エンジン試験用の燃料油
は、それぞれ異なる燃料タンクに貯油される。燃焼用の
空気は、吸気管（６）からエンジン（４）に吸気され
る。エンジンの排気管（７）より排出された排気ガスの
一部は、スモークメータ（８）へ導き、排気煙濃度、す
なわちスモ−クが測定される。エンジンの運転条件は、
表５のとおりである。エンジン（４）に送られる燃料油
の種類は、バルブ（２）により切り替えた。エンジンの
回転数および負荷（トルク）はダイナモメータ（９）に
より、所定の運転条件に調整した。

【００３６】

【表５】

【００３７】（ｃ）スモ−ク低減率の測定方法：エンジ
ン試験装置において、燃料油として、鉱油を使用してエ
ンジンを始動し、最初の１０分間はエンジン回転数１９
２０ｒｐｍ、トルク１６ｋｇ・ｍで、次の６０分間はエ
ンジン回転数１９２０ｒｐｍ、トルク２８ｋｇ・ｍで、
暖気運転を行った。さらに同じ運転条件で１５分間定常
運転を行った後、スモ−クを測定した。測定開始時、５
分、１０分および１５分経過後に、スモークを各３回ず
つ測定し、それらの全平均値を、鉱油のスモ−クとし
た。次に同じ定常運転のまま、燃料油の種類を切り替
え、リターンラインからの燃料油の回収量が２リットル
に達した時、上記と同様にして、燃料油のスモ−クを測
定した。以下同様に、燃料油の種類を切り替えてスモ−
クを測定をした。最後に再び鉱油に切り替えて、同様に
スモ−クを測定をした。燃料油のスモーク低減率は、次
式にしたがって求めた。

【００３８】

【数１】 （ただし鉱油のスモ−クは、鉱油について測定したスモ
−クの全平均値である。） （ｄ）スモ−クの測定方法：ＪＩＳ Ｄ８００４および
ＪＩＳ Ｄ１１０１により、測定した。

【００３９】表２および表３から明らかなように、ＧＢ
Ｌ、ＤＥＭおよび２ＥＨＬのうちの２種を鉱油に添加し
た燃料油のスモーク低減率は、添加量の増加とともに大
きくなる。しかし添加量がほぼおなじ場合には、１種を
添加した燃料油に較べて優れたスモーク低減率が認めら
れた。すなわちラクトン系化合物、エステル系化合物お
よび２−エチルヘキサノ−ルのうちの２種以上を添加し
た本発明のディーゼルエンジン用燃料油組成物は、排気
ガス中のＰｔｃ．量が顕著に低減した。

【００４０】

【発明の効果】以上詳細かつ具体的に説明したように、
本発明によれば、鉱油に、ラクトン系化合物０．１〜
３．０重量％、エステル系化合物１〜１５重量％および
２−エチルヘキサノ−ル０．１〜１０．０重量％うちの
２種以上を添加することによって、燃焼の際に生ずる排
気ガス中への粒子状物質の排出量が著しく低減したディ
ーゼルエンジン用燃料油組成物が提供され、環境汚染対
策ディ−ゼルエンジン用燃料油として極めて有用であ
る。

【００４１】本発明のディ−ゼルエンジン用燃料油組成
物が、上述のように燃焼の際に生ずる排気ガス中への粒
子状物質の排出量が著しく低減するという、優れた効果
を発現する理由について、我々は、次のように考えた。
すなわちエンジンの運転条件の変動に伴って変化するダ
イナミックな燃焼反応において、生成し成長した炭化物
などの黒煙の原因物質が、効果的に酸化されるためと、
我々は考えた。しかし我々は、本発明の効果に関するこ
のような機構の当否にこだわるものではない。結果とし
て、鉱油に、ラクトン系化合物０．１〜３．０重量％、
エステル系化合物１〜１５重量％および２−エチルヘキ
サノ−ル０．１〜１０．０重量％のうちの２種以上を添
加することによって、燃焼の際に生ずる排気ガス中への
粒子状物質の排出量が著しく低減したものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、エンジン試験装置の系統図である。

【符号の説明】

１ 燃料タンク ２ バルブ ３ 燃料ポンプ ４ エンジン ５ リタ−ンライン ６ 吸気管 ７ 排気管 ８ スモ−クメ−タ ９ ダイナモメ−タ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉱油を主成分とし、（Ａ）化学式（１）
   または（２） 【化１】 （ただしＲ₁は、Ｈ、アルキル基、アルケニル基または
   アルキル基で置換されていてもよいフェニル基であ
   る。） 【化２】 （ただしＲ₂は、Ｈ、アルキル基、アルケニル基または
   アルキル基で置換されていてもよいフェニル基であ
   る。）で表わされるラクトン系化合物の１種以上０．１
   〜３．０重量％、（Ｂ）化学式（３） 【化３】Ｒ₃ＯＯＣＣＨ＝ＣＨＣＯＯＲ₄………（３） （ただしＲ₃は、Ｈ、アルキル基、アルケニル基または
   アルキル基で置換されていてもよいフェニル基であり、
   Ｒ₄は、アルキル基、アルケニル基またはアルキル基で
   置換されていてもよいフェニル基である。）で表わされ
   るエステル系化合物の１種以上１〜１５重量％、および
   （Ｃ）２−エチルヘキサノ−ル０．１〜１０．０重量％
   のうちの２種以上を含有することを特徴とするディ−ゼ
   ルエンジン用燃料油組成物。