JPH10152687A

JPH10152687A - 植物油含有ディーゼル燃料

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Publication number: JPH10152687A
Application number: JP31084096A
Authority: JP
Inventors: Yukio Akasaka; 行男赤坂; Yoshito Sakurai; 嘉人桜井
Original assignee: JOMO TECHNICAL RES CENTER KK
Current assignee: JOMO TECHNICAL RES CENTER KK
Priority date: 1996-11-21
Filing date: 1996-11-21
Publication date: 1998-06-09
Anticipated expiration: 2016-11-21
Also published as: JP3812853B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ディーゼル燃料の１０％残炭値が規格値内
で、エンジン出力を低下させず、通常の軽油が使用可能
であるように９０％留出温度を３１０℃未満に下げるこ
となく、しかもエンジン負荷の全範囲でパティキュレー
トの発生を大幅に低下させるディーゼル燃料の提供。【解決手段】５０％留出温度が２２０〜２６０℃であ
る鉱物油基材１００容量部と、エステル化植物油３０〜
１００容量部からなり、さらに、セタン価向上剤を５０
０〜１５００ｐｐｍ含有する燃料であって、動粘度が
２．０〜５．０（ｍｍ²／ｓ，３０℃）、セタン価は５
１〜５７であり、１０％残炭値が規格値を外れることも
なく、エンジンの全負荷範囲で排ガス中のパティキュレ
ート、炭化水素、一酸化炭素を大幅に低減でき、しかも
白煙の発生も少ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジン
用の燃料油に係わり、特には広いエンジン出力範囲でパ
ティキュレートの発生を防止でき、しかも製造の容易な
植物油を含有したディーゼル燃料に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンには、軽油、Ａ重油
などが燃料として一般的に使用されている。これらの燃
料は、着火性に優れ、排気ガス中に含まれる大気汚染物
質（特に窒素酸化物（ＮＯｘ）、パティキュレート（粒
状物質；黒煙を含む））の発生が少ないものが望まし
い。しかし、一般の鉱油系燃料は、エンジンの負荷など
によりパティキュレートの発生が見られる場合がある。

【０００３】パティキュレートの発生を抑制するために
は、燃焼温度を高める方法が有効である。しかし、燃焼
温度を高めると窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生が顕著とな
る。このため、軽油の燃焼性を改善でき、かつＮＯｘの
発生防止に効果のある含酸素化合物を添加し、パティキ
ュレートの発生防止とＮＯｘの発生防止を両立させる試
みがなされてきた。

【０００４】例えば、パティキュレートの発生と関連が
あると考えられるカーボンデポジットを抑制できる燃料
として、特開昭６１−５７６８６号公報には植物油エス
テルと、軽油、灯油、重油、植物油及びアルコールから
選ばれる１種以上を含む植物油ブレンド燃料が開示され
ている。また、特表平６−５１０８０４号公報には、植
物油及び／又は動物油、炭素数１〜５の脂肪族アルコー
ル及びガソリンからなるディーゼルエンジン用燃料が開
示されており、環境汚染の危険が少ない燃料として使用
できるとしている。さらに、この明細書中には、植物油
を添加したイギリス及びドイツの特許に関する記載があ
り、このなかで植物油のアルキル脂肪酸エステルと発火
促進剤（セタン価向上剤）を鉱物油と混合した燃料につ
いても述べている。特開平７−８２５７６号公報には、
粒状物質の発生を抑制するため、グリセロールエーテ
ル、植物油のメチルエステルを鉱物油燃料に添加した低
硫黄のディーゼル燃料に関する開示がある。特開平８−
４１４６８号公報にはＮＯｘと黒煙の発生防止のため鉱
物油に動植物油を添加したディーゼル燃料が開示されて
いる。

【０００５】この他に、植物油或はアルコールを鉱物油
に添加したディーゼル燃料の例としては、特公昭６０−
３２６７４号公報に、炭素数１〜３のアルコール、軽油
及びひまし油からなるディーゼル機関用燃料について開
示がある。また、特開昭５８−２２２１８９号公報に
は、ひまわりの種子より抽出した植物油、エタノール、
エーテル及びテレビン油からなる軽油に代る動力用液体
燃料について開示がある。これらの発明は、石油資源の
枯渇対策が主目的であり、パティキュレートの発生やＮ
Ｏｘ発生に関する記述はないが、パティキュレートの発
生防止とＮＯｘの発生防止を両立可能な燃料と考えられ
る。さらに、ヨーロッパ特許６６５８７３号公報には、
植物油（植物油又はエステル化植物油）と鉱物油からな
り、これにエチレンコポリマー、炭素数１０〜３０で酸
素を含む直鎖状有機物、極性含窒素化合物（セタン価向
上剤）等を添加したディーゼル燃料油が開示されてい
る。

【０００６】上記のように、植物油、アルコール等の含
酸素化合物の添加は、パティキュレート発生防止とＮＯ
ｘ低減に有効である。パティキュレート発生を防止する
手段としては、この他に燃料を軽質化する方法、芳香族
成分含有量を低下させる方法等が知られている。例え
ば、Ｒ．Ａ．Ｂｏｕｆｆｒｄ等は、９０％留出温度が高
くなるに従って全パティキュレート濃度が高くなり、特
に６００°Ｆ（約３１６℃）を超えると全パティキュレ
ート濃度が急激に増加することを報告している（Ｓｐｅ
ｃ．Ｐｕｂｌ．Ｓｏｃ．Ａｕｔｏｍｏｔ．Ｅｎｇ．，Ｓ
Ｐ−５０２，１（１９８１）．）。また、同時に留出温
度が６４０°（約３３８℃）以上の留分に含まれる芳香
族成分濃度と全パティキュレート濃度の間に良好な相関
があることも明らかにしている。さらに、特開平７−３
３１２６１号公報明細書中には、終点温度を３４０℃以
下にすることでパティキュレート発生を低減することが
可能であるとの記載がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のディー
ゼル燃料のうち、植物油、エステル化植物油を多量に使
用した場合は、セタン価が低下する。セタン価が５１を
切ると白煙の発生が顕著になるためセタン価向上剤を多
量に添加することになるが、セタン価向上剤を多量に添
加した場合は、軽油燃料の１０％残炭値が規格値を外れ
るという問題がある。

【０００８】また、本発明者らが鉱物油由来の軽油性状
を変えたもの単独、或はこれにエステル化植物油を加え
たものについてエンジン負荷と排気ガス中の大気汚染物
質について調べた結果、単に市販軽油にエステル化植物
油を配合しただけでは、特に低負荷時のパティキュレー
ト発生を防止できないことが分った。鉱物油燃料の軽質
化（９０％留出温度を下げたもの）も、パティキュレー
ト発生防止に有効である。しかし、大幅に軽質化しなけ
れば効果が弱い。しかも、大幅に軽質化すると鉱物油燃
料或はエステル化植物油添加燃料のどちらでも、特に低
負荷時に排ガス中の炭化水素、一酸化炭素濃度が大きく
増加してしまう。さらに、鉱物油燃料を軽質化（９０％
留出温度を３００℃以下に下げる）する場合は、重質成
分の処理の問題が浮上してくる。また、軽質化する場合
のもう一つの問題は、動粘度が２．０ｍｍ²／ｓ（ａｔ
３０℃）を切るようになると、エンジン出力が低下
し、アイドリングが不安定になったりすることが挙げら
れる。

【０００９】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであり、ディーゼル燃料の１０％残炭値が
規格値内で、エンジン出力を低下させず、９０％留出温
度を３１０℃未満に下げることなく、しかもエンジン負
荷の全範囲でパティキュレートの発生を大幅に低下させ
ることが可能な軽油と植物油の混合燃料を提供すること
を目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らが、鋭意検討
した結果、５０％留出温度が２００〜２６０℃である鉱
物油基材１００容量部にエステル化植物油を１０〜１０
０容量部配合した燃料が全負荷範囲でパティキュレート
の発生を大幅に低下させることが可能であるばかりでな
く、排ガス中に含まれる炭化水素、一酸化炭素の濃度も
低減可能なことを見出した。さらに検討を進めた結果、
セタン価向上剤を５００〜１０００ｐｐｍ添加すると白
煙の発生も防止でき、しかも鉱物油基材の９０％留出温
度が３１０〜３６０℃のものであってもパティキュレー
トの発生を大幅に低下させることが可能であることを見
出し、本発明を完成させた。

【００１１】すなわち、本発明は、（１）５０％留出温
度が２００〜２６０℃である鉱物油基材１００容量部
と、エステル化植物油１０〜１００容量部からなり、動
粘度が２．０〜５．０（ｍｍ²／ｓ，３０℃）、セタン
価が５１〜５７であるディーゼル燃料、（２）上記鉱物
油基材の９０％留出温度が３１０〜３６０℃である前記
（１）に記載の植物油含有ディーゼル燃料、（３）セタ
ン価向上剤を５００〜１５００ｐｐｍ含有する前記
（１）〜（２）いずれか一つに記載の植物油含有ディー
ゼル燃料、に関する。

【００１２】本発明の燃料は、軽油燃料の１０％残炭値
が規格値を外れることもなく、エンジンの全負荷範囲で
排ガス中のパティキュレート、炭化水素、一酸化炭素を
大幅に低減でき、しかも白煙の発生も少ないものであ
る。また、本発明のディーゼル燃料は、その鉱物油基材
として一般に市販されている軽油と灯油が使用でき、こ
れにエステル化植物油を配合することで容易に製造可能
なため、とくに特殊な製造方法を必要としない実用性に
優れる燃料である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明のディーゼル燃料油の鉱物
油基材は、軽油単独或は軽油と灯油の混合物を用いる。
軽油は、硫黄分が０．０５質量％以下の深度脱硫軽油が
望ましいが、エステル化植物油或は灯油とエステル化植
物油の混合物と混合されるため、最終的に硫黄分が０．
０５質量％以下になるようにすればよい。

【００１４】鉱物油基材として軽油を用いる場合は、５
０％留出温度が２００〜２６０℃であるものを使用す
る。しかしながら、このような性状の軽油を、通常の精
製プロセスで得るためには工程が煩雑になるばかりでな
く、重質成分の処理の問題が浮上してくる。しかしなが
ら、本発明の燃料は、鉱物油基材の９０％留出温度が３
１０〜３６０℃のものであっても問題なく使用可能であ
る。従って、通常の精製プロセスから生産される軽油と
灯油を混合する方法が採用可能である。軽油と灯油を混
合する場合は、鉱物基材全量に対して灯油を３０〜８０
％、好ましくは４０〜７０％の範囲で混合する。３０％
を切っても、８０％を超えても上記性状、特に動粘度或
はセタン価を満足しなくなることがある。

【００１５】深度脱硫した軽油基材としては、原油の常
圧蒸留装置から得られる直留軽油を深度脱硫したもの、
直留軽油に、原油の常圧蒸留装置から得られる直留灯
油、接触分解装置から副生する接触分解軽油（ＬＣ
Ｏ）、重油直接脱硫装置から副生する直脱軽質軽油等を
配合した後に深度脱硫したもの、これらに水素化分解油
を配合したもの等を用いることができる。深度脱硫の装
置、プロセス及び運転条件は特に限定するものではな
く、公知の任意の深度脱硫装置、プロセス等を適宜組合
わせて使用することができる。

【００１６】また灯油は、原油の常圧蒸留装置から得ら
れる直留灯油を水素化脱硫した硫黄分０．０１５質量％
以下、蒸留性状１４０〜３１０℃のもの等が使用でき
る。

【００１７】本発明の植物油基材は、エステル化植物油
を用いる。エステル化植物油の製造方法は、従来から公
知の方法を用いることができ、例えば、酸又はアルカリ
の存在下で植物油とメタノール、エタノールなどのアル
コールとを反応させ、水洗等で精製する方法などを挙げ
ることができる。また、特開平７−３１００９０号公報
等に記載のある方法など、従来法を改良した方法を用い
てもよい。

【００１８】エステル化植物油の配合量は、鉱物油基材
１００容量部に対して１０〜１００容量部である。１０
容量部を切ると、排気ガス中の炭化水素濃度及び一酸化
炭素濃度が増加する傾向があり、望ましくない。また、
１００容量部を超えた場合であるが、パティキュレート
の濃度はほぼ一定となるものの、ＮＯｘは増加する傾向
があり、１００容量部を超えての添加はやはり望ましく
ない。

【００１９】植物油原料としては、コーン油、大豆油、
オリーブ油、なたね油、ごま油、落花生油、やし油等を
挙げることができるが、特定の原料にこだわる必要はな
い。また、清澄油である必要はなく、例えば、食料品加
工業者等から排出される廃油等も使用できる。環境問題
等を考慮すれば、このような廃油を用いるのが望まし
い。

【００２０】本発明の燃料の動粘度（３０℃）は２．０
ｍｍ²／ｓ以上、好ましくは２．２ｍｍ²／ｓ以上必要で
ある。２．０ｍｍ²／ｓを切ると、エンジン出力が低下
するばかりでなく、アイドリングが不安定になることが
ある。また、動粘度は５．０ｍｍ²／ｓ以下が好まし
い。一方、セタン価は白煙の発生を防止するため、５１
以上、好ましくは５５以上であることが望ましい。しか
し、本発明の燃料はセタン価が低いエステル化植物油や
灯油を含有するため、セタン価向上剤の添加が好まし
い。このセタン価向上剤の濃度が１５００ｐｐｍを超え
ると、軽油燃料の１０％残炭値が規格値を外れることが
ある。このため、実質的にセタン価は５１〜５５の範囲
となる。セタン価向上剤は、公知のものが使用でき、例
えば、硝酸エステル、有機過酸化物等を用いることがで
きる。セタン価向上剤の添加量は、セタン価を５１以上
とするため、２００〜１５００ｐｐｍ、好ましくは５０
０〜１０００ｐｐｍである。

【００２１】さらに、本発明の燃料は、公知の燃料油添
加剤を単独もしくは組み合わせて使用することができ
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等の低温流動性
向上剤、アルケニルコハク酸アミド、ポリアルキルアミ
ン等の清浄分散剤、フェノール系、アミン系等の酸化防
止剤、サリチリデン誘導体等の金属不活性化剤、アゾ染
料等の着色剤等がある。この他、脂肪酸、エステル、ア
ルコール類等の摩擦調整剤、有機硫黄化合物、有機リン
化合物等の摩耗防止剤を配合してもよいが、特にその必
要はない。これらの添加剤の配合量は任意であるが、各
々の添加剤の配合量は組成物全量基準で０．５質量％以
下、好ましくは０．２質量％以下である。

【００２２】本発明による軽油は、上述以外の性状につ
いて特に規定するものではないが、内燃機関用燃料とし
て、密度（１５℃）は０．８２ｇ／ｃｍ³以上が好まし
く、蒸留における留出温度範囲は１４０〜３８０℃、好
ましくは１５０〜３６０℃である。

【００２３】

【実施例】エンジン表１に示す市販車のエンジンを用いた。

【００２４】

【表１】

【００２５】パティキュレート、白煙及びエンジン出力
の測定方法パティキュレートは、堀場製作所製のミニダイリューシ
ョントンネルを用いて、フィルター上に捕集し、パティ
キュレートの重量を測定した。白煙は、タングステンラ
ンプを光源とする光の不透過率を測定するファームテッ
ク社製ダイリューショントンネル付き白煙計を用た。こ
の白煙は、低温始動時に排出される炭化水素微粒子等で
ある。さらに、エンジン出力は、エンジンを明電舎製直
流ダイナモメータに接続し、同社のトルクメータのデー
タを読み取った。

【００２６】（実施例１）表３に示す市販軽油５０容量
部、灯油５０容量部、メチルエステル化大豆油（ＡＧ
ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｔａｌＰｒｏｄｕｃｔｓＩｎ
ｃ．製）２５容量部及びセタン価向上剤（ＨＩＴＥＣ；
エチル社製）１０００ｐｐｍを配合し、実施例１の植物
油含有燃料を調製した。その燃料性状を表２に示す。

【００２７】Ｄ１３モード試験実施例１の燃料を用いてＤ１３モード試験を行い、排ガ
ス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸
化物（ＮＯｘ）及びパティキュレート（以下ＰＭと略記
する）濃度を測定した。比較のために、表３に示す市販
軽油で同様の試験を行った。市販軽油に対する相対値を
表４に示すが、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘは市販軽油レベルで
あるが、ＰＭの発生量が大幅に減少していることが分
る。

【００２８】定速運転時のパティキュレート濃度測定試
験実施例１の燃料を用いてエンジン回転数１０８０及び２
１６０ｒｐｍにおけるＰＭ濃度を測定した。比較のため
に、表３に示す市販軽油で同様の試験を行った。市販軽
油に対する相対値を表５、表６に示すが、全負荷範囲で
ＰＭが大幅に減少していることが分る。

【００２９】（実施例２）表３に示す軽質化軽油１００
容量部、メチルエステル化植物油２５容量部及びセタン
価向上剤（ＨＩＴＥＣ；エチル社製）１０００ｐｐｍを
配合し、実施例２の植物油含有燃料を調製した。その燃
料性状を表２に示す。

【００３０】Ｄ１３モード試験実施例２の燃料を用いてＤ１３モード試験を行い、排ガ
ス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ及びＰＭ濃度を測定した。市
販軽油に対する相対値を表４に示すが、実施例１に比較
して、ＨＣとＣＯ濃度が若干増加しているものの、ＰＭ
は減少した。

【００３１】定速運転時のパティキュレート濃度測定試
験実施例２の燃料を用いてエンジン回転数１０８０及び２
１６０ｒｐｍにおけるＰＭ濃度を測定した。市販軽油に
対する相対値を表５、表６に示すが、実施例１に比較し
て、ＰＭの低減効果が若干大きかった。

【００３２】（比較例１）表３に示す市販軽油１００容
量部、メチルエステル化植物油２５容量部及びセタン価
向上剤（ＨＩＴＥＣ；エチル社製）１０００ｐｐｍを配
合し、比較例１の植物油含有燃料を調製した。その燃料
性状を表２に示す。

【００３３】Ｄ１３モード試験比較例１の燃料を用いてＤ１３モード試験を行い、排ガ
ス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ及びＰＭ濃度を測定した。市
販軽油に対する相対値を表４に示すが、ＨＣ、ＣＯ及び
ＰＭは若干低減しているものの、ＮＯｘが増加してお
り、単にエステル化植物油を添加しただけでは、ＮＯｘ
が増加することが分る。

【００３４】定速運転時のパティキュレート濃度測定試
験比較例１の燃料を用いてエンジン回転数１０８０及び２
１６０ｒｐｍにおけるＰＭ濃度を測定した。市販軽油に
対する相対値を表５、表６に示すが、高負荷時のＰＭ低
減効果は大きいものの、低負荷時のＰＭ低減効果が非常
に弱いことが分る。

【００３５】（比較例２、３）表３に示す軽質化軽油に
セタン価向上剤を１０００ｐｐｍ添加し、比較例２の燃
料とした。また、表３に示す市販軽油と灯油の１：１混
合物に、セタン価向上剤を１０００ｐｐｍ添加したもの
を比較例３の燃料とした。

【００３６】Ｄ１３モード試験比較例２及び３の燃料を用いてＤ１３モード試験を行
い、排ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ及びＰＭ濃度を測定
した。市販軽油に対する相対値を表４に示すが、両者と
もＮＯｘ及びＰＭに対する低減効果は大きいものの、Ｈ
Ｃ及びＣＯは大幅に増加していることが分る。

【００３７】定速運転時のパティキュレート濃度測定試
験比較例２及び３の燃料を用いてエンジン回転数１０８０
及び２１６０ｒｐｍにおけるＰＭ濃度を測定した。市販
軽油に対する相対値を表５、表６に示すが、両者とも低
負荷時のＰＭ低減効果は大きいものの、高負荷時のＰＭ
低減効果が弱いことが分る。

【００３８】（実施例３〜５及び比較例４）表３に示す
市販軽油と灯油を等量混合したもの１００容量部に対
し、メチルエステル化植物油を表７に示す割合で混合
し、これにセタン価向上剤を１０００ｐｐｍを配合して
実施例３〜５及び比較例４の燃料を調製した。

【００３９】Ｄ１３モード試験実施例３〜５及び比較例４の燃料を用いてＤ１３モード
試験を行い、排ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ及びＰＭ濃
度を測定した。参考のため、実施例１及び比較例３の結
果を加え、市販軽油に対する相対値を表７に示す。エス
テル化植物油を配合しないと、ＨＣ及びＣＯの濃度が高
くなることが分る。また、エステル化植物油を１００容
量部を超えて添加すると、ＰＭ濃度は殆ど変化しないも
のの、ＮＯｘは増加する傾向がある。

【００４０】

【表２】

【００４１】

【表３】

【００４２】

【表４】

【００４３】

【表５】

【００４４】

【表６】

【００４５】

【表７】

【００４６】（実験例１）表９の燃料Ａ、表９の燃料
Ｂ、比較例２、実施例１及び表３の市販軽油を用いて、
エンジンの最高出力及びアイドル回転数と動粘度との関
連を調べた。結果を表８に示すが、動粘度は２．０ｍｍ
²／ｓ以上必要なことが分る。

【００４７】

【表８】

【００４８】

【表９】

【００４９】（実験例２）実施例１の燃料からセタン価
向上剤を除いたものをベースとし、これにセタン価向上
剤を添加して表１０に示すセタン価を有する燃料を調整
した。この燃料を用いて、セタン価と白煙発生との関係
を調べた。その結果、セタン価が５１を切ると白煙が急
激に増加することが分る。また、セタン価向上剤の添加
量が１０００ｐｐｍを超えると、１０％残炭値が０．１
質量％を超えるようになることも分る。

【００５０】

【表１０】

【００５１】

【発明の効果】上記のように、本発明の植物油含有ディ
ーゼル燃料は、環境対策上ディーゼルエンジンが特に問
題視されているパティキュレートの発生を大幅に低減可
能であり、しかも特殊な鉱物油基材を用いることなく製
造可能であり、実用性にも優れる等の格別の効果を有す
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】５０％留出温度が２００〜２６０℃であ
る鉱物油基材１００容量部と、エステル化植物油１０〜
１００容量部からなり、動粘度が２．０〜５．０（ｍｍ
²／ｓ，３０℃）、セタン価が５１〜５７であるディー
ゼル燃料。
【請求項２】上記鉱物油基材の９０％留出温度が３１
０〜３６０℃である請求項１に記載の植物油含有ディー
ゼル燃料。
【請求項３】セタン価向上剤を５００〜１５００ｐｐ
ｍ含有する請求項１〜２いずれか一つの請求項に記載の
植物油含有ディーゼル燃料。