JPH10316979A - 直噴ガソリンエンジン用燃料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン出力を向上させ、黒煙の発生を抑制
することができる直噴ガソリンエンジン用燃料を得る。 【解決手段】 この発明の直噴ガソリンエンジン用燃料
は、エーテル化合物（Ｒ ₁ −Ｏ−Ｒ₂ ；Ｒ₁ はメチル
基、Ｒ₂ は炭素数５〜６のアルキル基、フェニル基、ベ
ンジル基からなる群より選ばれる１種）の１種以上を、
５〜４５容量％含有し、エーテル化合物以外の芳香族成
分が、０〜３０容量％（０容量％を含む）含有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン出力の性
能が優れており、しかも排気ガス中の黒煙の増加を防止
することができる、直噴ガソリンエンジン用燃料に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車には、排気ガスに含まれる有害物
質が少なく、かつ燃費が良好なことが要求される。燃費
を良くする方法として、（１）エンジンの圧縮比を高め
て熱効率を向上させる方法や、（２）空気過剰率を高め
たリンバーン燃焼により機械損失であるポンプロスを低
減させる方法などが挙げられる。

【０００３】しかし、（１）の様な圧縮比の高いエンジ
ンでは、ノッキングが起こりやすくなるため、オクタン
価の高いガソリンが必要となる。市販ガソリンで高オク
タン価のものでも、オクタン価は１００程度であり、圧
縮比の向上には限界がある。また、（２）のリンバーン
燃焼における空気過剰率は１．２程度が上限である。こ
れ以上空気過剰率を上げると、燃焼が不安定になり、出
力低下・ドライバビリティの悪化・排気ガス性能の悪化
が起こりやすくなる。

【０００４】これに対し、近年燃費の向上とエンジン出
力の向上を両立させる手法として、燃焼室内に直接燃料
を噴霧し火花点火する直噴ガソリンエンジンが注目され
ている。特に、低負荷時において圧縮工程で燃料を燃焼
室内に噴霧する場合（以後、後期噴射と呼ぶ）は、空気
過剰率が５程度でも安定に燃焼できるとされており、燃
費が大きく向上する可能性がある。

【０００５】しかしながら、従来のガソリン燃料は、イ
ンテークマニホールドで噴霧したものが吸気工程で燃焼
室に導かれ、圧縮・燃焼することを前提としており、直
噴ガソリンエンジンの後期噴射・燃焼に適しているとは
必ずしも言えない。具体的には、低負荷時には燃焼室に
噴霧されてすぐに着火されるため、局所的に燃料濃度が
高くなり、黒煙（すす）が発生しやすくなる。すすが発
生する状態では、噴射弁の詰りや点火プラグにカーボン
が付着して着火不完全になることがある。このため、直
噴ガソリンエンジンに適する燃料が求められることにな
る。

【０００６】後期噴射においてすすの発生を抑えるので
あれば、燃焼性に優れる飽和脂肪族炭化水素ガソリン基
材の濃度を高めれば良い。しかし、このような燃料は体
積当たりの発熱量が低くなるため、従来型の燃焼に当た
る吸気工程で燃料を噴霧（前期噴射と呼ぶ）する高負荷
時において、エンジン出力が不足する場合がある。これ
は、燃料が軽質となり体積当たりの発熱量が低くなるた
めである。このため、燃料の軽質化を招くことなく、し
かも後期噴射・燃焼においてススの発生を抑制可能な燃
料が求められていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
を解決したものであり、直噴ガソリンエンジン用燃料に
おいて高、中負荷時のエンジンの出力性能を低下させる
ことがなく、しかも、後期噴射・燃焼においてススの発
生が少ない燃料を提供することにある。

【０００８】

【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、メチル−ｔ−アミルエーテル（ＴＡＭＥ）を添
加したガソリンが後期噴射におけるススの発生を抑制で
き、しかも中、高負荷時においてエンジン出力が向上す
ることを見出した。さらに検討を進めた結果、エーテル
化合物Ｒ₁ −Ｏ−Ｒ₂ のＲ₁ をメチル基、Ｒ₂ を炭素数
５〜６のアルキル基、フェニル基、ベンジル基から選ば
れる１種に変更しても、ＴＡＭＥと同等の効果を有する
ことを見出した。さらに、エーテル化合物の濃度は５〜
４５容量％の範囲で効果があることを見出し、本発明を
完成させた。

【０００９】つまり、前記課題は、エーテル化合物（Ｒ
₁ −Ｏ−Ｒ₂ ；Ｒ₁ はメチル基、Ｒ ₂ は炭素数５〜６の
アルキル基、フェニル基、ベンジル基からなる群より選
ばれる１種）の１種以上を５〜４５容量％含有させた燃
料を用いることで解決することができた。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のガソリンの基材として
は、原油の常圧蒸留により得られる直留ガソリン又は軟
質ナフサ、接触分解法、水素化分解法又は熱分解法等で
得られる分解ガソリン、接触改質法等で得られる改質ガ
ソリン、イソブタン等の低級炭化水素にプロピレン等の
低級オレフィンを付加してアルキル化することにより得
られるアルキレート、軟質ナフサの異性化により得られ
るアイソメート等を使用することができる。

【００１１】本発明のガソリンを得るためには、上記の
通常用いられるガソリン基材に対して、エーテル化合物
（Ｒ₁ −Ｏ−Ｒ₂ のＲ₁ をメチル基、Ｒ₂ を炭素数５〜
６のアルキル基、フェニル基、ベンジル基からなる群よ
り選ばれる１種）の１種以上を含有させる。エーテル化
合物の具体例としては、ＴＡＭＥ、メチル−（３−メチ
ル−２−ブチル）エーテル、メチル−（２−メチル−３
−ペンチル）エーテル、メチル−（３−メチル−３−ペ
ンチル）エーテル、アニソール、メチルベンジルエーテ
ル等を挙げることができる。これらのエーテル化合物の
中でも、入手の容易さ、効果の大きさの点でＴＡＭＥ、
アニソールが特に好ましい。

【００１２】Ｒ₂ として、７〜９の炭素数のアルキル
基、エチルフェニル基等を有するエーテル化合物も、本
発明にかかるエーテル化合物と類似の効果を示す。しか
し、これらのエーテル化合物は、本発明にかかるエーテ
ル化合物に比較すると、効果が弱い。

【００１３】上記エーテル化合物は、低負荷時の後期噴
射・燃焼におけるススの発生抑制という観点からは、配
合量が多いほど好ましい。しかし、中、高負荷時のエン
ジン出力に対しては極大値が存在し、５〜４５容量％、
好ましくは１０〜４０容量％、より好ましくは１５〜３
５容量％である。５容量％を切ると、ススの発生防止効
果と、エンジン出力向上効果が弱まるため、好ましくな
い。一方、４５容量％を超えると、スス発生防止効果は
向上するものの、エンジン出力向上効果が低下するた
め、好ましくない。

【００１４】メチル−ｔ−ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）
は、エーテル化合物ではあるが、本発明にかかるエーテ
ル化合物としては適切でない。ＭＴＢＥは、オクタン価
を向上させるためにガソリンに添加する基材として広く
知られている。このＭＴＢＥは、黒煙の発生抑制に若干
の効果はあるが、出力向上効果が低いからである。

【００１５】また、最終製品のガソリンに含まれる芳香
族炭化水素濃度は、エーテル化合物に由来するものを除
いた濃度が、０〜３０容量％（０容量％を含む）、さら
には０〜２５容量％とするのが好ましい。３０容量％を
超えると、黒煙の発生量が多くなるばかりでなく、エー
テル化合物添加による黒煙発生防止効果が弱くなる傾向
にある。ただし、エーテル化合物以外の芳香族炭化水素
濃度が１５容量％未満であって、燃料の発熱量が不足す
る場合には、アニソールの配合量を増加させることで対
処すれば良い。アニソールを配合しない場合は、燃料の
発熱量を確保する意味で、エーテル化合物以外の芳香族
炭化水素濃度を２０〜３０容量％配合するのが好まし
い。

【００１６】発熱量を増加させる成分として、オレフィ
ンを配合する方法もあるが、この場合の配合量は、０〜
１０容量％程度とする。これ以上配合すると、ガソリン
の長期保存性、耐熱性が低下する等の問題を生じること
がある。また、同じ目的で、脂環式炭化水素を配合して
もよいが、オクタン価の高いメチルシクロペンタン、メ
チルシクロペンテンを配合するのが好ましい。特に、メ
チルシクロペンタンは、オクタン価が高く、配合量への
制限もなく好ましい基材である。脂環式炭化水素の中
で、シクロヘキサン及びその誘導体はオクタン価が低い
ため、配合する場合は最終製品のオクタン価に注意を払
う必要がある。

【００１７】また、本発明のガソリン中のベンゼン含有
量は、１容量％以下にすることが、排気ガス中の有害成
分を減少させるという観点から好ましい。この下限は特
になく、０容量％とすることも考えられる。

【００１８】

【実施例】本発明を実施例により説明する。実施例１ アルキレート９０容量％にライトナフサ１０容量％を配
合し、表１に示す性状の基準燃料を作製した。この基準
燃料８０容量％とメチル−ｔ−アミルエーテル（ＴＡＭ
Ｅ）２０容量％とを配合して、表２に示す性状の実施例
１のガソリンを作製した。なお、ＴＡＭＥは、市販の試
薬を用いた。

【００１９】実施例２ 実施例１と同様に、基準燃料９０容量％とＴＡＭＥ１０
容量％とを配合して、表２に示す性状の実施例２のガソ
リンを作製した。

【００２０】実施例３ 実施例１と同様に、基準燃料７０容量％とＴＡＭＥ３０
容量％とを配合して、表２に示す性状の実施例３のガソ
リンを作製した。

【００２１】実施例４ 実施例１と同様に、基準燃料６０容量％とＴＡＭＥ４０
容量％とを配合して、表２に示す性状の実施例４のガソ
リンを作製した。

【００２２】実施例５ 実施例１と同様に、基準燃料８０容量％とアニソール２
０容量％とを配合して、表２に示す性状の実施例５のガ
ソリンを作製した。なお、アニソールは、市販の試薬を
用いた。

【００２３】実施例６ 基準燃料を５６容量％にし、表１に示す接触改質ガソリ
ン（ＲＦＧ）を２４容量％配合した以外は、実施例１と
同様にして、表３に示す性状の実施例６のガソリンを作
製した。

【００２４】実施例７ 基準燃料を５６容量％にし、表１に示すＲＦＧを２４容
量％配合した以外は、実施例５と同様にして、表３に示
す性状の実施例６のガソリンを作製した。

【００２５】実施例８ 実施例１と同様に、基準燃料８０容量％とメチル−（３
−メチル−３−ペンチル）エーテル２０容量％とを配合
して、表３に示す性状の実施例８のガソリンを作製し
た。なお、メチル−（３−メチル−３−ペンチル）エー
テルは、市販の試薬を用いた。

【００２６】比較例１ アルキレート９０容量％にライトナフサ１０容量％を配
合し、表１に示す性状の基準燃料を作製した。

【００２７】比較例２ 基準燃料８０容量％とメチル−ｔ−ブチルエーテル（Ｍ
ＴＢＥ）２０容量％とを配合して、表４に示す性状の比
較例２のガソリンを作製した。なお、ＭＴＢＥは、市販
の試薬を用いた。

【００２８】比較例３ 基準燃料７０容量％と表１に示す接触分解ガソリン（Ｆ
ＣＣＷ）３０容量％とを配合して、表４に示す性状の比
較例３のガソリンを作製した。

【００２９】比較例４ 基準燃料７０容量％と表１に示すＲＦＧ３０容量％とを
配合して、表４に示す性状の比較例４のガソリンを作製
した。

【００３０】比較例５ 基準燃料５６容量％と、ＭＴＢＥ２０容量％と、表１に
示すＲＦＧ２４容量％とを配合して、表４に示す性状の
比較例５のガソリンを作製した。

【００３１】比較例６ 基準燃料５０容量％とＴＡＭＥ５０容量％とを配合し
て、表４に示す性状の比較例６のガソリンを作製した。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】

【表３】

【００３５】

【表４】

【００３６】試験例１：黒煙発生とエンジン出力の測定 「ＡＳＴＭ−ＣＦＲ」ガソリンエンジンをベースとし、
このエンジンに燃料噴射装置を燃焼室側壁面に取り付
け、またピストンヘッドにキャビティを設け、燃料噴霧
がスパークプラグの位置に対し最適な位置に形成される
様にした。また、燃料噴射装置は、別途用意した燃料噴
射ポンプにより、およそ5.0MPaの燃料圧力で燃料を供給
し、電子制御にて燃料噴射装置を駆動する方式とした。
このエンジンの燃焼室内圧力を圧力ピックアップ（ＡＶ
Ｌ社製、「８ＱＰＣ」）で検出し、図示出力（エンジン
出力）を燃焼解析装置（小野測器社製、「ＣＢ−３６
６」）で測定した。更に、排気ガスをエンジン排気管よ
りサンプリングし、この排気ガス中の黒煙量をスモーク
メータ（ＡＶＬ社製、「ＡＶＬ４１５」）を用いて測定
した。なお、空燃費は空燃費計（堀場製作所製、「ＭＥ
ＸＡ１１０λ」）にて測定した。本エンジンの諸元を表
５に示す。

【００３７】

【表５】

【００３８】実施例１〜８のガソリンと比較例１〜６の
ガソリンについて、エンジン出力と黒煙発生濃度とを、
それぞれ比較した。エンジン出力は、空気過剰率２．
０、２．４、２．８及び３．２の条件で測定し、その平
均値を求めた。また、黒煙濃度は、空気過剰率２．０に
おける値を測定した。標準燃料をベースにした系、及び
標準燃料にＲＦＧ又はＦＣＣＷを添加した系の結果を、
それぞれ表６及び７に示す。

【００３９】

【表６】

【００４０】

【表７】

【００４１】表６及び７に示すように、実施例１〜８の
ガソリンでは、本発明にかかるエーテル化合物の添加効
果により、エンジン出力が、比較例１〜６のガソリンに
比べ著しく向上し、しかも、黒煙の発生が、比較例１〜
６のガソリンとほぼ等々の値に抑えられた。

【００４２】

【発明の効果】本発明のガソリンは、エーテル化合物を
含有させたことにより、直噴ガソリンエンジン用燃料と
して用いた場合に、エンジン出力の向上と黒煙発生の低
減という格別の効果を奏する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エーテル化合物（Ｒ₁ −Ｏ−Ｒ₂ ；Ｒ₁
   はメチル基、Ｒ₂ は炭素数５〜６のアルキル基、フェニ
   ル基、ベンジル基からなる群より選ばれる１種）の１種
   以上を５〜４５容量％含有することを特徴とする直噴ガ
   ソリンエンジン用燃料。