基于单氧亚甲基二甲醚的压缩点火发动机燃料制造技术

描述了一种压缩点火发动机燃料，其含有单氧亚甲基二甲醚且十六烷值≥51。这种压缩点火发动机燃料有利地含有n-聚氧杂烷烃类型的含氧化合物和／或过氧化二叔丁基。至多大约20重量％的所述单氧亚甲基二甲醚可以被二甲醚代替。

【技术实现步骤摘要】
基于单氧亚甲基二甲醚的压缩点火发动机燃料本专利技术涉及一种压缩点火发动机燃料，例如柴油燃料。根据美国机动工程师协会技术论文集(SAETECHNICALPAPERSERIES)1999-01-1508，第1到13页的内容，已知单氧亚甲基二甲醚(二甲氧基甲烷)与柴油的混合物作为柴油发动机的燃料。添加柴油燃料在此用于将单氧亚甲基二甲醚的十六烷值从29提高到超过40的数值。然而，柴油燃料的添加导致了不希望的烟尘排放。另一方面，由于单氧亚甲基二甲醚具有29的太低十六烷值，不可能用纯的单氧亚甲基二甲醚来操作柴油发动机。这会导致无法冷启动和在部件负载操作的过程中出现哑火的事实。二氧亚甲基二甲醚和三氧亚甲基二甲醚／四氧亚甲基二甲醚混合物作为柴油燃料添加剂的使用从机电技术杂志MTZ，第72卷，第198到202页(2011)的内容是已知的。这些醚类的使用导致了烟尘排放的明显降低，但是仍然需要颗粒过滤器来满足现行法规的要求。除此之外，事实上这些多氧亚甲基二甲醚混合物只能以巨大的代价来生产。本专利技术就是基于克服上述缺点的目的。特别是，本专利技术是基于满足如下现行法规的要求：降低CO2排放以及空气污染物排放，使用残余生物质和二氧化碳作为起始材料来生产用于压缩点火发动机的燃料，实现燃料在发动机内的燃烧尽可能没有烟尘，从而为极低的废气排放(根据电动汽车的实例的局部零排放)打下基础，提供无毒性的甲醇替代材料，实现发动机内部的高废气再循环兼容性来减少NOx，并降低成本，减少废气后处理系统的体积和重量，例如通过不使用颗粒过滤器。根据本专利技术，这个目的通过根据权利要求1的压缩点火发动机燃料，例如柴油燃料来实现，其含有单氧亚甲基二甲醚(二甲氧基甲烷)且其特征在于十六烷值(CN)≥48.6，优选≥51。术语“含有”也包含术语“由……组成”的含义。因此，根据本专利技术的压缩点火发动机燃料包括单氧亚甲基二甲醚作为基本燃料。单氧亚甲基二甲醚(二甲氧基甲烷)的结构式为CH3OCH2OCH3。使用单氧亚甲基二甲醚的优点首先在于，相对于所有高级多氧亚甲基二甲醚，例如三氧亚甲基二甲醚／四氧亚甲基二甲醚混合物，单氧亚甲基二甲醚已经实现了工业规模的生产。在优选的实施方案中，根据本专利技术的压缩点火发动机燃料含有至少大约80重量％，优选至少大约90重量％，且特别优选至少大约95重量％的单氧亚甲基二甲醚。如上所述，根据本专利技术的压缩点火发动机燃料具有≥48.6，优选≥51的十六烷值，这对于实现前述目的是决定性的。在优选的实施方案中，根据本专利技术的压缩点火发动机燃料不含有任何比例的基于烃的传统柴油燃料。这确保了更加有利于无烟尘燃料燃烧。在优选的实施方案中，在根据本专利技术的压缩点火发动机燃料中达到≥48.6，优选≥51的十六烷值的原因在于所述压缩点火发动机燃料含有至少一种n-聚氧杂烷烃类型的含氧化合物(oxygenate)，其选自分子式为RO(-CH2O-）nR的聚氧亚甲基二烷基醚，其中n=4到10，R＝烷基，聚乙二醇二烷基醚和／或聚乙二醇单烷基醚甲缩醛。在优选的实施方案中，根据本专利技术的压缩点火发动机燃料含有至多大约20重量％，优选至多大约5重量％，特别优选至多大约3重量％的至少一种上述的n-聚氧杂烷烃类型含氧化合物。十六烷值的增加与所述至少一种n-聚氧杂烷烃类型含氧化合物的浓度几乎呈线性关系。十六烷值的增加还与使用的n-聚氧杂烷烃类型含氧化合物的分子量MG相关。换言之，分子量越高，n-聚氧杂烷烃类型含氧化合物的必须用量就越少。然而，分子量MG超过1000道尔顿的n-聚氧杂烷烃类型含氧化合物是较不合适的并且它们在单氧亚甲基二甲醚中的溶解性比较差，特别是在低温下。所述至少一种n-聚氧杂烷烃类型含氧化合物的烷基包括封端烷基，例如甲基或乙基。这些优选是甲基。因此，所述聚氧亚甲基二烷基醚，分子式为RO(-CH2O-)nR，其中n=4到10，R=烷基，优选是多氧亚甲基二甲醚，其分子式为CH3O(-CH2O-)nCH3，其中n=4到10。特别优选n=5到9，和尤其优选6到7。所述聚乙二醇二烷基醚优选是聚乙二醇二甲醚。所述聚乙二醇单烷基醚甲缩醛优选是聚乙二醇单甲基醚甲缩醛。优选多氧亚甲基二甲醚的分子量MG为100到400道尔顿，优选从166到346道尔顿。多氧亚甲基二甲醚的用量优选为至多大约20重量％，特别优选至多大约5重量％，和尤其优选至多大约3重量％。特别优选的多氧亚甲基二甲醚是四氧亚甲基二甲醚，这是因为后者引起明显的粘度增加。在特别优选的实施方案中，聚乙二醇二甲醚的分子量MG为400到1000道尔顿，优选500到1000道尔顿。聚乙二醇二甲醚的用量优选为至多大约20重量％，特别优选至多大约5重量％。合适的聚乙二醇二甲醚是，例如聚乙二醇DME500、聚乙二醇DME750和聚乙二醇DME1000，都可以从科莱恩公司(Clariant)购买。聚乙二醇DME500的用量优选为至多大约20重量％，特别优选至多大约10重量％和尤其优选至多大约5重量％。聚乙二醇DME750的用量优选为至多大约10重量％和特别优选至多大约5重量％。聚乙二醇DME1000的用量优选为至多大约6重量％和特别优选至多大约3重量％。聚乙二醇二烷基醚，特别是聚乙二醇二甲醚，已经实现了工业规模的生产，这有利于引进根据本专利技术的压缩点火发动机燃料。聚乙二醇单甲醚甲缩醛优选具有400到1100道尔顿的分子量。聚乙二醇单甲醚甲缩醛的用量优选为至多大约20重量％，优选至多大约10重量％和尤其优选至多大约5重量％。分子量低于400道尔顿的聚乙二醇单甲醚甲缩醛，例如分子量为192道尔顿的2，5，7，10-四氧杂十一烷，是较不有效的。较高分子量的聚乙二醇单甲醚甲缩醛，即分子量为400到1100道尔顿的聚乙二醇单甲醚甲缩醛是特别合适的。例如MG为428道尔顿的四乙二醇单甲醚甲缩醛就可以使用。其可以从例如二摩尔四乙二醇单甲醚与一摩尔甲醛获得。例如，也可以使用形成的950到1070道尔顿分子量MG的聚乙二醇单甲基醚。其可以从例如二摩尔分子量MG为470到530道尔顿的聚乙二醇单甲基醚，例如从科莱恩(Clariant)公司获得的聚乙二醇M，与一摩尔甲醛获得。聚乙二醇单烷基醚甲缩醛，特别是聚乙二醇单甲醚甲缩醛，可以通过已知的方法，从工业规模生产的聚乙二醇单烷基醚通过与甲醛，例如低聚甲醛的转化而制备。使用聚乙二醇单烷基醚甲缩醛，特别是聚乙二醇单甲醚甲缩醛，导致了与使用聚氧亚甲基二烷基醚，特别是多氧亚甲基二甲醚相似的结果。使用至少一种n-聚氧杂烷烃类型含氧化合物不仅导致了根据本专利技术的压缩点火发动机燃料的十六烷值提高到≥48.6，优选≥51，还使得根据本专利技术的压缩点火发动机燃料的物理性能，例如粘度、表面张力、蒸气压和可压缩性(弹性模勤都接近柴油燃料的那些性能。单氧亚甲基二甲醚在20℃的运动粘度为0.40mm2／s，因此低于EN590标准(柴油燃料标准DINEN590，2010年5月版)的最低要求2mm2／s，它只有标准值的1／5。当使用标准的柴油喷射系统时，这种差别可能导致问题。在密封间隙的泄漏量会因此增加。使用至少一种n-聚氧杂烷烃类型含氧化合物在此也可以为根据本专利技术的压缩点火发动机燃料的粘度的增加提供帮助。喷射特性可以因此被正向地影响。例如，燃料喷射流的平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压缩点火发动机燃料，含有单氧亚甲基二甲醚，其特征在于所述燃料的十六烷值≥48.6。

【技术特征摘要】
2013.01.28 DE 102013001490.51.一种压缩点火发动机燃料，含有单氧亚甲基二甲醚，其特征在于所述燃料含有至少80重量％的单氧亚甲基二甲醚和含有至少一种n-聚氧杂烷烃类型的含氧化合物，其选自分子式RO(-CH2O-)nR的聚氧亚甲基二烷基醚，其中n＝4到10和R＝烷基，聚乙二醇二烷基醚和/或聚乙二醇单烷基醚甲缩醛，其中所述燃料的十六烷值≥48.6。2.根据权利要求1所述的燃料，其特征在于所述燃料的十六烷值≥51。3.根据权利要求2所述的燃料，其特征在于所述燃料含有至多20重量％的至少一种n-聚氧杂烷烃类型的含氧化合物。4.根据权利要求2所述的燃料，其特征在于所述燃料含有至多5重量％的至少一种n-聚氧杂烷烃类型的含氧化合物。5.根据权利要求2所述的燃料，其特征在于所述燃料含有至多3重量％的至少一种n-聚氧杂烷烃类型的含氧化合物。6.根据权利要求3所述的燃料，其特征在于所述聚氧亚甲基二烷基醚是聚氧亚甲基二甲醚，所述聚乙二醇二烷基醚是聚乙二醇二甲醚，和所述聚乙二醇单烷基醚甲缩醛是聚乙二...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·雅各布，
申请(专利权)人：曼货车与公共汽车股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE