用于共轨喷射发动机的燃料的燃料可溶性气蚀抑制剂制造技术

本公开涉及用于减少在高燃料压力下操作的共轨喷射发动机中的气蚀诱发的损害的方法和燃料组合物。所述燃料组合物包括类汽油燃料和一种或多种气蚀抑制剂添加剂。

【技术实现步骤摘要】
用于共轨喷射发动机的燃料的燃料可溶性气蚀抑制剂
本公开涉及用于减少在高燃料压力下操作的共轨喷射发动机中的气蚀诱发的损害的方法。更具体地，本公开涉及气蚀抑制剂以及通过燃烧包括一种或多种气蚀抑制剂添加剂的燃料组合物来减少在高燃料压力下操作的共轨喷射燃料泵和燃料喷射器中的气蚀诱发的损害的方法。
技术介绍
以中间馏分燃料(如柴油和/或喷气燃料)运行的重型发动机经常会出现高于期望的排放和/或颗粒的问题，这是由于操作此类发动机的固有挑战造成的。考虑到燃烧过程中产生的排放和颗粒的可能减少，如果将轻馏分(例如汽油)用于此类重型发动机应用，将是有利的。例如，汽油压缩发动机或共轨喷射发动机就为此类一种潜在的应用。然而，与如柴油等中间馏分燃料相比，类汽油燃料(包括汽油)往往更易挥发并且粘度要低得多。鉴于此，在高压压缩发动机中使用类汽油往往会由于特性差异和此类发动机操作的高压而增加发动机磨损。例如，汽油的较高挥发性和较低粘度可能导致在燃料系统高压泵和/或燃料喷射器中的类汽油燃料发生气蚀。燃料气蚀可能导致这些组件出现点蚀或其它损坏，从而可能损害此类系统的长期操作。附图说明图1至3为燃料系统组件的图像。
技术实现思路
在一种方法或实施例中，本公开描述了一种减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法。在一方面，所述方法包括在约350至约3,000巴的压力下向共轨喷射发动机的燃料喷射器和/或高压泵送系统中提供类汽油燃料组合物，例如汽油或其它轻馏分，并且在所述发动机中燃烧所述燃料组合物。在其它方面，燃料组合物包括大量的类汽油燃料，例如，汽油或其它轻馏分，和少量的包括季铵盐的气蚀抑制剂。在一些方法中，前述段落的季铵盐为式I的化合物：其中R和R′独立地为具有1至10个碳原子的亚烷基连接基团；R1为烃基或任选地被取代的烃基或芳基或任选被取代的芳基；R2独立地为直链或支链C1至C4烷基；并且R3为氢或C1至C4烷基。在其它方法或实施例中，如前述段落中任一段所述的减少汽油发动机中的气蚀损害的方法可以与一个或多个任选的特征或方法步骤组合。这些任选的特征或步骤包括以下的任何一个和任何组合：其中燃料组合物包括约10至约1000ppmw的气蚀添加剂；和/或其中发动机为汽油压燃式发动机和/或共轨喷射发动机；和/或其中R和R′独立地为具有1至3个碳原子的亚烷基连接基团并且R1为C8至C20烃基；和/或其中R′包括亚甲基连接基团；和/或其中R2为甲基；和/或其中气蚀损害的减少发生在燃料泵送室的入口腔、燃料入口止回阀柱塞、燃料入口止回阀止动件或其任何组合中的一个或多个中。在又一种方法中，本公开的季铵盐是通过使羧酸烷基酯与通过使烃基取代的酰化剂与胺反应而获得的酰胺或酰亚胺化合物反应而形成的，其中所述胺具有式II的结构其中A为烃基连接基团，具有2至10个碳单元，并且包括其一个或多个碳单元独立地被选自由以下组成的组的二价部分置换：-O-、-N(R′)-、-C(O)-、-C(O)O-、-C(O)NR′；R4和R5独立地为含有1至8个碳原子的烷基；并且R′独立地为氢或选自C1-6脂肪族、苯基或烷基苯基的基团。前述段落的气蚀抑制剂可以单独地或以其任何组合与一个或多个任选的特征组合。这些任选的特征包括：其中羧酸烷基酯为草酸烷基酯、水杨酸烷基酯或其组合；和/或其中在羧酸烷基酯中的烷基为C1至C6烷基；和/或其中A为-(CH2)r-[X-(CH2)r′]p-，其中r、r′和p中的每个独立地为1、2、3或4，并且X为氧或NR″，其中R″为氢或烃基；和/或其中X为氧；和/或其中胺选自3-(2-(二甲基氨基)乙氧基)丙胺、N，N-二甲基二丙烯基三胺和其混合物；和/或其中烃基取代的酰化剂选自烃基取代的二羧酸或其酸酐衍生物、脂肪酸或其混合物；和/或其中烃基取代基的数均分子量为约200至约2500，如通过使用聚苯乙烯作为校准参考的GPC测量。具体实施方式本公开描述了使用汽油和/或其它轻馏分燃料中的一种或多种燃料可溶性气蚀抑制剂来减少在高燃料压力下操作的共轨喷射发动机中的燃料系统组件上的气蚀诱发的损害的方法。在一种方法或实施例中，燃料可溶性气蚀抑制剂包括季铵盐。在一些方法中，当使用汽油和/或其它轻馏分在高燃料压力(如非怠速燃料压力为大于约350巴、大于400巴，大于500巴、大于约600巴或大于约1000巴，并且在其它方法中为约350至约5,000巴、约500至约4,500巴、约1,500至约3,500巴或约1,500至约2,500巴)下操作共轨喷射发动机时，季铵盐气蚀抑制剂可以减少和/或消除此类发动机中的燃料系统组件上的气蚀诱发的损害。出乎意料地发现，本文中的气蚀抑制剂减少或甚至消除了此类发动机和此类燃料中的气蚀损害。在一个方面，气蚀抑制剂为从基本上不含任何游离阴离子物质的胺或多胺中获得的季铵内盐。例如，此类添加剂可以通过使式III的叔胺其中R9、R10和R11中的每个选自含有1至200个碳原子的烃基，与卤素取代的C2-C8羧酸、酯、酰胺或其盐反应来制备。在反应中通常要避免的是季铵化剂，其选自由以下组成的组：烃基取代的羧酸酯、碳酸酯、环状碳酸酯、苯酚酯、环氧化物或其混合物。在一个实施例中，卤素取代的C2-C8羧酸、酯、酰胺或其盐可选自氯-、溴-、氟-和碘-C2-C8羧酸、酯、酰胺和其盐。盐可以为选自钠、钾、锂、钙和镁盐的碱金属或碱土金属盐。用于所述反应的特别有用的卤素取代的化合物为氯乙酸的钠盐或钾盐。如本文所使用的术语“基本上不含游离阴离子物质”是指阴离子大部分与产物共价结合，使得所制备的反应产物不含任何大量的游离阴离子或与产物离子结合的阴离子。在一个实施例中，“基本上不含”是指0至小于约2wt.％的游离阴离子物质的范围，小于约1.5wt.％、小于约1wt.％、小于约0.5wt.％或无。在另一种方法或实施例中，包括单胺和多胺的叔胺可以与卤素取代的乙酸、酯或其其它衍生物反应以提供本文中的气蚀抑制剂添加剂。合适的叔胺化合物为式IV的那些化合物其中R9、R10和R11中的每个如上文所指出选自含有1至200个碳原子的烃基。每个烃基R9至R11可以独立地为直链的、支链的、被取代的、环状的、饱和的、不饱和的或含有一个或多个杂原子。合适的烃基可以包括但不限于烷基、芳基、烷基芳基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、酰胺基、酯基、酰亚氨基和其类似基团。任何前述烃基还可以含有杂原子，如氧原子或氮原子。特别合适的烃基可以为直链或支链烷基。在一些方法中，叔胺可以为二胺或三胺与一个叔胺和烃基取代的羧酸的反应产物。在其它方法中，可以反应以产生本公开化合物的胺反应物的一些代表性实例包括但不限于三甲基胺、三乙基胺、三正丙胺、二甲基乙胺、二甲基月桂胺、二甲基油胺、二甲基硬脂酰胺、二甲基二十烷基胺、二甲基十八烷基胺、N，N-二甲基丙烷二胺、N-甲基哌啶、N，N′-二甲基哌嗪、N-甲基-N-乙基哌嗪、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、N-羟乙基吗啉、吡啶、三乙醇胺、三异丙醇胺、甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，所述方法包含：/n在约350巴至约5,000巴的压力下向所述共轨喷射发动机的燃料喷射器和/或高压泵送系统中提供类汽油燃料组合物，并且在所述发动机中燃烧所述燃料组合物；/n所述类汽油燃料组合物包括大量的类汽油燃料和少量的包括季铵化合物的气蚀添加剂。/n

【技术特征摘要】
20191122 US 62/939,0391.一种减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，所述方法包含：
在约350巴至约5,000巴的压力下向所述共轨喷射发动机的燃料喷射器和/或高压泵送系统中提供类汽油燃料组合物，并且在所述发动机中燃烧所述燃料组合物；
所述类汽油燃料组合物包括大量的类汽油燃料和少量的包括季铵化合物的气蚀添加剂。


2.根据权利要求1所述的减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，其中所述季铵化合物具有式I的结构；



其中
R和R′独立地为具有1至10个碳原子的亚烷基连接基团；
R1为烃基或任选地被取代的烃基或芳基或任选被取代的芳基；
R2独立地为直链或支链C1至C4烷基；并且
R3为氢或C1至C4烷基。


3.根据权利要求1所述的减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，其中所述燃料组合物包括约10至约1000ppmw的所述气蚀添加剂。


4.根据权利要求1所述的减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，其中所述发动机为共轨喷射柴油发动机。


5.根据权利要求2所述的减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，其中R和R′独立地为具有1至3个碳原子的亚烷基连接基团，并且R1为C8至C20烃基，和/或其中R′包括亚甲基连接基团，和/或其中R2为甲基。


6.根据权利要求1所述的减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，其中所述气蚀损害的减少发生在燃料泵送室的入口腔、燃料入口止回阀柱塞、燃料入口止回阀止动件或其任何组合中的一个或多个中。


7.根据权利要求2所述的减少共轨喷射发动机中的气蚀损害的方法，其中所述季铵盐是通过使羧酸烷基酯与通过使烃基取代的酰化剂与胺反应而获得的化合物反应而形成的，其中所述胺具有以下结构：



其中
A为烃基连接基团，具有2至10个碳单元，并且包括其一个或多个碳单元独立地被选自由以下组成的组的二价部分置换：-O-、-N(R′)-、-C(O)-、-C(O)O-、-C(O)NR′；
R1和R2独立地为含有1至8个碳原子的烷基；并且
R′独立地为氢或选自C1...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱利恩·M·加兰特福克斯，埃里克·路卡杜，
申请(专利权)人：雅富顿化学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US