[发明专利]不含酸的季铵化氮化合物及其在燃料和润滑剂中作为添加剂的用途

说明书

本发明涉及新的不含酸的季铵化氮化合物，其制备方法及其作为燃料添加剂和润滑剂添加剂的用途，更尤其作为洗涤剂添加剂、作为蜡抗沉降剂（WASA）或作为用于减少内部柴油喷射器沉积物（IDID）的添加剂；以及涉及含有这些化合物的添加剂包装；以及涉及如此添加处理的燃料和润滑剂。本发明还涉及这些不含酸的季铵化氮化合物作为燃料添加剂用于减少或防止在直接喷射式柴油发动机的喷射体系中的沉积物的用途，尤其是在共轨喷射系统中，用于降低直接喷射式柴油发动机的燃料消耗，尤其是降低具有共轨喷射系统的柴油发动机的燃料消耗，和用于使直接喷射式柴油发动机中的功率损失尽可能小，尤其是使具有共轨喷射系统的柴油发动机中的功率损失尽可能小。

现有技术：

在直接喷射式柴油发动机中，燃料进行喷射并通过多孔喷射喷嘴以超细方式分布（雾化），所述喷嘴直接到达柴油发动机中的燃烧室中，而不是象在传统（室）柴油发动机的情况那样被引入预制室或涡流室中。直接喷射式柴油发动机的优点在于它们对于柴油发动机的高性能以及低的燃料消耗。此外，这些发动机即使在低速时也达到非常高的力矩。

目前，基本上三种方法用于将燃料直接喷射到柴油发动机的燃烧室中：常规分布器喷射泵，泵-喷嘴体系（单位喷射器体系或单位泵体系），和共轨体系。

在共轨体系中，柴油燃料是通过用最高2000巴的压力经由泵输送到高压管线、共轨中。从共轨开始，支路管线进入将燃料直接喷射到燃烧室中的不同喷射器中。全部压力总是施加到共轨上，这导致多次喷射或特定喷射形式。与此相比，在其它喷射体系中，仅仅在喷射中的较小变化是可能的。在共轨中的喷射基本上分成三类：（1）预先喷射，由此基本上实现更温和的燃烧，使得粗糙燃烧噪音（“刮擦”）降低并且发动机安静地运行；（2）主喷射，这尤其对于优良的力矩分布负责；和（3）后喷射，这尤其确保了低NO_x值。在这种后喷射中，燃料一般没有燃烧，而是通过在机筒中的残余热量蒸发。所形成的废气/燃料混合物被输送到废气体系，其中燃料在合适催化剂的存在下用作对于氮氧化物NO_x的还原剂。

在共轨喷射体系中的可变的机筒单独喷射可以有利地影响发动机的污染物释放，例如氮氧化物NO_x、一氧化碳（CO）和尤其颗粒（烟灰）的释放。这例如可以使得配备共轨喷射体系的发动机即使在没有额外颗粒过滤器的情况下也能在理论上满足Euro4标准。

在现代共轨柴油发动机中，在特定条件下例如当使用含生物柴油的燃料或具有金属杂质例如锌化合物、铜化合物和其它金属化合物的燃料时，会在喷射器孔上形成沉积物，这不利地影响燃料的喷射性能，进而损害发动机的性能，即尤其降低功率，但是在一些情况下也使燃烧变差。沉积物的形成进一步通过对喷射器结构的其它开发来改进，尤其通过改变喷嘴的几何形状（更窄，具有圆形出口的锥形孔）。为了延长发动机和喷射器的最佳作用，在喷嘴孔中的这些沉积物必须防止或通过合适的燃料添加剂减少。

WO2006/135881描述了季铵盐，其通过烃基取代的酰化剂与具有叔氨基的含氧化合物或含氮化合物进行缩合、随后用烃基环氧化物在化学计算量的酸、尤其乙酸存在下进行季铵化来制备。需要化学计算量的酸来确保环氧化物季铵化剂的完全开环，和进而非常基本上定量的季铵化。基于二羧酸的酰化剂与胺在缩合条件下、即消除水的情况下反应，形成DMAPA琥珀酰亚胺，其然后在每种情况下用等摩尔量的环氧化物和酸进行季铵化，其中基于二羧酸的酰化剂是例如PIBSA，胺例如是二甲基氨基丙基胺（DMAPA）。

根据WO2006/135881的描述，发现存在化学计算量的酸是特别不利的，这另外对于平衡其中用于季铵化酰亚胺洗涤剂的电荷而言是必要的。为了降低其中的酰亚胺中的酸含量，或为了完全除去酸，将需要额外的工艺措施，这将导致产物的制备更复杂，进而更昂贵。所以，根据WO2006/135881制备的被环氧化物季铵化的酰亚胺，在没有进一步提纯的情况下，是在此申请中所述的实验中以羧酸盐的形式作为燃料添加剂使用的。

但是，另一方面，已经知道酸会引起燃料添加剂的腐蚀问题（参见例如Sugiyama等;SAE International,Technical Paper,产品编号:2007-01-2027,公开日期:2007-07-23）。所以，根据WO2006/135881提供的被环氧化物季铵化的添加剂由于明显的腐蚀风险而存在显著的应用风险。此外，此产品具有对于马达油相容性和低温性能方面的明显缺点。