[发明专利]有关燃料经济性的改进

说明书

技术领域

本发明涉及改进压缩点火(柴油)发动机中柴油燃料经济性的方法；和特别是粘度提高组分在柴油燃料组合物中改进燃料经济性的用途。

背景技术

当前，例如美国和欧洲的排放法规对压缩点火发动机的废气排放中容许的污染气体的可接受水平设立了严格限制。

发动机和燃料制造商采取的改进燃烧过程和减少不希望的废气排放产生的通常手段是利用某种形式的“高级燃烧”。高级燃烧是一个包罗万象的术语，包括很多不同的燃料模式，它通常包括一个或多个如下特征：燃料喷射大大提前于上死点(TDC)；多次燃料喷射；大量的废气再循环(EGR)；和高喷射压力。所有这些模式通常试图通过改进燃料-空气混合和降低燃烧温度来实现非常低水平的NOx和烟灰(颗粒物质)排放。

许多发动机还包括某种形式的后处理以将废气排放降低到排放法规要求的水平。典型的后处理包括装置如催化转化器(例如用于去除NOx排放物)和/或颗粒过滤器(例如用于从废气物流中脱除烟灰。)

控制发动机中高级燃烧过程的现有手段基于监测不同的发动机/燃烧参数如NOx生成，和使用发动机控制单元对发动机参数进行调整以将发动机置于据设想在燃烧过程中会使NOx生成降至最低的一组条件下。但是，由于对高级燃烧这样敏感的过程进行调整，特别是当它被沿着最低NOx生成水平(在此条件下燃料会变得不稳定)的方向推动时，问题是会发生不完全燃烧，导致烟灰/颗粒物质(PM)生成增多。因此，柴油发动机的废气排放可以看作是NOx和PM排放之间的权衡。

因此，在现代柴油机动车中，发动机通常被设置成NOx排放低和相应地PM排放高；和使用PM捕集器随后从排放物中脱除PM以满足整体排放低的标准。从文献中已知这种设置导致发动机效率较低和燃料消耗明显增大。但是，替代的减排策略要复杂和昂贵得多，和还只是大规模应用于载重机动车。事实上，即使NOx后处理广泛可用于例如客车，在可预见的未来，PM过滤器的可靠性将有可能保证该发动机设置保持同样水平。

但是，应当意识到，高级燃烧和废气排放的控制不仅仅是空气吸入和发动机控制的问题，还牵涉到燃料性质如十六烷值、密度和存在特定添加剂等。因此，在开发过程中，发动机的排放通过参照严格指定的参比燃料来测量，因此发动机设置针对该参比燃料的性质进行优化。该体系的不利之处是发动机中使用的燃料类型的任何改变都会对发动机性能(例如效率降低)和排放产生重大影响。

例如，为了促进现代机动车后处理技术和为了更进一步减少机动车排放，燃料炼油厂投资辅助系统如脱硫技术。这通常会使密度较低的柴油燃料可用。由于这些技术而提供的更多灵活性还使得炼油厂通过进一步将燃料密度降至更接近相关完整规格的下限来优化“能量让渡”。因此，市场上燃料的密度逐渐远离用于发动机校准的参比燃料。一些燃料的性质上的这种偏移意味着实际用在特定发动机中的燃料类型可以具有重大影响。

此外，由于注入机动车发动中的燃料量主要通过体积来控制，燃料密度的降低导致发动机气缸中可燃燃料量减少和能够转化的能量的有效量随之减少。这使得发动机排放在低NOx和高PM的方向上进一步发展，但会损害发动机效率和增大燃料消耗。即使这可能在NOx排放上具有小的益处，但已经意识到这种设置不能提供机动车生产商想要的燃料经济性与废气排放之间的最优平衡。

鉴于上述操作程序和问题，仅使用标准炼油厂燃料很难达到燃料经济性与废气排放之间的最优平衡。因此，需要改进的燃料和改进发动机的燃料经济性的方法。

因此，本发明目的在于克服或减轻与现有技术相关的至少一个问题。

发明内容

现在已经令人惊奇地发现，提高燃料组合物和特别是柴油燃料的粘度可以改进发动机的燃料经济性。不被理论所束缚，可能是粘度的提高能够补偿与参比燃料相比典型的炼油厂柴油密度的减小；和因此粘度的提高可以使燃料消耗和CO₂排放均降低。即使根据本发明改性的燃料的全部性质不能必然地接近参比燃料的性质，但更低密度和更高粘度的燃烧可以改进燃料经济性，和在一些情况下甚至可以实现与原始的参比燃料所取得的同样的燃料消耗与废气排放之间的最优平衡。根据本发明，燃料粘度可以通过在炼油厂加入高粘度组分直接提高或通过加入粘度提高添加剂提高。

因此，在本发明的第一方面中，提供了粘度提高组分在柴油燃料组合物中的用途，用于改进燃料组合物被引入或要被引入其中的发动机的燃料经济性。本发明进一步涉及改进由该发动机提供动力的机动车的燃料经济性的相同用途。