JP5378774B2 - 改質器付き火花点火エンジン用燃料油組成物 - Google Patents
改質器付き火花点火エンジン用燃料油組成物 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5378774B2 JP5378774B2 JP2008305251A JP2008305251A JP5378774B2 JP 5378774 B2 JP5378774 B2 JP 5378774B2 JP 2008305251 A JP2008305251 A JP 2008305251A JP 2008305251 A JP2008305251 A JP 2008305251A JP 5378774 B2 JP5378774 B2 JP 5378774B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oil composition
- fuel
- fuel oil
- reformer
- octane number
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Description
そのため、ノッキングの有無を検出するノックセンサーを備えた火花点火エンジンが開発されているが、このノックセンサーを備えた火花点火エンジンでは、燃料のオクタン価がオクタン価要求値を下回ると点火時期を遅らせることでノッキングを回避するので、高負荷条件下ではエンジンの出力が低下してしまう。そのため、従来の火花点火エンジンでは、使用する燃料のオクタン価によりエンジン性能が左右されていた。従って、高いエンジン性能を常に発揮させるためには、ノッキングが起き難い高オクタン価の燃料を使用する必要があった。しかし、上述したとおり、オクタン価の高い燃料を製造すると製油所でのCO2排出量が増加するので、高負荷条件でのノッキングを防止するためだけに高オクタン価の燃料を使用することは好ましくなかった。
(1)硫黄分が10質量ppm以下
(2)90%留出温度が200℃以下
(3)リサーチ法オクタン価が80以上88.6以下
(4)ナフテン分が15質量%超30質量%以下
(5)15℃における密度が0.840g/cm3以下
そして、本発明の改質器付き火花点火エンジン用燃料油組成物は、上記の如き性状を有するので、改質器付き火花点火エンジンに高いエンジン性能を発揮させて熱効率を向上すると共に、CO2排出量を削減することができる。また、本発明の改質器付き火花点火エンジン用燃料油組成物は、改質器での改質により燃料油組成物のオクタン価が10以上向上するので、改質した燃料油組成物を燃料として用いることで、オクタン価要求値の高い運転条件下でも熱効率を十分に向上させることができる。なお、本発明において、改質器での改質によりオクタン価が10以上向上する燃料油組成物とは、火花点火エンジン用燃料油組成物に含まれているナフテンの転化率が100%の時にオクタン価が10以上向上する燃料油組成物を意味し、本発明の燃料油組成物は、好ましくはナフテンの転化率が98%の時にオクタン価が10以上向上し、更に好ましくはナフテンの転化率が96%の時にオクタン価が10以上向上する。ここで、ナフテンの転化率は、改質後のナフテン分と改質前のナフテン分とを比較することにより算出することができる。
以下に、本発明の燃料油組成物を詳細に説明する。本発明の燃料油組成物は、下記のような硫黄分、蒸留性状、オクタン価、ナフテン分、密度、オクタン価の向上度を有し、改質器付き火花点火エンジン用の燃料として用いられることを特徴とする。なお、本発明の燃料油組成物は、改質器付き火花点火エンジン用の燃料として特に適しているが、改質器を備えていない既存の火花点火エンジンに用いても良い。
本発明の燃料油組成物は、硫黄分が10質量ppm以下、好ましくは1質量ppm以下である。硫黄分が10質量ppm以下の場合、燃焼時に生成する硫黄酸化物の量が少なく、環境へ与える負荷を低減することができるからである。また、硫黄分は、有害排気ガス成分を処理するための排気ガス浄化触媒を被毒するので、硫黄分の低い燃料油組成物は、排気ガス浄化触媒の性能を長く維持することができるという観点からも、環境負荷の低減に寄与できるからである。更に、排気ガス浄化触媒としてNOx吸蔵還元触媒を備える火花点火エンジンにおいては、硫黄で被毒した触媒の再生に大量の燃料を使用するところ、燃料油組成物中の硫黄分を低減すれば、再生に必要な燃料の量を削減することができ、燃費の向上に寄与できるからである。そして、これらの効果は、硫黄分が低い程顕著であるため、本発明の燃料油組成物中の硫黄分は、1質量ppm以下であることが好ましい。
本発明の燃料油組成物は、90%留出温度が200℃以下、好ましくは190℃以下、更に好ましくは180℃以下、特に好ましくは170℃以下である。90%留出温度が200℃以下の場合、燃料油組成物中の重質留分の気化が不十分となることに起因する未燃焼炭化水素の増加や、潤滑油の希釈の増大を防止することができるからである。また、本発明の燃料油組成物は、90%留出温度が110℃以上であることが好ましい。90%留出温度が低すぎると燃料噴射器の摩耗が発生したり、燃費が悪化したりするからである。
本発明の燃料油組成物は、オクタン価が80以上、好ましくは85以上である。本発明の燃料油組成物は、低負荷条件下では改質することなくそのままエンジンに供給されることがあるところ、オクタン価が低すぎると、低負荷条件下でもノッキングを起こすことがあるからである。また、本発明の燃料油組成物は、オクタン価が100以下であることが好ましく、98以下であることがより好ましい。オクタン価が高い燃料は製造時のCO2排出量が多いからである。
本発明の燃料油組成物は、ナフテン分が15質量%より高く、好ましくは20質量%以上である。ナフテンは、改質器での脱水素反応により芳香族化合物へと転化することで燃料油組成物のオクタン価の向上に寄与し得るところ、燃料油組成物に含まれているナフテンの量が少ないと、燃料油組成物の改質によるオクタン価向上効果が小さく、改質燃料油組成物のオクタン価を十分に高めることができないからである。また、本発明の燃料油組成物は、ナフテン分が70質量%以下であることが好ましい。ナフテン分が多すぎると要求されるオクタン価と蒸留性状とのバランスを保つのが困難になるからである。
本発明の燃料油組成物は、15℃における密度が0.840g/cm3以下、好ましくは0.800g/cm3以下である。15℃における密度を0.840g/cm3以下とすることにより、エンジンの燃焼室や吸気系でのデポジットの増加を防止できるからである。また、本発明の燃料油組成物は、密度が0.700g/cm3以上であることが好ましい。密度が低すぎると燃費が悪化するからである。
本発明の燃料油組成物は、燃料中のナフテンの芳香族化合物への転化率が100%、好ましくは98%、更に好ましくは96%の条件下でのオクタン価の向上度、例えば、脱水素触媒を充填した改質器において300℃以上の温度で脱水素反応を行った場合のオクタン価の向上度が、10以上、好ましくは12以上、更に好ましくは15以上である。オクタン価の向上度が低いと、改質燃料油組成物のオクタン価が高負荷条件下でのオクタン価要求値よりも低くなり、熱効率の向上が不十分となる恐れがあるからである。ここで、オクタン価の向上度は燃料油組成物中のナフテンの含有量及びナフテンの化学構造に依存する(後述する表1参照)。従って、本発明の燃料油組成物は、所望のオクタン価向上分に見合う量のナフテン分を有することが必要である。なお、オクタン価の向上度は、改質前の燃料油組成物のオクタン価と、改質後の燃料油組成物のオクタン価とを比較することにより求めることができる。
本発明の燃料油組成物は、接触改質ガソリン(RF)、接触分解ガソリン(FCC)、ナフサなどを混合して調整した、上述の硫黄分、蒸留性状、密度を有する市販のプレミアムガソリンに、ナフテンリッチな基材として、RFを常法に従い、例えば白金系触媒の存在下、圧力2MPa、水素/オイル比1500L/L、LHSV0.75h−1の条件で飽和水素化したナフテン系基材を配合して製造することができる。なお、プレミアムガソリンに配合するナフテンリッチな基材としては、上記の飽和水素化したRFの他、上述の硫黄分、蒸留性状、密度を有するアルキルシクロヘキサン、アルキルデカリン等が挙げられる。
また、本発明の燃料油組成物には、燃料油組成物の安定性を確保するための酸化防止剤や、エンジンの清浄性を確保するための清浄剤等の通常の添加剤を適宜添加することができる。
ここで、本発明の燃料油組成物を適用し得る改質器付き火花点火エンジンの構成の一態様を、図1に示す。
C7H14 → C7H8+ 3H2 △H=205kJ/mol
そして、上記反応式からも明らかなように、脱水素反応は吸熱反応であるところ、改質器7では、排気ガスの廃熱を回収して該反応に有効利用しているので、火花点火エンジン1の熱効率が向上し、それによりCO2排出量を削減することができる。なお、高負荷条件下ではノッキング防止のために高いオクタン価の改質燃料が必要となるが、高負荷で運転している場合には高温の排気ガスがエンジン本体6から排出されるので、高温下、高い転化率で燃料の脱水素反応を行うことができる。従って、排気ガスの廃熱を改質器7での脱水素反応に利用した火花点火エンジン1では、高負荷条件下ほど高オクタン価の改質燃料が生成され、該高オクタン価の改質燃料を使用することができるので、既存の火花点火エンジンと比較して、火花点火燃焼が可能な運転範囲を拡大することができる。
以下の供試燃料を調製し、下記の方法で性状分析を行った。結果を表2に示す。
更に、下記の供試機関(改質器付き火花点火エンジン)を下記の条件で運転して、改質器で改質した改質燃料を用いて運転した場合のエンジン性能の評価を行った。なお、評価は、市販のレギュラーガソリンを用いた場合(比較例1、この燃料では、改質によるオクタン価向上、水素の発生、廃熱回収が殆ど無く、改質器の効果は殆ど見られない)と比較して、エンジン性能の向上が認められた燃料(改質の効果がある燃料)を(○)、同等の性能が認められた燃料を(△)、性能が低下した燃料を(×)とした。結果を表2に示す。
・燃料―1:市販のレギュラーガソリン(RG)
・燃料−2:オクタン価測定用標準燃料(RON=90)
・燃料―3:接触分解ガソリン
・燃料―4:市販プレミアムガソリン(PG)70容量%に、接触改質ガソリンを飽和水素化したナフテン系燃料(RF-H)30容量%を混合したガソリン(飽和水素化は、市販の白金系触媒を用いて反応温度260℃、圧力2MPa、水素/オイル比1500L/L、LHSV0.75h−1の条件で行い、接触改質ガソリン中の芳香族をナフテンにまで飽和水素化した)
・密度:JIS K2249「原油及び石油製品密度試験法」
・蒸留性状:JIS K2254「蒸留試験法」
・硫黄分:JIS K2541−6「硫黄分試験法(紫外蛍光法)」
・オクタン価(RON):JIS K2280「石油製品−燃料油−オクタン価及びセタン価試験方法並びにセタン指数算出方法」に規定された実測法
・ナフテン分:ガスクロマトグラフィー(GC−PIONA)による測定
・気筒数:1
・ボア、ストローク(mm):86、86
・排気量(cm3):499.5
・圧縮比:12
・改質器:白金アルミナ触媒を充填した熱交換型触媒反応器と、水素分離膜を用いた膜分離反応器とを備え、熱交換型触媒反応器において250℃以上の温度で供試燃料中に含まれるナフテン等を脱水素して芳香族化合物に転化し、またこの際に発生する水素を膜分離反応器で分離する。
エンジン回転速度を1500(rpm)に固定し、理論空燃比で、各燃料で出力が最大になる点火時期(MBT:Minimum Spark Advance for Best Torque)、即ち、燃料のオクタン価が低く、ノッキングが発生する場合には、点火時期を遅らせてノッキングを回避できる点火時期で運転し、容量燃費及び排気ガス中の各成分濃度を評価した。また、エンジン内の燃焼状態を解析し、評価した。
(1)排気ガス測定
排気ガス分析計(堀場製)を用いて、排気ガス中の二酸化炭素(CO2)、窒素酸化物(NOx)、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)の各濃度を測定した。
(2)燃焼解析
燃焼解析装置(小野測器製)を用いて、図示平均有効圧力、燃焼変動を解析・評価した。
(3)容量燃費
図示平均有効圧力と燃料消費量の測定値から容量燃費を算出した。
2 タンク
3 ポンプ
4 燃料噴射弁
5 吸気管
6 エンジン本体
7 改質器
8 タンク
9 ポンプ
10 燃料噴射弁
11 排気ガス浄化触媒
12 タンク
13 噴射系
Claims (1)
- 硫黄分が10質量ppm以下、90%留出温度が200℃以下、リサーチ法オクタン価が80以上88.6以下、ナフテン分が15質量%超30質量%以下、15℃における密度が0.840g/cm3以下であり、
脱水素触媒を用いて燃料油組成物中に含まれるナフテンを脱水素し改質燃料油組成物へと改質する改質器を備えた、改質器付き火花点火エンジンに用いられ、且つ、
前記改質燃料油組成物のオクタン価が、前記改質器での改質前の燃料油組成物のオクタン価より10以上高いことを特徴とする、改質器付き火花点火エンジン用燃料油組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008305251A JP5378774B2 (ja) | 2008-11-28 | 2008-11-28 | 改質器付き火花点火エンジン用燃料油組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008305251A JP5378774B2 (ja) | 2008-11-28 | 2008-11-28 | 改質器付き火花点火エンジン用燃料油組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010126692A JP2010126692A (ja) | 2010-06-10 |
JP5378774B2 true JP5378774B2 (ja) | 2013-12-25 |
Family
ID=42327297
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008305251A Active JP5378774B2 (ja) | 2008-11-28 | 2008-11-28 | 改質器付き火花点火エンジン用燃料油組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5378774B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1583606A1 (en) * | 2002-12-27 | 2005-10-12 | Council of Scientific and Industrial Research | PROCESS FOR PRODUCTION OF HIGH OCTANE GASOLINE FROM STRAIGHT RUN LIGHT NAPHTHA ON Pt CONTAINING HZSM - 5 MOLECULAR SIEVE CATALYST |
JP4039383B2 (ja) * | 2003-10-21 | 2008-01-30 | トヨタ自動車株式会社 | 水素利用内燃機関 |
JP4213062B2 (ja) * | 2004-03-05 | 2009-01-21 | 株式会社ジャパンエナジー | 環境対応型クリーンガソリンおよびその製造方法 |
-
2008
- 2008-11-28 JP JP2008305251A patent/JP5378774B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010126692A (ja) | 2010-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5355064B2 (ja) | 予混合圧縮自己着火式エンジン用燃料 | |
JP5178253B2 (ja) | 予混合圧縮自己着火式エンジン用燃料 | |
JP2005054102A (ja) | ガソリン | |
JP5361499B2 (ja) | 改質器付き予混合圧縮着火エンジン用燃料油組成物 | |
JP5019802B2 (ja) | 予混合圧縮自己着火式エンジン用燃料 | |
JP5467890B2 (ja) | 改質器付き予混合圧縮着火エンジン用燃料油の製造方法 | |
WO2014103853A1 (ja) | 内燃機関 | |
JP5545677B2 (ja) | 予混合圧縮自己着火式エンジン用燃料 | |
JP2010241869A (ja) | 改質器付きディーゼルエンジン用燃料油組成物 | |
JP2010241875A (ja) | 改質器付きディーゼルエンジン用燃料油組成物 | |
JP5378774B2 (ja) | 改質器付き火花点火エンジン用燃料油組成物 | |
JP5319253B2 (ja) | 改質器付き予混合圧縮着火エンジン用燃料油組成物 | |
JP5378773B2 (ja) | 改質器付き火花点火エンジン用燃料油組成物 | |
JP2004091657A (ja) | 予混合圧縮自己着火式エンジン用燃料 | |
JP2004091659A (ja) | 予混合圧縮自己着火式エンジン用燃料 | |
JP4458405B2 (ja) | 予混合圧縮自己着火式エンジン用燃料 | |
JP4815178B2 (ja) | 予混合圧縮自己着火式エンジン用燃料 | |
JP2004091660A (ja) | 予混合圧縮自己着火式エンジン用燃料 | |
JP2004091667A (ja) | 予混合圧縮自己着火式エンジン用燃料 | |
JP6448685B2 (ja) | 燃料油を内燃機関において使用する方法 | |
JP6343051B2 (ja) | 燃料油 | |
JP2005054103A (ja) | ガソリン | |
JP2014169366A (ja) | 燃料油 | |
JP2004091662A (ja) | 予混合圧縮自己着火式エンジン用燃料 | |
JP2017128734A (ja) | 燃料油 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20100831 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110214 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130308 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130312 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130508 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130910 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130926 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5378774 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |