[发明专利]具有良好运转性能的充氧丁醇汽油组合物

说明书

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求2010年6月16日提交的美国临时专利申请号61/355,222的权益，其内容全部以引用方式并入本文。

发明背景

本发明涉及燃料，更具体地涉及充氧汽油，包括含有丁醇的汽油。本发明提供了具有良好冷启动和暖机运转性能的充氧丁醇汽油。

汽油是适用于火花点火发动机的燃料，并且其一般包含多种烃的混合物作为主要组分，所述烃具有不同的沸点并且通常在大气压下在约79°F至约437°F范围内的温度下沸腾。该范围是近似的，并且可根据所存在的烃分子、所存在的添加剂或其它化合物(如果存在的话)的实际混合物以及环境条件而变化。通常，汽油的烃组分包含C4-C10烃。

汽油通常需要符合某些物理和性能标准。为了获得发动机或其它燃料燃烧设备的适当运转，可能要实现某些特性。然而，许多物理和性能特性是因其它原因如环境管理而由国家或地区规定设定的。物理特性的实例可包括雷德蒸气压、硫含量、氧含量、芳烃含量、苯含量、烯烃含量、蒸馏90％燃料时的温度(T90)、蒸馏50％燃料时的温度(T50)等。性能特性可包括辛烷值、燃烧特性和排放组分。

例如，在美国许多地区销售的汽油的标准一般示于ASTM标准规范号D 4814(“ASTM D 4814”)中，其以引用方式并入本文。在欧洲许多地区销售的汽油的标准一般示于欧洲标准EN228：2008中，其也以引用方式并入本文。

其它联邦和州规定对该ASTM标准进行了补充。示于ASTM D 4814中的汽油规范根据许多影响挥发性和燃烧性的参数如气候、季节、地理位置和海拔而变化。为此，根据ASTM D 4814生产的汽油分为挥发性等级AA、A、B、C、D和E，和防气阻等级1、2、3、4、5和6，每个等级具有一套规范，描述符合相应类别要求的汽油。这些规范还描述了用于测定说明书中参数的测试方法。

例如，共混以在相对温暖气候下用于夏季驾驶季节期间的AA-2级汽油必须具有的最大蒸汽压为7.8psi，蒸馏其组分的10体积％的最高温度(“T10”)为158°F，蒸馏其组分的50体积％的温度范围(“T50”)介于170°F和250°F之间，蒸馏其组分的90体积％的最高温度(“T90”)为374°F，蒸馏终点为437°F，蒸馏残余物最多为2体积％，如下所述的“运转性能指数”或“DI”最高为1250。

冷启动和暖机(CS&W)性能为汽油马达燃料的关键性品质指标；恰当配制的汽油燃料能够使冷发动机(即其温度与其环境基本上相同并且没有来自先前运行的残余热量的发动机)快速启动，并且提供在所有气候条件下平稳的驱动性能。启动和驱动性能应不存在缺陷，如启动时间长、熄火以及加速时暂时性响应性降低或暂停响应。

汽油的CS&W性能受燃料挥发特性的控制，燃料挥发特性传统上包括蒸气压，尤其是蒸馏特性(即组分沸腾温度在整个燃料沸腾范围内的分布)。美国(ASTM)、欧洲(EN)和其它地区的产品规范采用这些单独特性的限制，并且采用特性组合限制(例如，ASTM运转性能指数初始由三个蒸馏温度的线性组合组成)，其标示其中使用燃料的优势车辆和条件下观察的CS&W运转性能。

将生物组分引入汽油共混池中(在美国，最显著的是10体积％的乙醇)促使汽油挥发性规范修订，以确保可接受的CS&W运转性能。具体地，在美国采用的ASTM运转性能指数被修改成包括为如下的乙醇含量项：

ASTM运转性能指数(DI)＝1.5T₁₀+3T₅₀+T₉₀+2.4EtOH    (公式1)

其中T₁₀、T₅₀和T₉₀为标准ASTM D86蒸馏测试中蒸馏10体积％、50体积％和90体积％燃料时观察到的温度，以°F为单位，并且EtOH为燃料中的乙醇浓度，以体积百分比为单位。发现，乙醇项的包括对受控CS&W运转性能测试中观测的车辆性能产生改善的指数。所述规范对每个季节挥发性等级确定了DI最大值；DI高于规范最大值的燃料预计具有降低的CS&W性能。

在欧洲应用中，EN228汽油规范通过规定标准蒸馏测试中必须在100℃下蒸馏的燃料最小体积百分比E100，控制达到良好CS&W运转性能的中程挥发性。