[发明专利]季铵化聚醚胺及其在燃料和润滑剂中作为添加剂的用途

说明书

本发明涉及新的季铵化聚醚胺化合物及其制备方法。本发明还涉及这些化合物作为燃料添加剂和润滑剂添加剂的用途。更尤其是，本发明涉及这些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系统中的沉积物的用途，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。本发明还提供含有这些聚醚胺的添加剂包；以及用其添加的燃料和润滑剂。本发明还涉及这些季铵化氮化合物作为添加剂用于汽油燃料的用途，尤其是用于改进汽油发动机的进气系统清洁性。

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)，其直接到达柴油发动机的燃烧室中，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-喷嘴系统(单位喷射器系统或单位泵系统)，和共轨系统。

在共轨系统中，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，支路管线进入用于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，而是通过在气缸中的残余热量蒸发。所形成的废气/燃料混合物被输送到废气系统，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。

在共轨喷射系统中的可变的气缸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系统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、铅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，必须通过合适的燃料添加剂来防止或减少在喷嘴孔中的这些沉积物。

汽油发动机的化油器和进气系统、以及用于燃料剂量的喷射系统中的喷射器被杂质污染，杂质是由来自空气的灰尘颗粒、来自燃烧室的未燃烧的烃残余物和进入化油器的曲轴箱通风气体引起的。

这些残余物当在空载时和在较低部分载荷范围内时改变了空气-燃料比率，使得混合物变得更贫化，燃烧变得更不完全，进而未燃烧或部分燃烧的烃在废气中的比例变得更大，并且汽油消耗增加。

已经知道通过使用燃料添加剂来避免这些缺点，从而保持汽油发动机的阀门和化油器或喷射系统的清洁性(参见例如M.Rossenbeck，Katalysatoren,Tenside,[催化剂，表面活性剂，矿物油添加剂],编辑J.Falbe,U.Hasserodt,第223页,G.Thieme Verlag,Stuttgart1978)。

根据作用模式，以及使用这些洗涤剂添加剂的优选位置，在两代添加剂之间是有区别的。

第一代添加剂仅仅能防止在进气系统中形成沉积物，而不能除去已经存在的沉积物，而现代的第二代添加剂可以同时起两个作用(保持清洁和清洁效果)，更尤其是也由于它们在较高温度区域中的出色热稳定性，即在进气阀门中。这些洗涤剂可以来自多种化学物质类别，例如聚亚烷基胺、聚醚胺、聚丁烯曼尼奇碱或聚丁烯琥珀酰亚胺，它们通常与载体油和在一起情况下与其它添加剂组分组合使用，例如腐蚀抑制剂和破乳剂。载体油起到溶剂的作用，和与洗涤剂组合起到洗涤作用。载体油通常是高沸点的粘性的热稳定液体，其涂覆热金属表面并因此防治在金属表面上形成杂质或沉积杂质。