[发明专利]防止发动机中沉积物的方法和用途

说明书

包含酯化合物作为添加剂的柴油燃料组合物，所述酯化合物是任选取代的多元羧酸或其酸酐和式H‑(OR)_n‑OR¹的化合物的反应产物，其中R是任选取代的亚烷基，R¹是任选取代的烃基且n是至少1。

本发明涉及使用燃料添加剂改进柴油发动机的性能的方法和用途。本发明特别涉及用于带有高压燃料系统的柴油发动机中的柴油燃料组合物的添加剂。

由于消费者需求和立法，柴油发动机近年来变得节能得多，表现出改进的性能并具有降低的排放。

已通过燃烧过程中的改进带来性能和排放的这些改进。为实现这种改进的燃烧所必需的燃料雾化，已经开发出使用更高喷射压力和降低的燃料喷射器喷嘴孔直径的燃料喷射设备。喷射喷嘴处的燃料压力现在一般超过1500巴(1.5 x 10⁸ Pa)。为实现这些压力，必须在燃料上做的功也提高了燃料的温度。这些高压力和温度会造成燃料降解。此外，燃料喷射的正时、量和控制变得越来越精确。必须保持这种精确燃料计量以实现最佳性能。

具有高压燃料系统的柴油发动机可包括但不限于重型柴油发动机和较小的乘用车型柴油发动机。重型柴油发动机可包括非常大功率的发动机，例如功率输出高达4300 kW的主要为船舶和发电设计的具有20种气缸变体的MTU系4000柴油发动机，或例如具有6个气缸和大约240 kW的功率输出的Renault dXi 7的发动机。一种典型的乘用车柴油发动机是具有4个气缸且功率输出根据变体为100 kW或更低的Peugeot DW10。

柴油发动机的一个共有问题是喷射器、特别是喷射器本体(injector body)和喷射器喷嘴的结垢(fouling)。在燃料过滤器中也可能发生结垢。当喷嘴变得被来自柴油燃料的沉积物堵塞时，发生喷射器喷嘴结垢。燃料过滤器的结垢可能与燃料再循环回燃料罐相关。随着燃料降解，沉积物增加。沉积物可能呈现碳质焦炭状残余物、漆状物(lacquers)或粘性或胶态残余物的形式。柴油燃料越加热，就变得越不稳定，特别是如果在压力下加热。因此，具有高压燃料系统的柴油发动机可能造成提高的燃料降解。近年来，减少排放的需求已经导致不断重新设计喷射系统以助于满足更低的指标。这已导致越来越复杂的喷射器和更低的沉积物耐受性。

在使用任何类型的柴油燃料时都可能发生喷射器结垢问题。但是，一些燃料可能特别倾向于造成结垢，或在使用这些燃料时可能更快发生结垢。例如，含生物柴油的燃料和含金属物类的燃料可能造成增加的沉积物。

当喷射器变得堵塞或部分堵塞时，燃料输送较低效且燃料与空气的混合不良。随着时间经过，这造成发动机功率的损失和增加的废气排放和差的燃料经济性。

已知沉积物在喷射器的喷射通道中形成，导致流量降低和功率损失。随着喷射器喷嘴孔的尺寸降低，沉积物积聚的相对影响变得更显著。也已知沉积物在喷射器端头(injector tip)形成。在此它们影响燃料喷流型式并造成较低效的燃烧和相关的较高排放和增加的燃料消耗。

除了导致流量降低和功率损失的这些在喷嘴孔中和在喷射器端头处的外部喷射器沉积物外，也可能在喷射器本体内形成沉积物，造成进一步的问题。这些沉积物可被称作内部柴油喷射器沉积物(或IDID)。IDID在喷射器更内部在关键活动部件上形成。它们可阻碍这些部件的运动，影响燃料喷射的正时和量。由于现代柴油发动机在非常精确的条件下运行，所以这些沉积物对性能可具有显著影响。

由于非最佳燃料计量和燃烧，IDID造成若干问题，包括功率损失和降低的燃料经济性。最初，发动机可能发生冷启动问题和/或不平稳的发动机运转。这些沉积物可导致更严重的喷射器卡死(injector sticking)。这在沉积物使喷射器的部件停止运动和因此喷射器停止工作时发生。当几个或所有喷射器卡死时，发动机可能完全失效。