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JP-2026514866-A - ディーゼル内燃機関用燃料低減組成物

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Abstract

【要約】 ナノサイズに粉砕されたナノ材料を含有し、潤滑性向上剤を用いて十分な分散性を確保したディーゼル内燃機関用燃料低減組成物に関する。これにより、燃焼室内部の洗浄を促進し、完全燃焼を助長することで、出力を向上させるとともに燃料消費を低減することができる。好ましい実施形態により構成されたディーゼル内燃機関用燃料低減組成物を使用することで、ナノ材料の粒径が制御され、燃焼を妨げることなく燃焼室を効率的に洗浄することができる。 ナノ材料の分散に界面活性剤を使用することなく、潤滑性向上剤を用いることにより、スムーズな分散を実現するとともに、エンジンの燃焼室を保護し、完全燃焼を促進することができる。 ナノ材料は粒径が制限され、かつ潤滑性向上剤の作用により互いに凝集しないため、燃焼が円滑に進行し、完全燃焼が達成され、所望の効果を得ることができる。 【選択図】図１

Inventors

  • カン、ジョン ナム

Assignees

  • ドンハグリーン カンパニー リミテッド

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20240411
Priority Date
20230420

Claims (7)

  1. ディーゼル内燃機関用燃料低減組成物であって、 セラドナイト、バーネス石、リザーダイト及びカーフォライトからなるナノ材料を5～7重量％の割合で酢酸ブチル溶媒に添加し、さらに2重量％の潤滑性向上剤を含有する ことを特徴とするディーゼル内燃機関用燃料低減組成物。
  2. 酢酸ブチル溶媒１リットル当たりに対して合計６重量％のナノ材料を含有し、前記潤滑性向上剤が酢酸ブチル溶媒中に完全に溶解した２重量％の脂肪酸メチルエステルから構成され、前記ナノ材料が、セラドナイト２８重量％、バーネス石２０重量％、リザーダイト２８重量％及びカーフォライト２４重量％からなる 請求項１に記載のディーゼル内燃機関用燃料低減組成物。
  3. 酢酸ブチル溶媒１リットル当たりに対して合計７重量％のナノ材料を含有し、前記潤滑性向上剤が酢酸ブチル溶媒中に完全に溶解した１重量％のエチレンジアミン及び０.３重量％の脂肪酸メチルエステルから構成され、前記ナノ材料が、セラドナイト２７重量％、バーネス石２０重量％、リザーダイト２８重量％及びカーフォライト２５重量％からなる 請求項１に記載のディーゼル内燃機関用燃料低減組成物。
  4. 酢酸ブチル溶媒１リットル当たりに対して合計７重量％のナノ材料を含有し、前記潤滑性向上剤が酢酸ブチル溶媒中に完全に溶解した１重量％のエチレンジアミン及び０.３重量％の脂肪酸メチルエステルから構成され、さらに０.１重量％のシロキサンを消泡剤として含有し、前記ナノ材料が、セラドナイト２５重量％、バーネス石２５重量％、リザーダイト２５重量％及びカーフォライト２５重量％からなる 請求項１に記載のディーゼル内燃機関用燃料低減組成物。
  5. 酢酸ブチル溶媒１リットル当たりに対して合計７重量％のナノ材料を含有し、前記潤滑性向上剤が酢酸ブチル溶媒中に完全に溶解した２重量％の脂肪酸メチルエステル、セタン価向上剤として０.１重量％の２-エチルヘキシル硝酸塩、および消泡剤として０.０５重量％のシロキサンから構成され、前記ナノ材料が、セラドナイト２４重量％、バーネス石２０重量％、リザーダイト２８重量％及びカーフォライト２８重量％からなる 請求項１に記載のディーゼル内燃機関用燃料低減組成物。
  6. 酢酸ブチル溶媒１リットル当たりに対して合計７重量％のナノ材料を含有し、前記潤滑性向上剤が酢酸ブチル溶媒中に完全に溶解した２重量％の脂肪酸メチルエステル、セタン価向上剤として０.３重量％の２-エチルヘキシル硝酸塩、および消泡剤として０.０５重量％のシロキサンから構成され、前記ナノ材料が、セラドナイト２４重量％、バーネス石２０重量％、リザーダイト２８重量％及びカーフォライト２８重量％からなる 請求項１に記載のディーゼル内燃機関用燃料低減組成物。
  7. 酢酸ブチル溶媒１リットル当たりに対して合計７重量％のナノ材料を含有し、さらに１.５重量％のヒンダードフェノールを酸化防止剤として含有し、前記潤滑性向上剤が酢酸ブチル溶媒中に完全に溶解した１重量％の脂肪酸メチルエステルおよび０.５重量％のポリエーテルポリマーを消泡剤として含有し、前記ナノ材料が、セラドナイト２７重量％、バーネス石２０重量％、リザーダイト２６重量％及びカーフォライト２６重量％からなる 請求項１に記載のディーゼル内燃機関用燃料低減組成物。

Description

本発明は、ナノサイズに粉砕されたナノ材料を含有し、潤滑性向上剤を用いて十分な分散性を確保したディーゼル内燃機関用燃料低減組成物に関する。これにより、燃焼室内部の洗浄を促進し、完全燃焼を助長することで、出力を向上させるとともに燃料消費を低減することができる。 内燃機関とは、燃焼室内で燃料と空気を燃焼させることによりエネルギーを得るエンジンであり、この内燃機関は燃料を燃焼させ、クランクシャフトのトルクを利用して様々な動作を行うものである。 内燃機関は、シリンダ内で上下に往復運動するクランク機構を介して回転力を得ることにより ことにより、クランクシャフトにトルクを発生させるものである。 具体的には、内燃機関はシリンダヘッドおよびピストンヘッドの上部に形成された燃焼室内で、燃料と空気を点火火花によって爆発させ、その力を回転運動に変換するものである。 燃料添加剤は、内燃機関の性能を向上させる、または汚染物質を低減するために燃料に添加されるものであり、例えば、燃料の酸化を防止して安定性を高める酸化防止剤などが含まれる。 さらに、燃料添加剤の中には、デポジットやカーボンなどの異物をエンジン内部から除去し、噴射孔やバルブを清浄に保つ洗浄剤が含まれる。 燃料添加剤の中には、触媒として燃焼反応を促進し、燃料効率および出力を向上させるものも含まれる。 燃料添加剤についてさらに説明すると、燃料添加剤はエンジンで使用される燃料に添加される化合物であり、エンジン性能を向上させるか、または排出ガスを低減するために設計されたものである。これらはガソリン、ディーゼル、その他の種類の燃料とともに使用でき、自動車、トラック、船舶、航空機など、幅広い車両に適用することができる。 従来の燃料添加剤の例としては、オクタン価向上剤、燃料系洗浄剤、潤滑性向上剤、ゲル化防止剤、及び排出ガス低減剤などが挙げられる。 オクタン価向上剤は、ガソリンのオクタン価を高めるように設計されたものであり、エンジン性能を向上させるとともに、ノッキングやピンギングを防止する目的で使用される。 燃料系洗浄剤は、燃料系統内の堆積物やその他の汚染物質を除去するために使用され、燃費の向上および排出ガスの低減に寄与するものである。 潤滑性向上剤は、ディーゼル燃料の潤滑特性を向上させるように設計されたものであり、エンジンの摩耗を防止し、排出ガスを低減する目的で使用される。 ゲル化防止剤は、寒冷地においてエンジンの不具合を引き起こすおそれのあるディーゼル燃料のゲル化やワックス化を防止するために使用される。 排出ガス低減剤は、内燃機関から発生する窒素酸化物（NOx）、粒子状物質（PM）、一酸化炭素（CO）などの有害排出物を低減するために使用される。 燃料添加剤の使用により、一般的に内燃機関の性能および効率が向上し、さらに排気ガスが低減され、エンジン寿命の延長にも寄与する。 「ナノ材料を用いた船舶用バンカーA重油の燃料節約添加剤」は、特許文献１：韓国特許出願第10-2015-0076541号に開示されている。 従来の燃料低減組成物は、燃料を低減するためにナノサイズの鉱物粒子を含有し、完全燃焼を促進する技術に関するものである。 また、特許文献２：韓国特許第10-2496061号の従来技術には、「内燃機関の煙減少用燃料添加組成物」に関する技術が開示されている。 該燃料添加組成物は、内燃機関の性能を向上させ、エンジンを洗浄し、腐食を防止し、煙などの排気ガスを低減することができる組成物である。 従来の燃料添加組成物は、トール油および陰イオン界面活性剤を含む内燃機関の煙低減用燃料添加組成物であり、灯油、樹脂酸、トール油および陰イオン界面活性剤を混合する工程と、攪拌工程とから構成される。前記樹脂酸にはパルーストリン酸を使用し、前記陰イオン界面活性剤はアルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルトルエン、アルキルキシレンおよびアルキルナフタレンから構成され、該燃料添加組成物は、燃料と2000:1の重量比で混合して使用されるように形成されている。 大韓民国特許公開公報第10-2015-0076541号大韓民国特許登録公報第10-2496061号 本発明の好ましい実施形態により形成されたディーゼル内燃機関用燃料低減組成物の試験結果を示す写真説明図である。本発明の好ましい実施形態により形成されたディーゼル内燃機関用燃料低減組成物の別の試験結果を示す写真説明図である。本発明の好ましい実施形態により形成されたディーゼル内燃機関用燃料低減組成物の試験結果を示す別の写真説明図である。本発明の好ましい実施形態により形成されたディーゼル内燃機関用燃料低減組成物の試験結果を示す別の写真説明図である。 本発明の具体的な実施形態を説明する前に、本明細書に示す図面は、本発明をより明確に説明するために、その構成要素の大きさや形状を若干誇張または簡略化して示している場合があることを付記する。 また、本発明の技術的思想に関係のない部分の説明は省略し、本明細書全体を通じて、同一または類似の構成要素には同一の符号を付して説明する。 本発明で定義された用語および符号は、使用者、操作者、または作成者によって任意に定義または選択的に使用されるものであるため、これらの用語は本明細書全体の内容に基づき、本発明の技術的思想に適合する意味および概念であり、用語自体の字義的な意味に限定して解釈されない。 本発明の好ましい実施形態としては、セラドナイト、バーネス石、リザーダイトおよびカーフォライトからなるナノ材料を５～７重量％の割合で酢酸ブチル溶媒に添加し、さらに２重量％の潤滑性向上剤を含有する。 本発明の別の実施形態としては、セラドナイト、バーネス石、リザーダイトおよびカーフォライトからなるナノ材料を５～７重量％の割合で酢酸ブチル溶媒に添加し、潤滑性向上剤およびセタン価向上剤を含有する。 本発明のさらに別の実施形態としては、セラドナイト、バーネス石、リザーダイトおよびカーフォライトからなるナノ材料を５～７重量％の割合で酢酸ブチル溶媒に添加し、潤滑性向上剤、セタン価向上剤、酸化防止剤および消泡剤を含有する。 前記溶媒である酢酸ブチルは、化学式 CH３(CH２)３O２CCH３ の有機化合物であり、無色で可燃性の液体である。 酢酸ブチルは、ｎ－ブタノールと酢酸から生成されるエステルであり、各種の果実に含まれ、特有の風味を有し、バナナやリンゴのような甘い香気を持ち、工業用溶剤として広く利用されている。 ナノ材料の重量％を５～７重量％に限定した理由は、ナノ材料を５重量％未満で添加した場合、シリンダ内部の洗浄効果が十分でなく、ディーゼル燃料の分散にも顕著な影響を与えず、完全燃焼を誘発するには不十分であるためである。 一方、ナノ材料が７重量％を超えると、シリンダ内部の洗浄効果は良好となるものの、ナノ材料同士が凝集して互いに付着し、かえって完全燃焼を妨げる問題が生じる。 したがって、最適な効果を得るために上記の数値範囲に限定したものである。 ナノ材料は、セラドナイト、バーネス石、リザーダイトおよびカーフォライトから構成され、各ナノ材料の粒径は４０～８０ナノメートルとすることが好ましい。 ナノ材料の粒径が４０ナノメートル未満の場合、洗浄効果が低下し、８０ナノメートルを超える場合には静電力の増大により粒子同士が絡み合って凝集し、燃焼室内部を損傷させるおそれがある。 全体７重量％のナノ材料のうち、セラドナイト２重量％、バーネス石１重量％、リザーダイト２重量％およびカーフォライト２重量％で構成することが好ましい。 セラドナイトは雲母族鉱物であり、カリウムを含むフィロケイ酸塩鉱物で、二種類の酸化状態の鉄およびアルミニウムを含有する。一般に、柱状結晶の塊状集合体または鈍色の粘土状塊として生成する。 バーネス石は二酸化マンガン鉱物であり、地球表面における主要なマンガン鉱物種である。一般に、土壌、堆積物、粒子および岩石の被膜中、さらに海洋の鉄マンガン団塊や皮殻中において、微細で結晶性の乏しい集合体として生成する。 リザーダイトは化学式 Mg３(OH)４を有する四方晶系亜群に属する鉱物であり、同亜群の中で最も一般的に産出する鉱物である。 カーフォライトは化学式 Mn２+Al２Si２O６(OH)４を有するマンガン珪酸塩鉱物であり、直方晶系に属し、細い柱状または黄色の針状結晶の集合体として産出する。 ナノ材料はマンガン、ケイ酸、カリウム等をそれぞれ含有し、燃料添加剤を溶媒に溶解してナノサイズに調製した燃料が噴霧されると、これらのナノ粒子がともに燃焼室内部に入り込み内部を洗浄するとともに、燃料全体の拡散を促進して完全燃焼を誘発する。 潤滑性向上剤としては、脂肪酸メチルエステル（FAME）、ポリアルキレングリコール（PAG）、ジエチレングリコールモノエチルエーテル（DGME）、またはエチレンジアミンのいずれか一種、またはそれらの混合物を使用することが好ましい。 脂肪酸メチルエステル（FAME）は脂肪酸エステルの一種であり、ポリアルキレングリコール（PAG）はアルコール系化合物であり、ジエチレングリコールモノエチルエーテル（DGME）はエーテル系化合物である。 セタン価向上剤としては、2-Ethylhexyl Nitrate （2-EHN）、 Di-tert-butyl Peroxide （DTBP）、 Ethyl Hexyl Nitrate （EHN）、 Tetraethyl Lead （TEL）、脂肪酸エステル、または高分子窒素含有化合物のいずれか一種、またはそれらの混合物を使用することが好ましい。 酸化防止剤としては、 Butylated Hydroxytoluene（BHT）、 Butylated Hydroxyanisole（BHA）、ヒンダードフェノール、またはAlkylated Diphenylamines 使用することが好ましい。 ブチル化ヒドロキシトルエン (BHT) はフェノール系酸化防止剤であり、 the ブチル化ヒドロキシアニソール (BHA）およびヒンダードフェノールはフェノール系酸化防止剤群に属し、アルキル化ジフェニルアミンはアミン系酸化防止剤である。 消泡剤は、燃料の完全燃焼のために気泡を低減させるように構成され、ポリシロキサン、ポリエーテルポリマー、または鉱油ベースの消泡剤のいずれか１種から構成される。 ポリシロキサンはシリコン系化合物であり、油ベースの消泡剤はトトリブチルホスフェートおよびトクエン酸トリブチルなどの化合物を含有する。 ＜実施例１＞ 酢酸ブチル溶媒は、１リットル当たり６重量％のセラドナイト、バーネス石、リザーダイトおよびカーフォライトのナノ材料と、２重量％の脂肪酸メチルエステルを含有し、これらは酢酸ブチル溶媒中に完全に溶解されている。 なお、ナノ材料は、セラドナイト２８重量％、バーネス石２０重量％、リザーダイト２８重量％およびカーフォライト２４重量％から構成される。 ＜実施例2＞ 酢酸ブチル溶媒は、１リットル当たり７重量％のセラドナイト、バーネス石、リザーダイトおよびカーフォライトのナノ材料と、１重量％のエチレンジアミン、０．３重量％の脂肪酸エステルを含有し、これらは酢酸ブチル溶媒中に完全に溶解されている。 なお、ナノ材料は、セラドナイト２７重量％、バーネス石２０重量％、リザーダイト２８重量％およびカーフォライト２５重量％から構成される。 ＜実施例3＞ 酢酸ブチル溶媒は、１リットル当たり７重量％のセラドナイト、バーネス石、リザーダイトおよびカーフォライトのナノ材料と、１重量％のエチレンジアミン、０．３重量％の脂肪酸エステル、さらに０．１重量％のシロキサンを含有し、これらは酢酸ブチル溶媒中に完全に溶解されている。 なお、ナノ材料は、セラドナイト２５重量％、バーネス石２５重量％、リザーダイト２５重量％およびカーフォライト２５重量％から構成さ