BE1021686B1 - Additifs pour carburant pour traiter les depots internes d'injecteurs de carburant. - Google Patents

Abstract

Procédé pour le nettoyage de composants internes d’un injecteur de carburant pour un moteur diesel, ce procédé incluant le fonctionnement du moteur avec une composition de carburant comprenant une quantité majeur de carburant et d’environ 10 à environ 500 ppm en poids un composé de formule : (NH2) - (N3C3H) - (CH R2) - CH2 - (N3C2H) - (NH2) et les tautomères et les énantiomères de celui-ci, avec R2 un groupement hydrocarbyle ayant un poids moléculaire moyen en nombre de 100 à 5 000 daltons.

Description

Additifs pour carburant pour traiter les dépôts internes d'injecteurs de carburant

Demandes apparentées

Cette demande est une continuation en partie du n° de série de demande 12/119 788, déposé le 13 mai 2008, actuellement en instance et est une continuation en partie du n° de série de demande 13/111 364, déposé le 19 mai 2011, actuellement en instance.

Domaine technique

Cette divulgation concerne certains additifs pour carburant diesel et les procédés pour nettoyer et/ou prévenir des dépôts internes dans des injecteurs pour des moteurs fonctionnant avec un carburant diesel. En particulier, la divulgation concerne des procédés qui sont efficaces contre les dépôts internes dans des injecteurs pour des moteurs fonctionnant avec des carburants diesel à très faible teneur en soufre. Arrière-plan et résumé

De récents changements dans les carburants diesel et les additifs pour carburant diesel ont conduit à de nouveaux problèmes de performance d'injecteur avec des dépôts, incluant un nouveau type de dépôt non encore expérimenté avec des formulations de carburant diesel plus anciennes. Les problèmes de performance d'injecteur concernent tous les domaines ; les moteurs pour le parc routier, l'équipement minier, l'équipement agricole, les moteurs de chemin de fer et moteurs marins, moteur de bateau fluvial.

Les conducteurs de véhicules, les responsables de la commercialisation des carburants et les fabricants de carburants voient maintenant des dépôts qui se forment sur les parties internes des injecteurs de carburant. Si on ne les traite pas, ces dépôts peuvent conduire à une perte de puissance importante, une économie de carburant réduite, et, dans les cas extrêmes, un temps d'arrêt accru et des coûts de maintenance plus élevés en raison du remplacement prématuré des « injecteurs encrassés ». On pense que les nouveaux dépôts peuvent être le résultat de certains inhibiteurs de corrosion courants, de composants de biocarburants, et de modificateur de frottement acide ou d'autres composants carboxyliques utilisés dans la réaction des carburants avec des quantités traces de métaux de transition, de métaux alcalins et alcalino-terreux formant des sels qui sont moins solubles dans les carburants diesel à très faible teneur en soufre (ULSD) que les carburants à plus haute teneur en soufre du passé. Quand ces sels sont présents dans un carburant qui est utilisé dans un concept de moteur à rampe commune haute tension (HPCR), ces sels peuvent avoir tendance à se déposer dans les zones de tolérance très serrées des injecteurs. Ces dépôts peuvent conduire à une faible injection de carburant, ce qui à son tour peut conduire à une perte de puissance, une perte d'économie de carburant, des moteurs à fonctionnement irrégulier, et éventuellement des temps d'arrêt du moteur et des coûts de maintenance excessifs.

Les ULSD représentent maintenant environ 79% de tous les distillats fournis aux Etats-Unis. De même, le minimum de carburant renouvelable standard pour le biodiesel a été porté à un milliard de gallons en 2012. Il y a des indications selon lesquelles la quantité de biodiesel requise à utiliser dans le carburant sera encore plus élevée dans le futur. Par conséquent, l'ardoise du changement de carburant continue à se déplacer vers plus de ULSD (avec une solubilité moindre pour les sels qui peuvent se former) et plus de biodiesel sur le marché (une autre source potentielle de matériaux provoquant des dépôts dans le système de carburant).

Selon cette divulgation, des formes de réalisation exemplaires fournissent un procédé pour le nettoyage des composants internes d'un injecteur de carburant pour un moteur diesel. Le procédé inclut le fonctionnement d'un moteur à injection de carburant diesel avec une composition de carburant comprenant (A) une quantité majeure de carburant, (B) d'environ 10 à environ 500 ppm en poids sur base du poids total de la composition de carburant de (A) un composé de formule :

et les tautomères et les énantiomères de celui-ci, dans lequel R2 est un groupement polyisobutylène ayant un poids moléculaire moyen en nombre variant de 100 à 5000 daltons, et (C) une quantité d'un dispersant d'hydrocarbylsuccinimide dans lequel un rapport en poids de B:C dans le carburant varie de 1:2 à 1:10.

Une autre forme de réalisation de la divulgation fournit un procédé pour la réduction d'une quantité de dépôts de sels sur les composants internes d'un injecteur de carburant pour un moteur à injection de carburant diesel. Le procédé inclut le fonctionnement du moteur diesel avec une composition de carburant comprenant :(A) une quantité majeure de carburant, (B) d'environ 10 à environ 100 ppm en poids et un composé de formule :

et les tautomères et les énantiomères de celui-ci, dans lequel R2 est un groupement polyisobutylène ayant un poids moléculaire moyen en nombre variant de 100 à 5000 daltons, et une quantité d'un dispersant d'hydrocarbylsuccinimide, dans lequel un rapport en poids de A:B dans le carburant varie de 1:2 à 1:10.

Une autre forme de réalisation de cette divulgation fournit un procédé pour la prévention du bouchage d'un filtre à carburant pour des injecteurs de carburant d'un moteur à injection de carburant diesel. Le procédé inclut la fourniture d'une quantité majeure de carburant et d'une quantité mineure de (A) un composé de formule :

et les tautomères et les énantiomères de celui-ci, dans lequel R2 est un groupement polyisobutylène ayant un poids moléculaire moyen en nombre variant de 100 à 5000 daltons et (B) une quantité de dispersant d'hydrocarbyle succinimide, dans lequel un rapport en poids de A:B dans le carburant varie de 1:2 à 1:10, et dans lequel le carburant comprend d'environ 5 mg à environ 200 mg de composé (A) par kg de carburant, sur une base active; et l'écoulement du carburant à travers le filtre à carburant pour les injecteurs de carburant.

Un avantage de l'additif pour carburant décrit ici est que l'additif peut non seulement réduire la quantité de dépôts internes se formant sur les dispositifs d'injection directe et/ou indirecte de carburant diesel, mais l'additif peut aussi être efficace pour nettoyer des injecteurs de carburant sales et peut empêcher le bouchage des filtres à carburant dans l'alimentation en carburant aux injecteurs de carburant.

Des formes de réalisation et des avantages supplémentaires de la divulgation peuvent être énoncés en partie dans la description détaillée qui suit, et/ou peuvent être appris par la pratique de la divulgation. Il faut comprendre que, à la fois, la description générale précédente et la description détaillée suivante sont exemplaires et seulement explicatives et ne sont pas restrictives de la divulgation, comme revendiquée. Brève description des dessins

La figure 1 est une représentation graphique des températures des gaz d'échappement du cylindre au fil du temps pour un moteur diesel à quatre cylindres au commencement d'un test pour additifs pour carburant.

La figure 2 est une représentation graphique des températures des gaz d'échappement du cylindre au fil du temps pour un moteur diesel à quatre cylindres après huit heures de test en n'utilisant pas de détergent pour carburant.

Les figures 3 et 4 sont des représentations graphiques des températures des gaz d'échappement du cylindre au fil du temps pour un moteur diesel à quatre cylindres utilisant des détergents classiques pour carburants.

Les figures 5 et 6 sont des représentations graphiques des températures des gaz d'échappement du cylindre au fil du temps pour un moteur diesel à quatre cylindres utilisant un détergent pour carburants selon les formes de réalisation de la divulgation.

La figure 7 est une représentation graphique des températures du cylindre des gaz d'échappement au fil du temps pour un moteur diesel à quatre cylindres utilisant un détergent pour carburant selon une forme de réalisation de la divulgation pour nettoyer des injecteurs de carburant sales.

Description détaillée des formes de réalisation exemplaires

La composition (A) de la présente divulgation peut être utilisée dans une quantité mineure dans une quantité majeure de carburant diesel et peut être obtenue par réaction d'un composé d'amine ou de sel de celui-ci de formule

dans laquelle R est sélectionné dans le groupe constitué d'un hydrogène et d'un groupement hydrocarbyle contenant d'environ 1 à environ 15 atomes de carbone, et R1 est sélectionné dans le groupe constitué d'hydrogène et d'un groupement hydrocarbyle contenant d'environ 1 à environ 20 atomes de carbone avec un composé d'hydrocarbyl-carbonyl de formule

dans laquelle R2 est un groupement polyisobutylène ayant un poids moléculaire moyen en nombre variant d'environ 200 à environ 3000 daltons. Sans souhaiter être lié par des considérations théoriques, on pense que le produit de la réaction de l'amine et du composé hydrocarbylcarbonyle est un aminotriazole, comme un composé de bis-aminotriazole de formule

incluant les tautomères ayant un poids moléculaire moyen en nombre variant d'environ 200 à environ 3000 daltons. Le cycle à cinq chaînons du triazole est considéré comme étant aromatique. Les aminotriazoles sont assez stables aux agents oxydants et sont extrêmement résistants à l'hydrolyse. On pense, bien qu'on n'en soit pas certain, que le produit de la réaction est du bis-3-amino-l, 2,4-triazole de polyalcényle.

Comme utilisé ici, le terme « groupement hydrocarbyle » ou « hydrocarbyle » est utilisé dans son sens ordinaire, qui est bien connu des hommes du métier. Particulièrement, il se rapporte à un groupement ayant un atome de carbone attaché directement au restant d'une molécule et ayant un caractère hydrocarboné prédominant. Des exemples de groupements hydrocarbyle incluent : (1) des substituants hydrocarbonés, c'est-à-dire, des substituants aliphatiques (par exemple, alkyle ou alcényle), alicycliques (par exemple, cycloalkyle, cycloalcényle), et des substituants aromatiques substitués par des groupements aromatiques, aliphatiques, et alicycliques, ainsi que des substituants cycliques dans lesquels le cycle est complété par une autre portion de la molécule (par exemple, deux substituants forment conjointement un radical alicyclique); (2) des substituants hydrocarbonés substitués, c'est-à-dire, des substituants contenant des groupements non hydrocarbonés qui, dans le contexte de la présente description, ne changent pas le substituant hydrocarboné prédominant (par exemple, halo (en particulier, chloro et fluoro), hydroxy, alcoxy, mercapto, alkylmercapto, nitro, nitroso, et sulfoxy); (3) des hétérosubstituants, c'est-à-dire, des substituants qui, bien qu'ayant un caractère hydrocarboné prédominant, dans le contexte de cette description, contiennent un atome autre qu'un atome de carbone dans un cycle ou une chaîne autrement composée d'atomes de carbone. Les hétéroatomes incluent le soufre, l'oxygène, l'azote, et englobent des substituants comme ceux de pyridyle, furyle, thiényle, et imidazolyle. En général, pas plus de deux, ou comme un autre exemple, pas plus d'un, substituants non hydrocarbonés seront présents par dix atomes de carbone dans le groupement hydrocarbyle ; dans certaines formes de réalisation, il n'y aura pas de substituant non hydrocarboné dans le groupement hydrocarbyle.

Par « carburants biorenouvelables » et « carburants biodiesel » comme utilisés ici, on entend n'importe quel carburant qui est dérivé de ressources autres que le pétrole. Ces ressources incluent, mais n'y sont pas limitées, le blé, le maïs, le soja et d'autres cultures ; des graminées, comme le panic érigé, le miscanthus et des graminées hybrides ; des algues, le varech, des huiles végétales ; des graisses naturelles ; et des mélanges de ceux-ci. Dans un aspect, le carburant biorenouvelable peut inclure des alcools monohydroxy, comme ceux ayant de 1 à environ 5 atomes de carbone. Des exemples non limitant d'alcools monohydroxy appropriés incluent le méthanol, l'éthanol, le propanol, le n-butanol, l'isobutanol, l'alcool de t-butyle, l'alcool d'amyle et l'alcool d'isoamyle.

Comme utilisé ici, le terme « quantité majeure » est compris comme signifiant une quantité plus grande ou égale à 50% en poids, par exemple d'environ 80 à environ 98% en poids par rapport au poids total de la composition. De plus, comme utilisé ici, le terme « quantité mineure » est compris comme signifiant une quantité inférieure à 50% en poids par rapport au poids total de la composition.

Comme utilisé ici, le terme « sels ou dépôts de sels » désigne des carboxylates métalliques.

Composé d'amine

Des composés d'amine appropriés de formule

peuvent être choisis parmi des guanidines et des aminoguanidines ou des sels de celles-ci dans lesquels R et R1 sont comme définis ci-dessus. Par conséquent, le composé d'amine peut être choisi parmi des sels inorganiques de guanidines, comme les sels d'halogénure, de carbonate, de nitrate, de phosphate et d'orthophosphate. Le terme « guanidines » se rapporte à la guanidine et aux dérivés de guanidine comme 1'aminoguanidine. Dans une forme de réalisation, le composé de guanidine pour la préparation de 1'additive est le bicarbonate d'aminoguanidine. Les bicarbonates d'aminoguanidine sont facilement disponibles dans des sources commerciales, ou peuvent être préparés d'une manière bien connue.

Composé d'hydrocarbylcarbonyle

Le composé réactif d'hydrocarbylcarbonyle (1) de l'additif peut être n'importe quel composé approprié ayant une partie hydrocarbyle et une partie carbonyle, et qui est capable de se lier avec le composé d'amine pour former les additifs de la divulgation. Des exemples non limitant de composés hydrocarbylcarbonyle appropriés incluent, mais n'y sont pas limités, des anhydrides succiniques substitués par un hydrocarbyle, des acides succiniques substitués par un hydrocarbyle, et des esters d'acides succiniques substitués par un hydrocarbyle.

Dans certains aspects, le composé d'hydrocarbylcarbonyle peut être un réactif d'anhydride succinique de polyalkylène ayant la formule suivante :

dans lequel R2 est une partie polyisobutylène ayant un poids moléculaire moyen en nombre d'environ 100 à environ 5000. Par exemple, le poids moléculaire moyen en nombre de R2 peut varier d'environ 200 à environ 3000 daltons, comme mesuré par GPC. Sauf indication contraire, les poids moléculaires dans le présent mémoire descriptif sont des poids moléculaires moyens en nombre.

Les radicaux R2 polyalcényle peuvent être l'isobutylène. Par exemple, le radical polyalcényle peut être un homopolymère de polyisobutylène comprenant d'environ 10 à environ 60 groupements isobutylène, comme d'environ 20 à environ 30 groupements isobutylène. Les composés de polyalcényle utilisés pour former les radicaux R2 polyalcényle peuvent être formés par n'importe quel procédé approprié, comme par oligomérisation catalytique classique d'alcènes.

Dans certains aspects, des polyisobutènes de réactivité élevée ayant des proportions relativement élevées de molécules de polymère avec un groupement terminal vinylidène peuvent être utilisés pour former le groupement R2. Dans un exemple, au moins environ 60% en mole, comme environ 70% en mole à environ 90% en mole, des polyisobutènes comprennent des doubles liaisons terminales oléfiniques. Il existe une tendance générale dans l'industrie à convertir en polyisobutènes de réactivité élevée et des polyisobutènes de réactivité élevée bien connus sont divulgués, par exemple, dans le brevet U.S. no. 4 152 499, dont la divulgation est incorporée ici à titre de référence dans sa totalité.

Des exemples spécifiques de composés d'hydrocarbylcarbonyle incluent des composés tels que des anhydrides dodécènylsucciniques, 1'anhydride succinique d'alcényle en Ci6-i8 et l'anhydride succinique de polyisobutényle (PIBSA). Dans certaines formes de réalisation, le PIBSA peut avoir une partie de polyisobutylène avec une teneur en vinylidène variant d'environ 4% à plus d'environ 90%. Dans certaines formes de réalisation, le rapport du nombre de groupements carbonyle au nombre de parties hydrocarbyle dans le composé hydrocarbylcarbonyle peut varier d'environ 1:1 à environ 6:1.

Dans certains aspects, approximativement une mole d'anhydride maléique peut être mise à réagir par mole de polyalkylène, de telle sorte que l'anhydride succinique de polyalcényle résultant a environ 0,8 à environ 1 groupement anhydride succinique par substituant de polyalkylène. Dans d'autres aspects, le rapport en poids des groupements anhydride succinique aux groupements alkylène peut varier d'environ 0,5 à environ 3,5, comme d'environ 1 à environ 1,1.

Les composés hydrocarbylcarbonyle peuvent être obtenus en utilisant n'importe quel procédé approprié. Les procédés pour la formation des composés hydrocarbylcarbonyle sont bien connus dans la technique. Un exemple d'un procédé connu pour former un composé hydrocarbylcarbonyle comprend le mélange d'une polyoléfine et d'anhydride maléique. Les réactifs de polyoléfine et d'anhydride maléique sont chauffés à des températures de, par exemple, environ 150°C à environ 250°C, facultativement, en utilisant un catalyseur, comme du chlore ou un peroxyde. Un autre procédé exemplaire de fabrication d'anhydride succinique de polyalkylène est décrit dans le brevet U. S. no. 4 234 435, qui est incorporé ici à titre de référence dans sa totalité.

Les composés hydrocarbylcarbonyle et amine décrits ci-dessus peuvent être mélangés conjointement sous des conditions appropriées pour fournir les composés d'aminotriazole du produit souhaité de la présente divulgation. Dans un aspect de la présente divulgation, les composés réactifs peuvent être mélangés conjointement dans un rapport en mole de 1'hydrocarbylcarbonyle à l'amine variant d'environ 1:1 à environ 1:2,5. Par exemple, le rapport en mole des réactifs peut varier d'environ 1:1 à environ 1:2,2.

Des températures de réaction appropriées peuvent varier d'environ 155°C à environ 200°C à la pression atmosphérique. Par exemple, les températures de réaction peuvent varier d'environ 160°C à environ 190°C. N'importe quelle pression de réaction peut être utilisée, comme, y compris des pressions subatmosphériques ou des pressions supra-atmosphériques. Cependant, la plage de températures peut être différente de celle listée si la réaction est effectuée à une pression autre que la pression atmosphérique. La réaction peut être effectuée pendant une période de temps dans la plage d'environ 1 heure à environ 8 heures, de préférence, dans la plage d'environ 2 heures à environ 6 heures.

Dans certains aspects de la présente divulgation, le composé (A) peut être utilisé en combinaison avec un support soluble de carburant diesel. Ces supports peuvent être de divers types, comme des liquides ou des solides, par exemple, des cires. Des exemples de supports liquides incluent, mais n'y sont pas limités, l'huile minérale et des oxygénâtes, comme des éthers polyalcoxylés liquides (aussi connus comme des polyalkylèneglycols ou des éthers de polyalkylène), des phénols polyalcoxylés liquides, des esters polyalcoxylés liquides, des amines polyalcoxylées liquides et des mélanges de ceux-ci. Des exemples de supports oxygénate peuvent être trouvés~ dans le brevet U. S. n° 5 752 989, publié le 19 mai 1998 par Henly et. al., dont la description est incorporée ici à titre de référence dans sa totalité. Des exemples supplémentaires de supports oxygénate incluent des polyalcoxylates d'aryle substitués par des alkyles décrits dans la publication du brevet U. S. n° 2003/0131527, publiée le 17 juillet 2003 par Colucci et. al., dont la description est incorporée ici à titre de référence dans sa totalité.

Dans d'autres aspects, les compositions de la présente divulgation peuvent ne pas contenir de support. Par exemple, certaines compositions de la présente application peuvent ne pas contenir d'huile minérale ou d'oxygénâtes, comme ces oxygénâtes décrits ci-dessus.

Un ou plusieurs composés facultatifs supplémentaires peuvent être présents dans les compositions de carburant des formes de réalisation divulguées. Par exemple, les carburants peuvent contenir des quantités classiques d'additifs améliorant l'indice de cétane, d'inhibiteurs de corrosion, d'additif améliorant le fluage à froid (additif CFPP), d'abaisse-point d'écoulement, de solvants, de désémulsifiants, d'additifs de lubricité, de charge modifiant le coefficient de frottement, de stabilisants de type amine, d'additifs améliorant la combustion, de dispersants, d'antioxydants, de stabilisants thermiques, d'additifs améliorant la conductivité, de désactivateurs de métaux, de colorants marqueurs, d'accélérateurs d'ignition de nitrate organique, de composés de tricarbonyle de manganèse cyclomatique, et d'autres. Dans certains aspects, les compositions décrites ici peuvent contenir environ 10 pour cent en poids ou moins, ou dans d'autres aspects, environ 5 pour cent en poids ou moins, sur base du poids total du concentré d'additif, d'un ou de plusieurs des additifs ci-dessus. Similairement, les carburants peuvent contenir des quantités appropriées de composants de mélange de carburant classiques comme le méthanol, l'éthanol, des dialkyléthers, et d'autres.

Dans certains aspects des formes de réalisation divulguées, des accélérateurs d'ignition de nitrate organique qui incluent des nitrates aliphatiques ou cycloaliphatiques dans lesquels le groupement aliphatique ou cycloaliphatique est saturé, et qui contiennent jusqu'à environ 12 carbones peuvent être utilisés. Des exemples d'accélérateurs d'ignition de nitrate organique qui peuvent être utilisés sont le nitrate de méthyle, le nitrate d'éthyle, le nitrate de propyle, le nitrate d'isopropyle, le nitrate d'allyle, le nitrate de butyle, le nitrate d'isobutyle, le nitrate de sec-butyle, le nitrate de tert-butyle, le nitrate d'amyle, le nitrate d'isoamyle, le nitrate de 2-amyle, le nitrate de 3-amyle, le nitrate d'hexyle, le nitrate d'heptyle, le nitrate de 2-heptyle, le nitrate d'octyle, le nitrate d'isooctyle, le nitrate de 2-éthylhexyle, le nitrate de nonyle, le nitrate de décyle, le nitrate d'undécyle, le nitrate de dodécyle, le nitrate de cyclopentyle, le nitrate de cyclohexyle, le nitrate de méthylcyclohexyle, le nitrate de cyclododécyle, le nitrate de 2-éthoxyéthyle, le nitrate de 2 — ( 2— éthoxyéthoxy)éthyle, le nitrate de tétrahydrofuranyle, et d'autres. Des mélanges de ces matériaux peuvent.aussi être utilisés.

Des exemples de désactivateurs de métaux facultatifs appropriés utiles dans les compositions de la présente demande sont divulgués dans le brevet U.S. n° 4 482 357, publié le 13 novembre 1984, dont la divulgation est incorporée ici à titre de référence dans sa totalité. De tels désactivateurs de métaux incluent, par exemple, le salicylidène-o-aminophénol, le disalicylidène éthylènediamine, la disalicylidène propylènediamine, et le N,N'-disalicylidène-1,2-diaminopropane.

Des composés de tricarbonyle de manganèse cyclomatique facultatifs qui peuvent être utilisés dans les compositions de la présente demande incluent, par exemple, du tricarbonyle de cyclopentadiényle manganèse, du tricarbonyle de méthylcyclopentadiényle manganèse, du tricarbonyle d'indényle manganèse et du tricarbonyle d'éthylcyclopentadiényle manganèse. D'autres exemples encore de composés de tricarbonyle de manganèse cyclomatique appropriés sont divulgués dans les brevets Ü.S. n° 5 575 823, publié le 19 novembre 1996, et U.S. n° 3 015 668, publié le 2 janvier 1962, dont les divulgations sont toutes deux incorporées ici à titre de référence dans leur totalité.

Dans une forme de réalisation, la composition de carburant de la divulgation peut inclure (B) un mélange d'un dispersant de succinimide substitué par un hydrocarbyle en combinaison avec le composant (A) décrit ci-dessus. Comme utilisé ici, le terme « succinimide » a pour signification d’englober le produit de la réaction complète de la réaction entre une amine et un acide ou anhydride succinique substitué par un hydrocarbyle (ou comme un agent d'acylation succinique), et est supposé englober les composés dans lesquels le produit peut avoir des liaisons amide, et/ou sel en plus de la liaison imide du type qui résulte de la réaction de ou du contact avec une partie amine et une partie anhydride.

Des anhydrides succiniques substitués par un hydrocarbyle appropriés peuvent être formés en faisant d'abord réagir un hydrocarbure oléfiniquement insaturé d'un poids moléculaire souhaité avec de l'anhydride maléique. Les températures de réaction d'environ 100°C à environ 250°C peuvent être utilisées.

Avec des hydrocarbures oléfiniquement insaturés de points d'ébullition supérieurs, de bons résultats peuvent être obtenus à environ 200°C à environ 250°C. Cette réaction peut être favorisée par l'addition de chlore.

Les oléfines typiques peuvent inclure, mais n'y sont pas limitées, des oléfines de cires craquées, des alpha-oléfines linéaires, des alpha-oléfines à chaîne ramifiée, des polymères et des copolymères d'oléfines inférieures. Les oléfines peuvent être choisies parmi l'éthylène, le propylène, le butylène, comme l'isobutylène, le 1-octane, le 1-hexène, le 1-décène et d'autres. Des polymères et/ou des copolymères utiles peuvent inclure, mais n'y sont pas limités, du polypropylène, des polybutènes, du polyisobutène, des copolymères d'éthylène-propylène, des copolymères d'éthylène-isobutylène, des copolymères de propylène-isobutylène, des copolymères d'éthylène-1-décène et d'autres.

Dans un aspect des formes de réalisation divulguées, les substituants hydrocarbyle des anhydrides succiniques substitués par un hydrocarbyle sont des polymères d'isobutylène. Des polyisobutènes appropriés pour l'utilisation ici incluent ceux formés à partir de HR-PIB ayant au moins environ 60%, comme environ 70% à environ 90% et plus, de teneur en vinylidène terminal. Des polyisobutènes appropriés peuvent inclure ceux préparés en utilisant des catalyseurs de BF3. Le poids moléculaire moyen en nombre du substituant polyisobutylène peut varier sur une large plage, par exemple d'environ 100 à environ 5000, comme d'environ 500 à environ 5000 daltons, comme déterminé par GPC.

Des réactifs carboxyliques autres que l'anhydride maléique peuvent être utilisés comme l'acide maléique, l'acide fumarique, l'acide malique, l'acide tartrique, l'acide itaconique, l'anhydride itaconique, l'acide citraconique, l'anhydride citraconique, l'acide mésaconique, l'anhydride éthylmaléique, l'anhydride diméthylmaléique, l'acide éthylmaléique, l'acide diméthylmaléique, l'acide hexylmaléique et d'autres, incluant les halogénures d'acide correspondants et les esters aliphatiques inférieurs. Un rapport en mole de l'anhydride maléique à l'oléfine dans le mélange de réaction peut varier largement. Par conséquent, le rapport en mole peut varier d'environ 5:1 à environ 1,5, par exemple d'environ 3:1 à environ 1:3, et comme autre exemple, l'anhydride maléique peut être utilisé dans un excès stœchiométrique pour forcer la réaction jusqu'à l'achèvement. L'anhydride maléique qui n'a pas réagi peut être éliminé par distillation sous vide. N'importe laquelle de nombreuses polyamines peut être utilisée dans la préparation du dispersant de succinimide substitué par un hydrocarbyle. Des polyamines exemplaires non limitantes peuvent inclure le bicarbonate d'aminoguanidine (AGBC), la diéthylène-triamine (DETA), la triéthylènetétramine (TETA), la tétraéthylènepentamine (ΤΕΡΑ), la pentaéthylènehexamine (PEHA) et des polyamines lourdes. Une polyamine lourde peut comprendre un mélange de polyalkylènepolyamines ayant de petites quantités d'oligomères de polyamine inférieure comme les ΤΕΡΑ et PEHA, mais principalement des oligomères ayant sept atomes d'azote ou plus, deux amines primaires ou plus par molécule, et plus de ramifications extensives que des mélanges de polyamines classiques. Des polyamines supplémentaires non limitantes qui peuvent être utilisées pour préparer le dispersant de succinimide substitué par un hydrocarbyle sont divulguées dans le brevet U. S. n° 6 548 458, dont la divulgation est incorporée ici à titre de référence dans sa totalité. Dans une forme de réalisation de la divulgation, la polyamine peut être sélectionnée à partir de la tétraéthylènepentamine (ΤΕΡΑ).

Dans une forme de réalisation, le dispersant peut inclure des composés de formule :

dans lequel n représente 0 ou un entier de 1 à 5, et R2 est un substituant hydrocarbyle comme défini ci-dessus. Dans une forme de réalisation, n est 3 et R2 est un substituant polyisobutényle, comme celui dérivé des polyisobutylènes ayant au moins environ 60% en mole, comme environ 70% en mole à environ 90% en mole et plus, de teneur en vinylidène terminal. Les composés de formule précédente peuvent être le produit de la réaction d'un anhydride succinique substitué par un hydrocarbyle, comme un anhydride polyisobutényl-succinique (PIBSA) et une polyamine, par exemple la tétraéthylènepentamine (ΤΕΡΑ).

Quand on formule les compositions de carburant de cette demande, les additifs peuvent être utilisés dans des quantités suffisantes pour réduire ou inhiber la formation de dépôt dans un moteur diesel. Dans certains aspects, les carburants peuvent contenir des quantités mineures du composé de bis-aminotriazole décrit ci-dessus, qui contrôle ou réduit la formation de dépôts sur le moteur, par exemple des dépôts sur l'injecteur dans les moteurs diesel. Par exemple, les carburants diesel de cette demande peuvent contenir, sur une base d'ingrédient actif, une quantité de composé de bis-aminotriazole dans la plage d'environ 5 mg à environ 500 mg de composé de bis-aminotriazole par kg de carburant, comme dans la plage d'environ 20 mg à environ 120 mg de composé de bis-aminotriazole par kg de carburant. Dans certains aspects, où un support est utilisé, les compositions de carburant peuvent contenir, sur une base d'ingrédients actifs, une quantité du support dans la plage d'environ 1 mg à environ 100 mg de support par kg de carburant, comme environ 5 mg à environ 50 mg de dispersant par kg de carburant. La base d'ingrédients actifs exclut le poids (i) des composants qui n'ont pas réagi comme les composés de polyalkylène associés avec et restant dans le produit tels que produits et utilisés, et (ii) du ou des solvant (s), si présent (s), utilisés dans la fabrication du composé de bis-aminotriazole soit durant soit après sa formation mais avant l'addition d'un support, si un support est utilisé.

Dans un autre aspect, les compositions de carburant présentement divulguées peuvent contenir, sur une base d'ingrédient actif, un dispersant (B) comme décrit ici dans une quantité variant d'environ 50 à environ 500 ppm, comme d'environ 80 ppm à environ 200 ppm en poids sur base du poids total de la composition de carburant.

Dans les aspects où un support est utilisé, les compositions de carburant peuvent contenir, sur base des ingrédients actifs, une quantité de support variant d'environ 10 mg à environ 1000 mg de support par kg de carburant, comme environ 25 mg à environ 700 mg de support par kg de carburant. La base d'ingrédient actif exclut le poids de (i) des composants qui n'ont pas réagi associés avec et restant dans les additifs divulgués tels que produits et utilisés, et (ii) un ou des solvant(s), si présents, utilisés dans la fabrication des additifs divulgués soit durant soit après sa formation mais avant l'addition d'un support, si un support est utilisé.

Les additifs de la présenté demande, incluant le composé de bis-aminotriazole décrit ci-dessus, et des additifs facultatifs utilisés dans la formulation des carburants de cette invention peuvent être mélangés dans le carburant diesel de base individuellement ou dans diverses sous-combinaisons. Dans certaines formes de réalisation, les composants d'additifs de la présente demande peuvent être mélangés dans le carburant diesel simultanément en utilisant un concentré d'additifs, étant donné que cela permet de tirer parti de la compatibilité mutuelle et de la commodité offerte par la combinaison des ingrédients quand ils sont sous la forme d'un concentré d'additifs. De même, l'utilisation d'un concentré peut réduire le temps de mélange et diminuer la possibilité d'erreurs de mélange.

Donc, dans certaines formes de réalisation, la présente demande concerne un additif pour carburant diesel, comprenant le composé de bis-aminotriazole, le composé étant le produit de la réaction d'au moins une guanidine et au moins un anhydride succinique de polyalkylène, comme décrit ci-dessus. L'additif peut comprendre un ou ·plusieurs des ingrédients supplémentaires listés ci-dessus. L'additif peut être emballé et vendu séparément du carburant diesel, par exemple, sous une forme concentrée. L'additif peut ensuite être mélangé avec le carburant diesel par le client, comme souhaité.

Les carburants diesel de la présente demande peuvent être applicables au fonctionnement à la fois des moteurs diesel fixes (par exemple, les moteurs utilisés dans les installations de production d'électricité, dans les stations de pompage, etc.) et dans les moteurs diesel mobiles (par exemple, les moteurs utilisés comme moteur principal dans les automobiles, les camions, les équipements pour niveler les routes, les véhicules militaires, etc.). Par conséquent, des aspects de la présente demande concernent des procédés pour réduire la quantité de dépôts sur l'injecteur d'un moteur diesel ayant au moins une chambre de combustion et un ou plusieurs systèmes d'injection directe de carburant en connexion fluide avec la chambre de combustion. Dans un autre aspect, les améliorations peuvent aussi être observées dans les systèmes d'injection indirecte de carburant diesel. Dans certains aspects, les procédés comprennent l'injection d'un carburant pour compression ignition à base d'hydrocarbures comprenant l'additif de bis-aminotriazole de la présente demande, par les injecteurs du moteur diesel dans la chambre de combustion, et 1'ignition du carburant pour compression ignition. Dans certains aspects, le procédé peut aussi comprendre le mélange dans le carburant diesel d'au moins un des ingrédients facultatifs supplémentaires décrits ci-dessus.

Dans une forme de réalisation, les carburants diesel de la présente demande peuvent être essentiellement exempts, comme dépourvus, de composés dispersants classiques de succinimide. Le terme « essentiellement exempt » est défini pour les buts de cette demande pour être des concentrations n'ayant pratiquement aucun effet mesurable sur la propreté d'un injecteur ou la formation des dépôts.

Dans encore d'autres aspects de la présente demande, l'additif pour carburant peut être exempt ou pratiquement exempt de 1,2,4-triazoles autres que les triazoles décrits ci-dessus. Par exemple, les compositions peuvent être pratiquement exemptes de triazoles de formule II,

où R4 et R5 sont indépendamment choisis parmi l'hydrogène et des groupements hydrocarbyle, avec la condition qu'au moins un des R4 et R5 n'est pas hydrogène. Des exemples de groupements hydrocarbyle incluent des groupements alkyle en C2 à C50 linéaires, ramifiés ou cycliques ; des groupements alcényle en C2 à C50 linéaires, ramifiés ou cycliques ; et des groupements aryle substitués ou non substitués, comme des groupements phényle, des groupements tolyle et-des groupements xylyle.

Sans vouloir être lié par une théorie, on pense que les dépôts de sels internes dans les injecteurs de carburant peuvent être provoqués par la contamination d'ions métalliques dans le carburant. Les ions métalliques peuvent provenir du carburant de base lui-même ou d'additifs introduits dans le carburant de base. Quand présents, les ions métalliques peuvent réagir avec les additifs pour carburant de carboxylate fonctionnel comme des inhibiteurs de corrosion (par exemple, un inhibiteur de corrosion d'acide dodécylsuccinique), et/ou des esters d'acide gras de biodiesel pour former des dépôts de type sel. Quand des injecteurs modernes sont fabriqués pour des tolérances extrêmement étroites, n'importe lequel de ces dépôts peut restreindre sévèrement le mouvement des composants internes des injecteurs. Par conséquent, les dépôts de sels peuvent produire une perte notable de performance due à l'encrassement des aiguilles d'injection, une économie de carburant réduite, une perte de puissance, et des émissions accrues. Les dépôts internes sont typiquement moins prévalents dans les carburants diesel classiques, mais se sont manifestés eux-mêmes dans les carburants ULSD. Comme établi ci-avant, le composé (A) seul ou en combinaison avec le composant (B) s'est révélé, de manière surprenante, comme nettoyant et/ou prévenant la formation de tels dépôts sur les injecteurs de carburant.

EXEMPLES

Les exemples suivants sont illustratifs des formes de réalisation exemplaires de la divulgation. Dans ces exemples ainsi que partout dans cette demande, toutes les parties et les pourcentages sont donnés en poids sauf indication contraire. Il est prévu que ces exemples sont présentés dans le but d'illustrer seulement et ne visent pas à limiter la portée de l'invention décrite ici.

Dans les exemples suivants, on évalue l'effet des additifs du composé (A) et/ou (A) plus (B) sur le carburant diesel contaminé avec des sels de carboxylate pour des systèmes de carburant diesel de rampe commune à haute pression. Un test moteur est utilisé pour démontrer la propension des carburants à provoquer l'encrassement de l'injecteur de carburant et est aussi utilisé pour démontrer la capacité de certains additifs pour carburant à prévenir ou à contrôler le dépôt interne dans les injecteurs. Un banc d'essai au dynamomètre moteur est utilisé pour l'installation du moteur diesel Peugeot DW10 pour l'exécution des tests d'encrassement de l'injecteur. Le moteur est un moteur 2,0 litre ayant quatre cylindres. Chaque chambre de combustion a quatre valves et les injecteurs de carburant sont des injecteurs DI piézo de la classification Euro V.

La procédure de protocole de base consiste à faire tourner le moteur pendant un cycle de 8 heures et à laisser le moteur à température (moteur arrêté) pendant une période de temps prescrite. La performance de l'injecteur est ensuite caractérisée en mesurant la température d'échappement du cylindre pour chaque cylindre. Un test est stoppé et considéré comme étant raté (encrassement d'un ou de plusieurs injecteurs) si la température d'échappement d'un quelconque cylindre est supérieure de plus de 65°C à une autre température d'échappement de cylindre à tout moment dans le temps. Un test est aussi considéré comme étant raté si après avoir laissé le moteur refroidir à température ambiante, un démarrage à froid montre une différence de température de 45°C ou plus dans les températures d'échappement du cylindre. L'encrassement de l'aiguille et donc la rupture pourraient aussi être confirmés par le désassemblage de l'injecteur et en déterminant subjectivement la force requise pour retirer l'aiguille du corps du gicleur. Les tests de propreté sont effectués pour la performance de maintien de la propreté ainsi que de la performance de nettoyage.

La préparation de l'essai implique le rinçage du carburant de l'essai antérieur provenant du moteur avant de retirer les injecteurs. Les injecteurs des tests sont inspectés, nettoyés et réinstallés dans le moteur. Si de nouveaux injecteurs sont sélectionnés, les nouveaux injecteurs sont soumis à un cycle d'adaptation de 16 heures. Ensuite, le moteur est démarré en utilisant le programme de cycle d'essai souhaité. Une fois que le moteur a été réchauffé, la puissance est mesurée à 4000 tr/min et pleine charge pour évaluer la restauration pleine puissance après nettoyage des injecteurs. Si les mesures de puissance sont dans la spécification, le cycle d'essai est initié. Le tableau 1 suivant fournit une représentation du cycle d'essai d'encrassement DW10 qui est utilisé pour évaluer les additifs pour carburant selon la divulgation.

Tableau 1 - Représentation d'une heure de cycle d'essai de collage DW10

Exemple 1

Test d'encrassement d'injecteur de moteur

Les tests d'encrassement de gicleur de moteur diesel sont effectués en utilisant le moteur Peugeot DW10 suivant le protocole du tableau 1. Pour le test de maintien de la propreté, le moteur fonctionne avec du carburant diesel contaminé avec des sels de carboxylate métallique et avec l'additif détergent indiqué dans l'exemple. Pour le test de nettoyage, le moteur fonctionne d'abord avec du carburant diesel contaminé avec des sels de carboxylate métallique sans additif détergent pour établir une ligne de base des injecteurs de carburant encrassés. Ensuite, le moteur fonctionne avec le même carburant contenant l'additif détergent indiqué. Dans tous les tests, les carburants testés contiennent 200 ppm en volume de modificateur de lubricité et 1600 ppm en volume d'additif améliorant l'indice de cétane, 20 ppm en poids d'acide dodécylsuccinique, 3 ppm en poids de NaOH, et 25 ppm en poids volume d'eau. Au commencement du test, aucun encrassement d'injecteur n'est indiqué par une

température uniforme du gaz d'échappement pour les 4 cylindres comme montré (dans la figure 1). Cependant, un démarrage à froid du moteur après 8 heures montre un encrassement de l'injecteur comme montré dans la figure 2. Dans toutes les figures, la courbe A correspond au cylindre 1, la courbe B correspond au cylindre 2, la courbe C correspond au cylindre 3 et la courbe D correspond au cylindre 4.

Exemple comparatif 2

Dans cet exemple, un additif dispersant classique de succinimide est ajouté au carburant à un taux de traitement de 75 ppm en poids. La figure 3 montre l'encrassement des injecteurs après un test de 16 heures avec le carburant contenant le détergent classique.

Exemple comparatif 3

Dans cet exemple, une formulation d'additif pour carburant diesel à base de sel d'ammonium quaternaire est ajoutée au carburant à un taux de traitement de 75 ppm en poids. La figure 4 montre l'encrassement de l'injecteur après un test de 7 heures avec ce carburant.

Exemple 4

Le composé (A) est ajouté au carburant à un taux de traitement de 75 ppm en poids. Après un test de 16 heures, la figure 5 montre qu'aucun des injecteurs n'est encrassé. L'inspection physique des injecteurs lors de l'achèvement du test confirme qu'aucun des injecteurs n'est encrassé.

Exemple 5

Dans cet essai, le composé (A) à 15 ppm en poids est combiné avec le composé (B) à 60 ppm en poids pour un taux de traitement total de 75 ppm en poids. La figure 6 montre qu'après un essai de 16 heures, aucun des injecteurs n'est encrassé.

Exemple 6

Dans cet essai, la capacité de l'additif détergent à nettoyer des injecteurs de carburant sales est démontrée. Les injecteurs de carburant sales ont des températures d'échappement similaires à la figure 2 avant l'addition d'un mélange de composé (A) à 10 ppm en poids et de composé (B) à 40 ppm en poids pour un taux de traitement total de 50 ppm en poids dans le carburant. La figure 7 montre qu'après un essai de 8 heures, aucun des injecteurs n'est collé.

Comme indiqué dans les exemples précédents, les additifs pour carburant contenant le composé (A) ou le composé (A) plus le composé (B) fournissent une réduction significative des dépôts internes dans les injecteurs de carburant diesel quand les moteurs fonctionnent avec des carburants ULSD par comparaison aux additifs détergents pour carburant classiques.

Il faut noter que, comme utilisé dans cette divulgation et les revendications annexes, les formes singulières « un », « une », et « le », « la » incluent plusieurs référents sauf indication expresse et sans équivoque limitée à un seul référent. Comme utilisé ici, le terme « inclure » et ses variants grammaticaux sont supposés être non limitant, si bien que l'énumération des éléments d'une liste n'est pas à l'exclusion des autres éléments qui peuvent être substitués ou ajoutés aux éléments listés.

Dans les buts de ce mémoire descriptif et des revendications annexes, sauf indication contraire, tous les nombres exprimant des quantités, des pourcentages ou des proportions et d'autres valeurs numériques utilisées dans le mémoire descriptif et les revendications, doivent être compris comme étant modifiés dans tous les cas par le terme « environ ». Par conséquent, sauf indication contraire, les paramètres numériques établis dans le mémoire descriptif suivant et les revendications annexes sont des approximations qui peuvent varier en fonction des propriétés souhaitées qu'on veut obtenir par la présente divulgation. A tout le moins, et non comme une tentative pour limiter la demande de la doctrine des équivalents au cadre des revendications, chaque paramètre numérique devrait au moins être interprété à la lumière du nombre de chiffres significatifs et en appliquant des techniques ordinaires d'arrondissement.

Bien que des formes de réalisation particulières aient été décrites, des variantes, des modifications, des variations, des améliorations et des équivalents substantiels qui sont ou peuvent être présentement imprévus peuvent se présenter à la Demanderesse ou à d'autres hommes du métier. Par conséquent, les revendications annexes telles que déposées, et comme elles peuvent être amendées sont supposées englober de tels variantes, modifications, variations, améliorations et équivalents substantiels.

Claims (18)

1. REVENDICATIONS

   1. - Procédé pour le nettoyage de composants internes d'un injecteur de carburant pour moteur diesel comprenant le fonctionnement d'un moteur à injection de carburant diesel avec une composition de carburant comprenant (A) une quantité majeure de carburant, (B) d'environ 10 à environ 500 ppm en poids, sur base d'un poids total de la composition de carburant d'un composé de formule :

   et les tautomères et les énantiomères de celui-ci, dans lequel R2 est un groupement polyisobutylène ayant un poids moléculaire moyen en nombre variant de 100 à 5 000 daltons ; et(C)une quantité d'un dispersant d'hydrocarbylsuccinimide dans lequel un rapport en poids de B:C dans le carburant varie de 1:2 à 1:10.
2. 2. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel R2 est un groupement polyisobutylène ayant un poids moléculaire moyen en nombre d'environ 200 à environ 3 000 daltons.
3. 3. - Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le moteur à injection de carburant diesel comprend un moteur à injection directe de carburant diesel.
4. 4. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel le dispersant d'hydrocarbylsuccinimide comprend un produit de la réaction d'acide ou d'anhydride polyalcénylsuccinique avec de la tétraéthylène-pentamine.
5. 5. - Procédé selon la revendication 4, dans lequel l'acide ou l'anhydride polyalcénylsuccinique est dérivé de polyisobutylène ayant un poids moléculaire moyen en nombre variant de 800 à 1100 daltons.
6. 6. - Procédé selon la revendication 5, dans lequel le polyisobutylène comprend un polyisobutylène de réactivité élevée ayant au moins 70% en poids ou plus de doubles liaisons oléfiniques terminales.
7. 7. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le carburant comprend de 50 à 500 ppm en poids d'un mélange de B et C.
8. 8. - Procédé pour la réduction d'une quantité de dépôts de sels sur les composants internes d'un injecteur de carburant pour un moteur à injection de carburant diesel comprenant le fonctionnement du moteur diesel avec une composition de carburant comprenant (A) une quantité majeure de carburant diesel à très faible teneur en soufre, (B) d'environ 10 à environ 100 ppm en poids composé de formule :

   et les tautomères et les énantiomères de celui-ci, dans lequel R2 est un groupement polyisobutylène ayant un poids moléculaire moyen en nombre variant de 100 à 5000; et (C) une quantité d'un dispersant d'hydrocarbylsuccinimide, dans lequel un rapport en poids de B:C dans le carburant varie de 1:2 à 1:10.
9. 9. - Procédé selon la revendication 8, dans lequel R2 est un groupement polyisobutylène ayant un poids moléculaire moyen en nombre variant d'environ 200 à environ 3000 daltons.
10. 10. - Procédé selon la revendication 9, dans lequel le dispersant d'hydrocarbylsuccinimide comprend un produit de la réaction d'acide ou d'anhydride polyalcénylsuccinique avec de la tétraéthylène-pentamine.
11. 11. - Procédé selon la revendication 10, dans lequel l'acide ou l'anhydride polyalcénylsuccinique est dérivé de polyisobutylène ayant un poids moléculaire moyen en nombre variant de 800 à 1100 daltons.
12. 12. - Procédé selon la revendication 11, dans lequel le polyisobutylène comprend un polyisobutylène de réactivité élevée ayant au moins 70% en poids ou plus de doubles liaisons oléfiniques terminales.
13. 13. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, dans lequel le carburant comprend de 50 à 500 ppm en poids d'un mélange de B et C.
14. 14. - Procédé pour la prévention du bouchage d'un filtre pour carburant pour des injecteurs de carburant d'un moteur à injection de carburant diesel comprenant la fourniture d'une quantité majeure de carburant et d'une quantité mineure d'un mélange de (A) un composé de formule :

    et les tautomères et les énantiomères de celui-ci, dans lequel R2 est un groupement polyisobutylène ayant un poids moléculaire moyen en nombre variant de 100 à 5000 daltons et (B) une quantité de dispersant d'hydrocarbyl-succinimide, dans lequel un rapport en poids de A:B dans le carburant varie de 1:2 à 1:10 et dans lequel le carburant comprend d'environ 5 mg à environ 200 mg de composé (A) par kg de carburant, sur une base active; et l'écoulement du carburant à travers le filtre à carburant pour les injecteurs de carburant.
15. 15. - Procédé selon la revendication 14, dans lequel le filtre à carburant a des ouvertures de 2 microns pour l'écoulement du carburant.
16. 16. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 14 à 15, dans lequel le carburant comprend d'environ 20 mg à environ 120 mg de composé (A) par kg de carburant.
17. 17. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, dans lequel le carburant comprend un carburant diesel à très faible teneur en soufre (ULSD) .
18. 18. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moteur à injection de carburant diesel est un moteur à injection directe de carburant diesel.