相关申请的交叉引用

本申请要求2006年11月8日提交的名为“用作燃料或燃料添加剂的 配方”的美国临时专利申请No.60/864,928和2007年6月18日提交的名 为“用作燃料或燃料添加剂的配方”的美国临时专利申请No.60/944,576 的权益，它们经此引用并入本文。

领域

所公开的实施方案涉及能用作常规化石基燃料替代品的燃料。其也 可用作常规化石基燃料的添加剂，或代用燃料。

背景

已经开发出多种配方作为替代常规化石基燃料的代用燃料。加拿大 专利1340871中公开了此类燃料的一个实例，其中将醇与醚和润滑剂如 矿物油或植物油，如蓖麻油混合。也已经开发出用作将可再生碳源(如 醇)与化石燃料组合的代用燃料的配方。加拿大专利2513001中公开了 此类燃料的一个实例，其中将醇与石脑油和脂族酯混合。类似地，美国 专利No.4,300,912公开了包含石脑油(20-60％)、甲醇(10-40％)、丁醇 (20-40％)和胶体稳定剂的合成燃料配方，其通过将该配方在反应器中 加热至300℉随后使所得蒸气通过水冷式冷凝器并将液体燃料收集在储 罐中而制成。美国专利No.5,575,822公开了多种燃料和燃料添加剂。该 燃料的范围从二组分配方：如10至大约42％萜(优选苧烯)和大约1至 大约90％石脑油化合物，到更复杂的配方：如10至大约16w/w％苧烯， 大约19w/w％至大约45w/w％闪点为7℃至大约24℃的脂族烃、最优选 Varnish Makers and Painters(VM&P)石脑油，大约20w/w％至大约 40w/w％醇、最优选甲醇，大约9w/w％至大约36w/w％表面活性剂、最 优选乙二醇醚EB，且优选的燃料包含大约11.4w/w％苧烯、大约 40.7w/w％VM&P石脑油、大约15.5w/w％乙二醇醚EB、大约22w/w％ 甲醇和大约10.6w/w％蓖麻油。此类配方要求显著的燃料输送系统改良。 使用甲醇的配方使常规燃料管线和密封件，如O形环降低品质。此外， 甲醇是腐蚀性的，且蓖麻油在与甲醇混合时在燃料喷射器与汽化器中形 成沉积物，这降低部件的使用寿命并造成不适当的维修费用。此外， VM&P石脑油的相对高的闪点造成差的冷启动。

Whitworth的美国专利No.4,818,250和4,915,707描述了提纯苧烯用 作燃料或燃料添加剂的方法。该方法包括蒸馏含苧烯的油，接着除去水。 提出经蒸馏的苧烯与氧化抑制剂如对苯二胺混合在以至多20体积％的量 加入时作为汽油增量剂(gasoline extender)。遗憾地，在测力计中于动力 负荷下的实际测试中，向无铅87辛烷值汽油中加入20％苧烯导致严重的 提前点火，这对其作为汽油增量剂的实际价值造成严重问题。

在美国专利No.5,186,722中公开了萜类化合物基燃料。公开了非常 宽范围的萜烯、萜类化合物及其衍生物，包括苧烯、薄荷醇、里哪醇、 萜品烯、莰烯和蒈烯。通过裂化/还原法或通过辐射制备该燃料。苧烯表 现出通过该方法产生84％的1-甲基-4-(1-甲基乙基)苯。尽管该燃料优于 Whitworth的燃料，但生产成本相对高。

Barton与同事研究了桉叶油作为燃料添加剂。Barton和Knight(1997， Chemistry in Australia64(1)：4-6)确定了商业溶剂，且Barton和Tjandra (1988，Fluid phase eqilibria 44：117-123，1989，燃料68：11-17)确定了稳 定化石油/乙醇混合燃料作为桉油素(来自桉叶油)潜在用途。其在包含 极性和非极性组分(例如石油和乙醇)的混合燃料中充当共溶剂，由此 防止相分离。桉油素是桉叶油的主要成分，占该油的大约80％。在其它 研究中，使用桉叶油作为燃料。关于直馏(straight)桉叶油，性能非常 好，只是存在启动冷发动机的问题，这可以通过添加20至30％醇或汽油 来轻易地克服。

已经将各种植物油添加到燃料配方中以提高润滑值。例如，美国专 利No.5,730,029公开了在二冲程燃料中使用花生油，和具有高油酸含量 (80％)的其它油。高润滑值与高闪点的结合允许在高发动机温度下润 滑。该油的阻燃特征有助于提高功率。美国专利No.5,743,923公开了与 醇和石油分馏馏出物一起使用花生油。

美国专利申请系列号10/506963公开了一种燃料添加剂，其是包括充 当表面活性剂的所选乙氧基化烷基酚、脂肪酸酰胺、石脑油和油酸的乳 化组合物。优选的组合物包括按体积计的一份聚氧乙烯-壬基苯酚、两份 椰油酸二乙醇酰胺、两份重石脑油和一份油酸。该发明还扩展到包括该 组合物的烃类燃料。

尽管如上所述，但尚未提供在不改变硬件或软件的情况下在马力和 BTU输出方面有利地与现有燃料相匹敌的用在火花点燃式发动机(二冲 程、四冲程和喷气式发动机)中的组合物。目的是克服现有技术的缺陷。

概述

某些公开的实施方案涉及用作燃料或燃料添加剂的组合物。例如， 特定公开的实施方案涉及提供在不改变硬件或软件的情况下用在火花点 燃式发动机(二冲程和四冲程发动机)中的在马力与转矩方面有利地与 现有燃料相匹敌的代用燃料与燃料添加剂的组合物。通过选择具体组分 并将它们以规定的比率混合，所得组合物无论单独使用还是用作汽油添 加剂在燃烧时降低了有害排放，同时增加气态氧的排放。此外，通过选 择具体组分，提供了含有至多大约56％的生物衍生组分(其都是易于再 生的)的生物燃料或燃料添加剂。最后，其余大约44％可以在最低精制 程度下制备。

在一个实施方案中，该组合物包含中闪点至低闪点石脑油；至少一 种具有大约1至大约4个碳原子对1个羟基官能团(-OH)的比率的醇； 至少一种润滑油；和至少一种含氧天然芳族化合物，其中该含氧天然芳 族化合物：

(i)具有大约60℃至大约160℃的闪点；

(ii)具有至少一个含氧官能团；且

(iii)可溶于该组合物。

一方面，该组合物包含大约44％至大约71％ v/v的中闪点至低闪点 石脑油、大约10％至大约34％ v/v醇、大约0.5％至大约5％ v/v润滑油、 和大约0.3％至17％ v/v的含氧天然芳族化合物。

另一方面，该至少一种醇选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、 异丁醇、叔丁醇及其组合。

另一方面，该至少一种醇是：

(i)甲醇或乙醇或甲醇与乙醇的组合的其中之一；或

(ii)丁醇或异丙醇或丁醇与异丙醇的组合的其中之一。

另一方面，该含氧天然芳族化合物选自水杨酸甲酯、肉桂醛、水杨 酸、丁香油酚、它们的类似物和衍生物及其组合。

另一方面，该含氧天然芳族化合物是水杨酸甲酯。

另一方面，该润滑油是高闪点、高润滑性油。

另一方面，该高闪点、高润滑性油是花生油。

另一方面，该醇是甲醇。

另一方面，该醇是乙醇。

另一方面，该组合物包含大约44％至大约71％ v/v的中闪点至低闪 点石脑油、大约35％至大约40％ v/v丁醇或异丙醇或其混合物、大约0.5％ 至大约5％ v/v润滑油、和大约0.3％至17％ v/v的含氧天然芳族化合物。

在另一实施方案中，提供了用作燃料或燃料添加剂的组合物，其包 含：

闪点为大约-22℃至大约-50℃并包含短链烷烃、石蜡和环烷烃中的至 少一种的石油馏出物；

至少一种具有大约1至大约4个碳原子对1个羟基官能团的比率的 醇；

至少一种润滑油；和

至少一种含氧天然芳族化合物，其中该含氧天然芳族化合物(i)具 有大约60℃至大约160℃的闪点，(ii)具有至少一个含氧官能团，且(iii) 可溶于该组合物。

一方面，该组合物包含：

大约44％至大约71％ v/v石油馏出物；

大约10％至大约34％ v/v醇，其中该醇是(i)甲醇或乙醇或甲醇与 乙醇的组合的其中之一；或(ii)丁醇或异丙醇或丁醇与异丙醇的组合的 其中之一；

大约0.5％至大约5％ v/v润滑油；和

大约0.3％至17％ v/v的水杨酸甲酯、肉桂醛、水杨酸、丁香油酚、 它们的类似物和衍生物及其组合。

另一方面，该组合物包含大约59％ v/v石油馏出物、大约34％ v/v 的甲醇或乙醇或其组合、大约0.5％ v/v花生油、和大约6％ v/v水杨酸甲 酯。

另一方面，该组合物包含大约44％至大约71％ v/v石油馏出物、大 约35％至大约40％ v/v的丁醇、异丙醇或其混合物、大约0.5％至大约 5％ v/v润滑油、和大约0.3％至17％ v/v的含氧天然芳族化合物。

在另一实施方案中，提供用于减少氮氧化物排放的组合物，该组合 物包含石油馏出物、至少一种C1至C4醇、至少一种润滑油、和至少一 种含氧天然芳族化合物，该含氧天然芳族化合物：

(i)具有大约50℃至大约160℃的闪点；

(ii)具有至少一个含氧官能团；且

(iii)可溶于该组合物。

一方面，该组合物包含大约50％至大约70％ v/v的中闪点石脑油、 大约10％至大约45％ v/v的具有不少于大约14个碳原子对大约11个羟 基官能团的比率的醇、大约0.5％至大约2％ v/v的高闪点、高润滑性油、 和大约3％至10％ v/v的含氧天然芳族化合物。

另一方面，该组合物包含大约54％ v/v中闪点石脑油、大约29％ v/v 甲醇、大约0.5％ v/v的高闪点、高润滑性油、大约10.5％ v/v的丁醇或 异丙醇、和大约6％ v/v水杨酸甲酯。

另一方面，该组合物包含大约54％ v/v中闪点石脑油、大约29％ v/v 乙醇、大约0.5％ v/v的高闪点、高润滑性油、大约10.5％ v/v丁醇或异 丙醇、和大约6％ v/v水杨酸甲酯。

另一方面，该组合物进一步包含汽油。

另一方面，汽油占该组合物的大约10％至大约90％ v/v。

在另一实施方案中，提供一种方法，包括：

(i)制备包含中闪点至低闪点石脑油、醇(其中该醇具有大约1至 大约4个碳原子对1个羟基官能团的比率)、润滑油和含氧天然芳族化合 物的组合物；

(ii)将该组合物与大约0％至大约90％ v/v汽油混合以制备燃料； 和

(iii)用该燃料运行发动机。

在该方法的一个方面中，该至少一种含氧天然芳族化合物(i)具有 大约60℃至大约160℃的闪点，(ii)具有至少一个含氧官能团，且(iii) 可溶于该组合物。

在另一实施方案中，提供用作燃料或燃料添加剂的组合物，该组合 物包含中闪点至低闪点石脑油、至少一种具有大约1至大约4个碳原子 对1个羟基官能团的比率的醇、至少一种高闪点、高润滑性油、和水杨 酸甲酯，其中该石脑油和该醇占该组合物的大约88％至大约96％ v/v。

在另一实施方案中，提供一种方法，包括：

(i)提供包含闪点不高于-22℃的石油馏出物、至少一种具有大约1 至大约4个碳原子对1个羟基官能团的比率的醇、至少一种高闪点、高 润滑性油、和至少一种作为联合的共溶剂、火焰锋抑制剂和抗腐蚀剂的 组分的组合物；和

(ii)用该组合物作燃料。

在该方法的一个方面中，该组合物进一步限定为包含大约50％至大 约70％ v/v石油馏出物、大约20％至大约35％ v/v的该醇、大约0.3％至 大约2％ v/v的高闪点、高润滑性油、和大约3％至6％ v/v的作为联合的 共溶剂、火焰锋抑制剂和抗腐蚀剂的组分。

在该方法的另一方面中，该组合物包含大约54％ v/v中闪点石脑油、 大约29％ v/v甲醇、大约10.5％异丙醇或丁醇、大约0.5％v/v花生油、 和大约6％ v/v水杨酸甲酯。

在该方法的另一方面中，该组合物包含大约54％ v/v中闪点石脑油、 大约29％ v/v乙醇、大约10.5％异丙醇或丁醇、大约0.5％ v/v花生油、 和大约6％ v/v水杨酸甲酯。

在该方法的另一方面中，该组合物包含大约45％ v/v丁醇。

在该方法的另一方面中，该组合物包含大约45％ v/v异丙醇。

在另一实施方案中，提供一种方法，包括：

提供包含闪点不高于-22℃的石脑油、至少一种具有大约1至大约4 个碳原子对1个羟基官能团的比率的醇、至少一种高闪点、高润滑性油、 和至少一种作为联合的共溶剂、火焰锋抑制剂和抗腐蚀剂的组分的组合 物；和

用该组合物作燃料。

在该方法的一个方面中，该组合物包含大约50％至大约70％ v/v的 中至低闪点石脑油、大约20％至大约35％ v/v的该醇、大约0.3％至大约 2％ v/v的高闪点、高润滑性油、和大约3％至大约6％ v/v的作为联合的 共溶剂、火焰锋抑制剂和抗腐蚀剂的组分。

在该方法的另一方面中，该组合物进一步包含大约10.5％ v/v丁醇。

在该方法的另一方面中，该组合物进一步包含大约10.5％ v/v异丙 醇。

在另一实施方案中，提供了减少来自火花点火、汽油供燃料的发动 机的排放物中的氮氧化物的方法。该方法包括：

(i)制备包含中闪点至低闪点石脑油、醇、润滑油和含氧天然芳族 化合物的组合物；

(ii)将所述组合物与大约0至大约90％ v/v汽油混合以制备燃料；

(iii)用所述燃料向发动机供燃料；和

(iv)运行所述发动机，

由此减少所述发动机排放物中的氮氧化物。

在该方法的一个方面中，该醇具有大约1至大约4个碳对1个羟基 官能团的比率，且所述至少一种含氧天然芳族化合物的特征在于其：

(i)具有大约50℃至大约160℃的闪点；

(ii)具有至少一个含氧官能团；且

(iii)可溶于所述组合物。

在另一实施方案中，提供了一种组合物作为燃料的用途，其中该组 合物包含闪点不高于-22℃的石油馏出物、至少一种具有大约1至大约4 个碳对1个羟基官能团的比率的醇、至少一种高闪点、高润滑性油、和 至少一种作为联合的共溶剂、火焰锋抑制剂和抗腐蚀剂的组分。

在该用途的另一方面中，该组合物进一步限定为包含大约50％至大 约70％ v/v所述石脑油、大约20％至大约45％ v/v的所述醇、大约0.3％ 至大约2％ v/v的高闪点、高润滑性油、和大约3至6％ v/v的作为联合 的共溶剂、火焰锋抑制剂和抗腐蚀剂的组分。

在该用途的另一方面中，该组合物包含大约54％ v/v中闪点石脑油、 大约29％ v/v甲醇、大约10.5％异丙醇或丁醇、大约0.5％ v/v花生油、 和大约6％ v/v水杨酸甲酯。

在该用途的另一方面中，该组合物包含大约10.5％ v/v丁醇。

在该用途的另一方面中，该组合物包含大约10.5％ v/v异丙醇。

在另一实施方案中，提供一种组合物作为燃料添加剂的用途，其中 该组合物包含闪点不高于-22℃的石脑油、至少一种具有大约1至大约4 个碳对1个羟基官能团的比率的醇、至少一种高闪点、高润滑性油、和 至少一种作为联合的共溶剂、火焰锋抑制剂和抗腐蚀剂的组分。

在该用途的另一方面中，该组合物进一步限定为包含大约50％至大 约70％ v/v的所述石脑油、大约20％至大约45％ v/v的所述醇、大约0.3％ 至大约2％ v/v的高闪点、高润滑性油、和大约3至大约6％ v/v的作为 联合的共溶剂、火焰锋抑制剂和抗腐蚀剂的组分。

在该用途的另一方面中，该组合物包含大约54％ v/v中闪点石脑油、 大约29％ v/v甲醇、大约10.5％异丙醇或丁醇、大约0.5％ v/v花生油、 和大约6％ v/v水杨酸甲酯。

在该用途的另一方面中，该组合物包含大约10.5％ v/v丁醇。

在该用途的另一方面中，该组合物包含大约10.5％ v/v异丙醇。

发明详述

I.定义

下面定义仅为帮助阅读者而提供。这些定义不应视为提供范围比本 领域普通技术人员显而易见的要窄的定义。

A.高润滑性油：如下测定润滑性：将4毫升混合在996毫升燃料中， 向设计为靠油与燃料运行的950瓦特二冲程发电电动机供燃料，在最大 载荷下以4,200RPMS运行该发动机四个半小时，测量压缩比，并评估发 动机的汽缸壁的划痕与衬圈粘住(ring stick)。高润滑性油是指在试验条 件下不会导致压缩比降低、不会产生“衬圈粘住”且不会导致划痕的油。

B.高闪点油：高闪点(FP)油是指闪点为大约204℃(400℉)至 大约343℃(650℉)、更优选大约260℃(500℉)至大约288℃(550℉)、 再更优选大约282℃(540℉)的油。下列是已知为高闪点润滑油的非穷 举性例子：菜籽油(canola oil)、椰子油、玉米油、亚麻籽油、橄榄油、 花生油、红花油、芝麻油、大豆油、葵花油和菜籽油。所选矿物油也具 有合适高的闪点。

C.高闪点、高润滑性油：在本实施例中，将花生油添加到该组合物 中。花生油的主要成分脂肪酸是棕榈酸(占大约1-14％)、油酸(占大约 36-67％)和亚油酸(占大约14-46％)。大约30％至大约80％的油酸含量 提供可接受的润滑值，大约40％至大约70％的油酸含量获得更可接受的 值，大约65％至大约70％的油酸含量获得再更可接受的值。如本领域普 通技术人员已知的那样，其它长链脂肪酸也提供合适的润滑值。

D.共溶剂：添加到石脑油/醇混合物中时能使极性醇组分与非极性 石脑油组分混合的任何化合物。该含氧天然芳族化合物可以充当共溶剂。 经常将环状、杂环化合物，包括呋喃类，如四氢呋喃(THF)作为共溶 剂添加到组合物中。已知可以将THF之类的共溶剂替换成所选环醚，包 括二氧杂环己烷、环氧乙烷、氧杂环丁烷(trimethyloxide)和四氢吡喃。 其中，二氧杂环己烷具有与THF类似的在水中的混溶性。用其它元素如 硫取代氧也提供合适的共溶剂，如四氢吡咯(吡咯烷)、四氢噻吩、四氢 硒酚和四氢碲吩。由于吡咯烷与水混溶，已知它可用于替代THF。四氢 噻吩同样可用，但其具有恶臭味。

E.含氧天然芳族化合物：为天然产物——可以例如但不限于从植物 中提取并具有连接到芳环体系(如苯环，包括取代苯环)上的至少一个 羟基、羧酸、醛、酮、醚或酯官能团或其任意组合与所有组合的产物— —的任何化合物。该闪点优选为大约60℃至大约160℃，更优选大约90 ℃至110℃，最优选101℃。不受制于工作原理，目前认为除其它化合物 外，含氧天然芳族化合物如本领域技术人员已知那样充当联合的火焰锋 抑制剂、抗腐蚀剂和共溶剂。含氧天然芳族化合物包括但不限于水杨酸 甲酯、丁香油酚、水杨酸、肉桂醛、百里酚、苯甲醛、水杨醛、丁香油 酚和它们的合成或天然类似物和衍生物。目前优选的含氧天然芳族化合 物是水杨酸甲酯。

F.醇：本实施例中的醇通常是低级烷基醇，如C1至C4醇，更具 体为甲醇、乙醇(95％乙醇)、异丙醇和丁醇。如本领域普通技术人员已 知的那样，适用于本发明的其它醇包括例如但不限于丙醇、戊醇和异戊 醇。碳原子对羟基官能团的比率应该优选为大约4比1、更优选3比1、 最优选2比1或1比1以促进在水性环境中的溶解性，并促进该组合物 的极性与非极性组分之间的混溶性。本领域普通技术人员进一步已知的 是，提供大约1个碳对大约1个羟基官能团至大约4个碳对大约1个羟 基官能团的比率的任何醇或醇混合物将是合适的。

G.混合物A：混合物A包含大约78％的含氧天然芳族化合物，包 括水杨酸甲酯、肉桂醛和丁香油酚。

H.冬青油：冬青油是水杨酸甲酯。不受制于工作原理，目前认为水 杨酸甲酯充当联合的火焰锋抑制剂、抗腐蚀剂和共溶剂。该产品可获自 ROUGIER PHARMA(DIN 00336211)。

I.低闪点石脑油：石脑油是一类不同挥发性可燃液体烃混合物，主 要用作精炼厂中用于重整过程和石油化学工业中用于在蒸汽裂化器中制 备烯烃的原料。其也用于化学工业中的溶剂用途。低闪点石脑油中石蜡、 环烷烃和芳烃的含量低。其主要是短链烷烃，优选为C5和C6链烷烃， 更优选主要为C5链烷烃，最优选包含大约60％ v/v至大约70％ v/v C5 链烷烃。其也称为石油醚。为了用在气动引擎中，本文中的石脑油具有 不高于大约-35℃，更优选具有大约-40℃至大约-50℃的闪点。

J.中闪点石脑油：为了用在气动引擎中，本文中的中闪点石脑油具 有不高于大约-22℃，更优选大约-25℃至大约-35℃的闪点，并由大约50％ v/v至大约99％ v/v石蜡和环烷烃以及不多于大约5％ v/v的芳烃构成， 优选由大约85％ v/v至大约99％v/v石蜡和环烷烃以及不多于大约2％ v/v的芳烃构成，最优选由大约90％ v/v至大约98％ v/v的石蜡和环烷烃 以及不多于1.5％ v/v的芳烃构成。下列是表示包括如限定用在本发明的 石脑油的材料的非穷举性例子：

无铅汽油

ColemanTM燃料

Shellite

中间馏出物

石油馏出物

K.中闪点至低闪点石脑油：具有不高于大约-22℃的闪点、通常具 有高到大约-22℃且低到至少大约-50℃的闪点的任何石脑油，并可以为 100％低闪点石脑油至100％中闪点石脑油。

L.高闪点石脑油：本文中的高闪点石脑油可以包括VM&P石脑油。 高闪点石脑油具有大约7℃至大约24℃的闪点。

M.石油馏出物：本文中的石油馏出物是闪点为大约-22℃至大约-50 ℃的任何石油馏出物，并由短链烷烃(至多大约12个碳)、石蜡和环烷 烃中的至少一种构成。优选存在不多于大约5％ v/v的芳烃。

II.描述

已经开发出醇基燃料组合物，在实施方案中以例如已经开发和测试 的丁醇、异丙醇、乙醇和甲醇-基燃料组合物为例。除非另行指明，各组 分的百分数基于体积v/v，无论该组分是液体还是固体。图1示出了通式。 其是含有掺入的醇组分的柔性燃料(flexible fuel)。这使其可以成为汽化 式发动机中使用的87辛烷值汽油、和燃料喷射式发动机中使用的89辛 烷值燃料与91辛烷值燃料的替代燃料。

下表概述了所考虑组分的工作范围。

  石脑油 醇 花生油 混合物A和/

  (低或中闪点) 或水杨酸甲酯 工作范围 44-71％ 10-45％ 1-2％ 0.25％-17％

实施例1

所用组成显示在下表中：

  低闪点 石脑油 异丙醇 花生油 混合物A 水杨酸 甲酯 体积 178 67 1 2 3 ％(v/v) 71 27 0.3 0.7 1

Alberta Research Council的Industrial Support Fuels and Lubricants Group的测试提供下列数据：

  样品 1 2 3 平均 15℃下的密度千克/米3 738.7 747.2 751.5 745.8 辛烷值，马达法 82.0 82.4 82.4 820.3 辛烷值，研究法 87.8 88.4 88.5 88.2 硫，ppm微克/克 <1 <1 <1 <1 抗爆指数 84.9 85.4 85.4 85.2 铜腐蚀(50℃下3小时) 1a 1a 1a 1a 蒸馏后残余(％) 1.2 1.4 1.4 1.3 行驶性能指数 406 412 411 408 氧化稳定性，分钟 >240 >240 >240 >240 蒸汽压kPa 25.4 23.9 24.1 24.5

ZeltexTM辛烷值分析器读数提供了93.5的研究法辛烷值和85.8的马 达法辛烷值。还进行AirCareTM测试。在相同运行条件下测试相同汽车。 结果如下：

  rpm CH ppm CO％ O2％ CO2％ NOX ppm 汽油 750 228 1.05 1.7 4.3 76 本实施方案 750 0 .02 .6 4.1 6 汽油 2000 无载荷 105 1.23 1.2 4.3 195 本实施方案 2000 无载荷 0 .12 .4 4.1 26 汽油 2100 有载荷 2 .27 0 4.7 1452 本实施方案 2100 有载荷 2 .17 0 4.2 1258 汽油 2000 巡航 0 .29 .1 4.7 1011 本实施方案 2000 巡航 1 .25 .1 4.2 917 汽油 3000 有载荷 0 .39 0 4.5 1956 本实施方案 3000 有载荷 3 .23 0 4.2 717

实施例2

在1987 Honda 1600发动机上针对汽油测试M7.5:汽油混合物。该发 动机被选择作为四汽缸汽车生产线(line)中更可靠和常用的发动机其中 之一。尽管它经过使用超过26,000公里的充分磨合，但它没有拆修过。 移除所有污染控制手段，如催化转化器。

用ZeltexTM辛烷值分析器测定辛烷值。用FerretTM排放物测试器实时 测量排放物。测试配方同时收集来自样品的排放物，并通过气相色谱-质 谱联用法和傅里叶变换红外光谱法分析。结果表明不存在臭氧、不存在 芳族化合物和不存在甲醛。在排放物中，仅明显存在亚硝酸甲酯。

M7.5

  组分 百分数 石脑油(中闪点) 54 甲醇 29 花生油 .4 异丙醇 10.5 冬青油 6

辛烷值：93.5

M7.5 ：汽油50:50

  RPM 扭矩 HP HC CO O2 CO2 NOX 运行 时间1 2500 115 23 29.3 .08 5.53 10.63 720 10.76

  HC CO O2 CO2 NOX 运行时间1 百分数2 126 127 170 86 25 99 校正3 126 127 170 86.6 25 100

1运行时间按分钟/升计

2气体排放物的百分比

3校正至100％汽油运行时间的气体排放物的百分比

M7.5：汽油75:25

  RPM 扭矩 HP HC CO O2 CO2 NOX 运行 时间1 2500 113 22 42.6 .083 6.2 10 313 10.08

  HC CO O2 CO2 NOX 运行时间1 百分数2 103 132 190 81 11 93 校正3 110 142 204 87 11.5 100

1运行时间按分钟/升计

2气体排放物的百分比

3校正至100％汽油运行时间的气体排放物的百分比

实施例3

在1987 Honda 1600发动机上针对89和92辛烷值汽油测试M7.5B。 该发动机被选择作为四汽缸汽车生产线(line)中更可靠和常用的发动机 其中之一。尽管它经过使用超过26,000公里的充分磨合，但它没有拆修 过。移除所有污染控制手段，如催化转化器。

用ZeltexTM辛烷值分析器测定辛烷值。用FerretTM排放物测试器实时 测量排放物。测试配方同时收集来自样品的排放物，并通过气相色谱-质 谱联用法和傅里叶变换红外光谱法分析。结果表明不存在臭氧、不存在 芳族化合物和不存在甲醛。在排放物中，仅明显存在亚硝酸甲酯。

M7.5B

  组分 百分数 石脑油(中闪点) 54

  甲醇 29 花生油 .4 丁醇 10.5 冬青油 6

  RPM 扭矩 HP HC CO O2 CO2 NOX 运行 时间1 2500 118 23 116 .08 5.7 10.5 152 11.24

  HC CO O2 CO2 NOX 运行时间1 百分数2 100 109 259 79 5.5 89 校正3 112 122 291 89 6 100

1运行时间按分钟/升计

2气体排放物的百分比

3校正至100％汽油运行时间的气体排放物的百分比

测试配方同时收集来自样品的排放物，并通过气相色谱-质谱联用法 和傅里叶变换红外光谱法分析。结果表明不存在臭氧、不存在芳族化合 物和不存在甲醛。在排放物中，仅明显存在亚硝酸甲酯。

实施例4

M7.5B

  组分 百分数 石脑油(中闪点) 54 甲醇 29

  花生油 .4 丁醇 10.5 冬青油 6

辛烷值：89.9

对掺有丁醇(M7.5B)的TerralineTM M进行的道路试验表明汽车行 驶正常。首先使用87辛烷值汽油按以下路线驾驶汽车Chrysler minivan (燃料喷射式发动机)，该路线包括50公里地带、停车标志、90公里地 带和停车灯。从系统中抽走汽油，在系统中留下不超过估计.5升。随后 将超过10升的M7.5B加入该系统。汽车正常启动。其随后在相同驾驶条 件下进行测试，只是其进一步沿公路行驶，并通过将加速器踩到底来测 试公路速度的加速，此外从停车灯起进行标准驾驶。驾驶者报告该燃料 的行驶性能与汽油相同。

实施例5

如下测试其它组合物：

M21

  组分 百分数 石脑油(中闪点) 59 甲醇 34 花生油 .4 丁醇 -- 冬青油 6

在汽化式发动机中非常贫燃地运行，并具有低排放，但与M7.5B或 M7.5相比功率较低。

M33

  组分 百分数 石脑油(低闪点) 70 甲醇 23 花生油 .4 丁醇 -- 冬青油 6

在汽化式发动机中非常富燃地运行，并具有比M7.5B或M7.5高的 排放。

M32

  组分 百分数 石脑油(低闪点) 59 甲醇 34 花生油 .4 肉桂醛 6

运行与M7.5B一样好，具有与M7.5B和M7.5相当的排放。

M21-W+混合物A

  组分 百分数 石脑油(中或低闪点) 59 甲醇 34 花生油 .4 丁醇 -- 混合物A 6

结果基本与M21相同。

M34

  组分 百分数 石脑油(中闪点) 59 甲醇 34 花生油 .4 丁醇 -- 水杨酸甲酯 6

结果基本与汽化式发动机中的M21相同，但是其非常贫燃地运行。

M10

  成分 百分数 石脑油(低闪点) 56 甲醇 24 花生油 .4 异丙醇 10.5 水杨酸甲酯 6

在汽化式发动机上非常好地运行。

M3

  组分 百分数 石脑油(低闪点) 52 甲醇 34 花生油 1 异丙醇 7

  水杨酸甲酯 6

在汽化式发动机上非常好地运行。

实施例6

M15

  组分 百分数 石脑油(低闪点) 62 甲醇 27 花生油 .4 异丙醇 11

  HC CO O2 CO2 NOX 气体百分数 50 128 156 89 65

排放高于含有混合物A或水杨酸甲酯、或肉桂醛的组合物。使用标 准汽化器部件在腐蚀试验中测试腐蚀。没有明显腐蚀。

实施例7

在燃料喷射式发动机上测试乙醇组合物。该测试包括在测试开始时 的87辛烷值汽油样品。

汽油

  HC 5 CO .05 CO2 10.4 O2 1.6

  NOX 3900 Rpm 2500 扭矩 163 马力 32

E21

  组分 百分数 石脑油(中FP) 59.6 乙醇(95％) 34 花生油 .4 冬青油 6

由于极性与非极性组分不混溶，无法测试。

E40B

  组分 百分数 石脑油(中FP) 59.6 乙醇(95％) 24 花生油 .4 丁醇 10 混合物A 6

  HC 3 CO .08 CO2 9.2 O2 2200

  NOX 2500 Rpm 2500 扭矩 150 马力 30

E41B

  组分 百分数 石脑油(中FP) 64.6 乙醇(95％) 24 花生油 .4 丁醇 5 混合物A 6

  HC 5 CO .07 CO2 9.3 O2 3.6 NOX 2400 Rpm 2500 扭矩 150 马力 30

E42B

  组分 百分数

  石脑油(中FP) 54.6 乙醇(95％) 24 花生油 .4 丁醇 15 冬青油 6

  HC 0 CO .07 CO2 9.1 O2 3.8 NOX 2100 Rpm 2500 扭矩 134 马力 28

功率输出低于其它组合物。

E43B

  组分 百分数 石脑油(中FP) 54.6 乙醇(95％) 29 花生油 .4 异丙醇 丁醇 10 冬青油 6

  HC 1 CO .07 CO2 9.1 O2 4.1 NOX 2000 Rpm 2500 扭矩 133 马力 27

功率低。

实施例8：

进一步测试包括选择一种乙醇组合物，并相对于87辛烷值汽油对其 进行测试以测定排放物、运行时间，然后测定针对运行时间校正的排放 物：

汽油

  HC 12 CO .41 CO2 9.9 O2 1.2 NOX 3300 Rpm 2500 扭矩 150 马力 30

  运行时间 8.03分钟/升

E7.5B混合物

  组分 百分数 石脑油(中FP) 54 乙醇 29 花生油 .4 丁醇 10.5 冬青油 6

针对运行时间校正

  HC 0 0 CO .08 .087 CO2 8.2 8.98 O2 4.2 4.6 NOX 2060 2256 Rpm 2500 扭矩 153 马力 30 运行时间 7.33分钟/升(91.3％的汽油)

实施例9：

如下在燃料喷射式发动机上测试异丙醇组合物：

汽油

  HC 12 CO .41 CO2 9.9 O2 1.2 NOX 3300 Rpm 2500 扭矩 150 马力 30 运行时间 8.03分钟/升

I7.5B混合物

  组分 百分数 石脑油(中FP) 54 异丙醇 29 花生油 .4 丁醇 10.5 冬青油 6

针对运行时间校正

  HC 0 0 CO .06 .064 CO2 8.5 9.06 O2 3.8 4.05 NOX 2500 2665

  Rpm 2500 扭矩 154 马力 30 运行时间 7.53分钟/升(93.8％的汽 油)

实施例10：

在燃料喷射式发动机上测试丁醇组合物。测试包括在测试开始时的 87辛烷值汽油样品。

汽油

  HC 5 CO .05 CO2 10.4 O2 1.6 NOX 3900 Rpm 2500 扭矩 163 马力 32

B10B

  组分 百分数 石脑油(中FP) 54 丁醇 39.5 花生油 .4 冬青油 6

  HC 3 CO .05 CO2 9.2 O2 3.7 NOX 2700 Rpm 2500 扭矩 163 马力 32

实施例11：

改良该发动机以包括喷水系统(TECTANE H2O喷射器)，随后评估 燃料的性能。

M7.5B混合物

  组分 百分数

  石脑油(中FP) 54 甲醇 29 花生油 .4 丁醇 10.5 冬青油 6

E7.5B混合物

  组分 百分数 石脑油(中FP) 54 乙醇 29 花生油 .4 丁醇 10.5 冬青油 6

I7.5B混合物

  组分 百分数 石脑油(中FP) 54 异丙醇 29 花生油 .4 丁醇 10.5 冬青油 6

实施例12：

如下使用一种所选组合物测试一系列含氧天然芳族化合物：

汽油

  HC 50 CO .09 CO2 10.8 O2 1.5 NOX 3500 Rpm 2500 扭矩 150 马力 30

M7.5B混合物

  组分 百分数 石脑油(中FP) 54 甲醇 29 花生油 .4 丁醇 10.5 冬青油 6

  HC 1

  CO .08 CO2 9.0 O2 4.0 NOX 1800 Rpm 2500 扭矩 150 马力 30

M7.5B混合丁香油酚

  组分 百分数 石脑油(中FP) 54 甲醇 29 花生油 .4 丁醇 10.5 丁香油酚 6

  HC 8 CO .12 CO2 9.1 O2 4.0 NOX 1800 Rpm 2500 扭矩 150 马力 30

M7.5B混合肉桂醛

  成分 百分数 石脑油(中FP) 54 甲醇 29 花生油 .4 丁醇 10.5 肉桂醛 6

  HC 7 CO .1 CO2 9.1 O2 4.3 NOX 1500 Rpm 2500 扭矩 150 马力 30

实施例13：

针对所选的许多组合物评估排放物与运行时间。结果用于评估各种 燃料组合物中各含氧天然芳族化合物的效力。

汽油

  HC 82 CO .18

  CO2 10.7 O2 2.5 NOX 2900 Rpm 2500 扭矩 150 马力 30 运行时间

M7.5B混合物

  组分 百分数 石脑油(中FP) 54 甲醇 29 花生油 .4 丁醇 10.5 冬青油 6

针对运行时间校正

  HC 55 65 CO .06 .07 CO2 7.8 9.2 O2 5.3 6.2 NOX 1600 1880 Rpm 2500 扭矩 150

  马力 30 运行时间 6.75分钟/升85％的汽油

M7.5B混合丁香油酚

  组分 百分数 石脑油(中FP) 54 甲醇 29 花生油 .4 丁醇 10.5 丁香油酚 6

针对运行时间校正

  HC 26 32 CO .11 .13 CO2 8.4 10.4 O2 4.4 5.4 NOX 1500 1975 Rpm 2500 扭矩 150 马力 30 运行时间 6.42分钟/升81％的汽油

M7.5B混合水杨酸

  成分 百分数

  石脑油(中FP) 54 甲醇 29 花生油 .4 丁醇 10.5 水杨酸(固体) 6

针对运行时间校正

  HC 17 20.5 CO .07 .084 CO2 7.8 9.4 O2 5.2 6.3 NOX 1000 1200 Rpm 2500 扭矩 150 马力 30 运行时间 6.6分钟/升83％的汽油

实施例14：

制备并测试多种组合物以评估可用的各组分的百分数范围。首先要 指出，中闪点石脑油可互换使用，或也可以使用两种的任意混合物。因 此，闪点为大约-22℃至大约-50℃并包含短链烷烃、石蜡与环烷烃中的至 少一种的任何石油馏出物被认为也可以替代石脑油。通过用87辛烷值汽 油替代石脑油进行研究。尽管汽油已知含有多种添加剂，典型汽油的主 体由每分子5至12个碳原子的烃类组成，因此典型汽油的主体可以被认 为是石油馏出物。该燃料的组成和结果如下：

汽油7.5B

  组分 百分数 87辛烷值汽油 54 甲醇 29 花生油 .4 丁醇 10.5 水杨酸甲酯 6

  HC 22 CO .10 CO2 9.9 O2 4.0 NOX 2245 Rpm 2500 扭矩 146 马力 28

比较而言，汽油产生下列测试结果：

汽油

  HC 82 CO .18 CO2 10.7 O2 2.5 NOX 2900 Rpm 2500

  扭矩 150 马力 30

尽管该组合物的优点不如在组合物中使用石脑油那么大，但仍然减 少72％烃、减少45％一氧化碳、减少7％二氧化碳、增加60％氧气并减 少23％NOx。要指出，该发动机没有平稳运行，燃料消耗高，即使功率 输出低也如此。结论是，闪点为大约-22℃至大约-50℃并包含短链烷烃、 石蜡与环烷烃中的至少一种的任何石油馏出物都可以替代石脑油。

含有极少醇或不含醇的组合物可用作燃料，但是，排放物没有显著 优于来自汽油的排放物。显著减少排放物所需的最低醇含量为大约20％， 但是，少至10％的醇仍提供某些优点。最大醇含量为大约45％。

受试的甲醇基燃料为大约23％甲醇至大约34％甲醇。将甲醇与异丙 醇或丁醇混合能使醇含量高达大约45％(大约35％甲醇和大约10％异丙 醇或丁醇)。注意，本文中混合简单地指制备含有甲醇与异丙醇或丁醇的 组合物。如果使用低闪点石脑油，甲醇含量在大约5％异丙醇或丁醇存在 下可以提高至大约37％。同样已知的是，丁醇和异丙醇的任何组合与甲 醇一起使用可以提供基本相同的结果。

受试的乙醇基燃料从大约16％乙醇至34％乙醇。将乙醇与异丙醇或 丁醇混合能使醇含量高达42％(大约34％乙醇和大约8％异丙醇或丁醇)。 注意，本文中混合简单地指制备含有乙醇与异丙醇或丁醇的组合物。同 样已知的是，丁醇和异丙醇的任何组合与乙醇一起使用可以提供基本相 同的结果。同样已知的是，乙醇和甲醇的任何组合，其中总百分比从大 约16％至大约34％，可以与异丙醇和/或丁醇一起使用以提供基本相同的 结果。

受试的异丙醇基燃料从大约27％至大约40％异丙醇。类似地，测试 含有至多大约40％丁醇的丁醇基燃料。已知的是，可以使用异丙醇与丁 醇的任何组合以提供基本相同的结果。

受试的各种燃料组合物中的石脑油含量为44％至大约71％。可以使 用更高的石脑油含量，但是随着石脑油含量提高，在排放物方面超越汽 油的优势变小。

受试的含氧芳族化合物的含量为低至0.25％至高达大约17％。缺少 含氧芳族化合物的异丙醇基燃料可用作燃料，但是该燃料是腐蚀性的。 对于丁醇基燃料可以预计到类似的结果。在这些燃料中，需要备选的防 腐蚀剂。制备缺少含氧芳族化合物的乙醇基燃料。已发现需要三甲基戊 烷以使该组合物可用在机动车发动机中。此外，缺少含氧芳族化合物的 导致燃料是腐蚀性的。因此，需要备选的抗腐蚀剂。

受试的花生油含量为大约0.5-2％。如本领域技术人员已知的那样， 可以使用更高的量，例如高至大约5％花生油。也测试了酯交换的花生油， 并认为它在燃料喷射式系统中可能优于花生油。任何其它合适的植物油 经过酯交换也类似地可能优于未经酯交换的植物油。

前面是本发明的实施方案的描述。如本领域技术人员已知的那样， 可预计不会改变本发明范围的变化方案。这包括但不限于醇的不同组合、 不同的醇异构体和含氧天然芳族化合物的衍生物和类似物。