JPH0565489A

JPH0565489A - 無鉛高性能ガソリン

Info

Publication number: JPH0565489A
Application number: JP25464591A
Authority: JP
Inventors: Shigehisa Yamada; 重久山田; Yoshihiro Ninomiya; 義博二宮; Hiromichi Ikebe; 博道池辺; Akira Hoizumi; 明保泉; Akihiro Shimizu; 秋広清水; Katsumi Miyamoto; 勝見宮本
Original assignee: COSMO SOGO KENKYUSHO KK; Cosmo Oil Co Ltd; Cosmo Research Institute; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: COSMO SOGO KENKYUSHO KK; Cosmo Oil Co Ltd; Cosmo Research Institute; Subaru Corp
Priority date: 1991-09-05
Filing date: 1991-09-05
Publication date: 1993-03-19
Also published as: DE69201768T2; DE69201768D1; EP0530745A1; EP0530745B1

Abstract

(57)【要約】【目的】競争自動車用ガソリンの規格範囲内の諸特性を
備え、かつ年毎に若干変更する該規格に容易に対処する
ことのできる無鉛高性能ガソリンを提供する。【構成】トルエン５０〜７０ｖｏｌ％，ノルマルヘプ
タン２〜１０ｖｏｌ％，イソペンタン５〜２５ｖｏｌ
％、必要に応じて直留軽質ナフサ１０〜３０ｖｏｌ％，
Ｃ４留分２〜５ｖｏｌ％を含むか、トルエン４５〜６
０ｖｏｌ％，メチルターシャリーブチルエーテル１０〜
２０ｖｏｌ％，ノルマルヘプタン１０〜２０ｖｏｌ％，
イソペンタン５〜１５ｖｏｌ％，Ｃ４留分２〜５ｖｏｌ
％を含み、密度（１５℃）≦０．８１ｇ／ｃｍ^３、９７
＜ＲＯＮ≦１０１、ＲＶＰ≧０．４ｋｇ／ｃｍ^２を満足
する。そして、上記，の各成分の配合量を上記範囲
内で変更することにより、出力特性を低下させずに、年
毎の各ラリーやレースにおける燃料規格の変更に容易に
対応できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無鉛高性能ガソリンに
関し、特に、競争自動車用ガソリンの規格範囲内の諸特
性を備えた無鉛高性能ガソリンに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、我が国においてモータースポーツ
が盛んになってきており、国内において国際レースがた
びたび開催されている。また、国外で開かれる国際レー
スに、国内チームが参加する機会も多くなってきてい
る。これら国際レースに使用される燃料は、国際自動車
連盟（ＦｉＡ）が、レースの種類毎に性状の規格を設定
している。従って、レースの出場者には、この規格を満
足する性状であって、しかも最大限に車の出力を引き出
し得るガソリンを処方設計することが求められる。

【０００３】世界最高峰のサーキットレースであるフォ
ーミュラワン（Ｆ１）レース等のフォーミュラレースに
おいても、ガソリンの性状が規格化されており、燃料性
状の規制を受けるばかりでなく、その使用量も制限され
ることがある。このため、エンジンの最高出力を高める
だけでなく、燃料消費量（燃費）を改善することも、ガ
ソリンの処方設計では重要なことである。例えば、１９
８８年のＦ１レースでは、燃料タンク容量が１５０リッ
トルと規制されたため、燃費が重要な因子となった。こ
れを受けて、（株）本田技術研究所は、出力，燃費の双
方の優れたガソリン処方を開発している（日本機械学会
〔Ｎｏ．９００−７２〕講習会教材〔‘９０−１１／１
〜２〕参照）。

【０００４】一方、Ｆ１のようなフォーミュラレースに
おいて使用される特殊なエンジンではなく、量産エンジ
ンの改造品等を使用するＷＲＣ（ＷｏｒｌｄＲａｌｌ
ｙＣｈａｍｐｉｏｎｓｈｉｐ）等のラリー用エンジン、
あるいはＳＷＣ（ＳｐｏｒｔｓｃａｒＷｏｒｌｄ
Ｃｈａｍｐｉｏｎｓｈｉｐ），ＪＳＰＣ（Ｊａｐａｎ
ＳｐｏｒｔｓＰｒｏｔｏｔｙｐｅｃａｒＣｈａｍ
ｐｉｏｎｓｈｉｐ）等の一般サーキットレース用エンジ
ンでは、上記の特殊エンジンの場合とは、燃料の規格も
異なるし、エンジンの特性も異なる。従って、これらの
ラリー用エンジンあるいは一般サーキットレース用エン
ジンに合ったガソリンの処方が要求される。

【０００５】これまで、上記のようなラリーや一般サー
キットレースの分野においては、エンジンの改造による
出力向上の努力が主として行われ、ガソリンの処方によ
る出力向上の研究はなされておらず、これに関する報告
は見られない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者等
は、ＦｉＳＡ（ＦｉＡの下部組織）のＪ項に規定するＷ
ＲＣ等のラリー、あるいはＳＷＣ，ＪＳＰＣ等の一般サ
ーキットレースに使用される競争自動車用の高出力ガソ
リンを開発すべく、研究を進めた。この開発のポイント
は、無鉛であること，配合する各成分は、安価で、
かつ十分な量の供給が可能であること，始動性に優れ
ていること，中・高速回転域において点火時期をより
進め、更に点火進角させることができ、それに伴い、軸
トルク，出力を大幅に向上することができること，にお
いた。

【０００７】ところで、上記の点火進角とは、周知の
通り、上死点のクランク角度を０°とし、上死点を起点
として上死点以前の点火時のクランク角度を表現したも
のであり、例えば１０°の時に点火させることを“点火
を１０°進角させる”と言う。点火時期を進め過ぎる
と、圧縮仕事が増大したり、燃焼圧力や温度の上昇によ
るノッキングの発生等があるため、最大トルク，出力を
取り出すための点火進角には限界値が存在する。ラリー
等では、大部分の走行過程において、エンジンは高回
転，高負荷運転条件下に置かれるため、上記諸因子を排
除して高出力を取り出すことに努力が払われる。上記
は、通常のガソリンが有する点火進角の限界値を基準に
すると、これを更に進角させ得て、結果として軸トル
ク，出力の向上が達成されるガソリンの開発をポイント
としたものである。

【０００８】また、もちろん、ＦｉＳＡのＪ項に規定す
る燃料性状の規格を満足し、かつ燃料規格は年毎に若干
変更するが、この変更に対応できる処方とすることも、
本発明の重要なポイントとした。すなわち、例えば、’
９１年度の無鉛タイプガソリンのリサーチ法オクタン価
（ＲＯＮ）の上限は９９であるが、’９２年度のＲＯＮ
の上限は１００に引き上げられる。このような燃料規格
の変更に対しては、各配合成分の配合量を適宜変更した
処方とすることにより、出力特性を低下させることな
く、対応できるようにした。

【０００９】本発明は、以上の通り、競争自動車用のガ
ソリンの規格範囲内の諸特性を備えた無鉛高性能ガソリ
ンを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を達成するための手段及び作用】本発明の無鉛高
性能ガソリンは、（１）トルエンを５０〜７０ｖｏｌ
％、ノルマルヘプタンを２〜１０ｖｏｌ％、イソペンタ
ンを５〜２５ｖｏｌ％、必要に応じて直留軽質ナフサを
１０〜３０ｖｏｌ％、Ｃ４留分を２〜５ｖｏｌ％含む
か、あるいは（２）トルエンを４５〜６０ｖｏｌ％、メ
チルターシャリーブチルエーテルを１０〜２０ｖｏｌ
％、ノルマルヘプタンを１０〜２０ｖｏｌ％、イソペン
タンを５〜１５ｖｏｌ％、Ｃ４留分を２〜５ｖｏｌ％含
み、かつ１５℃における密度≦０．８１ｇ／ｃｍ^３、９
７＜リサーチ法オクタン価≦１０１、リードの蒸気圧≧
０．４ｋｇ／ｃｍ^２、の性状を満足することを特徴とす
る（以下、（１）の組成のガソリンを第１発明のガソリ
ンと言い、（２）の組成のガソリンを第２発明のガソリ
ンと言う）。

【００１１】先ず、第１発明のガソリンについて詳述す
る。トルエンは、第１発明ガソリンのベースとなる基材
である。基材が多過ぎれば、他の成分の配合量が相対的
に少なくなり過ぎて、上記した範囲内の性状を得ること
が不可能となるのみならず、年毎の燃料規格変更に対応
するための各成分の配合量の変更が極めて困難となる。
基材が少な過ぎても、上記した範囲内の性状を得ること
が不可能となり、その結果、軸トルク，出力を大幅に向
上させることが困難となる。従って、トルエンの配合量
は、約５０〜７０ｖｏｌ％とする。

【００１２】第１発明ガソリンで使用できるトルエンと
しては、接触改質ガソリン、あるいはエチレン製造に際
して併産される分解ガソリン等から、スルフォラン法や
ユーディックス法等の溶剤抽出法によって得られるもの
等を挙げることができる。なお、接触改質ガソリンと
は、一般に重質のナフサ等を従来から知られている接触
改質法（高温・加圧下で改質触媒と接触処理する方法）
によって得ることのできるガソリン留分を言う。上記の
ような方法で得ることのできるトルエンの純度は、約９
７ｖｏｌ％以上である。

【００１３】ノルマルヘプタンは、オクタン価が０の成
分であり、第１発明ガソリンのオクタン価を調整するた
めに不可欠の成分である。第１発明ガソリンの基材であ
る上記のトルエンのみ（すなわち、トルエン１００ｖｏ
ｌ％）では、オクタン価が高過ぎる。このトルエンの上
記範囲内の配合量において、第１発明ガソリンのオクタ
ン価を低下させ、上記の範囲内の値（９７＜ＲＯＮ≦１
０１）に調整するには、次の理由により、オクタン価０
のノルマルヘプタンが最も効果的である。すなわち、第
１発明のガソリンの他の成分であるイソペンタン等で
も、第１発明ガソリンのオクタン価を低下させることは
できるが、イソペンタン等でオクタン価を上記範囲内の
値に調整するには、イソペンタンの配合量を多量にする
必要があり、この結果としてトルエン，その他の成分の
配合量を所定の範囲内にすることができなくなるからで
ある。ノルマルヘプタンの配合量は、製品ガソリンのＲ
ＯＮが上記の範囲内の値となるような量とすればよく、
余り少な過ぎるとオクタン価の低下効果が得られず、逆
に余り多過ぎてもオクタン価が低くなり過ぎて、上記の
ＲＯＮの範囲内の値から外れてしまうため、約２〜１０
ｖｏｌ％とする。

【００１４】第１発明ガソリンで使用できるノルマルヘ
プタンとしては、原油から得られるナフサ留分、好まし
くは脱硫ナフサを精密蒸留するか、モレキュラーシーブ
による分別によって得られるもの等を挙げることができ
る。このような方法によって得られるノルマルヘプタン
の純度は、約９７ｖｏｌ％以上である。

【００１５】イソペンタンは、第１発明ガソリンの主と
して密度を低下させるために配合される密度調整用の成
分であるが、オクタン価調整用成分としても作用する。
イソペンタンの配合量は、製品ガソリンの密度が上記の
範囲内の値となるような量とすればよく、余り少な過ぎ
ると密度の低下効果が得られず、逆に余り多過ぎても密
度が低くなり過ぎて、上記の密度の範囲内の値から外れ
てしまうため、約５〜２５ｖｏｌ％とする。

【００１６】第１発明ガソリンで使用できるイソペンタ
ンとしては、軽質ナフサ好ましくは脱硫軽質ナフサ，改
質ガソリン等を精密蒸留にかけて得られるもの、あるい
はアイソメレートを精密蒸留して得られるもの等が挙げ
られる。なお、アイソメレートとは、ナフサ，天然ガソ
リン，直留ガソリン，改質ガソリン等から得られるペン
タン留分，ヘキサン留分、又はこれら留分の混合物を原
料として異性化する、具体的には、その化学組成を変え
ることなく、直鎖パラフィン系炭化水素を側鎖のある異
性体に転化することにより得られる沸点範囲２５〜８５
℃の留分を意味する。この異性化には、一般異性化プロ
セスや水素異性化プロセスが適用でき、一般異性化プロ
セスとしてはシェル液相異性化法等が、また水素異性化
プロセスとしてはベネックス法，ハイソマー法等が知ら
れている。上記のような方法で得られるイソペンタンの
純度は、約９７ｖｏｌ％以上である。

【００１７】直留軽質ナフサは、パラフィン成分やナフ
テン成分等を中心とした多成分系からなり、第１発明ガ
ソリンの蒸留性状を改善してエンジンの始動性を良好に
保つために、また該ガソリンの燃焼性を良好に保つため
に配合される任意の成分である。すなわち、直留軽質ナ
フサを除く他の成分を配合しただけでも、エンジンの種
類，エンジンの運転条件，エンジンの運転環境等によっ
て、エンジンの始動性やガソリンの燃焼性に優れる場合
がある。このような場合には、直留軽質ナフサの配合は
不要である。また、直留軽質ナフサを配合する場合は、
配合量が余り少な過ぎると、上記のようなエンジン始動
性やガソリン燃焼性の改善効果が生じず、逆に余り多過
ぎても効果が飽和するばかりでなく、軸トルクの低下等
実性能が低下する虞れがあるため、約１０〜３０ｖｏｌ
％の配合量とする。なお、直留軽質ナフサを配合する場
合は、該直留軽質ナフサによるある程度の密度低下作用
及びオクタン価低下作用があるため、上記のイソペンタ
ンの配合量を約５〜１５ｖｏｌ％まで減少させることも
できる。この直留軽質ナフサは、原油・粗油を常圧蒸留
して得られる初留点約２０℃〜５０℃、終点約７０℃〜
１２０℃の蒸留範囲を有し、パラフィン成分，ナフテン
成分を主体とするものを言う。

【００１８】Ｃ４留分は、第１発明ガソリンのある程度
の揮発性を維持し、エンジンの始動性を良好に保つため
に配合される成分である。Ｃ４留分の配合量は、少な過
ぎればこのようなエンジン始動性の向上効果が得られ
ず、逆に余り多過ぎれても効果が飽和するばかりでな
く、エンジンへの燃料供給ラインの途中に気泡を生じて
燃料供給不良を引き起こす、いわゆるベーパーロック現
象を誘引っせる虞れがあるので、約２〜５ｖｏｌ％とす
る。第１発明ガソリンで使用できるＣ４留分としては、
原油や粗油等の常圧蒸留時、改質ガソリン製造時、ある
いは分解ガソリン製造時等に蒸留して得られるブタン，
ブテン類を主成分とした留分が挙げられる。

【００１９】上記の成分を含有してなる第１発明ガソリ
ンの性状は、密度（１５℃）密度≦０．８１ｇ／ｃ
ｍ^３，９７＜ＲＯＮ≦１０１，リードの蒸気圧（ＲＶ
Ｐ）≧０．４ｋｇ／ｃｍ^２を満足する。これらの性状を
満足すれば、各種のラリーや一般サーキットレースにお
ける燃料の規格範囲内となり、しかも年毎にこれらの規
格に若干の変更があっても、上記成分の配合量を上記の
範囲内で変更することにより容易に対応することができ
る。なお、上記の１５℃における密度はＪＩＳＫ２２
４９に、ＲＯＮはＪＩＳＫ２２８０に、ＲＶＰはＪＩＳ
Ｋ２２５８に夫々規定される測定法により夫々測定さ
れる。

【００２０】また、上記の成分を含み、かつ上記の性状
を有する第１発明ガソリンでは、下記の性状をも満足す
る。鉛含有量≦約０．０１３ｇ／ｌ酸素含有量≦約３．７ｗｔ％ベンゼン≦約５ｖｏｌ％鉛含有量の上限が上記程度であれば充分無鉛ガソリンと
言うことができるし、酸素含有量及びベンゼン含有量の
上限が上記程度であれば、各種のラリーや一般サーキッ
トレースにおける燃料の規格範囲内となるし、年毎にこ
れらの規格が若干変更しても、上記成分の配合量の上記
範囲内での変更により容易に対応することができる。な
お、上記の鉛分はＪＩＳＫ２２５５に規定される測定
法により測定される。

【００２１】次に、第２発明のガソリンについて説明す
る。第２発明ガソリンの成分は、メチルターシャリーブ
チルエーテル（ＭＴＢＥ）を除き、上記の第１発明ガソ
リンの成分とほぼ同様であるが、配合量はやや異なって
いる。以下、これらについて詳述する。ＭＴＢＥは、オ
クタン価が高く、比較的軽質留分であるため、最近我が
国においても注目されている基材である。ＭＴＢＥは、
含酸素化合物であるため、各種のラリーや一般サーキッ
トレースにおける燃料の規格により配合割合が一定の制
限を受ける一方で、炭化水素と性状が似ているため、あ
る程度の量を配合しないと配合効果が現れない。従っ
て、第２発明ガソリンでは、ＭＴＢＥの配合量を約１０
〜２０ｖｏｌ％とする。

【００２２】第２発明ガソリンで使用できるＭＴＢＥと
しては、メタノールとイソブテンを酸触媒の存在下で反
応させて製造したもの等が挙げられる。この製造法につ
いては、西ドイツのＣｈｅｍｉｓｈｅＷｅｒｋｅＨ
ｕｌｓ社、イタリアのＳｎａｍｐｒｏｇｅｔｔｉ社、カ
ナダのＧｕｌｆＣａｎａｄａ社、アメリカのＡＲＣＯ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社、日本の三井東圧化学（株）
等から発表されている。この製造法で得られるＭＴＢＥ
の純度は、約９７ｖｏｌ％以上である。

【００２３】上記のように、第２発明ガソリンおいて
は、ＭＴＢＥも基材として作用するため、該ＭＴＢＥの
配合分だけトルエンの配合量を減少させることができ
る。従って、第２発明ガソリンでは、トルエンの配合量
は、約４５〜６０ｖｏｌ％とする。また、上記のように
ＭＴＢＥはオクタン価が高いため、第２発明ガソリンで
は、該ガソリンのオクタン価を低める作用のあるノルマ
ルヘプタンの配合量を、第１発明ガソリンの場合よりも
多く、具体的には約１０〜２０ｖｏｌ％とする。ノルマ
ルヘプタン以外のイソペンタン及びＣ４留分について
は、第１発明の場合とほぼ同じ配合量とする。そして、
第２発明ガソリンでは、ＭＴＢＥによりエンジンの始動
性やガソリンの燃焼性が向上するため、直留軽質ナフサ
は不要の成分であるが、もちろん配合しても何ら支障は
ない。

【００２４】以上の各成分を含む第２発明ガソリンの性
状、すなわち密度（１５℃），ＲＯＮ，ＲＶＰについて
は、第１発明ガソリンと同じであり、また鉛含有量，酸
素含有量，ベンゼン含有量についても第１発明ガソリン
と同じである。

【００２５】更に、上記した第１，第２発明ガソリンに
おいては、必要に応じて、フェノール系，アミン系等の
酸化防止剤、チオアミド型化合物等の金属不活性化剤、
有機りん系化合物等の表面着火防止剤、こはく酸イミ
ド，ポリアルキルアミン，ポリエーテルアミン等の清浄
分散剤、多価アルコール，そのエーテル等の氷結防止
剤、有機酸のアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩，高
級アルコールの硫酸エステル等の助燃剤、両性界面活性
剤等の帶電防止剤、アゾ染料等の着色剤、その他、公知
の燃料油添加剤を１種又は数種組み合わせて配合するこ
ともできる。これら燃料油添加剤の配合量は任意である
が、通常、その合計配合量が０．１重量％以下となるよ
うにするのが好ましい。

【００２６】

【実施例】以下、第１，第２発明の内容を実施例及び比
較例により具体的に説明する。‘９０年ＦｉＡのＪ項に
規定する燃料規格範囲内で、第１，第２発明ガソリンを
処方し、実施例１，２として組成及び性状を表２に示し
た。また、比較例ガソリンとして、ＲＯＮを規格値の９
９．０以下とし、一方、高速耐ノック性を最大限にする
ため、高速耐ノック性に寄与すると一般に言われている
ＭＯＮが最大値をとるようにパラフィニックな成分であ
るアルキレート，イソオクタン，イソペンタンを配合し
た。比較ガソリンの組成及び性状も併せて表１に示し
た。

【００２７】

【表１】

【００２８】これらの実施例及び比較例ガソリンについ
て、表２に示す主要諸元を有するエンジンを使用し、３
６００〜４４００ｒｐｍを中心として、点火進角特性，
軸トルク，馬力等を測定し、各ガソリンの性能を評価し
た。

【００２９】

【表２】

【００３０】以上により得られた性能評価を、実施例
１，２と比較例との出力性能の差として図１（Ａ），
（Ｂ）に示した。なお、この出力性能差については、実
施例１，２のガソリンにより得られた各性能値から比較
例ガソリンにより得られた性能値を差し引いた値とし
た。同図（Ａ），（Ｂ）中、曲線１は実施例１のガソリ
ンと比較例ガソリンとの出力性能差を、曲線２は実施例
２のガソリンと比較例ガソリンとの出力性能差をそれぞ
れ示している。同図（Ａ）に示すように、３６００ｒｐ
ｍ〜４４００ｒｐｍにおける実施例２ガソリンと比較例
ガソリンとの点火進角の差（Δ点火進角《Ｄｅｇ》）
は、８〜１０にもおよび、同図（Ｂ）に示すように、３
６００ｒｐｍ〜４４００ｒｐｍにおける実施例２ガソリ
ンと比較例ガソリンとの軸トルクの差（Δ軸トルク《ｋ
ｇ／ｍ》）は、９〜１１も改善されている。この軸トル
クの差は、約２５〜３０馬力の差に相当し、非常に大き
な出力改善である。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように、第１，第２発明ガ
ソリンによれば、各種のラリーや一般サーキットレース
用エンジンでの多使用回転域において、ノッキングを発
生させることなく点火時期を大きく進角させることがで
き、この結果として、大きな軸トルクが得られ、大幅な
出力向上を達成することができる。また、第１，第２発
明ガソリンによれば、上記の各種のラリーや一般サーキ
ットレースにおいて、使用燃料の規格が年毎に変更があ
っても、成分の配合量を若干変更することで容易に対応
することができる。これらにより、第１，第２発明ガソ
リンは、競争自動車用ガソリンとして極めて有益であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１，第２発明ガソリンの性能を示すグラフで
あり、（Ａ）が点火進角における性能を、（Ｂ）が軸ト
ルクにおける性能をそれぞれ示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者二宮義博千葉県流山市西平井840−17 (72)発明者池辺博道埼玉県幸手市戸島2945−100 (72)発明者保泉明埼玉県加須市志多見795−１ (72)発明者清水秋広埼玉県上福岡市福岡新田377−14 (72)発明者宮本勝見埼玉県北葛飾郡鷲宮町鷲宮１−11−７

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トルエンを５０〜７０ｖｏｌ％、ノルマ
ルヘプタンを２〜１０ｖｏｌ％、イソペンタンを５〜２
５ｖｏｌ％、必要に応じて直留軽質ナフサを１０〜３０
ｖｏｌ％、Ｃ４留分を２〜５ｖｏｌ％含み、かつ１５℃
における密度≦０．８１ｇ／ｃｍ^３、９７＜リサーチ法オクタン価≦１０１、リードの蒸気圧≧０．４ｋｇ／ｃｍ^２、を満足すること
を特徴とする無鉛高性能ガソリン
【請求項２】トルエンを４５〜６０ｖｏｌ％、メチル
ターシャリーブチルエーテルを１０〜２０ｖｏｌ％、ノ
ルマルヘプタンを１０〜２０ｖｏｌ％、イソペンタンを
５〜１５ｖｏｌ％、Ｃ４留分を２〜５ｖｏｌ％含み、か
つ１５℃における密度≦０．８１ｇ／ｃｍ^３、９７＜リサーチ法オクタン価≦１０１、リードの蒸気圧≧０．４ｋｇ／ｃｍ^２、を満足すること
を特徴とする無鉛高性能ガソリン