具体实施方式

本文中使用的燃料组合物通常包括汽油基础燃料和可选的一种或多种燃料添加剂。因此，包括汽油基础燃料的燃料组合物是汽油燃料组合物。本文中的汽油燃料组合物具有最大的PM指数。

汽油燃料组合物的PM指数在本文中可以用下面的等式(1)来计算(如SAE-2010-01-2115所公开的)：

在等式(1)中，为汽油组合物中的每一种汽油成分分配一个数字，或i，DBE_i是成分i的双键当量值，V.P(443K)_i是成分i在443K时的蒸汽压力，Wt_i是汽油成分中成分i的重量分数。

在SAE论文SAE-2010-01-2115中可以找到关于这个计算PM指数的等式的更多细节，该论文通过引用的方式全部并入本文中。

用于本发明的汽油燃料组合物的PM指数为1.4或更低，优选1.3或更低，更优选1.2或更低，甚至更优选1.1或更低，特别是1.0或更低。在本文的优选实施方式中，燃料组合物的PM指数为0.9或更低，优选0.8或更低，更优选0.7或更低，甚至更优选0.6或更低，尤其是0.5或更低。

在本文的一个实施方式中，燃料组合物的PM指数在0.4至1.4之间。

可以使用任何适合的方法来评估火花点火式发动机中提前点火的发生率的水平。这样的方法可以涉及使用相关的燃料和/或润滑剂组合物来运行火花点火式发动机，并且在其燃烧循环期间监测发动机压力的变化，即，压力相对于曲柄角的变化。提前点火事件将导致在点火前或甚至在点火后发动机压力的增加，在这种情况下，在汽缸内前进的火焰前部将未燃烧的尾气过度压缩和加热到自燃点：这可能发生在某些发动机循环中，但不是其他循环。替代地，或除此之外，还可以例如在火花前的早期燃烧周期启动，或在燃烧开始时(SOC)监测曲轴角的位置。替代地或附加地，可以例如通过最大可获得的制动扭矩、发动机速度、进气压力和/或排气温度来监测发动机性能的变化。替代地或附加地，有适合经验的驾驶员可以试驾由火花点火式发动机驱动的车辆，以评估具体的燃料和/或润滑剂组合物对例如发动机爆震程度或发动机性能的其他方面的影响。替代地或附加地，可以在火花点火式发动机使用相关的燃料和/或润滑剂组合物运行的时间段内监测由于提前点火例如由于相关联的发动机爆震所引起的发动机损坏的水平。

提前点火的发生率的减少可以是发生提前点火事件的发动机循环的数量的减少，或者可以是在发动机内发生提前点火事件的比率减少和/或发生的提前点火事件的严重程度(例如，它们引起的压力变化的程度)减轻。这可以由提前点火可能对发动机性能产生的影响中的一种或多种影响例如制动扭矩的削弱或发动机转速的抑制得以减少来表明。这可以由发动机爆震的数量或严重程度的减少来表明，特别是由“巨型爆震”的减少或消除来表明。优选地，在本发明中，提前点火的发生率的减少是发生提前点火事件的发动机循环的数量的减少。

由于提前点火——特别是如果提前点火频繁发生并且导致“巨型爆震”——会引起显著的发动机损坏，因此，本文公开的燃料组合物还可以用于减少发动机损坏的目的和/或用于增加发动机寿命的目的。

本发明的用途和方法可以用于实现发动机中提前点火的发生率的任何程度的减少，包括减少至零(即消除提前点火)。其可以用于实现提前点火的副作用例如发动机损坏的任何程度的减少。其可以用于实现期望目标水平的发生率或副作用的目的。本文中的方法和用途优选地实现发动机中提前点火的发生率的5％或更多的减少，更优选地实现发动机中提前点火的发生率的10％或更多的减少，甚至更优选地实现发动机中提前点火的发生率的15％或更多的减少，并且尤其是实现发动机中提前点火的发生率的30％或更多的减少。在特别优选的实施方式中，本发明的方法和用途实现了发动机中提前点火的发生率减少50％或更多。在另一个特别优选的实施方式中，本文中的方法和用途完全消除了发动机中提前点火的发生。

在以下SAE论文中可以找到用于测量低速提前点火事件的适合方法的实例：SAE2014-01-1226、SAE 2011-01-0340、SAE 2011-01-0339和SAE 2011-01-0342。用于测量低速提前点火事件的适合方法的另一示例是以下实例中描述的测试方法。

本文中的汽油燃料组合物包括一种汽油基础燃料。汽油基础燃料可以是适用于本领域已知的火花点火式(汽油)型内燃发动机——包括汽车发动机以及其他类型的发动机，诸如，例如越野和航空发动机——的任何汽油基础燃料。在本发明的液体燃料组合物中用作基础燃料的汽油也可以方便地称为“基础汽油”。

汽油典型地包括在25至230℃的范围内沸腾的烃混合物(EN-ISO 3405)，最佳范围和蒸馏曲线典型地根据一年中的气候和季节变化。汽油中的烃可以通过本领域已知的任何方法衍生，方便地，烃可以以任何已知的方式衍生自直馏汽油、合成生产的芳烃混合物、热裂或催化裂化的烃、加氢裂化、加氢异构化的石油馏分、催化重整的烃或它们的混合物。最终汽油中的硫和氮含量应降至最低，例如，通过明智的加氢处理，使其不超过各自区域市场的规定规格。所有这些汽油成分都可能来自于化石碳或可再生资源。

汽油的比蒸馏曲线、烃组合物、研究法辛烷值(RON)和马达法辛烷值(MON)不是至关重要的。

方便地，汽油的研究法辛烷值(RON)可以是至少80，例如在80至110的范围内，优选地汽油的RON将是至少90，例如在90至110的范围内，更优选地，汽油的RON将是至少91，例如在91至105的范围内，甚至更优选地，汽油的RON将是至少92，例如在92至103的范围内，甚至更优选地，汽油的RON将是至少93，例如在93至102的范围内，并且最优选地，汽油的RON将是至少94，例如在94至100(EN 25164)的范围内；汽油的马达法辛烷值(MON)可以方便地是至少70，例如在70至110的范围内，优选地，汽油的MON将是至少75，例如在75至105的范围内，更优选地，汽油的MON将是至少80，例如在80至100的范围内，最优选地，汽油的MON将是至少82，例如在82至95(EN 25163)的范围内。

典型地，汽油包括选自以下基团中的一种或多种的成分：饱和烃、烯烃、芳香烃和氧化烃。方便地，汽油可以包括饱和烃、烯烃、芳香烃和任选地氧化烃的混合物。

典型地，汽油的烯烃含量基于汽油按体积计在0至40％的范围内(ASTM D1319)；优选地，汽油的烯烃含量基于汽油按体积计在0至30％的范围内，更优选地，汽油的烯烃含量基于汽油按体积计在0至20％的范围内。

典型地，汽油中的芳香烃含量按体积计是在基于汽油的0至70％的范围内(ASTMD1319)，例如，汽油中的芳香烃含量按体积计是在基于汽油的10至60％的范围内；优选地，汽油中的芳香烃含量按体积计是在基于汽油的0至50％的范围内，例如，汽油中的芳香烃含量为10～50体积％。

汽油的苯含量按体积计是基于汽油的至多2％，更优选地按体积计是至多1％。

汽油优选地具有低或超低的硫含量，例如至多1000ppmw(按重量计百万分之)，优选地不超过500ppmw，更优选地不超过100，甚至更优选地不超过50，并且最优选地不超过甚至10ppmw。

汽油还优选地具有低的总铅含量，诸如至多0.005g/l，最优选地是不含铅——不对其添加铅化合物(即无铅的)。

当汽油包括氧化烃时，非氧化烃的至少一部分将被取代为氧化烃。汽油的氧含量可以是基于汽油按重量计最高35％(EN 1601)(例如，乙醇本身(即纯无水乙醇))。例如，汽油的氧含量可以为按重量计最高达25％，优选地按重量计最高达10％。方便地，含氧化合物浓度将具有选自按重量计0％至5％中的任何一种的最小浓度，以及选自按重量计30％、20％、10％中的任何一种的最大浓度。优选地，本文中的含氧化合物浓度按重量计为5％至15％。

可以并入汽油中的氧化烃的实例包括：醇、醚、酯、酮、醛、羧酸和它们的衍生物，以及含氧杂环化合物。上述所有的含氧化合物都可以包含饱和和/或不饱和的碳氢化合物骨架，以及芳香族分子。优选地，可以并入汽油中的氧化烃选自醇(诸如甲醇、乙醇、丙醇、2-丙醇、丁醇、叔丁醇、异丁醇、异戊二烯、异戊二醇和2-丁醇)、醚(优选每个分子含有5个或更多碳原子的醚，例如甲基叔丁基醚和乙基叔丁基醚)和酯(优选地为每个分子含有5个或更多个碳原子的酯)；特别优选的氧化烃是乙醇。

当氧化烃存在于汽油中时，汽油中氧化烃的量可以在宽的范围内变化。例如，当前在诸如巴西和美国的国家中可商购的包括大比例氧化烃的汽油，例如乙醇本身和E85，以及包括小比例氧化烃的汽油，例如E10和E5。因此，汽油可以含有按体积计最高达100％的氧化烃类。本文也包括了巴西所使用的E100燃料。优选地，取决于期望的汽油最终配方，存在于汽油中的氧化烃类的量选自以下量中的一种：按体积计最高达85％；按体积计最高达70％；按体积计最高达65％；按体积计最高达30％；按体积计最高达20％；按体积计达最高15％；以及按体积计最高达10％。方便地，汽油可以包含按体积计至少0.5％、1.0％或2.0％的氧化烃。

适合的汽油的实例包括以下汽油：其具有按体积计0至20％的烯烃含量(ASTMD1319)、按重量计0至5％的氧含量(EN 1601)、按体积计0至50％的芳香烃含量(ASTMD1319)以及按体积计至多1％的苯含量。

可源自生物源的汽油共混成分也适合用于本文。这类汽油调合成分的示例可以在WO2009/077606、WO2010/028206、WO2010/000761、欧洲专利申请No.09160983.4、09176879.6、09180904.6和美国专利申请序列号61/312307中找到。

尽管对本发明不是至关重要的，本发明的基础汽油或汽油组合物还可以方便地包含一种或多种可选的燃料添加剂。可以被包含在本发明中所使用的基础汽油或汽油组合物中的可选的燃料添加剂的浓度和性质不是至关重要的。可以被包含在本发明中所使用的基础汽油或汽油组合物中的适合类型的燃料添加剂的非限制性示例包括：抗-氧化剂、腐蚀抑制剂、抗磨添加剂或表面改性剂、火焰速度添加剂、清洁剂、除雾剂、抗爆震添加剂、金属减活剂、阀-座衰退保护剂化合物、染料、溶剂、载流流体、稀释剂和标记物。适合的这样的添加剂的实例在美国专利号5,855,629中有一般性描述。用于减少发动机和燃料输送系统沉积物的合适的清洁剂/分散剂可选自PIB-胺的衍生物、曼尼希斯、聚醚胺、琥珀酰亚胺以及它们的混合物。

方便地，可以将燃料添加剂与一种或多种溶剂调合以形成添加剂浓缩物，然后可以将添加剂浓缩物与本发明的基础汽油或汽油组合物掺和。

存在于本文的基础汽油或汽油组合物中的任何任选的添加剂的(活性物质)浓度按重量计优选最高1％，更优选在5至2000ppmw的范围内，有利地在300至1500ppmw的范围内，诸如300至1000ppmw。

可以使用常规配制技术通过将一种或多种基础燃料与一种或多种性能添加剂包和/或一种或多种添加剂成分掺和，来方便地制备燃料组合物。

用于使用在本文所述的火花点火式发动机中的润滑剂组合物通常包括基础油和一种或多种性能添加剂，并且应适用于火花点火式内燃发动机。在一些实施方式中，本文所述的润滑剂组合物在涡轮增压火花点火式发动机中是特别有用的，更特别地在下述涡轮增压火花点火式发动机中是特别有用的：该涡轮增压火花点火式发动机在至少1巴的入口压力下运行，或者可以在至少1巴的入口压力下运行，或者意于在至少1巴的入口压力下运行。

经常发现机油中的高钙含量会加剧低速提前点火，因此发现本发明在高钙机油环境中特别有用，但本发明在发动机容易出现低速提前点火的任何情况下都有用，而与机油钙含量无关。因此，根据ASTM D5185测量，本文中使用的润滑剂组合物的钙含量可以是0ppmw或更高，优选500ppmw或更高，更优选1000ppmw或更高，甚至更优选1200ppmw或更高，但更优选1500ppmw或更高，特别是2000ppmw或更高。

在本发明的一个实施方式中，以总的润滑组合物为基础，润滑组合物包括1200ppmw至3000ppmw。在本文的另一个实施方式中，根据ASTM D5185的测量，在总的润滑组合物的基础上，润滑油组合物的钙含量为1500ppmw至2800ppmw，优选为2000ppmw至2800ppmw，更优选为2500ppmw至2800ppmw。

本文中的润滑组合物中可包含的可选润滑油添加剂包括抗磨剂、抗泡沫剂、洗涤剂、分散剂、腐蚀抑制剂、防锈添加剂、抗氧化剂、极压添加剂、摩擦改性剂、粘度指数改进剂、倾点降低剂等。

基于润滑剂总组合物，本文中的润滑剂组合物优选具有1至1000ppmw的镁含量，优选200至800ppmw。

用于本文的润滑油组合物的优选添加剂是锌基抗磨添加剂，诸如二硫代磷酸锌化合物。锌基抗磨添加剂在润滑组合物的技术中是众所周知的。优选的是，基于总的润滑剂组合物，润滑剂组合物中的锌含量在0至1200ppmw之间，优选是在600至1200ppmw之间。

本文中使用的另一种优选的润滑油添加剂是钼基减摩添加剂，诸如二硫代氨基甲酸钼。钼基减摩添加剂在润滑组合物的技术中是众所周知的。优选的是，基于总的润滑剂组合物，本文中的润滑剂组合物中的钼含量在0至1000ppmw的范围内，优选在0至900ppmw的范围内，更优选在0至500ppmw的范围内。

为便于更好地理解本发明，下面给出一些实施方式的某些方面的实施例。决不应该将以下实施例理解为限制或限定本发明的整个范围。

实施例

本实施例中使用了三种不同的燃料(燃料A、燃料B和燃料C)。以下表1示出了这些燃料的化学组合物和特性。所有的燃料被混合成具有相同的RON、MON和乙醇含量，燃料B和C被混合成具有相同的芳烃含量。每种燃料的PM指数是根据上述等式(1)计算的(如2010年10月25日发表的SAE 2010-01-2115所公开的)。

表1

本实施例中使用的润滑油类型是GF-5认证的5W-30粘度等级的高钙润滑油，根据ASTM D5185测定，其钙含量为2763ppm。下表2列出了润滑剂的化学和物理特性。

表2

对燃料A、B和C执行以下测试方法以测量LSPI事件及其频率。

用于测量LSPI的测试方法

本实施例中用于测量LSPI事件的测试协议描述如下。使用的发动机是GEM-T4发动机。

LSPI检测的常用变量是：

(1)在火花前的早期燃烧周期启动时的曲柄角位置，即2％的质量分数燃烧(MFB)。

(2)提前点火和燃烧期间的峰值压力(达到或超过100兆帕，或大于平均峰值压力和4.7倍标准峰值压力之和)。

(3)燃烧开始时的曲轴角位置(SOC)，通过使用LSPI检测算法的FEV的后处理软件进行处理(进一步的细节可参见Haenel等人，SAE Int.J.Fuels Lubr.，第10卷，第1期(2017年4月)，题为“Influence of Ethanol Blends on Low Speed Pre-Ignition inTurbocharged,Direct-Injection Gasoline Engines”；SAE论文2019-01-0256，题为“Analysis of the Impact of Production Lubricant Composition and Fuel Dilutionon Stochastic Pre-Ignition in Turbocharged,Direct-Injection GasolineEngines”；US9869262B2和US10208691B2)。这些压力水平对LSPI检测算法是隐含的，并且它们需要在正常燃烧压力条件之外。

本方法中用于LSPI检测的变量是燃烧开始时的曲轴角位置(方法号：(3)以上)。

总之，检测LSPI的分步方法是：

-在没有提前点火的情况下计算平均燃烧周期，以确定压力轨迹和SOC。

-循环SOC的定义：在考虑到燃烧延迟的情况下，在火花设置触发器之前，比平均压力高出+/-2％(图中用Pmax表示)。

-根据上述两个因素的输入，计算LSPI和敲击特性，并连续保存压力痕迹。

这些实验使用多发动机测功机。图1a中的稳态(即恒定速度和恒定负载)的测试程序用于本文的发动机测试，除非明确提到其他测试程序。稳态测试包括在4小时30分钟的时间里，使发动机运行160,000次，并在每次4000次的发动机循环后，以相同的速度但较低的负载滑行2分钟，使发动机冷却到环境条件。图1所示循环的10次重复构成了一次发动机测试。最初对160,000个周期的LSPI事件进行计数，然后按比例计算到一百万个周期，最后以份/百万(ppm)单位(或事件/百万(epm))报告LSPI事件。

瞬态测试被纳入测试程序，以反映现实生活中的驾驶条件。

在适用的情况下，将负载阶梯法纳入长稳态试验程序。图1b和图1c显示了载荷阶梯法，它作为对非常高的载荷(通常超过21bar BMEP)下各种润滑剂和校准变化的反应的快速的“筛选器”。测试程序涉及在每个负载点上运行稳态LSPI测试，时间为发动机循环次数的一半(即80,000次)，然后转入更高的负载。这个过程有助于在相对较短的时间内确定发动机条件或操作液的变化对LSPI反应的影响，而不会使发动机在非常高的负载下承受压力，此时LSPI事件可能导致高的和潜在的破坏性的缸内压力值(P_max)。当目标是探索在特定的发动机条件下，以最小的LSPI事件量实现最大的BMEP时，使用负载步骤程序。在瞬态条件下也进行了少数测试，以便理解发动机对速度-负载操作策略的快速波动的反应能力(即接近真实的驾驶条件)。如图1d所示，这些条件涉及到在几秒钟内快速增加负载，然后滑行。这些循环重复约5-10秒，共50,000个循环。

测试方法的重要方面也是机油冲洗程序，由四次更换机油和过滤器变化组成，中间有30分钟的发动机运行以循环冲洗机油。

LSPI测量程序

LSPI事件后一般是大型的“余震”(或后续)事件，这些事件既可能是由热点引起的提前点火事件，也可能是爆震事件。然而，这些余震事件一般不能被认为是独立的LSPI事件，因为它们是由于最初的提前点火事件在汽缸中引起的压力波反射而产生的。为了将这些事件与LSPI周期区分开来，余震事件被定义为领先的提前点火事件后三个周期内的提前点火事件。如果后续现象在三个周期内发生，第二个后续事件的窗口又是在第一个后续事件之后的三个周期，等等。因此，独立事件至少需要相隔四个周期。表3举例说明了本实验中如何报告每个LSPI事件。

表3、17个燃烧周期中的LSPI计数实施例

下表4中阐述了本实施例中使用的发动机规格。

表4

下表5阐述了对该发动机的PM/PN形成和LSPI敏感的测试条件。使用AVLMicrosoot传感器来记录PM/PN。

表5

下表6显示了燃料A-C的每一种的颗粒数(PN)、LSPI事件的数量和PM指数(根据SAE论文SAE-2010-01-2115确定)。图2是表6中结果的曲线。

表6

下表7阐述了燃料A、B和C每次测试的LSPI事件的数量，以及燃料A-C的每一种的PM(如SAE-2010-01-2115所定义)和PM指数。图3为下表7中所示结果的图形曲线。

表7

论述

表6和表7以及图2和图3中的结果显示，具有最高PM指数的燃料(燃料C)也具有最高的LSPI事件数量。此外，具有最低PM指数的燃料(燃料A)具有最低数量的LSPI事件。与燃料B和燃料A的PM指数分别为1.36和0.49相比，燃料C(PM指数为2.83)表现出明显较高的LSPI事件水平。