DE10038435A1 - Dieselkraftstoff - Google Patents

Dieselkraftstoff

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DE10038435A1
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DE2000138435
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Inventor
Thomas Garbe
Werner Engeler
Richard Dorenkamp
Olaf Graupner
Belau Jens Mueller
Herbert Krumm
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Volkswagen AG
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Volkswagen AG
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/04—Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons
    • C10L1/08—Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons for compression ignition

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dieselkraftstoff mit einer Fraktion, deren Siedegrenzen in einem Bereich von 68 DEG bis 180 DEG bzw. 240 DEG C liegen und die gegebenenfalls eine Mindestcetanzahl aufweist. Die Fraktionen liegen zu mindestens 5 bzw. 25 Vol.-% vor. Diese Kraftstoffe sind insbesondere für Fahrzeuge mit Dieselmotoren geeignet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Dieselkraftstoffe insbesondere für Kraftfahrzeuge mit Dieselmotoren.
Dieselkraftstoffe sind schwer entflammbare Gemische von flüssigen Kohlenwasserstoffen, die als Kraftstoffe für Brennermotoren (Dieselmotoren) verwendet werden. Sie bestehen im wesentlichen überwiegend aus n- und iso-Paraffinen mit Anteilen von Olefinen, Naphthenen und aromatischen Kohlenwasserstoffen. Man erhält Dieselkraftstoffe bei der Destillation von Erdöl aus dem Gasöl, beim Kracken, aus den Teeren, die bei der Schwelung bzw. Hydrierung von Braun- oder Steinkohlen gewonnen werden und durch Hydrierung des Kohleextraktes.
Bei der Verbrennung des Dieselkraftstoffs im Dieselmotor wird Luft in den Zylinder gesogen, durch starke Verdichtung auf 550 bis 900°C erhitzt, wodurch sich ein Strahl von eingespritztem Dieselkraftstoff von selbst entzündet und bei einer Verbrennungstemperatur von 1500 bis 2200 einen Verbrennungsdruck von 50-80 bar erreicht, durch den der Kolben bewegt und Arbeit geleistet wird.
Ein wesentlicher Faktor für die Verwendbarkeit von Dieselkraftstoffen ist ihre Zündwilligkeit, für deren quantitative Angabe die Cetanzahl (CZ) eingeführt wurde. Die Anforderungen an diese Kraftstoffe sind bei langsamlaufenden Motoren CZ 20 bis 40, bei kleinen und schnelllaufenden CZ größer 45. Dem Dieselkraftstoff werden oftmals Cetanzahlverbesserer als Additiv zugesetzt. Zu Cetanzahlverbesserern zählen beispielsweise Salpeter- oder Salpetrigsäureester. Cetanzahlverbesserer werden im allgemeinen in Mengen unter 5000 mg/kg eingesetzt, um eine Verbesserung der Cetanzahl des Gesamtkraftstoffs um mindestens einen Punkt zu bewirken.
Die bei der Verbrennung von Dieselkraftstoffen entstehenden Abgase enthalten mehr Stickoxide (NOx) und 30 bis 100 mal mehr Partikelmasse, als diejenigen aus Otto- Kraftstoffen nach der katalytischen Reinigung.
Aufgrund der bereits bestehenden, insbesondere auch durch Autoabgase verursachten Umweltverschmutzung, sind gerade solche Kraftstoffe gefragt, die die Umwelt möglichst wenig belasten. Gleichzeitig wird naturgemäß auch angestrebt, das Zünd- und Verbrennungsverhalten insbesondere von Dieselkraftstoffen zu verbessern, um auf diese Weise den Kraftstoff effektiver auszunutzen, und damit zum Umweltschutz beizutragen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Schadstoffemission von Dieselkraftstoffen bei deren Verbrennung zu vermindern und gleichzeitig das Zünd- und Verbrennungsverhalten von Dieselkraftstoffen zu verbessern.
Die oben definierte Aufgabe wird mit einem Dieselkraftstoff gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dieselkraftstoff mit mindestens 5 Vol.-% einer Fraktion, deren Siedegrenzen in einem Bereich von 68° bis 180°C liegen.
Die obige Aufgabe wird ebenfalls mit einem Dieselkraftstoff gemäß Patentanspruch 2 gelöst.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch einen Dieselkraftstoff mit mindestens 25 Vol.-% einer Fraktion, deren Siedegrenzen in einem Bereich von 68°C bis 240°C liegen. Das entspricht der ersten Fraktion.
Die hier angegebenen Siedegrenzen beziehen sich auf eine Siedegrenze nach DIN ISO 3405-88.
In den erfindungsgemäßen Dieselkraftstoffen wurde das Siede- und Zündungsverhalten in Kombination vorteilhaft angepaßt.
Die Fraktionen können zum Dieselkraftstoff hinzugesetzt werden. Der Dieselkraftstoff wird z. B. erzeugt, indem das Destillations- bzw. Hydrierungsverfahren modifiziert wird, ggf. zusätzlich Siedefraktionen oder/und Additive zugesetzt werden.
Bei dem ersten erfindungsgemäßen Dieselkraftstoff weist die Fraktion eine Cetanzahl von mindestens 25 auf. Vorzugsweise ist die Cetanzahl mindestens 30, insbesondere mindestens 35.
Bei dem zweiten erfindungsgemäßen Dieselkraftstoff beträgt die Cetanzahl der Fraktion mindestens 40. Vorzugsweise beträgt sie mindestens 45, bzw. mindestens 50.
Beide erfindungsgemäßen Dieselkraftstoffe enthalten Verbindungen mit der allgemeinen Formel CnHm, worin n = 6-26 und m = 6-54 bedeuten, in einer Menge von mindestens 20 Vol.-%. Es handelt sich hierbei normalerweise um Verbindungen, wie n-, iso-Alkane, Aromaten C6H6, C7H8.
Die betreffenden Fraktionen der erfindungsgemäßen Dieselkraftstoffe enthalten jeweils vorzugsweise mindestens zwei, insbesondere mindestens drei Komponenten in einer Menge von je mindestens 0,5 Vol.-%, insbesondere mindestens 1 Vol.-%. Zu diesen Komponenten zählen beispielsweise Hexan, Heptan, Octan.
Es können in dem erfindungsgemäßen Dieselkraftstoff auch Zusatzstoffe enthalten sein. Normalerweise kann jeder Zusatzstoff, der auf diesem Gebiet üblich ist, hinzugefügt sein. Dazu zählen beispielsweise Zündverbesserer, wie EHN. Allerdings ist es so, dass der erfindungsgemäße Dieselkraftstoff auch ohne den Zündverbesserer die Cetanzahl erfüllen kann.
Vorteilhaft mindestens 80 Vol.-% der jeweiligen Fraktion der erfindungsgemäßen Dieselkraftstoffe enthalten n-Alkane. Hierzu zählen beispielsweise Hexan, Heptan, Octan.
Die Dichte des Gesamtkraftstoffs liegt im DIN EN 590-Bereich (1999). Dieser Bereich ist bei 820-860 g/l, gemessen bei 15°C, angesiedelt.
Die Viskosität des Gesamtkraftstoffs liegt vorzugsweise im Bereich von 2,0 bis 4,5 mm2/s. Es handelt sich hierbei ebenfalls um die DIN EN 590-Norm (1999).
Des Weiteren kann der erfindungsgemäße Dieselkraftstoff sauerstoffhaltige Komponenten, wie Heptanol, Oxalsäureester enthalten. Der Anteil dieser sauerstoffhaltiger Verbindungen sollte in der Fraktion nicht größer als 10 Vol.-% sein.
Die erfindungsgemäßen Dieselfarbstoffe sind auch für den Verbrauch in Schweden geeignet. Die Bedingungen der DIN EN 590 (1999) erfüllt die in Schweden erforderlichen Voraussetzungen, insbesondere im Hinblick auf Dichte und Volumenanteil in der fraglichen Fraktion.
Die erfindungsgemäßen Dieselkraftstoffe werden in vorteilhafter Weise in Kraftfahrzeugen verwendet, die Dieselmotoren aufweisen. Der Kraftstoff kann unter verminderter Schadstoffemission im Gegensatz zu den bekannten Dieselkraftstoffen verbrannt werden. Durch Anpassung des Siede- und Zündungsverhaltens kann eine Verbrennung des Dieselkraftstoffs in effektiver Weise erreicht werden. Gleichzeitig wird ebenfalls der Zündpunkt optimiert.

Claims (16)

1. Dieselkraftstoff mit mindestens 5 Vol.-% einer Fraktion, deren Siedegrenzen in einem Bereich von 68° bis 180°C liegen.
2. Dieselkraftstoff mit mindestens 25 Vol.-% einer Fraktion, deren Siedegrenzen in einem Bereich von 68° bis 240°C liegen.
3. Dieselkraftstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fraktion eine Cetanzahl von mindestens 25 aufweist.
4. Dieselkraftstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Cetanzahl oder Fraktion mindestens 30 ist.
5. Dieselkraftstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fraktion eine Cetanzahl von mindestens 35 aufweist.
6. Dieselkraftstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Cetanzahl der Fraktion mindestens 40 beträgt.
7. Dieselkraftstoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Cetanzahl der Fraktion mindestens 45 beträgt.
8. Dieselkraftstoff nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Cetanzahl der Fraktion mindestens 50 ist.
9. Dieselkraftstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fraktion Verbindungen mit der allgemeinen Formel n-CnH2n+2 in einer Menge von mindestens 20 Vol.-% enthält.
10. Dieselkraftstoff nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fraktion mindestens drei Komponenten in einer Menge von über 1 Vol.-% enthält.
11. Dieselkraftstoff nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fraktion Zusatzstoffe enthalten sind.
12. Dieselkraftstoff nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fraktion ein Zündverbesserer enthalten ist.
13. Dieselkraftstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 80 Vol.-% der 180- bzw. 240°C-Fraktion n-Alkane sind.
14. Dieselkraftstoff nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte des Gesamtkraftstoffs im Bereich von 820 bis 860 g/l, bei 15°C liegt.
15. Dieselkraftstoff nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität des Gesamtkraftstoffs im Bereich von 2,0 bis 4,5 mm2/s liegt.
16. Dieselkraftstoff nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil sauerstoffhaltiger Komponenten nicht größer als 20 Vol.-% ist.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998005740A1 (en) * 1996-08-02 1998-02-12 Exxon Research And Engineering Company Synthetic diesel fuel with reduced particulate matter emissions
WO1998034998A1 (en) * 1997-02-07 1998-08-13 Exxon Research And Engineering Company Diesel additive for improving cetane, lubricity, and stability

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Non-Patent Citations (1)

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Title
Derwent Abstract, Ref. 1985-085811/14 zu SU 1113401 A *

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