DE1030101B

DE1030101B - Verfahren zur Erhaltung, zum Wiederaufbau und zur Steigerung der Kompression in Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE1030101B
Application number: DE1956D0024572
Authority: DE
Inventors: Dr Ernst Drouven
Original assignee: ERNST DROUVEN DR
Current assignee: ERNST DROUVEN DR
Priority date: 1956-01-11
Filing date: 1956-12-24
Publication date: 1958-05-14
Also published as: BE554093A; FR1170818A; LU34870A1; CH374507A; GB857142A; BE530281A

Description

DEUTSCHES

BIBLIOTHEK

DESDEUTSGHEN

PATENTAMTES

Durch einen früheren Vorschlag des Erfinders ist es bekanntgeworden, auf chemischem Wege die Kompression in Verbrennungsmaschinen zu erhalten, wiederaufzubauen und zu steigern. Dieser Effekt wird dadurch erreicht, daß in den Verbrennungsraum mit dem Kraftstoff ein Gemisch von Schwermetallsalzen organischer Säuren eingeschleust wird, wodurch zwischen den Zylinderwänden und den Kolben mehrmetallische abdichtende Ablagerungen entstehen, welche gleichzeitig die Reibung zwischen Zylinderwand und Kolben herabsetzen, wodurch wiederum die gesamte Kraftübertragungsmechanik geschont wird.

Die anzuwendenden Metalle bestehen aus Blei und Kupfer und/oder Zink, gegebenenfalls aus Zinn. Als Säuren kommen alle aromatischen und aliphatischen Säuren in Betracht, z. B. Benzoesäure, Naphthoesäure, Zimtsäure, Buttersäure, Stearinsäure, Weinsäure, Oxalsäure, Ölsäure usw.

Von vornherein hat sich als notwendig erwiesen, daß die Metallsalze in feinster Verteilung, und zwar in Lösung, vorliegen und daß mehrere der betreffenden Salze zugleich in den Verbrennungsraum gelangen, d. h., es ist somit notwendig, daß die gleichzeitige Lösung mehrerer Salze gewährleistet ist und daß diese in genügender Menge und in geeignetem Verhältnis zueinander in dem Kraftstoff vorhanden sind.

Das bekannte Verfahren sollte vorzugsweise in der Weise ausgeführt werden, daß dem Treibstoff eine geringe Menge Säure zugesetzt und das Gemisch dann mit einer Mehrzahl der genannten Metalle zur Reaktion gebracht wird. Hierbei bilden sich die betreffenden Salze. Diese können auch als solche dem Treibstoff zugesetzt werden, obwohl bei dem bekannten Verfahren derjenigen Arbeitsweise der Vorzug gegeben war, bei der die Salze in dem Treibstoffgemisch erst gebildet werden. Es wurde angenommen, daß hierdurch die gewünschte gute Verteilung gewährleistet sei.

Bei der praktischen Benutzung des bekannten Verfahrens war nun in manchen Fällen, sowohl bei der Reaktion der in dem Treibstoff gelösten Säuren mit den Metallen Blei und Kupfer und/oder Zink und/oder Zinn als auch bei dem direkten Zusatz der betreffenden Salze zu dem Treibstoff, eine ungenügende Salzbildung bzw. eine mangelhafte Löslichkeit der betreffenden Salze in dem Kohlenwasserstoffgemisch feststellbar. Die Unsicherheit über die Menge der mit dem Treibstoff in den Motor eingeschleusten Salze bzw. Metalle und die Unsicherheit über die Zusammensetzung der in den Verbrennungsraum eingeschleusten Mischung erwies sich als außerordentlich unerwünscht, da hiermit eine entsprechende Unstetigkeit der Effekte verbunden war.

Erfindungsgemäß wird den beschriebenen Nachteilen dadurch begegnet, daß dem Kraftstoff nicht wäßrige Lösungsvermittler bzw. Komplexbildner zugesetzt wer-

zur Erhaltung, zum Wiederaufbau

und zur Steigerung der Kompression

in Verbrennungsmotoren

Anmelder:

Dr. Ernst Drouven, Torri del Benaco,
Verona (Italien)

Vertreter: Dr. L. Terres-Trip, Patentanwalt,
München 19, Nibelungenstr. 77

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 11. Januar 1956

Dr. Ernst Drouven, Torri del Benaco, Verona (Italien),
ist als Erfinder genannt worden

den, durch welche die Bildung echter Lösungen der betreffenden Metalle in dem Kraftstoff in Form ihrer Salze bzw. Komplexsalze gesichert wird. Dies ist sowohl der Fall, wenn die Salze direkt als solche dem Treibstoff zugemischt werden, als auch dann, wenn dem Treibstoff Säuren zugesetzt werden und die Mischung mit den Metallen Blei und Zink und/oder Kupfer und/oder Zinn zur Reaktion gebracht werden. Der Zusatz der Lösungsvermittler bedeutet ferner, daß nicht nur der Gesamtgehalt des Treibstoffes an Metallen, sondern auch deren Mischungsverhältnis gewährleistet ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht somit darin, daß aus Kohlenwasserstoffen bestehende Kraftstoffe zur Anwendung gelangen, welche geringe Mengen einer Mehrzahl von im Verbrennungsraum zwischen Motor und Zylinderwand zu abdichtenden Ablagerungen führenden Schwermetallsalzen enthalten, deren Säureteil aus einer organischen Säure und deren Metallteil aus Blei und einem oder mehreren der Metalle Kupfer, Zink und gegebenenfalls Zinn besteht und welchen ferner Lösungsvermittler für die Lösung der Salze in den Kohlenwasser- Stoffen zugesetzt werden.

Bei Anwendung der beschriebenen Lösung von Metallsalzen in den Kraftstoffen ist es zweckmäßig, wenn die Lösung außerdem Naphthalin enthält, vorzugsweise in der 25- bis 500fachen Menge des Salzgehalts.

HM 510/239

Als Lösungsvermittler kommen die verschiedensten _ Ein Komplexsalz, das dem Bleibenzoat entspricht, : Verbindungen in Frage, wie z. B. Amine, Imine, Oxime, kann durch Zusatz von Acetessigester gewonnen werden, Nitrile, Hydroxylamine, ein- und mehrwertige Alkohole, wobei die Alkoholkomponente des Esters vorzugsweise Phenole, Äther, Aldehyde, Ketone, ferner Kohlenmonoxyd den niederen Gliedern der aliphatischen Reihe angehört* ti und Stickstoffmonoxyd. Auch Säuren und Säurederivate 5 Ein solches Salz ist beispielsweise Bleibenzoat (1 Acef- " /■ kommen hierfür in Frage. ...·... essigsäureäthylester). ■<.'■:■*

Als Lösungsvermittler wählt man vorteilhafterweise Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lösungsfolgende Verbindungen, die als Komplexbildner für Vermittler für Lösungen von Metallsalzen in Treibstoff»'·^ Schwermetalle bekannt sind, aus der Klasse der Amine: werden die Metallsalze in Mengen von höchstens 0,1%; '; Anilin, Chinolin, Äthylamin und Diäthylarnin und deren i° angewandt, bezogen auf den Treibstoff. ϊ-

Homologe; aus der Klasse der Imine: Äthylenimin; Der Zusatz von Hilfslösungsmitteln gestattet auch, ,.^

aus der Klasse der Nitrile: Benzonitril, Benzylcyanid, die Konzentration der Salze in den Kraftstoffen zi$':$; Acetonitril; aus der Klasse der Hydroxylamine: Phenyl- erhöhen, beispielsweise in dem Maße, daß die Salze aushydroxylamin, aus der Klasse der Alkohole und Phenole: reichen, um die sich bei der Verbrennung aus dein *' Äthylalkohol,Amylalkohol, Benzylalkohol, Glykol, Phenol, *5 Schwefel- oder Phosphorgehalt des Kraftstoffes bildenden o-Kresol, Naphthole; aus der Klasse der Äther: Äthyl- Säuren zu binden. Auf diese Weise erreicht man nebeß äther, Diisopropyläther; aus der Klasse der Aldehyde: der Erhöhung der Kompression auch eine korrosioäsl·,; \ Benzaldehyd, Salicylaldehyd, Acetaldehyd; aus der Klasse schützende Wirkung, die die Lebensdauer des Ver« ^; der Ketone: Aceton, Acetophenon, Diacetyl, Benzil, brennungsmotors erhöht. ' ;

Acetessigester; aus der Klasse der Säuren und Säure- ²⁰ Dies gilt in erster Linie beim Betrieb von Diesel· derivate: Essigester, Buttersäure, Ölsäure Stearinsäure, motoren bei Verwendung von Treibölen mit verhältnis* ' Benzoesäure, Salicylsäure, ,Oxalsäure, Phthalsäure, Ben- mäßig hohem Schwefelgehalt. Dies ist von besonderer zoesäure-äthylester, Benzoesäure-isopropylester, Alanin, Bedeutung bei Schiffsmotoren. ? '··..

Benzamid, Succinimid. ,.,■%,'ί,;,:'!

Einige Beispiele der besseren Löslichkeit von Metall- ²5 Beispiel 3

salzen in Kohlenwasserstoffölen in Gegenwart von *

Lösungsvermittlern sind die folgenden: Für den Fahr versuch wurde eine Lösung von 2 g

Benzoesäure und SO g Naphthalin in 100 ecm Benzin

Beispiel 1 hergestellt und diese Lösung 24 Stunden auf der Schüttet /

3° maschine in einem Gefäß geschüttelt, in welchem sich -

Ein Benzin mit einem Siedebereich von 60 bis 180° C Streifen von Blei, Zink und Kupfer befanden. Die durch mit 0,1 Gewichtsprozent Benzoesäure gelangte in einer Salzbildung sich trübende Lösung wurde klar durci Schüttelmaschine zur Einwirkung auf Kupferpulver. Zusatz von 3 ecm Benzylalkohol. Der zu verwendende Nach wenigen Stunden war das Benzin grünlich opali- Treibstoff wurde in der Weise gewonnen, daß 6OcCm t: sierend verfärbt. Die Färbung nahm während 2 Tagen 35 Lösung zu je 1 1 Kraftstoff zugesetzt wurden. '

an Intensität zu. Nach mehrtägigem ruhigem Stehen war Bei dem Fahrversuch mit einem Personenkraftwagen

ein grünblauer Bodensatz unter dem nunmehr wieder Fiat 1100 wurde folgendes nach einer Fahrtstrecke von wasserklaren Benzin sichtbar. Das Benzin war praktisch 400 km festgestellt:

kupferfrei. Nach Zusatz von 1 Volumprozent Benzyl- Die Kompression war auf allen Zylindern um durchs

alkohol wurde der Bodensatz beim Schütteln sofort zu 4° schnittlich 0,4 atü angestiegen. Es erwies sich außerdem, einer deutlich grünen stabilen Lösung gelöst. daß die vier Zylinder einen beinahe vollkommenen

Gleichstand bezüglich ihrer Kompression aufwiesen,

Beispiel 2 während sie vorher sehr verschieden voneinander waren.

Infolge der erhöhten Kompression wurden das Verhältnis

Benzin mit 0,5% Ölsäure wurde mit Zinkpulver 45 Kraftstoff zu Luft und die Zündeinstellung neu einmehrere Tage geschüttelt. Neben einem reichlichen reguliert, worauf der Motor trotz erhöhter Leistung· Bodensatz von weißem Zinksalz enthielt die überstehende einen beträchtlich niedrigeren Kraftstoffbedarf aufwies, abfiltrierte Lösung 195 mg Zink pro Liter. Nach Zusatz Der Motor wurde geöffnet, und es wurde festgestellti ■·.,

von 1 Volumprozent Anilin löste sich das über seine daß jegliche Verkrustung der Kolbenköpfe verschwunden : Löslichkeit hinaus vorhandene Zinkoleat beim Um- 5° war. Bei späteren Prüfungen ergab sich stets dasselbe schütteln sofort auf. Bild. : ί;

Die betreffenden Schwermetallsalze selbst können bei- Nach weiteren 23 400 km wurde die Zylinderams-

spielsweise wie folgt in Lösung gebracht werden: Das Weitung in verschiedenen Höhen des Verbrennung^ ; Schwermetallsalz, das auf irgendwelchem präparativem raumes gemessen und festgestellt, daß seit dem erfmdungs-Wege gewonnen sein kann, wird in Benzol auf geschlämmt 55 gemäßen Betrieb praktisch keine Ausweitung durch oder in einer Mischung von Benzol und Alkohol. Nach Verschleiß eingetreten war. Auch die Ovalisation blieb . ' Zugabe eines Komplexbildners bildet sich in überraschend im Mittel 9 Mikron, schneller Reaktion das Komplexsalz, was sich durch Beispiel 4

Bildung einer homogenen Lösung unmittelbar äugen- _:

fällig zeigt. Die Lösung wird dann in entsprechender ⁵° 0,5 g Kupferbenzoat, 0,5 g Zinkbenzoat und 2,0 g Dosierung dem Kraftstoff zugesetzt. In analoger Weise Bleibenzoat wurden in 1 1 Kraftstoff aufgeschlämmt, kann auch eine Lösung mit mehreren Metallsalzen ge- Dieser Aufschlämmung wurden 10 g Anilin zugesetzt, Wonnen werden. Andernfalls müssen die einzelnen Nach kurzem Schütteln entstand eine klare Lösung, Lösungen dem Treibstoff zugefügt werden. Von dieser Lösung wurden dem Kraftstoff 60 ecm pr® '*

Selbstverständlich können die Komplexsalze auch 65 Liter zugesetzt. ;>{,

aus ihrer Lösung isoliert werden und als solche zur An- Ein Fahrversuch mit einem Wagen Fiat 500 A ergab -

wendung kommen. die gleichen Ergebnisse, wie sie im Beispiel 3 beschrieben '

Salze bzw. entsprechende Lösungen, bei denen Anilin sind.

der Komplexbildner ist, sind z.B. Kupferbenzoat Nach längerem Fahren wurde Naphthalin zugesetzt, ;;

(2AnUm) und Zinkbenzoat (1 Anilin). 7° um einen ruhigen Verbrennungsablauf zu begünstigeni fy

10

Beispiel 5

Eine Mischung folgender drei Komplexsalze: Kupferbenzoat (2 Anilin), Zinkbenzoat (1 Anilin), Bleibenzoat (1 Äthylacetessigester), wurden dem Kraftstoff in folgenden Mengen, bezogen auf 1 1, zugefügt: 15,5 mg des Kupferkomplexsalzes, 24,5 mg des Zinkkomplexsalzes, 23,0 mg des Bleikomplexsalzes. Mit dem so modifizierten Kraftstoff wurden dieselben Wirkungen im Fahrversuch beobachtet wie im Beispiel 3.

Beispiel 6

Mit einem 4-Zylinder-Alfa-Romeo-Motor (1900 ecm Hubraum), welcher bereits 92 000 km auf Normalbenzin gefahren worden war, wurde nach Messung der Kompression in den einzelnen Zylindern folgender Fahrversuch ausgeführt: Der Tank wurde mit einem normalen Benzin gefüllt, welches folgende Zusätze pro 201 entsprechend der Erfindung enthielt: 3,8 ecm Bleidiäthylaminoleat mit einem Bleigehalt von 0,188 g, 3,5 ecm Kupferdiäthylaminoleat mit einem Kupfergehalt von 0,04 g, 0,5 ecm Zinkdiäthylaminoleat mit einem Zinkgehalt von 0,172 g.

Die genannten Zusätze waren wie folgt hergestellt worden: In 565 g erwärmter Ölsäure wurden 207 g Blei als Bleioxyd unter Rühren eingetragen. Dieses Reaktionsgemisch wurde 6 Stunden lang unter Zusatz von 200 ecm Benzin unter Rückfluß erhitzt. Bei der Destillation wurde das bei der Reaktion entstehende Wasser durch azeotrope Destillation entfernt und in einem dazwischengeschalteten Wassersack abgefangen. Nachdem das Reaktionsgemisch auf 60° C abgekühlt war, wurden 144 g Diäthylamin zugesetzt, und es entstand eine völlig homogene Flüssigkeit. Diese Lösung wurde nach dem völligen Erkalten durch Benzinzugabe auf einen Bleigehalt von 0,05 g/cem eingestellt.

In analoger Weise wurden das Kupfer- und Zinkdiäthylaminoleat hergestellt.

Die Kupferlösung wurde eingestellt auf einen Kupfergehalt von 0,0113 g/cem, die Zinklösung auf einen Zinkgehalt von 0,018 g/cem.

Nach 1000 km Fahrt wurde erneut der Verdichtungsdruck der einzelnen Zylinder des Motors gemessen. Die Meßergebnisse vor und nach der Fahrt waren folgende:

Nach 2000 und nach 4000 km Fahrt wurde erneut der Verdichtungsdruck der einzelnen Zylinder des Motors gemessen. Die Meßergebnisse vor und nach den Fahrten waren folgende:

Zylinder	Vor der Fahrt	Nach der Fahrt
1 2 3 4	6,8 atü 8,4 „ 5,8 „ 8,0 „	8,6 atü 8,4 „ 10,0 „ 9,0 „

Zylinder	Vor der Fahrt	Nach 2000 km	Nach 4000 km
1 2 3 4	7,2 atü Q O ö,0 „ *0,0 „*	9,3 atü 8,5 „ 8,7 „ 8,7 „	9,1 atü 8,7 „ 8,8 „ 9,1 „

45

Die Gesamtkompression des Motors war demnach von 29,0 auf 36,0 atü angestiegen.

Beispiel 7

55

60

Mit einem Fiat-Motor (1100 ecm Hubraum), welcher bereits 37 000 km gefahren worden war, wurde nach Messung der Kompression in den einzelnen Zylindern folgernder Fahrversuch ausgeführt:

Der Tank wurde mit einem normalen Benzin gefüllt, welches folgende Zusätze enthielt: Bleidiisopropylaminstearat, entsprechend 0,094 g Blei pro Liter Benzin, Kupferdidiäthylaminacetat, entsprechend 0,002 g Kupfer pro Liter Benzin, Zinkdidiäthylaminbutyrat, entsprechend 0,0086 g Zink pro Liter Benzin, Zinn(II)-didiäthylaminoleat, entsprechend 0,00014 g Zinn pro Liter Benzin, und 0,3 g Naphthalin pro Liter.

Die genannten Zusätze waren analog den im Beispiel 6 angegebenen Herstellungsvorschriften gewonnen worden.

Die Gesamtkompression des Motors war demnach von 32,0 atü auf 35,7 atü angestiegen.

Claims

Patentansprüche.

1. Verfahren zur Erhaltung, zum Wiederaufbau und zur Steigerung der Kompression in Verbrennungsmotoren auf chemischem Wege unter Verwendung von aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Kraftstoffen, welche einen unter 0,1 Gewichtsprozent liegenden Gehalt von im Verbrennungsraum zwischen Kolben und Zylinderwand zu abdichtenden Ablagerungen führenden Schwermetallsalzen enthalten, deren Säureteil aus einer organischen Säure und deren Metallteil aus Blei und einem oder mehreren der Metalle Kupfer, Zink und Zinn besteht, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kraftstoff nicht wäßrige Lösungsvermittler für die Lösung der Salze in den Kohlenwasserstoffen zugesetzt werden, vorzugsweise solche, die mit den Salzen Komplexsalze bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsvermittler Verbindungen aus der Klasse der Amine zugesetzt werden, wie z. B. Anilin, Chinolin, Äthylamin und Diäthylamin.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsvermittler Verbindungen aus der Klasse der Imine zugesetzt werden, wie z. B. Äthylenimin.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsvermittler Verbindungen aus der Klasse der Nitrile zugesetzt werden, wie z. B. Benzonitril, Benzylcyanid und Acetonitril.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsvermittler Verbindungen aus der Klasse der Hydroxylamine zugesetzt werden, wie z. B. Phenylhydroxylamin.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsvermittler Verbindungen aus der Klasse der Alkohole und Phenole zugesetzt werden, wie z. B. Äthylalkohol, Amylalkohol, Benzylalkohol und Glykol, Phenol, o-Kresol, Naphthole.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsvermittler Verbindungen aus der Klasse der Äther zugesetzt werden, wie z. B. Äthyläther und Diisopropyläther.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsvermittler Verbindungen aus der Klasse der Aldehyde zugesetzt werden, wie z. B. Benzylaldehyd, Salizylaldehyd und Acetaldehyd.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsvermittler Verbindungen aus der Klasse der Ketone zugesetzt werden, wie z. B. Aceton, Acetophenon, Diacetyl, Benzyl und Acetessigester.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsvermittler Verbindungen aus der Klasse der Säuren und Säurederivate zugesetzt werden, wie z. B. Essigsäure, Buttersäure, Ölsäure, Stearinsäure, Benzoesäure, Salicylsäure, Alanin,

Oxalsäure und Phthalsäure, Benzoesäure-ätlrylester, Benzoesäure-isopropylester, Benzamid, Succinirnid.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Kraftstoffen Komplexsalze zugesetzt werden, deren Säureteil aus einer organischen Säure und deren Metallteil aus Blei und einem oder mehreren der Metalle Kupfer, Zink und Zinn besteht und der Komplexbildner aus einem oder mehreren Verbindungen der in den Ansprüchen 2 bis 10 genannten Stoffgruppen besteht.

12. Aus Kohlenwasserstoffen bestehende Kraftstoffe für Verbrennungsmotore mit einem unter 0,1 Ge-

wichtsprozent liegenden Gehalt an Schwermetall-: salzen, deren Säureteil aus einer organischen Säure und deren Metallteil aus Blei und einem der Metalle"""" Kupfer, Zink und gegebenenfalls Zinn besteht, Und'V ferner mit einem Gehalt an Verbindungen aus defl Gruppe der Amine, Imine, Nitrile, Hydroxylamine; Alkohole und Phenole, Äther, Aldehyde, Ketone^; Säuren oder Säurederivaten.

13. Kraftstoffe nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Naphthalin in einer 25- bis 500fachen Menge der in dem Kraftstoff enthaltenen Salze.