DE1645887A1 - Diesel fuel - Google Patents

Description

Neue, für den Druck der Offenlegungsschrift bestimmte Unterlagen zur Patentanmeldung F 16 45'»8&7·0-New ones intended for the printing of the published patent application Documents for patent application F 16 45 '»8 & 7 · 0-

4-5.5994-5,599

Ine Standard Oil Company of Ohio
Midland Building, Cleveland / Ohio, USAIne Standard Oil Company of Ohio
Midland Building, Cleveland / Ohio, USA

DieseltreibstoffDiesel fuel

Die vorliegende Erfindung "betrifft ein neues !Treibstoff gemisch für Diesel-Maschinen, das ein Metallnaphthenat und Dimethylformamid (DMF) in zur Verbesserung i» der Leistung der Maschinen geeigneten Mengen enthält. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignete Metallnaphtenate sind Barium-, Calcium-, Strontium-, Zin^- und Magnesiumnaphthenat. The present invention "relates to a new fuel mixture for diesel machines that use a metal naphthenate and dimethylformamide (DMF) to improve it Performance of the machines contains suitable quantities. For the Metal naphthenates suitable for purposes of the present invention are barium, calcium, strontium, tin ^ and magnesium naphthenate.

Metallnaphthenate verbessern als Dieseltreibstoffzusätze die leistung ,dahingehend, daß sie die Düsen und Ventile reihhalten und auf diese Weise den Auspuff (jualm vermindern und die Leistung das Motors erhöhen· Dirnethylformamii verkürzt die Zündungsverzugszeit, die ein Maß für die Cetanzahl ist, und verbessert/hierdurch die Getan-Maße des Traibstoffea.Metal naphthenates better than diesel fuel additives the power of keeping the nozzles and valves in line and in this way diminish the exhaust (jualm and the Increase the power of the engine · Dirnethylformamii shortens the Ignition delay time, which is a measure of the cetane number, and improves / thereby the done dimensions of the Traibstoffea.

Es wurde nunmehr gefunden, daß die die Cetan-Zahl verbas-Httue Unterlagen ^tzivAbftSNIt has now been found that the cetane number verbas-Httue Documents ^ tzivAbftSN

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sernden Eigenschaft en des Dimethylformamids weiter durch die erfindungsgemäß in dem ÜJreibstoff zusatz anwesenden Metallnaphthenate gefördert werden. serning properties of dimethylformamide be promoted by the metal naphthenates present in the fuel additive according to the invention.

Napiithenatseifen benötigen efo/as=überschüssige Säuren, um in !Treibstoffen löslich zu sein; aufgrund überschüssiger Säuren besteht jedoch die Neigung, die Einspritzdüse anzuätzen. Die Zugabe von Dimethylformamid erhöht die Löslichkeit der liaphthenatseifen in Dieselöl, ohne daß überschüssige Säure anwesend ist; somit bewirkt die Zugabe vom Dimethylformamid einen Schutz der' Einspritzdüsen gegen Atzung durch Säure. Ein weiterer Vorteil der in den erfindungsgemäßen Dieseltreibstoffen verwendeten Zusatzstoffe besteht darin, daß hierdurch das Verstopfen der Filter aufgrund von Eisansammlungen weitgehend vermindert wird.Napithenate soaps need efo / as = excess acids in order to to be soluble in fuels; however, excess acids tend to etch the injector. The addition of dimethylformamide increases the solubility of liaphthenatseifen in diesel oil without creating excess Acid is present; thus effects the addition of dimethylformamide protection of the injection nozzles against acid etching. Another advantage of the in the invention The additives used in diesel fuels are that they clog the filters due to ice build-up is largely reduced.

Der Nachteil von Dimethylformamid besteht darin, daß es eine Verharzung und Verkohlung der Einspritzdüse fördert'. Die Hetallnaphthenate wirken als Detergentien, indem sie die Düsen reinhalten. Durch"-die-. Kombination der Zusatzstoffe in den erfindungsgemäßen Ji eselkraft stoff en werden die nachteiligen Eigenschaften der Zusatzstoffe zurück—*-' gedrängt, während sich die vorteilhaften Eigenschaften gegenseitig verstärken. 'The disadvantage of dimethylformamide is that it promotes resinification and carbonization of the injection nozzle. The metal naphthenates act as detergents by adding keep the nozzles clean. By "-the-. Combination of the additives in the Ji esel fuel according to the invention the adverse properties of the additives back - * - 'pushed back, while the beneficial properties reinforce each other. '

zur Herstellung der Naphthenatseifen verwendeten sind zweckmäßig vom Erdöl abgeleitet.used to make naphthenate soaps are appropriately derived from petroleum.

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naphthensäuren anderen Ursprungs können ebenso eingesetzt· ■werden, haben jedoch den Nachteil höherer Kosten.Die für ■die Zwecke der Erfindung vorteilhaften, von Erdöl abgeleiteten Säuren sind hauptsächlich diejenigen, die aus den im Bereioh von etwa .260 b.<tS etwa.55B⁰G bei atmosphärischem Druck siedenden Schmieröl- und Gasölfraktionen des Erdöls abgetrennt wurden. Diese Säuren., enthalten normalerweise etwa 8 bis etwa 30 Kohlenctoffatome pro Molekül und sieden Im Bereich von etwa 120 bis 315° bei einem absoluten Druck von 2 mm Hg. Solche Säuren können Verseifungswerte von etwa λ 50 bis etwa 500 mg KOH pro Gramm auf einer an unverselfbaren Produkten freien Basis haben. Es" ist wünschenswert, daß die Seifen sioh von Mischungen solcher Säuren ableiten, die einen durchschnittlichen Verseifungswert unterhalb 225 mg KOH pro Gramm haben.Naphthenic acids of other origins can also be used, but have the disadvantage of higher costs. The acids derived from petroleum which are advantageous for the purposes of the invention are mainly those derived from those in the range of about .260 b. <tS about ⁰ G at atmospheric pressure boiling lubricating oil and gas oil fractions of petroleum were separated. These acids. Normally about 8 to about 30 Kohlenctoffatome per molecule and boil within the range of about 120 to 315 ° at an absolute pressure of 2 mm Hg. Such acids saponification can of about λ 50 mg to about 500 KOH per gram on a have a free base of unselfselfable products. It is desirable that the soaps be derived from mixtures of such acids which have an average saponification value below 225 mg KOH per gram.

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I'ür- die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird eine Metallnaphthena-tkonzentration von 100 - 200 ppm, bezogen auf das Metall, "bevorzugt; die höhere Menge 13t diejenige, die notwendig ist, um eine völlige Reinheit einer Düse vom Pintle-ϊνρ zu gewährleisten, während die niedrigere Menge bei integralen Einspritzdüsen genügt. Im allgemeinen können Mengen oberhalb von 500 ppm wirtsöhaftlich nicht gerechtfertigt werden. Die eingesetzte Menge Dimethylformamid hängt von der Konzentration des Metallnaphthenats ab. Dem Metall als ÜTaphthenat" äquivalente Mengen an Dimethylformamid sind bevorzugt; es können jedoch aber etwa 25 bis 250 ppm Dimethylformamid eingesetzt werden.For the purposes of the present invention, a metal naphthenic concentration is used of 100-200 ppm, based on the metal, "is preferred; the higher amount 13t that which is necessary to ensure complete purity of a nozzle from the Pintle-ϊνρ, while the lower quantity with integral injection nozzles is sufficient. In general, amounts above 500 ppm are not economically beneficial be justified. The amount of dimethylformamide used depends on the concentration of the metal naphthenate. Amounts of dimethylformamide equivalent to the metal as taphthenate are preferred; however, about 25 to 250 ppm of dimethylformamide can be used.

Die erfindungsgemäßen Dieseltreibstoffe wurden in einer Dieselmaschine mit einem Zylinder und in einer solchen Maschine mit mehreren Zylindern geprüft. Bei Einsatz der einzylindrigen Maschine wurde jeder Versuch mit einer anfänglich reinen Einspritzdüse unternommen und die Maschinen-Leistung wurde stündlich abgelesen. Die angewandten Maschinenbedingungen waren wie folgt:The diesel fuels according to the invention were in a Tested diesel engine with one cylinder and in such a machine with multiple cylinders. When using the single-cylinder engine, every attempt was made with an initially clean injector and engine performance was read every hour. The machine conditions used were as follows:

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Iiompressionsverbältnis 15 ? 1 'Compression ratio 15? 1 '

Maschinengeschwindigkeit 600U/minMachine speed 600 rpm

Grad der EreibstoffeinspitZiing 9 ml pro 60 + 5 see.Degree of fuel injection 9 ml per 60 + 5 seconds.

Injelctionseinsteilung 1"3° BIGInjection graduation 1 "3 ° BIG

Injektor-Öffnungsdruck 20Q0 psiInjector opening pressure 20Q0 psi

Semperatur der Einspritzdüsenwand 38 0Injection nozzle wall temperature 38 0

!Demperatur der Maschinenwand 1oo°C "! Temperature of the machine wall 1oo ° C "

aiemperatur der Einlaßluft 65°- 0inlet air temperature 65 ° - 0

Die Eigenschaften des eingesetzten Dieseltreibstoffs sind in labelle I wiedergegebenThe properties of the diesel fuel used are given in label I.

tabelle I ■ table I ■

ΑΕΙ-Dichte 35,4ΑΕΙ density 35.4

Spezifisches Gewicht " °»^ö^7 bei 15_f5?OSpecific gravity "°» ^ö ^ 7 at 15 _f 5? O

Schwefelgehalt beiSulfur content

⁰
Yislcosität 99°0 ' 0,9685 oks.. ⁰
Yislcosity 99 ° 0 '0.9685 oks ..

Yiskosität 33⁰G 2,245 cks«Viscosity 33 ⁰ G 2.245 cks «

IBP- ' 185⁰GIBP- '185 ⁰ G

% 212⁰G % 212 ⁰ G

.103S 218⁰O.103S 218 ⁰ O

2Q?S ■ 229⁰G2Q? S ■ 229 ⁰ G

3Ö3fi ■ 237⁰G3Ö3fi ■ 237 ⁰ G

40?δ " 244°G40? Δ "244 ° G

50?ζ 251⁰O50? Ζ 251 ⁰ O

60°/₀ 258⁰G60 ° / ₀ 258 ⁰ G

70/« · , ■ - 266⁰C70 / «·, ■ - 266 ⁰ C

80°/₀ 276°C80 ° / ₀ 276 ° C

9Of» 289⁰O9Of »289 ⁰ O

95?' . 301⁰O 95? ' . 301 ⁰ O

E.P. . 316°ÖE.P. . 316 ° E

G-ehalt an gesättigten VerbindungenContains saturated compounds

Gehalt an Olefinen ,
Gehalt anj AromatenContent of olefins ,
Content of aromatics

Pur die iferauohe roit ctea?^ einzylinärigen^^ Mas oh ine wurdenPur die iferauohe roit ctea? ^ Single-cylinder ^^ Mas oh ine were

Misohungen von Bariumnaphthenat «nd Dime-Mixtures of barium naphthenate and dimen-

008804-^1-7 Bt008804- ^ 1-7 Bt

thylformamid zu dem Grund treib st off in den in Tabelle II wiedergegebenen Mengen zugefügt und der Motor wurde mit ' jedem der behandelten Treibstoffe betrieben. Die niedergeschriebenen Zahlen sind der Durchschnitt von 7 Beobachtungswerten, die in zeitlichen AIa et and en währ and einer ethylformamide to the basic propellant in the table II The amounts reported were added and the engine was run on each of the treated fuels. The numbers written down are the average of 7 observation values, which were recorded in time periods of one year

7-stündigen Versuchsdauer abgelesen wurden. Die Treibwurden
stoffeTin bezug auf den Auspuffqualm, Fehlzündung und Stärke beurteilt. Je geringer die Werte für den Auspuffqualm oder die Fehlzündungen lagen, desto besser war die leistung; je höher die Werte für die Stärke, desto besser war die Leistung. ·7-hour test duration were read. The drifts
stoffeTin for exhaust smoke, misfire and strength. The lower the exhaust smoke or misfire values, the better the performance; the higher the strength values, the better the performance. ·

Tabelle IITable II

ppm Zusatzstoff imppm additive in DMFDMF -- Qualmsmoke Zündungs
verzögerungIgnition
delay -- Die seitreibst offThe side rub off 00 2,9 .2.9. 12,3512.35 Bariumbarium 100 ·100 · 2,82.8 12,2412.24 Leistungpower 00 00 2,22.2 12,6512.65 10,4710.47 00 45,545.5 2,02.0 12,5012.50 10,5010.50 100100 91,091.0 1,71.7 12,0712.07 1OV591OV59 9595 100100 2,22.2 12,1712.17 10,4810.48 9090 fjMfjM 1,81.8 12,7412.74 10,5510.55 100100 200200 1,51.5 12,6012.60 10,6010.60 8585 200200 "1.1""1.1" 12,3t12.3t 10,54 j10.54 j tootoo tootoo 0,80.8 12,7012.70 10,66 ]10.66] 200 '200 ' 10,72 * -¹ 10.72 * - ^1st 200200 10,6510.65

■. ; ..-"■■■ ..■■■.- 6 -■. ; ..- "■■■ .. ■■■ .- 6 -

QQS884/1781QQS884 / 1781

AIb Baphthenat (enthält 1 ι Gew. fo Barium) .AIb Baphthenat (contains 1 ι wt. Fo barium).

Die Daten der !Tabelle II .zeigen die mit der Kombination des Bariumnaphthenats und des Dimethylf ormatnids gegenüber dem Grundtreibstoff erhaltene Verbesserungen. Die Zahlen zeigen, daß mit 100 ppm Barium als Bariumnaphthenat ohne Zusatz von Dimethylformamid der Auspuff qualm geringer und die leistung erhöht wird, daß jedoch eine größere zeitliche Verzögerung der Zündung * The data in Table II shows the improvements obtained with the combination of the barium naphthenate and the dimethylformamide over the base fuel. The figures show that with 100 ppm of barium as barium naphthenate without the addition of dimethylformamide, the exhaust smoke is reduced and the output is increased, but that there is a greater delay in ignition *

im Vergleich mit dem Grundtreibstoff gegeben ist. Mit 100 ppm Dimethylformamid allein ist fast keine Veränderung in bezug auf den Auspuffqualm, die Zündungsverzögerung oder die Leistung zu beobachten.. Die größte · ^v· Verbesserung in bezug auf alle drei Kriterien wurde bei Einsatz äquivalenter Mengen Barium als Bariumnaphthenat und Dimethylformamid erzielt.is given in comparison with the base fuel. With 100 ppm dimethylformamide alone no change with respect to the exhaust smoke, the ignition delay or the performance is almost observed .. The largest · ^v · improvement with respect to all three criteria was achieved with the use of equivalent amounts of barium as Bariumnaphthenat and dimethylformamide.

Ein Vergleich von Calcium- und Bariumnaphthenat in Verbindung mit Dieseltreibstoff ist in Tabelle III wieder- ■ ' gegeben. Diese Zahlen wurden mit der gleichen einzylindrigen Maschine und unter den gleichen Versuchsbedingungen wie im vorstehenden Versuch erhalten.A comparison of calcium and Bariumnaphthenat in combination with diesel fuel is given in Table III re ■ '. These figures were obtained with the same single cylinder machine and under the same test conditions as in the previous experiment.

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gabeile III (Bedingungen gleichdenen der Tabelle II) part III (conditions identical to those in Table II)

ppm Zusatzstoff im Dieseltreibstoffppm additive in diesel fuel

Metallmetal I
ppmI.
ppm BaBa D]ViFD] ViF Qualmsmoke 100100 PProPPro Ca VCa V 00 2,252.25 100100 ppmppm BaBa 00 2,072.07 100100 ppmppm CaApprox 108108 2,032.03 100100 108108 2,072.07 00 3,003.00

Zündungs-Ignition

verzögerung Leistung 12,70 10,49 12,48 10,39 12,40 10,45 12,38 10,49 ~ delay performance 12.70 10.49 12.48 10.39 12.40 10.45 12.38 10.49 ~

13,02 . 10,4113.02. 10.41

Die in bezug auf beide Metallnaphthenate in YerbindungThose related to both metal naphthenates in connection

mit Dimethylformamid erhaltenen Resultate sind sehr ähnlich. Obwohl eine Verbesserung in bezug auf Qualmbildung, Zündungsverzögerung und Leistung mit 100 ppm Barium- oder CaIciumnaphthenat erzielt wurden, sind die Zahlen bei Anwesenheit von Dimethylformamid noch weiter verbessert".Results obtained with dimethylformamide are very similar. Although an improvement in terms of smoke formation, Ignition delay and performance achieved with 100 ppm barium or calcium naphthenate are the numbers at Presence of dimethylformamide even further improved ".

Die Faphthenate des Strontiums, Zinks und Magnesiums wurden ebenfalls getestet und erwiesen sich beim Vergleich mit den mit Barium- und CaIciumnaphthenaten erzielten Werte als günstig. Vom wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen ist jedoch· Bariumnaphthenat bevorzugt.The faphthenates of strontium, zinc, and magnesium were made also tested and proven when compared with those obtained with barium and calcium naphthenates Values as favorable. However, from the economical point of view, barium naphthenate is preferred.

Bei dem Versuch mit einer vielzylindrigen Maschine wurde ein Diesel-Lastwagenmotor General Motors 3-53 eingesetzt. Der Motor wurde 2 Stunden unter "ständigen" Pahrbedingungen, d.h. mit 2000 U/min bei 75 HP, und sodann unter wechselnden "Verkehrs"-Bedingungen wie folgt betrieben: When trying to use a multi-cylinder machine, a General Motors 3-53 diesel truck engine was used. The engine was run for 2 hours under "constant" driving conditions, i.e. at 2000 rpm at 75 HP, and then operated under changing "traffic" conditions as follows:

0 09884/17810 09884/1781

: ^Β Ί645887: ^Β Ί645887

14 Sekunden . 650 U/min, ohne Kraftaufwand14 seconds. 650 rpm, without any effort

35 Sekunden 1500U/min bei 50 HP35 seconds 1500 rpm at 50 HP

21 Sekunden 1200 U/ain bei 38,5 HPj . ■21 seconds 1200 rpm at 38.5 HPj. ■

Sodann wurde wieder 2 Stunden "bei "ständigen'¹ Pahr"bedingungen betrieben u.s.w. die Gesamtlaufzeit betrug 400 Stunden. Der eingesetzte Grundtreibstoff war derselbe, der in dem 1-Zylinder motortest verwendet wurde. Der Motor wurde 400 Stunden mit dem Grund treibstoff ohne Zusatzstoffe und sodann 400 Stunden mit dem gleichen Treibstoff betrieben zu dem 90 ppm Barium als Bariumnaphthenat und 91 ppm Dimethylformamid zugegeben waren. Die Einspritzdüsen der Maschine hatten 8 Düsenöffnungen, durch die Treibstoff eingesprüht wurde. Am,Ende der Laufzeit mit dem Grund treib stoff war mindestens eine Öffnung* vollständig mit Kohlenstoff verstopft, so daß das 'Versprühung sbild gestört war.Then it was operated again for 2 hours "under" constant ' ¹ Pahr "conditions, etc. the total running time was 400 hours. The basic fuel used was the same as that used in the 1-cylinder engine test. The engine ran for 400 hours with the basic fuel without additives and then operated for 400 hours with the same fuel to which 90 ppm barium as barium naphthenate and 91 ppm dimethylformamide were added. The injection nozzles of the machine had 8 nozzle openings through which fuel was sprayed in. At the end of the running time with the basic fuel was at least one opening * Completely clogged with carbon, so that the spray pattern was disturbed.

Bei Anwesenheit von Bariumnaphthenat und Dimethylformamid waren die Einspritzdüsen so sauber wie am Anfang des Versuches und das Versprühungsbild blieb nach 400 Stunden unverändert.In the presence of barium naphthenate and dimethylformamide the injection nozzles were as clean as at the beginning of the experiment and the spray pattern remained unchanged after 400 hours.

Patentansprüche Claims ss

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Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Dieseltreibstoff mit seine leistung verbessernden Zusätzen .dadurch gekennzeichnet, daß er bis zu 250 ppm Dimethylformamid und bis zu 1000 ppm eines oder mehrerer der Verbindungen Barium-, Calcium-, Strontium-, Zink- und Magnesiumnaphthenat enthält.1. Diesel fuel with its performance enhancing additives . characterized in that it contains up to 250 ppm of dimethylformamide and up to 1000 ppm of one or more of the compounds Barium, calcium, strontium, zinc and magnesium naphthenate contains. 2. Dieseltreibstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Dimethylformamid und an dem Metallanteil des Baphthenat äquivalent sind.2. Diesel fuel according to claim 1, characterized in that that the content of dimethylformamide and the metal content des baphthenate are equivalent. 5· Dieseltreibstoff gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-. zeichnet, daß die Naphthenate aus solchen Naphthensäuren hergestellt sind, die etwa 8 bis etwa 5.0 Kohlenstoff atome aufweisen und im Bereich von etwa 121 bis etwa 315⁰C bei einem absoluten Druck von 2mm Hg sieden und von den bei atmosphärischem Druck im Bereich von etwa 260 bis 53ü siedende Schmieröl- und Gasölfraktionen des Erdöls herrühren. 5 · Diesel fuel according to claim 1 or 2, characterized. draws that the naphthenates are made from those naphthenic acids which have about 8 to about 5.0 carbon atoms and boil in the range of about 121 to about 315 ⁰ C at an absolute pressure of 2 mm Hg and of those at atmospheric pressure in the range of about 260 to 53ü boiling lubricating oil and gas oil fractions of petroleum originate. 4. Dieseltreibstoff gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Dimethylformamids und des Metalls in Porm des Naphtbenats äquivalent sind und im Bereich von etwa 100 ppm bis etwa 200 ppm liegen.4. Diesel fuel according to Claims 1 to 3, characterized in that the concentration of the dimethylformamide and equivalent of the metal in the form of naphtbenate and in the range of about 100 ppm to about 200 ppm lie. Unterlagen (Art?Documents (type? Unterlagen &iDocuments & i