DE1645888C - Verwendung eines Salzreaktionsproduk tes in Motorbrennstoffmischungen - Google Patents

Description

Bei den modernen Verbrennungsmotoren werden wesentliche Veränderungen in bezug auf die Auspuffgasableiiung vorgenommen. Eine wesentliche Veränderung im Aufbau der Motoren ist die Zuführung der Abgase von der Kurbelgehäusezone des Motors in die EinlaBluftzufuhr des Vergasers. Bisher wurden diese Gase normalerweise in die Atmosphäre abgeleitet. Diese Abgase enthalten wesentliche Mengen von Substanzen, die Ablagerungen bilden. Es wurde beobachtet, daß einige dieser in den Abgasen vorhandenen Substanzen in und um den Drosselplattenbezirk des ,Vergasers Ablagerungen bilden. Diese Ablagerungen verhindern den Luftstrom durch den Vergaser im Leerlauf und bei niedrigen Geschwindigkeiten, so daß ein fettes Brennstoffgemisch entsteht. Dadurch entsteht ein rauher Lauf oder Leerlauf des Motors. Unter bestimmten Bedingungen bilden sich ^₀ Ablagerungen im großen Ausmaße, so daß eine Überholung oder Reinigung des Vergasers notwendig wird.

Wird die Brcnnstoffmischung, die ein nach der Erfindung verwendetes Salzrcaktionsprodukt enthält, in Motoren verwendet, in denen bereits wesentliche Ablagerungen vorhanden sind, dann können auch wesentliche Mengen dieser Ablagerungen im Vergaser nnerwartctcrwcisc entfernt werden.

_R"_N -CH₂-CH₂-CH₂-N-C-R

R'

in der R ein monoungesättigter Kohlenwasserstoffresi von ölsäure mit 17 Kohlenstoffatomen und R' und R" alternativ Wasserstoff und/oder ein Kohler, //asserstoffrest mit 14 bis 18 Kohlenstoffatomen sind, woh« das Verhältnis des Oxydats zu dem Amid /wischen 2: 1 und 5: 1 liegt, erhalten worden ist. als Zusaiz für Motorbrennstoffe.

Das paraffinischo öloxydat hat vorzugsweise eine Neutralisationszahl zwischen 60 und 80. eine Wrseifungszahl zwischen 120 und 165, einen unvcr-oilbaren Anteil von weniger als etwa 55%, eine Viskosität von weniger als 100 SUS (Saybolt-Universalsekuiiden) bei 99^C und e^;ne Lovibond ¹Z₂ inch Zellenfarbbewertung von weniger als 100. Es wird erhalten durch die Lufloxydation eines raffinierten paraffinischen Basisschmierols. das eine Viskosität zwischen 140 und 180 SUS bei 38 C, einen Fließpunkt von wenieer als - 15 C. eine Farbbewertung von weniger als 10 und einen Anilinpunkt zwischen 101 und 107 C besitzt. Es ist von Vorteil, das flüssige Oxydat in einer Lösung zu verwenden, vorzugsweise in einem Leichtdestillat-Mineralschmieröl. Dadurch wird die Handhabung erleichtert, und die Trägerlösung liefert ein Medium für die Bildung des Salzes.

Das Amid, das zui Bildung des Salzreaktionsproduktes verwendet wird, besitzt folgende Formel:

H O

1 ii

R" — N — CH₂CH₂CH₂ — N — C — R

R'

Darin ist R ein monoungesättigter Kohlenwasserstoffrest mit 17 Kohlenstoffatomen, der sich von ölsäure «ibleitet, und R' und R" alternativ (1) Wasserstoff und (2) ein Kohlenwasserstoffrest mit 14 bis 18 Kohlenstoffatomen. R' und R" sind vorzugsweise alterna'iv (I) Wasserstoff und (2) ein ungesättigter Kohlenwasserstoffrest mit 18 Kohlenstoffatomen, der sich von ölsäure ableitet. Die Definition »alternativ« bedeutet: Wenn R' Wasserstoff ist, dann ist R" ein Kohlenwasserstoffrest, und umgekehrt. Eine Amidmischung, die der Formel entspricht, ist das Reak-(ionsprodukt von N-Oleylpropylendiamin mit ölsäure.

Das in der Motorbrennstoffmischung enthaltene Salzreaktionsprodukl wird erhalten, indem geeignete Mengen des paraffinischen Schmierölovydats und des oben definierten Amids vorzugsweise in einem Lösungsmittel vermischt werden. Im allgemeinen werden das flüssige Oxydat und das Amid in den Verhältnissen von 2:1 bis 5: I kombiniert. Bei einem bevorzugten Vcniältnis kommen 18 Gewichtsteile des Oxydats auf 5 Gewichtsteile des Amids. Die Bildung des Salzes, bei der eine Reaktion zwischen den sauren Gruppen des Oxydats und der Aminogruppe des

Amids stattfindet, läuft spontan ab. obgleich eine vollständige Salzbildung im allgemeinen eine gewisse Zeit erfordert. Die Salzbildung kann jedoch beschleunigt werden, indem die Reaktionsteilnehmer erwärmt werden. Die Bildung des Salzreaktionsproduktes kann alternativ auch so durchgeführt werden, daß die zwei Komponenten des Reaktionsproduktes in eine Benzinmischung gegeben werden, in der dann die Reaktion stattfindet.

Im Motorbrennstoff sind 0,001 bis 0,05 Gewichtsprozent des Salzreaktionsproduktes nach der Erfindung vorhanden. Die bevorzugte Konzentration des Salzreaktionsproduktes im Motorbrennstoff liegt von etwa 0,005 bis 0,01 Gewichtsprozent.

Die Vergaser-Detergenswirkung des Motorbrennstoffes wurde in einem speziell entwickelten Motortest bestimmt. Dieser Motortest wurde als ein Chevrolet-V-8-Vergaser-Detergens-Test bezeichnet. Dieser Test wurde unter Verwendung eines Chevrolet-V-8-Motors durchgefiihrt. der mit einem 4-Zylinder-Vcrgaser ausgerüstet war und auf einem Versuchsstand montiert war. Die zwei sekundären Zylinder des Vergasers waren versiegelt und jeder der primären Z\ linder so modifiziert. daß ein Brennstoff mit dem Zusatz in dem einen Zylinder und ein Basisbrennstoff in dem anderen Zylinder verwendet werden konnte. Die primären Vergaserzylinder waren so modifiziert, daß sie entfernbare Aluminiumeinsätze in dem Drosselplattenbezirk be aßen, so daß die in diesem Bezirk gebildeten Ablagerungen ausgewoeen werden konnten.

Bei dem Test zur Bestimmung dc^r Wirkung eines Brennstoffes zur Entfernung von vorgebildeten Ablagerungen wurde der Motor normalerweise über einen Zeitraum von 24 oder 48 Stunden laufen gelassen, wobei der Basisbrennstoff in beiden Zylindern verwendet wurde und die Motorabgase in den Lufteiiilaß des Vergasers zirkuliert wurden. Das Gewicht der Ablagerung wurde auf beiden Buchsen bestimmt. Der Motor wurde dann zusätzlich 24 Stunden laufen gelassen, wobei Basisbrennstoff in den einen Zylinder und Brennstoff, der das gemäß der Erfindung verwendete Salzreaktionsprodukt enthält, in den anderen Zylinder zugeführt wurden. Die Abgase wurden dabei nicht dem Vergaser zugeführt. Die Einsätze wurden dann aus dem Vergaser entfernt, um den Unterschied zwischen dem Brennstoff und dem Brennstoff ohne Zusatz festzustellen. Nach Reinigung der Aluminiumeinsätze wurden diese wieder in den Vergaser eingesetzt und der Test wiederholt, indem die Brennstoffzuführung zu den Vergaserzylindern umgekehrt wurde, um Unterschiede in der Brennstoffverteilung und der Zylinderkonstruktion auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Die Gewichte der Ablagerungen in beiden Versuchen wurden im Durchschnitt berechnet und die Wirkung des Basisbrennstoffes und des Brennstoffes für die Entfernung der Ablagerungen in % ausgedrückt.

Nachfolgend werden die verschiedenen Möglichkeiten zur Herstellung des Salzreaktionsproduktes und seine Verwendung nach der Erfindung in Motorenbrennstoffmischungen im einzelnen erläutert. Hierbei wird das flüssige Oxydat als eine Lösung in einer Lcichtdcstillat - Mincralschmierölfraktion verwendet, die bei 38 C eine SUS-Viskosität von etwa 100 besitzt. Die Mischung besteht aus lOOVolumtcilen eines Leichtdeslillat - Mincralschmieröls und 1.15 \ olumtcilcn des flüssigen Oxydats. Das Mineralöl ist kein Detergens für die Entfernung von Ablagerungen bzw. Abscheidungen aus dem Vergaser.

Herstellung des Salzreaktionsproduktes

a) 0,0049 kg der Amidmischung, die durch die Reaktion von N-Oleylpropylendiamin mit ölsäure in einem Verhältnis von 1:1 hergestellt wurde und durch folgende Formel

R" — N — CH₂CH₂CH₂ — N — C — C₁₇H₃₃

R'

dargestellt wird, in der R' und R" alternativ ein Wasserstoff und/oder ein Oleylrest sind, 0,0196 kg eines flüssigen Oxydats mit einer Neutralisationszahl zwischen 60 und 80 und einer Verseifungszahl zwischen 130 und !55. wobei das Oxydat in 1,73 kg Leichtdestillat-Mineralschmierö! aufgelöst war. wurden gründlich vermischt und in einen Ofen gegeben, der bei 49 C gehalten ^λ urde. Die Mischung wurde 1 Woche lang im Ofen gelassen, um das im Schmieröl gelöst? Salzreaktionsprodukt des Amids herzustellen.

Der bei diesem Versuch \ erwendete 3asisbrennstoff war ein erstklassiges Benzin mit einer Oktanforschungszahl von etwa 100.1 und enthielt 3 ecm TEL je 3,785 1. Der Brennstoff bestand aus etwa 31% aromatischen Kohlenwasserstoffen, 9,5% olefinischen Kohlenwasserstoffen. 59,5% paraffinischen Kohlenwasserstoffen und siedete im Bereich von etwa 35 bis 203 C. Das Salzreaktionsprodukt wurde zu dem Basisbrennstoff in einer solchen Konzentration zugegeben, daß 107 kg des Salzreaktionsproduktes auf

Ϊ58 nr¹ Benzin kamen.

Beispiel 1

Bei dem Chevrolet - V - 8 - Vergaser - Detergens - Test entfernte der Basisbrennstoff 24% der Ablagerungen in dem Vergaserdrosselbezirk. Der Brennstoff mit dem Zusatz nach der Erfindung entfernte 55% der Ablagerungen. Somit war der Brennstoff doppelt so wirksam oder über 100% wirksamer bei der Entfernung der Ablagerungen aus dem Vergaser a!s der erstklassige Basisbrennstoff ohne den Zusatz.

b) 0.063 kg der in a) beschriebenen Amidmischung

und 0,291 kg des flüssigen Oxydats nach a) (in einer öllösung, die 100 Volumteile eines L jichtdestillatöls und 1.15 Volumteile des flüssigen Oxydats enthält) wurde zu 568 1 eines Basismotorbrennstoffes zugesetzt, der aus 33,5% aromatischen Kohlenwasserstoffen, 8.0% olefinischen Kohlenwasserstoffen und 58,5% gesättigten Kohlenwasserstoffen bestand und eine Forschungsoktanzahl von 99.2 mit 3 ecm Tetraäthyl-

blei je 3,785 1 besaß. Die Mischung wurde 2'₂ Wochen gerührt, um das Salzreaktionsprodukt zu bilden. Die Konzentration des Salzreaktionsproduktes in dem Brennstoff betrug etwa 0,008 Gewichtsprozent.

Beispiel 2

Bei dem Chevrolet-V-8-Vergaser-Detergens-Test entfernte der Basismotorbrennstoff 34% der Ablagerungen in dem Vergascrdrossclbezirk. Der Motorbrennstoff mit dem Salz.reaktionsprodukt nach der Erfindung entfernte 64% der Ablagerungen in dem Vcrgaserdrosselbczirk. Somit war der Motorbrennstoff mit dem Zusatz nach der Erfindung (das SaIzreaktionsprodukt war in situ gebildet worden) etwa

doppelt so wirksam oder 100% wirksamer beim Entfernen der Ablagerungen aus dem Vergaser als der erstklassige Basismotorbrennstoff ohne den Zu

Veraleichsversuch

Entsprechend a) werden 22.5 Gewichtsteile des Salzreaktionsproduktes zu einem Basisbrennstoff zugesetzt. Diese 22,5 Gewichtsteile des Zusatzes bestehen aus 17,5 Gewichtsteilen des flüssigen Oxydats und 5 Gewichtsteileu Amiden aus N-Oleylpropylendiamin _to und ölsäure.

In dem vorliegender Vergleichsversuch wurde der gleiche Basisbrennstoff verwendet, der ebenfalls 17,5 Gewichtsteile des flüssigen Oxydats sowie 10 Gewichtsteile eines bekannten und auf dem Markt weit verbreiteten Vergaserdetergens enthielt. Dieses im Handel befindliche Dctergensmittel besteht aus einer 80%igen aktiven Konzentration an 2-Äthylhexylaminsalzen der Mono- und Di-Tridecylphosphorsiiure und ergibt 8 Gewichtsteile dieses Additivs bzw. dieses Zusatzes. Der so hergestellte Brennstoff enthält also 17,5 Gewichtsteile des flüssigen Oxydats sowie 8 Gewichtsteile des bekannten Detergensmittels und enthält folglich 25,5 Gewichtsteile an Zusatzmitteln.

Die so hergestellten Brennstoffe wurden mittels des Chevrolet - V - 8 - Vergaser - Detergens - Testes geprüft. Der Basisbrennstoff entfernte 22% der Ablagerungen aus dem Vergaser, der mit dem herkömmlichen Detergensmittel versetz!« Brennstoff entfernte 38% der Ablagerungen (das bedeutet eine 16%ige Verbesserung), während der Motorbrennstoff, dem der Zusatz nach der vorliegenden Erfindung zugesetzt worden war, über 55% der Ablagerungen entfernte. Dies bedeutet, daß mit dem Zusatz bzw. dem Salzreaktionsprodukt nach der Erfindung eine Verbesserung von 31 % vorliegt.

Oxydat

SUS bei 38^CC

SUS bei 99 C < 100

Neutralisationszahl 55 bis 80 (60 bis 80) bevorzugter

Bereich
Verseifungszahl 100 bis 200 (120 bis 165) bevorzugter

Bereich

Loviboiid 1/2" < 100

Fließpunkt, "C

Paraffinisches Schmieröl

90 bis 350 140 bis 180

-15 (< -12.2)

Trägcröl:

Leichtdcstillat-

Mineralschmieröl

100

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verwendung eines Salzreaktionsproduktes, das aus a) einem paraffinischen öloxydat. das sich von einem paraffinischen Schmieröl ableitet und eine Neutralisationszahl zwischen 55 und 80 und eine Verseifungszahl zwischen 100 und 200 besitzt und b) einem Amid der Formel

H O

R" — N — CH₂ — CH₂ — CH₂ — N — C — R

R'

in der R ein monoungesättigter Kohlenwasserstoffrest von ölsäure mit 17 Kohlenstoffatomen· und R' und R" alternativ Wasserstoff und oder ein Kohlenwasserstoffrest mit 14 bis 18 Kohlenstoffatomen sind, wobei das Verhältnis des Oxydats zu dem A,mid zwischen 2: 1 und 5: I liegt. erhalten worden ist, als Zusatz für Motorf>rennstoffe.

2. Verwendung eines Salzreaktionsproduktes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Herstellung des Salzreaktionsproduktes verwendete paraffinische öloxydat mittels einer Luftoxydation eines raffinierten paraffinischen Schmieröls mit einer SUS-Viskosität zwischen 90 uno 350 (bei 38° C) und einem Fließpunkt von weniger als -12,2°C hergestellt worden ist.

3. Verwendung eines Salzreaktionsproduktes nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Herstellung des paraffinischen öloxydats verwendete raffinierte paraftinische Schmieröl eine SUS-Viskosität zwischen 90 und 350 (bei 38^ÜC) und einen Fließpunkt von weniger als -15° C besitzt.

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Saizreaktionsproduktes, das aus a) einem parafnnischcn öloxydat, das sich von einem paraffinischen Schmieröl ableitet und eine Neutralisationszahl zwischen 55 und 80 und eine Verseifungszahl zwischen 100 und 200 besitzt und b) einem Amid der Formel