DE4035609A1 - Kraftstoffe fuer ottomotoren - Google Patents
Kraftstoffe fuer ottomotorenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Kraftstoffe für Ottomotoren, die geringe Mengen
einer Mischung aus einem Detergens und einem mono- oder dialkoxilierten
Polyisobutylamin enthalten.
Vergaser und Einlaßsystem von Ottomotoren, aber auch Einspritzsysteme für
die Kraftstoffdosierung in Otto- und Dieselmotoren werden in zunehmendem
Maße durch Verunreinigungen belastet, die durch Staubteilchen aus der
Luft, unverbrannte Kohlenwasserstoffreste aus dem Brennraum und die in den
Vergaser geleiteten Kurbelwellengehäuseentlüftungsgase verursacht werden.
Diese Rückstände verschieben das Luft-Kraftstoffverhältnis im Leerlauf und
im unteren Teillastbereich, so daß das Gemisch fetter, die Verbrennung un
vollständiger und wiederum die Anteile unverbrannter oder teilverbrannter
Kohlenwasserstoffe im Abgas größer werden und der Benzinverbrauch steigt.
Es ist bekannt, daß zur Vermeidung dieser Nachteile Kraftstoffadditive zur
Reinhaltung von Ventilen und Vergaser bzw. Einspritzsystemen verwendet
werden (vgl. z. B. M. Rossenbeck in Katalysatoren, Tenside, Mineralöl
additive, Hrsg. J. Falbe, U. Hasserodt, S. 223 f., G. Thieme Verlag,
Stuttgart 1978).
Je nach Wirkungsweise aber auch nach dem bevorzugten Wirkort solcher
Detergens-Additive unterscheidet man heute zwei Generationen.
Die erste Additiv-Generation konnte nur die Bildung von Ablagerungen im
Ansaugsystem verhindern, nicht aber bereits vorhandene Ablagerungen im
Ansaugsystem entfernen, wohingegen die modernen Additive der zweiten
Generation beides bewirken können ("keep-clean-" und "clean-up-Effekt") und
zwar, aufgrund veränderter thermischer Eigenschaften, insbesondere auch an
Zonen hoher Temperaturen, nämlich an den Einlaßventilen.
Nach wie vor unklar bleibt die Beeinflussung des Schmierstoffs durch
Kraftstoffadditive, die in geringer Menge aber stetig über den Brennraum
in den Schmiermittelkreislauf eines Motors gelangen.
Auf keinen Fall dürfen solche Zusätze, einmal in den Schmierstoff gelangt,
dessen Eigenschaften und Funktion negativ beeinflussen. Insbesondere im
Hinblick auf die Bildung und Dispergierung des Ölschlamms wird daher auch
der Einfluß der Kraftstoffadditive berücksichtigt. Die meisten der
bekannten Detergenzien verhalten sich allerdings ölschlammneutral.
Möchte man daher einen diesbezüglich positiven Effekt des Kraftstoffs bzw.
der darin enthaltenen Wirkstoffe auf den Schmierstoff erzielen, dann ist
die zusätzliche Additivierung des Kraftstoffs mit dispergierenden Sub
stanzen sinnvoll.
Als Detergens-Komponente in der Mischung mit dem erfindungsgemäßen Disper
gator kann prinzipiell jedes bekannte, der hierfür geeigneten Produkte
eingesetzt werden, wie sie z. B. bei J. Falbe, U. Hasserodt, Katalysatoren,
Tenside und Mineralöladditive, G. Thieme Verlag Stuttgart 1978, S. 221 f.
oder bei K. Owen, Gasoline and Diesel Fuel Additives, John Wiley & Sons
1989, S. 23 ff., beschrieben sind.
Vorzugsweise verwendet man Polyisobutylamine gemäß EP 02 44 616,
Ethylendiamintetraessigsäureamide und/oder -imide gemäß EP 01 88 786 oder
Polyetheramine gemäß EP 03 56 725, wobei auf die Definitionen in diesen
Literaturstellen Bezug genommen wird. Die dort beschriebenen Produkte
verfügen herstellungsbedingt über den zusätzlichen Vorteil,
nahezu chlor- bzw. chloridfrei zu sein.
Die genannten Detergenzien zeigen meist eine ausgezeichnete Wirksamkeit in
der Ventil- und Vergaserreinhaltung, verhalten sich jedoch, wie oben
bereits erwähnt, allenfalls neutral d. h. ohne nachteilige Wirkung auf
einen Motorschmierstoff, zeigen also keinen positiven Effekt hinsichtlich
einer erwünschten Schlammdispergierung.
Es bestand daher die Aufgabe Additiv-Formulierungen zu finden, die außer
ihrer positiven Wirkung im Einlaßsystem eines Ottomotors zusätzlich eine
Ölschlamm dispergierende Wirkung entfalten. Diese Aufgabe wurde mit
Derivaten von Polyisobutylaminen, die über die Alkoxlierung von
Polyisobutylaminen erhalten werden, gelöst.
Erfindungsgemäß werden Kraftstoffen für Ottomotoren neben (A) den
genannten Detergenzien (B) Polyisobutylamin-Derivate in geringen Mengen,
vorzugsweise in Mengen von 50 bis 2000 ppm, der Formel I
zugesetzt, in der R einen Polyisobutylrest mit einem Molekulargewicht von
500 bis 5000, R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl und m unabhängig
voneinander die Zahlen 0 oder 1 bedeutet. Das Verhältnis von (A) zu (B)
beträgt in der Regel 1 : 2 bis 10 : 1.
Zur Herstellung der Verbindungen der Formel I werden Polyisobutylamine,
bevorzugt erhalten durch Hydroformylierung und anschließende reduktive
Aminierung von reaktiven Polyisobutenen gemäß EP-A2-02 44 616, worauf
hiermit Bezug genommen wird, nach an sich bekanntem Verfahren mit
Alkylenoxiden zur Reaktion gebracht.
Das verwendete Polyisobuten hat ein Molekulargewicht zwischen 500 und
5000, vorzugsweise zwischen 800 und 1500. Es wird nach bekanntem Verfahren
durch kationische Polymerisation von Isobuten erhalten, wobei nach Abbruch
der Polymerkette im zuletzt eingebauten Monomeren eine reaktive Doppel
bindung verbleibt, die zum Zwecke der weiteren Funktionalisierung genutzt
werden kann.
Die Mono- oder Dialkoxylierung erfolgt durch Umsetzung des Amins mit
Alkylenoxiden, vorzugsweise mit Ethylenoxid nach an sich bekannter Art und
Weise, in dem man z. B. das Amin in Anwesenheit eines gewissen Anteils an
Wasser in einem Druckgefäß mit der ca. 1- bis 5fach molaren Menge an
Alkylenoxid zur Reaktion bringt wie dies z. B. bei S.P. McManus u. a.,
Synth. Commun. 3, 177 (1973) beschrieben ist. Dabei erhält man je nach
Wahl der Alkoxidmenge mono- bzw. dialkoxylierte Amine.
Überraschend wurde gefunden, daß die Alkoxylierungsprodukte der Formel I
neben ihrer an sich bekannten ventilreinigenden Wirkung besonders positiv
auf das Schlammtragevermögen von schwach oder gar nicht additivierten
Motorenölen einwirken, ganz besonders dann, wenn als Alkylenoxid
Ethylenoxid eingesetzt wird.
Als Kraftstoffe für Ottomotoren kommen verbleites und unverbleites
Normal- und Superbenzin in Betracht. Die Benzine können auch andere
Komponenten als Kohlenwasserstoffe, z. B. Alkohole wie Methanol, Ethanol,
tert. Butanol sowie Ether, z. B. Methyltertiärbutylether enthalten. Neben
den erfindungsgemäß zu verwendenden alkoxylierten Polyisobutylaminen
enthalten die Kraftstoffe in der Regel noch weiter Zusätze wie Korrosions
inhibitoren, Stabilisatoren, Antioxidantien und/oder weitere Detergenzien.
Korrosionsinhibitoren sind meist Ammoniumsalze org. Carbonsäuren, die
durch entsprechende Struktur der Ausgangsverbindungen zur Filmbildung
neigen. Auch Amine zur Absenkung des pH-Wertes finden sich häufig in
Korrosionsinhibitoren. Als Buntmetallkorrosionsschutz werden meist
heterocyclische Aromaten eingesetzt.
Die Tabelle zeigt die vorteilhafte Wirkung des erfindungsgemäß zu
verwendenden Polyisobutyl-ethoxylats im Vergleich zum Ausgangs-Poly
isobutylamin. Durch die dispergierenden Eigenschaften des Ethoxylats
gelingt es, den Mittelwert aus dem Rating der einzelnen Motorenteile
von 8,4 auf 9,4 anzuheben (max. 10). Die Verwendung von Polyisobutyl
amin hingegen führt zu keiner Verbesserung gegenüber dem Grundwert.
Claims (7)
1. Kraftstoffe für Ottomotoren, enthaltend geringe Mengen
- A) eines Kraftstoff-Detergens und
- B) eines Dispergators der allgemeinen Formel I
in der R einen Polyisobutylrest mit einem Molekulargewicht von 500 bis
5000, R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl, m und n unabhängig voneinan
der die Zahlen 0 oder 1 bedeutet.
2. Kraftstoffe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Deter
gens (A) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyiso
butylaminen, Ethylendiamintetraessigsäureamiden und/oder -imiden sowie
Polyetheraminen.
3. Kraftstoffe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie jeweils
50 bis 5000 ppm an Detergens und der Verbindungen der Formel I
enthalten, in der R1 Wasserstoff bedeutet.
4. Kraftstoffe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie
Verbindungen der Formel I enthalten, in der R einen Polyisobutylrest
mit einem Molekulargewicht von 800 bis 1500 bedeutet.
5. Kraftstoffe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Verbin
dungen der Formel I enthalten, die durch Hydroformylierung eines
Polyisobutens R′, hydrierende Aminierung und Umsetzung mit
Ethylenoxid, Propylenoxid oder Butylenoxid in Gegenwart von Wasser
hergestellt sind, wobei R′ das gegenüber dem Rest R um ein Wasser
stoffatom ärmere Olefin bedeutet.
6. Kraftstoffe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weitere
Kraftstoffdetergenzien, Vereisungsverhinderer, Korrosionsinhibitoren
und/oder Antioxidantien enthalten.
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