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Treibstoff für Verbrennungskraftmaschinen auf Benzinbasis Die Erfindung
betrifft die Zusammensetzung von Treibstoffen auf Benzinbasis für Verbrennungsmaschinen,
die ein besseres Arbeiten des Motors unter kühlen und feuchten Wetterbedingungen
ergeben.
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Eine .bekannte Schwierigkeit, die beim Betrieb von Kraftfahrzeugmotoren
bei kaltem und feuchtem Wetter auftritt, besteht darin, daß der Motor während -der
Anwärmzeit häufig stehenbleibt. Diese unliebsame Erscheinung tritt besoliders in
nördlichen Zonen während der Übergangs- und Winterzeiten auf. Ihre Ursache ist die
Bildung von Eis in dem Vergaser der Maschine. Obwohl die geschilderte Schwierigkeit
schon lange Zeit bestanden hat, ist sie in den letzten Jahren infolge .der Verwendung
von höher flüchtigen Winterbenzinen mehr denn je in Erscheinung getreten. Die Verdampfung
von Benzin im Vergaser erzeugt einen beträchtlichen Abkühlungseffekt, der bei den
Benzinen höherer Flüchtigkeit stärker hervortritt.
Bei kühlem, feuchtem
Wetter ist dieser Abkühlungseffekt ausreichend, um ein Kondensieren und Gefrieren
der mit der Luft in den Vergaser gelangenden Luftfeuchtigkeit zu verursachen. Demzufolge
wird in der Zeit vor -dem Warmwerden des Motors Eis gebildet, welches die Lufteinlaßöffnungen
verengt und ein Stehenbleiben des Motors hervorruft. Diese Eisbildung tritt insbesondere
bei Außentemperaturen von ungefähr - i bis ungefähr -I- i8° ein, wenn die relative
Luftfeuchtigkeit größer als ungefähr 6511/9 ist. Das Stehenbleiben tritt besonders
schnell ein, wenn die Maschine leer läuft, häufiger bei Benzinen höherer Flüchtigkeit,
wie z. B. bei denjenigen, die für Winterverwendung in nördlichen Zonen vorgesehen
sind, jedoch ebenso bei allen Arten von Benzinen in allen Arten von Fahrzeugen.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung von Benzinzusammensetzungen
mit vereisungsverhütenden Eigenschaften, die ein Arbeiten des Motors im wesentlichen
ohne Stehenbleiben gewährleisten.
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Es .ist gefunden worden, daß die Eisbildung im Vergaser eines Motors
weitgehend dadurch vermieden werden kann, wenn dem Benzin eine geringe Menge Glycerinmonooleat
einverleibt wird.
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Es ist bekannt, daß ein Treibstoffbenzin eine Mischung von Kohlenwasserstoffen
ist, die einen Anfangssiedepunkt zwischen ungefähr 24 und ungefähr 57° und einen
Endsiedepunkt zwischen ungefähr 121 und ungefähr 232° haben und im wesentlichen
kontinuierlich zwischen diesen Punkten siedete: Glycerinmonooleät bewirkt ausgezeichnete
Antivereisungseigenschaften bei allen Arten von Benzinen. Das Benzin kann aus Straight-run-
oder gekrackten Erdöldestillaten bestehen, die in dem Benzinbereich sieden und aus
Ölen auf paraffinischer, naphthenischer oder gemischter Grundlage oder aus anderen
Rohölen stammen. Es kann auch Produkte umfassen, die nach besonderen Verfahren,
wie z. B. Polymerisation, Alkylierung, Hydrierung, hergestellt wurden. Gemischte
Destillate und bzw. oder aufgearbeitete Ausgangsöle, einschließlich solchen, die
verschiedenen Raffinationshehandlungen, -wie z. B. Säureextraktion, Lösungsmittelbehandlung
usw., unterworfen worden sind, werden alle mit Bezug auf ihre Antivereisungseigenschaft
durch einen Gehalt an Glycerinmonooleat verbessert.
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Es ist bekannt, Benzin kleine Mengen von Estern höherer aliphatischer
Carbonsäuren, wie z. B. Triolein, zuzusetzen, um ein nicht klopfendes Brennstoffgemisch
herzustellen.
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Es ist ferner bekannt, zwecks ausreichender Schmierung einer mit Dieseltreibstoff
betriebenen Verbrennungsmaschine und zur Herabsetzung der Gefahr der Korrosion der
Maschinenteile in den Dieseltreibstoff ein Zusatzmittel einzubringen, welches aus
einer Mischung .eines Polyalkohol-Fettsäureesters, eines Esters aliphatischer Alkohole
mit niederen aliphatischen Säuren und eines öllöslichen Erdalkali-Phenylfettsäuresalzes
mit einem Petroleumraffinat besteht. Schließlich ist es bekannt, einem Dieseltreibstoff
ein Antikorrosionsmittel in einer Menge- von o,o2 bis 3 Gewichtsprozent zuzusetzen,
welches einen Fettsäureester eines mehrwertigen Alkohols, wie Glycerin, und eine
Fettsäure enthält.
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Von,dem Bekannten unterscheidet sich die Erfindung dadurch, daß einem
Benzintreibstoff durch Zusatz eines Glycerinmonooleats vereisungsverhütende Eigenschaften
verliehen. werden.
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Vergaservereisungsversuche Die Fähigkeit des Glycerinmonooleats, eine
Vereisung des Vergasers und dadurch ein Stehenbleiben des Motors, zu verhindern,
ist mittels einer Reihe von Kältestartversuchen festgestellt worden. Bei den Versuchen
wurde ein Grundbenzin aus rooo/o Straight-run-Komponente und mit den folgenden Eigenschaften
benutzt: Siedepunkt Anfang ... .. ... ................ 52,2° io Volumprozent ...............
67,8° 5o Volumprozent . . . . . . . . . . . . . . . 83,3° 9o Volumprozent . .. ...
.. .. .. .. . io5,6° Ende ... .. .. ................... i36,7° Reid-Dampfdruck ..............
5,8 spezifisches Gewicht °API ....... 66,7 Dieses Benzin wurde auf Grund ce.iner
hohen Flüchtigkeit gewählt, welche es für Motorstehenbleiben unter kalten, feuchten
Arbeitsbedingungen besonders anfällig macht.
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Die Versuchsarbeitsweise war wie folgt: Ein normaler Benzinmotor (Chevroletmotor)
wurde in einem »Kälte«-Raum aufgestellt, der mit Temperatur- und Feuchtigkeitsreglern
ausgerüstet war. Bei einer auf ungefähr 7° gehaltenen Raumtemperatur und einer auf
ungefähr 97 % gehaltenen relativen Feuchtigkeit wurde der Motor gestartet und während
i Minute bei 2000 U/min ohne Last laufen gelassen. Am Ende der einminutigen Arbeitsperiode
wurde die Motordrehzahl auf 5oo U/min herabgesetzt, und es wurde die Zeit, die bis
zum Stehenbleiben des Motors erforderlich war, ermittelt. Es war zuvor festgestellt
worden, daß unter diesen besonderen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingun, gen und
unter Verwendung des genannten Grundbenzins der Motor sofort stehenbleiben würde,
wenn die Geschwindigkeit nach der Arbeitsperiode von i Minute gedrosselt würde.
Eine Reihe von Versuchen wurde unter Verwendung des Grundbenzins, das verschiedene
Konzentrationen des Glycerinmonooleats gemäß der Erfindung und anderer Glycerinester
von Fettsäuren enthielt, durchgeführt, um ,die Estermenge zu bestimmen, welche erforderlich
ist, eine praktisch brauchbare Verzögerung der Zeit bis zum Stehenbleiben des Motors
herbeizuführen, und um die unerwartete Überlegenheit des Glycerinmonool-eats in
dieser Beziehung zu zeigen. Die Ergebnisse dieser Versuche waren folgernde:
| Konzen- . Zeit bis zum |
| Zugesetzter Ester tration Stehenbleiben |
| Gewichts- |
| Prozent in Sekunden |
| kein Zusatz . . . . . . . . . . . . - o |
| Glycerinmonooleat ..... 0,003 3 |
| 0,004 17 |
| o,oo6 23 |
| 0,008 24 |
| Glycerindioleat.......... # 0,03 11 |
| 0,o6 33 |
| Glycerinmonolaurat...... 0,05 28 |
| 0,12 28 |
| Diäthylenglykol- |
| monolaurat . . . . . . . . . . 0,03 5 |
| 0,o6 8 |
| 0,12 16 |
Es ist ersichtlich, daß .die Wirkung des Glycerinmonooleates hinsichtlich der erforderlichen
Menge den anderen eingesetzten Estern gegenüber überlegen ist.
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Es ist zu beachten, daß viele Benzine, einschließlich der sogenannten
Winterbenzine, weniger flüchtig sind als das bei den vorgenannten Versuchen benutzte
Benzin und daß sie daher unter Wetterbedingungen, welche ein Stehenbleiben des Motors
bewirken, weniger anfällig gegen ein Stehenbleiben des Motors als das Versuchsbenzin
sind. Nichtsdestoweniger neigen solche Benzine dazu, ein Stehenbleiben des Motors
herbeizuführen, und sie werden hinsichtlich ihrer Neigung zum Stillsetzei des Motors
durch die Verwendung von Glycerinmonooleat wesentlich verbessert. In der Regel können
etwas kleinere '.Mengen des Zusatzstoffes bei Benzinen: von verhältnismäßig niedriger
Flüchtigkeit benutzt werden, während etwas größere Mengen für Benzine von höherer
Flüchtigkeit erforderlich sein können. Allgemein kann die Menge des in Betracht
gezogenen Zusatzstoffes von ungefähr 0,003 bis zu ungefähr o,oog Gewichtsprozent,
bezogen auf das Benzin., betragen, wobei die besondere Menge von dem speziellen
Benzin abhängt, dem der Zusatzstoff hinzugefügt wird. Im allgemeinen wird jedoch
die Verwendung einer Menge von ungefähr o,oo6 bis o,oog Gewichtsprozent bevorzugt.
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Das Glycerinmonooleat kann bei Benzinen benutzt werden, die andere
Zusatzstoffe (Ad,ditive) enthalten, wie z. B. Tetraäthylblei. Der Gehalt an Tetraäthylblei
beträgt gewöhnlich ungefähr i bis ungefähr 5 ccm je 3,79 1. Es ist auch bekannt,
daß diese Benzine gewöhnlich ein organisches Halogenid als Bleisäuberungsmittel
(Scavenger), wie z. B. Äthylendichlorid, Äthylendibromid, enthalten.
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Die Benzine können ,auch ein bekanntes Antioxydierungsmittel von der
Art eines pdlyalkylierten Phenols enthalten, wie z. B. 2, 6-Di-tert. Butylparakresol,
2, q., 6-Tributylphenol, 2, 4-Dimethyl-, 6-sek. Butylphenol. Geeignete Mengen .eines
solchen Antioxydierungsmittels liegen zwischen ungefähr o,ooo4 bis ungefähr o,ooi
Gewichtsprozent, bezogen auf das Benzin.
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Das venbleite Benzin kann weiterhin bekannte Zusatzstoffe enthalten,
die eine Frühzündung verhindern oder hemmen, insbesondere bei Benzinen, die zur
Verwendung bei Motoren mit hoher Kompression bestimmt sind, z. B. Ester von Phosphorsäuren,
wie Triphenylphosphat, Trikresylphosphat, Trimethylphosphat, Diphenylkresylphosphat
und Trimethylphosphit, oder Phosphorsäureester, die Halogen- und Schwefelbestandteile
enthalten, wie z. B. Tri-ß-chlorpropylthiophosphat. Solche Zusatzstoffe werden in
,Mengen: von ungefähr o,oi bis ungefähr 0,03 Gewichtsprozent, bezogen auf
das Benzin, zugegeben.
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Die Benzine können ferner bekannte Zusatzstoffe enthalten, welche
Metalle, wie z. B. Kupfer, de,aktivieren, die eine Oxydation des Benzins katalytisch
beeinflussen. Metalldeaktivatoren von der Art der Schiffschen Base kommen dafür
besonders in Frage. Diese Verbindungen werden durch die Kondensation eines Mols
eines aliphatischen Polyamins mit zwei primären Amingruppen mit zwei Mol eines orthooxysubstituierten
aromatischen Aldehyds erzeugt und haben die allgemeine Formel
in welcher R ein zweiwertiges aliphatisches Radikal darstellt.
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Eine besonders wirksame Verbindung ist N, N'-Di-salicylal-i, 2-propylendiamin,
das die folgende Strukturformel besitzt:
Gewöhnlich werden ungefähr o,ooooq. bis ungefähr 0,0004 Gewichtsprozent, bezogen
auf das Benzin; zugegeben.
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. Beispiele A. Ein Benzin für Motore mit hoher Kompression, bestehend
aais ungefähr 40 Volumprozent thermisch gekrackten, 3,0 Volumprozent katalytisch
gekrackten und 30 Volumprozent Straight-run-Komponenten enthält folgende
Zusätze: a) o,oog Gewichtsprozent Glycerinmonool,eat, b) ö,02 Gewichtsprozent Diphenylkresylphosphat,
c) o,ooq. Gewichtsprozent 2, 6-Di-tert. Butyl-p-kresol, d) o,ooo2 Gewichtsprozent
Disalicylal-i, 2-propylendiamin, e) 2,5 ccm T. E. L. (Triäthylbl.ei) je 3,791.
B.
Es wird dieselbe Mischung bereitet, mit der Ausnahme, daß für b) o,o2 Gewichtsprozent
Triß-chlorpropylthionphosphat eingesetzt wird.