AT201209B - Verfahren zur Erhaltung, zum Wiederaufbau und zur Steigerung der Kompression in Verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Erhaltung, zum Wiederaufbau und   Zur steigerung   der Kompression in Ver- brennungsmotoren 
Durch einen früheren Vorschlag ist es bekannt geworden, 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 Schwermetallsal- 
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Säuren eingeschleustdurch zwischen den Zylinderwänden und den Kolben mehrmetallische abdichtende Ablagerungen cntstehen, welche gleichzeitig die Reibung zwischen Zylinderwand und Kolben herabsetzen, wodurch wiederum die gesamte   Kraftübertragungs-   mechanik 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   det betreffenden   Salze zugleich in den Verbrennungsraum gelangen, d. h. es ist somit notwendig, 
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MengeKraftstoff 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. Hiebei bilden sich die betreffenden Salze. Diese können auch als solche dem Treibstoff zugesetzt werden, obwohl bei dem bekannten Verfahren derjenigen Arbeitweist der Vorzug gegeben war, bei der die Salze in dem Treibstoffgemisch erst gebildet werden. Es wurde angenommen, dass hiedurch 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 
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 über die Menge der mit dem Treibstoff in der
Motor eingeschleusten Salze bzw. Metalle und dit
Unsicherheit über die Zusammensetzung der in der
Verbrennungsraum eingeschleusten Mischung er wies sich als ausserordentlich unerwünscht, da hie mit eine entsprechende Unstetigkeit der Effekte verbunden war. 



   Erfindungsgemäss wird den beschriebenen Nach- teilen dadurch begegnet, dass dem Kraftstoff nicht-   wässerige Lösungsvermittler   bzw. Komplexbildner zugesetzt werden, 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 wird. Der Zusatz der Lösungsvermittler bedeutet ferner, dass nicht nur der Gesamtgehalt des Treibstoffes an Metallen, sondern auch deren Mischungsverhältnis gewährleistet ist. 



   Das   erfìndungsgemässe   Verfahren besteht somit darin, dass aus Kohlenwasserstoffen bestehende Kraftstoffe zur Anwendung gelangen, welche neben 
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Mengennungsraum zwischen Motor und Zylinderwand zu abdichtenden Ablagerungen führenden Schwermetallsalzen, deren Säureteile aus einer organischen Säure und deren Metallteil aus Blei und einem oder mehreren der Metalle Kupfer, Zink und ge-   gebenenfalls   Zinn besteht, organische Verbindungen enthalten, die sowohl in an sich bekannter Weise die Lösung des Bleisalzes in den Kohlenwasserstoffen stabilisieren als auch die ausser den Bleisalzen zugesetzten Salze in den Kohlenwasserstoffen in Lösung halten, wobei vorzugsweise solche   Lösungsvermittler   zur Anwendung kommen, die mit den Salzen Komplexsalze bilden. 

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    Bei Anwendung der beschriebenen Lösung von Metallsalzen in den Kraftstoffen ist es zweckmässig, wenn die Lösung ausserdem Naphthalin enthält, vorzugsweise in der 25-500-fachen Menge des Salzgehaltes. 



  Als Lösungsvermittler kommen die verschiedensten Verbindungen in Frage, wie z. B. Amine, Imine, Oxime, Nitrile, Hydroxylamine, ein- und mehrwertige Alkohole, Phenole, Äther, Aldehyde, Ketone, ferner Kohlenmonoxyd und Stickstoffmonoxyd. Auch Säuren und Säurederivate kommen hiefür in Frage. 



  Als Lösungsvermittler wählt man vorteilhafterweise folgende Verbindungen, die als Komplexbildner für Schwermetalle bekannt sind : aus der Klasse der Amine : Anilin, Chinolin, Athylamin und Diäthylamin und deren Homologe ; aus der Klasse der Imine : Athylenimin ; aus der Klasse der Nitrile : Benzonitril, Benzylcyanid, Acetonitril ; aus der Klasse der Hydroxylamine : Phenylhydroxylamin ; aus der Klasse der Alkohole und Phenole : Amylalkohol, Benzvlalkohol, Glvkol, Phenol, o-KresoL Naphthole ; aus der Klasse der Äther : Athyläther, Diisopro pyläther ; aus der Klasse der Aldehyde : Benzaldehyd, Sali- cylaldehyd, Acetaldehyd ; aus der Klasse der Ketone : Aceton, Acetophenon, Diacetyl, Benzil, Acetessigester ; aus der Klasse der Säuren und Säurederivate :

   Essigester, Buttersäure, Ölsäure, Stearinsäure, Benzoesäure, Salicylsäure, Oxalsäure, Phthalsäure, Benzoesäureäthylester, Benzoesäureisopropylester, Alanin, Benzamid, Succinimid. 



  Einige Beispiel der besseren Löslichkeit von Metallsalzen in Kohlenwasserstoffölen in Gegenwart von Lösungsvermittlern sind die folgenden : Beispiel 1: Ein Benzin mit einem Siedebereich von 60 bis 1800 C mit 0, 1 Gew.-% Benzoe- säure gelangte in einer Schüttelmaschine zur Einwirkung auf Kupferpulver. Nach wenigen Stunden war das Benzin grünlich opalisierend verfärbt. Die Färbung nahm während 2 Tagen an Intensität zu. 



  Nach mehrtägigem ruhigen Stehen war ein grünblauer Bodensatz unter dem nunmehr wieder wasserklaren Benzin sichtbar. Das Benzin war praktisch kupferfrei. Nach Zusatz von 1 Vol.-% Benzylalkohol wurde der Bodensatz beim Schütteln sofort zu einer deutlich grünen stabilen Lösung gelöst. 



  Beispiel 2 : Benzin mit 0, 5% Ölsäure wurde mit Zinkpulver mehrere Tage geschüttelt. Neben einem reichlichen Bodensatz von weissem Zinksalz enthielt die überstehende abfiltrierte Lösung 195 mg Zink pro Liter. Nach Zusatz von l Vol.-% Anilin löste sich das über seine Löslichkeit hinaus vorhandene Zinkoleat beim Umschütteln sofort auf. 



  Die betreffenden Schwermetallsalze selbst können beispielsweise wie folgt in Lösung gebracht werden. 



  Da Schwermetallsalz, das auf irgendwelchem   präparativen Wege gewonnen sein kann, wird in Benzol aufgeschlämmt oder in einer Mischung von Benzol und Alkohol. Nach Zugabe eines Komplexbildners bildet sich in   überraschend schneller   Reaktion das Komplexsalz, was sich durch Bildung   eine.'homogenen Lösung   unmittelbar augenfällig zeigt. Die Lösung wird dann in entsprechender 
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 tallsalzen gewonnen werden. Andernfalls müssen die einzelnen Lösungen dem Treibstoff zugefügt werden. 



   Selbstverständlich können die Komplexsalze auch aus ihrer Lösung isoliert werden und als solche zur 
Anwendung kommen. 



   Salze bzw. entsprechende Lösungen, bei denen
Anilin der Komplexbildner ist, sind z. B. Kupfer- benzoat (2 Anilin) und Zinkbenzoat (1 Anilin).
Ein Komplexsalz, das dem Bleibenzoat entspricht. kann durch Zusatz von Acetessigester gewonnen werden, wobei die Alkoholkomponente des Esters vorzugsweise den niederen Gliedern der aliphatischen Reihe angehört. Ein solches Salz ist beispielsweise Bleibenzoat (I   Acetessigsäureäthylester).  
Bei Anwendung der erfindungsgemässen Lösungsvermittler für Lösungen von Metallsalzen in Treibstoffen werden die Metallsalze in Mengen von höchstens   0,     1%   angewandt, bezogen auf den Treibstoff. 



   Der Zusatz von Hilfslösungsmitteln gestattet auch, die Konzentration der Salze in den Kraftstoffen zu erhöhen, beispielsweise in dem Masse, dass die Salze ausreichen, um die sich bei der Verbrennung aus dem Schwefel- oder Phosphorgehalt des Kraftstoffes bildenden Säuren zu binden. Auf diese Weise erreicht man neben der Erhöhung der Kompression auch eine   korrosionsschützende Wir-   kung, die die Lebensdauer des Verbrennungsmotors erhöht. 



   Dies gilt in erster Linie beim Betrieb von Dieselmotoren bei Verwendung von Treibölen mit verhältnismässig hohem Schwefelgehalt. Dies ist von besonderer Bedeutung bei Schiffsmotoren. 



     Beispiel 3 :   Für den Fahr versuch wurde eine Lösung von 2   g     Benzoesäure   und 50   g   Naphthalin in 1000   cm3   Benzin hergestellt und diese Lösung 24 Stunden auf der Schüttelmaschine in einem Gefäss geschüttelt, in welchem sich Streifen von Blei, Zink und Kupfer befanden. Die durch Salzbildung sich trübende Lösung wurde klar durch Zusatz von 3   cm3   Benzylalkohol. Der zu verwendende Treibstoff wurde in der Weise gewonnen, dass 60   cm3 Lösung   zu je einem Liter Kraftstoff zugesetzt wurden. 



   Bei dem Fahrversuch mit einem Personenkraftwagen Fiat 1100 wurde folgendes nach einer Fahrtstrecke von 400 km festgestellt :
Die Kompression war auf allen Zylindern um durchschnittlich   0, 4   atü angestiegen. Es erwies sich ausserdem, dass die vier Zylinder einen beinahe vollkommenen Gleichstand bezüglich ihrer Kompression aufwiesen, während sie vorher sehr ver- 

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 worauf der Motor trotz erhöhter Leistung einen beträchtlich niedrigeren Kraftstoffbedarf aufwies. 



   Der Motor wurde geöffnet und es wurde festgestellt, dass jegliche Verkrustung der Kolbenköpfe verschwunden war. Bei späteren Prüfungen ergab sich stets dasselbe Bild. 



   Nach weiteren 23. 400 km wurde die Zylinderausweitung in verschiedenen Höhen des Verbren-   nurgsraumes gemessen   und festgestellt, dass seit dem   erfindungsgemässen   Betrieb praktisch keine Ausweitung durch Verschleiss eingetreten war. Auch die Ovalisation blieb im Mittel 9 Micron. 



     Beispiel 4 :   0,5   g   Kupferbenzoat, 0,5 g Zinkbenzoat und 2,0 g Bleibenzoat wurden in einem Liter Kraftstoff aufgeschlämmt. Dieser Aufschlämmung wurden 10 g Anilin zugesetzt. Nach kurzem Schütteln entstand eine klare Lösung. Von dieser Lösung wurden dem Kraftstoff 60 cm'pro Liter zugesetzt. 



   Ein   Fahrvmsuch   mit einem Wagen Fiat 500 A ergab die gleichen Ergebnisse, wie sie in Beispiel 3 beschrieben sind. 



     Nach längerem   Fahren wurde Naphthalin zugesetzt, um einen ruhigen Verbrennungsablauf zu   begünstigen.   



   Beispiel 5 : Eine Mischung folgender 3 Komplexsalze
Kupferbenzoat   (2 Anilin)  
Zinkbenzoat (I Anilin)
Bleibenzoat (1Äthylacetessigester) wurden dem Kraftstoff in folgenden Mengen bezogen auf 1 Liter   zugefügt :   
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<tb> 
<tb> 15, <SEP> 5 <SEP> mg <SEP> des <SEP> Kupferkomplexsalzes
<tb> 24, <SEP> 5 <SEP> mg <SEP> des <SEP> 71ïnkkomplexsalzes <SEP> 
<tb> 23, <SEP> 0 <SEP> mg <SEP> des <SEP> Bleikomplexsalzes.
<tb> 
 MitdemsomodthzicrtenKrattstottwurdendieserben Wirkungen im Fahrversuch beobachtet wie bei Beispiel 3. 



     Beispiel 6 :   Mit einem 4-Zylinder-Alfa-RomeoMotor (1900 cm3 Hubraum), welcher bereits 92. 000 km auf Normalbenzin gefahren worden war, wurde nach Messung der Kompression in den einzelnen Zylindern folgender Fahrversuch ausoeführt :
Der Tank wurde mit einem normalen Benzin gefüllt, welches folgende Zusätze pro 20 Liter ent- 
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 :ergehalt von   0, 04 g,  
0,5 cm2 Zink-diäthylaminoleat mit einem Zinkgehalt von 0,172 g
Die genannten Zusätze waren wie folgt hergetelltworden :
In 565 g erwärmter Ölsäure wurden 207 g Blei ils   Bleioxyd   unter Rühren eingetragen.

   Dieses Re- 
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 langBei 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/cm" eingestellt.   



   In analoger Weise wurden das Kupfer- und Zinkdiäthylaminoleat hergestellt. 



   Die Kupferlösung wurde eingestellt auf einen Kupfergehalt von 0,0113 g/cm2. Die   Zinklösung   auf einen Zinkgehalt von   0, 018 g/cm".   



   Nach 1000 km Fahrt wurde erneut der Verdichtungsdruck der einzelnen Zylinder des Motors gemessen. Die Messergebnisse vor und nach der Fahrt waren folgende : 
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<tb> 
<tb> Zylinder <SEP> vor <SEP> der <SEP> Fahrt <SEP> nach <SEP> der <SEP> Fahrt
<tb> I <SEP> 6, <SEP> 8 <SEP> atü <SEP> 8, <SEP> 6 <SEP> atü
<tb> 2 <SEP> 8, <SEP> 4 <SEP> atü <SEP> 8, <SEP> 4 <SEP> atü
<tb> 3 <SEP> 5, <SEP> 8 <SEP> atü <SEP> 10, <SEP> 0 <SEP> atü
<tb> 4 <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP> atü <SEP> 9, <SEP> 0 <SEP> atü
<tb> 
 Die Gesamtkompression des Motors war demnach von 29, 0 atü auf 36, 0 atü angestiegen. 



     Beispiel 7 :   Mit einem   Fiat. Motor 0100 cm"   Hubraum), welcher bereits 37. 000 km gefahren worden war, wurde nach Messung der Kompression ip den einzelnen Zylindern folgender Fahrversuch   ausgeführt :  
Der Tank wurde mit einem normalen Benzin 
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 :0,002 g Kupfer p. Liter Benzin,
Zink-Di-Diäthylamino-Butyrat, entsprechend 0,0086 g Zink p. Liter Benzin,
Zinn   II-Di-Diäthylamin-Oleat,   entsprechend 0, 00014 g Zinn p. Liter Benzin, und 0, 3 g Naphthalin p. Liter. 



   Die genannten Zusätze waren analog den in Beispiel 6 angegebenen Herstellungsvorschriften 1 gewonnen worden. 



   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 : 1   Zylinder vor der Fahrt nach 2000 km nach 4000 km 
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<tb> 
<tb> I <SEP> 7, <SEP> 2 <SEP> atü <SEP> 9, <SEP> 3 <SEP> atü <SEP> 9, <SEP> 1 <SEP> atü
<tb> 2 <SEP> 8, <SEP> 2 <SEP> atü <SEP> 8, <SEP> 5 <SEP> atü <SEP> 8, <SEP> 7 <SEP> atü
<tb> 3 <SEP> 8, <SEP> 3 <SEP> atü <SEP> 8, <SEP> 7 <SEP> atü <SEP> 8, <SEP> 8 <SEP> atü
<tb> 4 <SEP> 8, <SEP> 3 <SEP> atü <SEP> 8, <SEP> 7 <SEP> atü <SEP> 9, <SEP> 1 <SEP> atü <SEP> 1 <SEP> 
<tb> 
 
Die Gesamtkompression des Motors war demnach von   32, 0 atü auf 35, 7 atü angestiegen.   

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : EMI3.8 und zur Steigerung der Kompression in Verbren-1 nungsmotoren auf chemischem Wege unter Verwendung von aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Kraftstoffen, welche einen unter 0, 1 Gew. -% lie- <Desc/Clms Page number 4> genden Gehalt von im Verbrennungsraum zwi- schen Kolben und Zylinderwand zu abdichtenden Ablagerungen führenden Schwermetallsalzen ent- halten, deren Säureteil aus einer organischen Säure und deren Metallteil aus Blei und einem oder mehreren der Metalle Kupfer, Zink und Zinn be- steht, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kraftstoff zur Anwendung kommt, welcher neben den ge- nannten Salzen organische Verbindungen enthält,

   die sowohl in an sich bekannter Weise die Lösung des Bleisalzes in den Kohlenwasserstoffen stabili- sieren als auch die ausser den Bleisalzen zugesetz- ten Salze in den Kohlenwasserstoffen in Lösung halten, wobei vorzugsweise solche Lösungsvermittler zur Anwendung kommen, 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, Athylamin und Diäthylamin.

   3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsvermittler Verbindungen aus der Klasse der Imine zugesetzt werden, wie z. B. Athylenimin.

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

   5. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsvermittler Verbindungen aus der Klasse der Hydroxylamine zugesetzt werden, wie z. B. Phenylhydroxylamin. EMI4.1 zeichnet, dass als Lösungsvermittler Verbindunger aus der Klasse der Alkohole und Phenole zuge setze werden, wie z. B. Amylalkohol, Benzylalkoho und Glykol, Phenol, o-Kresol und Naphthole.

   7. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass als Lösungsvermittler Verbindungen EMI4.2 9. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekenn- zeichnet, dass als Lösungsvermittler Verbindungen aus der Klasse der Ketone zugesetzt werden, wie z. B. Aceton, Acetophenon, Diacetyl, Benzil 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- äthylestej :, Benzossäureisopropviester, Benzamid.

   Succinimid.

   11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Kraftstoffen Komplexsalze EMI4.3 schen Säure und deren Metallteil aus Blei und einem oder mehreren der Metalle Kupfer, Zink und Zinn besteht und der Komplexbildner aus einer oder mehreren Verbindungen der in den Ansprü- EMI4.4