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Zusatzmittel für Motortreibstoffe.
Bei der Verbrennung von Treibstoffen, wie Benzin und Dieselkraftstoff, entstehen im Motor Rückstände, die häufig Anlass zu Störungen geben. Rückstände von sogenannter Ölkohle im Verbrennungsraum, auf dem Kolbenboden und in der Kolbenringzone, sowie an den Auslassventilen, den Auslassschlitzen und in den Auslasswegen bewirken eine schlechtere Wärmeableitung, verklebte Kolbenringe und ein Festhängen der Ventile, verbünden mit einem Leistungsabfall und erhöhtem Verschleiss. Bei Dieselmotoren werden die Störungen meist durch Harzabscheidungen auf den Düsennadeln und Verkoken der Düsen bzw. durch Kokskrater an den Düsenöffnungen eingeleitet.
Dagegen entstehen bei Vergasermotoren die Schwierigkeiten in der Hauptsache durch Harzabscheidungen im Ansaugsystem, bei Viertaktmotoren insbesondere an. den Einlassventilen und bei Zweitaktmotoren im Kurbelgehäuse, während die Schwierigkeiten in den Auslasswegen, insbesondere an den Auslassventilen, in erster Linie durch Bleiablagerungen bedingt sind.
Die Beseitigung der Rückstandsbildung ist des-
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von grösster Bedeutung. fürden Kolbenringzone, die bei ausreichender Betriebstemperatur mit HD-Motorenölen von Rückständen freigehalten werden kann, können alle übrigen Stellen im Motor, an denen sich Rückstände abscheiden, nur von der Kraftstoffseite her erreicht werden. Die bessere Raffination der Kraft- stoffe allein genügt aber nicht, um die Rück- standsbildung auszuschliessen. Man hat deshalb seit langem versucht, die Rückstan'dabildung durch Zusätze zum Kraftstoff zu verhindern bzw. vorhandene Rückstände duroh diese zu beseitigen.
Es ist verständlich, dass man bei der Lösung dieser Aufgabe vorzugsweise von solchen mineral- öllöslichen Stoffen ausging, die sich durch ein starkes Lösungsvermögen auszeichnen, Sie finden sich in den verschiedensten chemischen Stoffklassen, wie beispielsweise aliphatisohen und cyclischen Alkoholen, Phenolen und Phenolhomologen, ali- phatischen und cyclischen Ketonen, aliphatischen Estern und Polyestern der Fettsäuren, der Dikarbonsäuren und der Phthalsäure, sowie aromatischen Kohlenwasserstoffen. Eine ganze Reihe von verschiedenartigstenKombinationendieserStoffklassen und einzelne ihrer Glieder, meist gelöst in Mineralöl, wurden bereits vorgeschlagen, wobei häufig noch eine Unterteilung in höhersiedende und niedersiedende Glieder der genannten Stoffklassen vorgenommen wurde.
Die Überprüfung dieser Vorschläge zeigt jedoch, dass die niedersiedenden Glieder dieser StofHdassen kaum eine Wirkung auf Rückstände im Motor haben. Im Ansaugsystem von Vergasermotoren gelangen diese nicht zur Wirkung, weil sie mit dem Kraftstoff verdampfen, so dass ihre Konzentration im Kraftstoff-LuftGemisch viel zu gering ist. Ausserdem verbrennen sie im Motor restlos, so dass sie auch Verbrennungsrückstände nicht mehr angreifen und lösen kön-
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einwandfrei, dass nur höhersiedende Verbindungen eine Wirkung haben, da diese im Ansaugsystem in Tröpfcheniform bleiben und teilweise auf den Wandungen niedergeschlagen werden, und weil sie bei der Verbrennung im Motor zum Teil unverbrannt auf den kälteren Teilen der Wandungen kondensieren.
Ihre Wirkung ist aber sehr unterschiedlich, weil nicht nur ihr Löseverhögen,'sondern auch ihre Benetzungsfähigkeit und ihr Eindringvermögen in Rückstände, beides Funktionen der Grenzflächenspannung, eine entscheidende Rolle spielen. Die motorische Prüfung zeigt, dass höhersiedende Alkohole und Ketone nur eine geringe Wirkung haben. Weit'besser wirken Fettsäure-Ester und Polyalko- hol-Fettsäure-Ester, sowie die freien Fettsäuren, während Aliphatische Dikarbon- und PhthalsäureEster weniger wirksam sind. Die an sich sehr gut wirkenden Phenole und Kresole kommen jedoch wegen ihres unangenehmen Geruches und der Reizwirkung auf die menschliche Haut praktisch nicht in Betracht.
Es wurde nun auf dem Gebiete der Zusatzmittel für Motortreibstoffe, wie sie auch Gegenstand des deutschen Patentes Nr. 885500 sind, gefunden, dass Lösungen, bestehend aus einem Mineralölraf-
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finat und/oder einem synthetisch hergestellten Kohlenwasserstcff-Gemisch und a) einem oder mehreren Estern aromatischer
Alkohole der allgemeinen Formel
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stand, als auch im praktischen Fahrversuch, zeigte, dass Lösungen dieser Ester in einem Mineralöl- raffinat und/oder in einem synthetisch hergestell- ten Kohlenwasserstoff-Gemisch im Kraftstoff gelöst, das Ansaugsystem von Vergasermotoren sauber hal- ten.
Bei Dieselmotoren Neiben die Einspritzventile frei von Rückständen, ebenso der Verbrennungraum und die Auslasswege. Prüfstandsversuche mit , bereits verschmutzten Motoren zeigten, dass die Rückstände sowohl im Ansaugsystem von Vergasermotoren als auch an den Einspritzventilen und im Brennraum und in den Auslasswegen von Dieselmotoren bei einem genügend langen Lauf vollständig beseitigt werden konnten. Die Wirkung der einzelnen Ester kann auch durch die laufende Untersuchung der Rückstände beurteilt werden, weil parallel mit der Abnahme der im Benzol löslichen Anteile eine entsprechende Verminderung der Menge der Rückstände zu beobachten ist.
Die Zeit bis zur vollständigen Beseitigung der Rückstände ist bei den einzelnen Gliedern der aromatischen Ester zwar unterschiedlich, in ihrer Gesamtheit aber den bisher verwendeten Zusätzen beträchtlich überlegen.
Es wurde nun weiterhin gefunden, dass an Stelle der Ester aromatische Alkohole auch b) ein oder mehrere Ester der allgemeinen
Formel R-O-Ac worin R Alkyl, Monooxyalkyl und Alkoxyal- kyl, Ac den Rest einer Fettsäure, Oxyrett- säure oder Alkoxyfettsäure bedeutet und we- nigstens eine der Gruppen R oder Ac oder beide eine Alkoxygruppe besitzen, wie z. B. Methoxybutylacetat, Methoxy-Essigsäure- Athylester, Methoxybutylester der Methoxy-Essigsäure, oder Gemische dieser Ester, gelöst in einem Mineralölraffinat und/oder in einem synthetisch hergestellten Kohlenwasserstoff-Gemisch, verwen- det werden können.
Ihre Wirkung auf das Sauberhalten des Motorinnern sowie die Beseitigung bereits vorhandener Rückstände entspricht, wie die motorische Prüfung zeigte, derjenigen von Lösungen der Ester aromatischer Alkohole der Gruppe a).
An Stelle von einzelnen Komponenten der Gruppen a) und b) können auch Mischungen davon verwendet werden, die meist in ihrer Wirksamkeit den einzelnen Komponenten überlegen sind. Ihre Lösung in Mineralölraffinaten erweist sich als vorteilhaft, weil die Wirkung solcher Lösungen auf die Einspritzventile von Dieselmotoren grösser ist als die der Komponenten der Gruppe a) und b) allein. Die durch die Mineralölraffinate bedingte Wirkungssteigerung ist in weitem Masse unabhängig von der Viskosität. Wesentlich ist dage-
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dass es sich umniedrigem Conradsontest l1andelt. An Stelle der Mineralölraffinate können deshalb mit Vorteil auch synthetische Kohlenwasserstoff-Gemische verwendet werden.
Die Reinigungswirkung der beschriebenen Lö-
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von Vergasermoto-ren kann dadurch verstärkt werden, dass man sie mit hochsiedenden Benzol-Homologen (Siedepunkt über 1400 C) oder teilweise hydrierten Naphthalinen kombiniert. Als besonders wirksam erwiesen sich aromatische Leichtölraffinate aus der Teerdestillation mit einem Siedepunkt von 140 bis 220 C, die noch einen geringen Gehalt an Pyridinen und Phenolen haben.
Durch Kombination von einem oder mehreren Stoffen der Gruppen a) und b) mit freien Fettsäuren mit mehr als 12 Kohlenstoffatomen und bzw. oder eines Naphthensäuregemisches mit einer Neutralisationsdili unter 200, oder der Alkylester dieser Säuren, gelöst in einem Mineralölraffmat, kann die Wirkung, auch hinsichtlich des Korrosionsschutzes, noch erweitert werden.
Bei den motorischen Versuchen hat sich gezeigt, dass nur sehr geringe Mengen der einzelnen Komponenten des Zusatzmittels im Kraftstoff erforderlich sind, um eine optimale Wirkung zu erzielen.
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der Regel genügen 0, 005 bis 1, 0 Vol.-%, vor-Motortreibstoff.
Die absolute Menge der in einer Kombination enthaltenen Einzelkomponenten richtet sich also nach der erforderlichen Konzentration der Einzelkomponenten im Motortreibstoff und nach der Menge der Zusatzmittelkombination, die dem Kraftstoff zugeführt werden soll, wie die folgenden Beispiele zeigen : Beispiel l : Werden dem Benzin 0, 5% eines Zusatzmittels bestehend aus
4% Kresylacetat oder
6% Kresylnaphthenat oder
10% Methoxybutylacetat gelöst in einem tMineralölraffinat zugesetzt, so sind im Benzin enthalten
0, 02% Kresylacetat oder 0, 03 % Kresylnaphthenat oder 0, 05% Methoxybutylacetat
Wird ein Vergasermotor mit diesem Benzin betrieben, so bleibt das Ansaugsystem frei von Rückständen und bereits vorhandene Rückstände werden beseitigt, wobei die Reinigungszeit vom Grad der Verschmutzung abhängt.
Beispiel 2 : Werden dem Dieselkraftstoff 1% eines Zusatzmittels bestehend aus einer Lösung von
3% Kresylbutyrat oder
10% Kresylnaphthenat oder
10% Methoxybutylbutyrat, in einem Mineralölraffinat zugesetzt, so sind im Dieselkraftstoff enthalten
0, 03% Kresylbutyrat oder
0, 1 % Kresylnaphthenat oder
0, 1 % Methoxybutylbutyrat.
Wird ein Dieselmotor mit einem Kraftstoff mit einem dieser Zusätze betrieben, so bleiben Düsen, Brennraum und Auslasswege sauber. Sind an den genannten Motorenteilen bereits Rückstände vorhanden, so werden diese abgebaut. Die Reinigungszeit richtet sich nach Menge und Art der vorhandenen Rückstände.
Beispiel 3 : Als Zusatz zum Dieselkraftstoff haben sich Kombinationen der folgenden Art als besonders wirksam erwiesen :
6-12% Olein, oder Naphthensäure (NZ unter 200) 2-6% Kresylnaphthenat
8-16% Methoxybutylbutyrat
20-25%Neutralöl (3,7Ebei50 C) (ergänzt auf 100% mit Diesel- kraftstoff).
Bei Zugabe von 2% dieses Zusatzmittels zum Dieselkraftstoff ist der Anteil der wirksamen Komponenten im Dieselkraftstoff :
Olein bzw. Natphthensäure 0, 12-0, 4 %
Kresylnaphthenat 0, 04-0, 12%
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16-0, 32%Werden Dieselmotoren, die bereits stärkere Rückstände aufweisen, mit einem Dieselkraftstoff mit 2% des obigen. Zusatzes gefahren, so werden die Rückstände in wenigen Betriebsstunden beseitigt.
Beispiel 4 : Als Zusatzmittel zum Benzin hat sich die folgende Kombination als besonders wirksam erwiesen :
5-15% Olein oder Naphthensäure (NZ unter 200)
5-20% Kresylacetat 5-15% Methoxybutylacetat
5-20% Spindelölraffinat (2,5 E bei 200 C)
80-30% Leichtölraffinat
Werden von diesem Zuaatzmitteil 0, 2% dem Benzin zugesetzt, so beträgt die wirksame Konzentration im Benzin :
Olein bzw. Naphthensäure 0, 01-0, 03%
Kresylacetat 0, 01-0, 04% Methoxybutylacetat 0, 01-0, 03% Spindelölraffinat 0, 01-0, 04% Leiohtölrafinat 0, 16-0, 06%
Mit diesem Zusatzmittel wird das Ansaugsystem von Vergasermotoren (Viertakter und Zweitakter) von Rückständen freigehalten.
Bereits vorhandene Rückstände werden in wenigen Betriebsstunden beseitigt.
Beispiel 5 : An Stelle des in Beispiel 4 genannten Zusatzmittels zum Benzin kann bei Zwei- taktmotoren auch das folgende Zweitaktmotorenöl verwendet werden :
0, 5-1, 5% Olein oder Naphthensäure (NZ unter 200) - 0, 5-2, 0% Kresylacetat
0, 5-1, 5% Methoxybutylacetat
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90 % Motorenöl SÄE 40
Bei der üblichen Zugabe von 3 bis 5 % Motoren- öl zum Benzin ergeben sich annähernd die gleichen Konzentrationen der Einzelkomponenten bezogen auf das Benzin-01-Gemiseh wie in Beispiel 4.
Wie in Beispiel 4 und 5 gezeigt, kann bei Zweitaktmotoren entweder eines der beschriebenen Zusatzmittel zum Kraftstoff und zusätzlich die vor- geschrieben öhnenge verwendet werden, oder aber es können die im Zusatzmittel enthaltenen Kom-
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ponenten in solcher Menge im Motorenöl gelöst werden, dass bei der üblichen Zugabe von 3-5% Zweitaktmotorenöl zum Benzin die Konzentration der Komponenten im Benzin-Öl-Gemisch 0, 005 bis 1, 0 Vol.-%, vorzugsweise 0, 02 bis 0, 5 Vol.-% beträgt. Die Herstellung der Benzin-Öl-Mischung kann dadurch um einen Arbeitsgang vereinfacht werden.
Die in den Beispielen genannten Kombinationen können also, je nach der Menge des Zusatzmittels, die dem Kraftstoff zugegeben werden soll, erheblich variieren, denn es kommt nur darauf an, dass sich die Konzentration im Kraftstoff innerhalb der angegebenen Grenzen bewegt. Ausserdem können an Stelle der in der vorliegenden Beschreibung genannten Komponenten andere Verbindungen dieser Stoffklasse treten, wodurch die Eigenschaften des Zusatzmittels dem Verwendungszweck in weitem Masse angepasst werden können.
Den erfindungsgemässen Zusatzmitteln können weitere Stoffe, wie beispielsweise Korrosionsinhi- biforen, Zündbeschleuniger, Oktanzahlverbesserer, Antioxydanten, Hochdruckzusätze, Verbrennungs- Katalysatoren usw. in an sich bereits bekannter Weise beigefügt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zusatzmittel für Motortreifbstoffe, wie Benzin und Dieselkraftstoff, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer Lösung aus einem Mineralölraffinat und/oder einem synthetisch hergestellten Kohlenwasserstoffgemisch und a) einem oder mehreren Estern aromatischer
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worin K Wasserstott, Alkyl oder Alkoxy, n einen Index von 1 bis 3 und Ac den Rest einer Fettsäure, einer aromatischen oder hydro- aromatischen Säure oder Naphthensäure bedeutet, oder b) einem oder mehreren Estern der allgemeinen
Formel
R-O-Ac worin R Alkyl, Monooxyalkyl und Alkoxyal- kyl, Ac den Rest einer Fettsäure, Oxyfett- säure oder Alkoxyfettsäure bedeutet und we- nigstens eine der Gruppen R oder Ac oder beide eine Alkoxygruppe besitzen, oder einer Kombination von Stoffen der Gruppen a) und b) besteht.