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Treibstoffe für Verbrennungskraftmaschinen 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 Kol-
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eine schlechtere Wärmeableitung, verklebte Kol- benringe und Festhängen der Ventile, verbunden mit Leistungsabfall und erhöhtem Verschleiss. Bei
Dieselmotoren werden die Störungen meist durch Harz3. bscheidungen auf den Düsennadeln und durch Verkoken der Düsen bzw. durch Kokskrater an den Düsenöffnungen eingeleitet.
Dagegen ent- stehen bei Vergasermotoren die Schwierigkeiten in de ; Hauptsache durch Harzabscheidungen im An- saugsystem, bei Viertaktmotoren insbesondere an den Einlassventilen und bei Zweitaktmotoren im Kurbelgehäuse, während die Schwierigkeiten in den Auslasswegen, insbesondere an den Auslass- ventilen, mehr durch Bleiablagerungen bedingt sind. Die Beseitigung der Rückstandsbildung ist deshalb von grösster Bedeutung für den störungs- freien Lauf der Motoren, für die Verminderung
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alle übrigen Stellen im Motor, an denen sich Rückstände abscheiden, nur von der Kraftstoffseite her erreicht werden. Die bessere Raffination der Kraft-
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sätze zum Kraftstoff zu verhindern bzw. vorhan- dene Rückstände durch sie zu beseitigen.
Es ist verständlich, dass man bei der Lösung 'dieser Aufgabe vorzugsweise von solchen mineral- öllösliohen Stoffen ausging, die sich durch ein starkes Lösungsvermögen auszeichnen. Sie finden sich in den verschiedensten chemischen Stoffiklas- sen, wie beispielsweise aliphatischen und cycli- schen Alkoholen, Phenolen und Phenolhomologen, aliphatischen und cyclischen Ketonen, aliphati- schen Estern und Polyestern der Fettsäuren, der Dicarbonsäuren und der Phthalsäure, sowie aromatischen Kohlenwasserstoffen.
Eine ganze Reihe von verschiedenartigsten Kombinationen dieser Stoffklassen und einzelne ihre ! 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 Stoffklassen kaum eine Wirkung auf die Rückstände im Motor haben. Im Ansaugsystem von Vergasermotoren gelangen sie nicht zur Wirkung, weil sie mit dem Kraftstoff verdampfen, so. dass ihre Konzentration im Kraftstoff-Luft-Gemisch viel zu gering ist. Ausserdem verbrennen sie im Motor restlos, so
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angreifen und lösen können. Umfangreiche Motorenversuche zeigten aber einwandfrei, dass nur
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Verbindungen eine Wirkung haben,nung im Motor zum Teil unverbrannt auf den kälteren Teilen der Wandflächen kondensieren.
Ihre Wirkung ist aber sehr unterschiedlich, weil nicht nur ihr Lösevermögen, sondern auch ihre Beoutzungsfähigkeit und ihr Eindringvermögen in Rückstände, beides Funktionen der Grenzflächenspannung, eine entscheidende Rolle spielen. Die motorische Prüfung zeigt, dass höhersiedende Al- kohole und Ketone nur eine geringe Wirkung haben. Weit besser wirken Fettsäure-Ester und Polyalkohol Fettsäure-Ester, sowie die freien Fettsäuren, während aliphatische Dicarbon- und Phthalsäure-Ester 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 nicht in Betracht.
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a) einen oder mehrere Ester aromatischer Alko- hole der allgemeinen Formel
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worin R Wasserstoff, Alkyl oder Alkoxy, n einen Index von 1'bis 3 und Ac den Rest einer Fettsäure, einer aromatischen oder hydroaromatischen Säure oder Naphthensäure bedeutet, wie. beispielsweise Ester des Phenols und seiner Homologen, sowie seiner sauerstoffhaltigen Substitutionsprodukte, wie Methoxyphenole und Athoxyphenole, enthalten, bei geeigneter Auswahl der aromatischen Alkohole und der Säurekomponenten, verglichen mit den bekannten Zusatzstoffen, eine überlegene Reinigungswirkung, sowohl
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Auslasssystem, besitzen.
Dabei ist es von Vorteil, dass die Herstellung dieser Verbindungen sehr einfach ist und die Aus- gangsmateriahen überwiegend als techinsche Produkte erhältlich sind. Ausserdem lassen sich bei richtiger Wahl der Komponenten Ester mit beliebigem Siedebereich herstellen, so dass man den Siedebereich der, Ester dem Siedebereich des Kraftstoffes, wie (Benzin oder Dieselkraftstoff, oder auch dem Siedebereioh von Motorenölen anpassen kann.
Als besonders wirksame Produkte haben sich das Kresylacetat und die Kresylester der höheren Fettsäuren erwiesen, an deren Stelle auch aroma- tische Säuren, lwie'beispielsweise Ben. zoesäure oder hydroaromatische Säuren, wie HexahydroBenzoesäure oder Naphthensäure, treten können.
An Stelle des Kresols können auch die methoxyund äthoxysubstituierten Phenole, wie beispielsweise Resorzin-Monomethyläther venwendet werden, deren Wirkung ebenso ausgeprägt ist wie die der Kresol und Phenol-Ester.
Ester der Salizylsäure, auch Arylester, insbeson- dere der Phenolester der Salizylsäure, sind bereits als Zusatz zum Benzin vorgeschlagen worden. Sie dienen als Stabilisatoren gegen die Blei- und
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währendmässen Estern aromatischer Alkohole mit aromatischen Säuren bei den aromatischen Alkoholen, während die Konstitution der aromatischen Säuren ohne Bedeutung ist. Unter aromatischen Säuren im Sinne der vorliegenden Einndung sind ausserdem nur Arylkarbonsäuren und deren Homologe zu verstehen, die keine Substituenten mit Fremdatomen, wie Sauerstoff, Stickstoff usw. tragen.
Die motorische Prüfung, sowohl auf dem Prüfstand als auch im praktischen Fahrversuch, zeigte, dass diese Ester im Kraftstoff gelöst das Ansaug- system von Vengasermotoren sauber halten. Bei Dieselmotoren bleiben die Einspritzventile frei von Rückständen, ebenso der Verbrennungsraum und die Auslasswege. Prüfstandversuche mit bereits verschmutzten Motoren zeigten, dass die Rückstände sowohl im Ansaugsystem von Vergasermotoren als auch an den Einspritzventilen und im Brennraum und in den Auslassmegen von Dieselmotoren bei einem genügend langen Lauf vollstän-
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tersuchung 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 Glieder der aromatischen Ester zwar unterschiedlich, in ihrer Gesamtheit aber den bisher verwendeten Zusätzen beträchtlich überlegen.
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b) ein oder mehrere Ester der allgemeinen
Formel
R-O-Ac worin R Alkyl, Monooxyalkyl und Alkoxy- alkyl, Ac den Rest einer Fettsäure, Oxyfett- säure oder Alkoxyfettsäure bedeutet und wenigstens eine der Gruppen R oder Ac oder
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wie z. B. Methoxybutylacetat, Methoxy-EssigsäureAthylestez, Methoxybutylester der Methoxy-Essigsäure, oder Gemische dieser Ester, verwendet werden können.
Ihre Wirkung auf das Sauberhalten des Motorinnern sowie die Beseitigung bereits vorhandener Rückstände entspricht, wie die motorische Prüfung zeigte, derjenigen der Ester aromatischer Alkohole der Gruppe a).
An Stelle von einzelnen Komponenten der Gruppen a) und b) können auch Mischungen davon im Treibstoff verwendet werden, die meistin ihrer Wirksamkeit den einzelnen Komponenten
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stoffe auf die Ansaugwege von Vergaser-Motoren kann noch dadurch verstärkt werden, dass man dem Treibstoff ausser einem oder mehreren Stoffen der Gruppen a) und b) noch hochsiedende Benzolhomologe (Siedepunkt über 1400 C) undfoder teilweise hydrierte Naphthaline zufügt. Als besonders wirksam erwiesen sich aromatische Leichtöl- rarfmate aus der Teer-iDestillation mit einem Siedepunkt von 140 bis 220 C, die noch einen geringen Gehalt an Pyridinen und Phenolen haben.
Werden den Treibstoffen, wie Benzin und Die- selkraftstoff, ausser einem oder mehreren Stoffen der Gruppen a) und b) freie Fettsäuren mit mehr als 12 Kohlenstoffatomen. undtoder ein Naphthensäuregemisch mit einer Neutralisationszahl unter 200 oder Alkvlester dieser Säuren zugefügt, so kann die Wirkun'" auch hinsicht1ich des Korrosionsschutzes noch erweitert werden.
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Bei den motorischen Versuchen mit den beschriebenen legierten Treibstoffen, wie Benzin und Dieselkraftstoff, hat sich gezeigt, dass nur sehr geringe Mengen der einzelnen Komponenten im Kraftstoff erforderlich sind, um eine optimale Wirkung zu erzielen. In der Regel genügen 0, 005 bis 1, 0 Volumenprozent, vorzugsweise 0, 02 bis 0, 5 Volumenprozent jeder einzelnen Komponente, bezogen auf den Motortreibstoff.
Der Gegenstand der Erfindung ist an Hand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel l : Werden dem Benzin
0, 02% Kresylacetat, oder
0, 03% Kresylnaphthenat, oder 0, 05% methoxybutylacetat zugesetzt, so bleibt das Ansaugsystem eines Vergasemnotors frei von Rückständen, wenn er mit die- sem Kraftstoff gefahren wird.
Bereits vorhandene Rückstände im Ansaug- system werden dadurch beseitigt, wobei die Reini- gungszeit vom Grad der Verschmutzung abhängt.
Beispiel 2 : Werden dem Dieselkraftstoff
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03%zugesetzt, so bleiben'Düsen, Brennraum und Aus- lasswqge sauber, wenn ein Dieselmotor mit diesem Kraftstoff gefahren wird.
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 : Ein Dieselkraftstoff enthält an Zusätzen :
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<tb>
<tb> Olein <SEP> bzw. <SEP> Naphthensäure <SEP> 0, <SEP> 12-0, <SEP> 4 <SEP> %
<tb> Kresylnaphthenat <SEP> 0, <SEP> 04-0, <SEP> 12% <SEP>
<tb> Methoxybutylbutyrat <SEP> 0, <SEP> 16-0, <SEP> 32%
<tb>
Werden Dieselmotore, die bereits stärkere Rückstände aufweisen, mit einem solchen Kraftstoff betrieben, so sind sie bereits nach wenigen Betriebs- stunden sauber gefahren.
Beispiel 4 : Ein Benzin mit einem Gehalt an
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<tb>
<tb> Olein <SEP> bzw. <SEP> Naphthensäure <SEP> 0, <SEP> 01-0, <SEP> 03% <SEP>
<tb> Kresylacetat <SEP> 0, <SEP> 01-0, <SEP> 04% <SEP>
<tb> Methoxybutylacetat <SEP> 0, <SEP> 01-0, <SEP> 03 <SEP> % <SEP>
<tb> Leichtölraffinat <SEP> 0, <SEP> 16-0, <SEP> 08% <SEP>
<tb>
hält das Ansaugsystem von Vergasermotoren (Vier- takter und Zweitakter) frei von Rückständen. Be- reits vorhandene Rückstände werden durch diesen TreibstofF in wenigen Betriebsstunden beseitigt.
Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die
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nannten Stoffe. An ihre Stelle können auch andere
Verbindungen der genannten Stoffklassen treten, wodurch die Eigenschaften des Treibstoffes den Erfordernissen der Praxis in weitem Masse angepasst werden können.
Ausser den erfindungsgemässen Stoffklassen können den Treibstoffen weitere Stoffe, wie beispielsweise Korrosionsinhibitoren, Zündbeschleu. niger, Oktanzahlverbesserer, Antioxydantien, Hochdruckzusätze, Verbrennungs-Katalysatoren usw. in bekannter Weise zugesetzt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Treibstoffe für Verbrennungskraftmaschinen, wie Benzin oder Dieselkraftstoffe, dadurch gekenn- zeichnet, dass sie a) einen oder mehrere Ester aromatischer Alko- hole der allgemeinen Formel
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worin R Wasserstoff, Alkyl oder Alkoxy, n einen Index von 1 bis 3 und Ac den Rest einer Fettsäure, einer aromatischen oder hydroaromatischen Säure oder Naphthensäure bedeutet, oder b) einen oder mehrere Ester der allgemeinen
Formel R-0-iAc worin R Alkyl, Monooxyalkyl und Alkoxy- alkyl, Ac den Rest einer Fettsäure, Oxyfett- säure oder Alkoxyifettsäure (bedeutet und ! we-
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beide eine Allkoxygruppe besitzen oder eine Kombination Stoffen der Gruppen a und b enthalten.