Treibstoff für Verbrennungskraftmaschinen Bei der Verbrennung von Treibstoffen, wie Ben zin und Dieselkraftstoff, entstehen im Motor Rück stände, die häufig Anlass zu Störungen geben.
Rück stände von sogenannter Ölkohle im Verbrennungs raum, auf dem Kolbenboden und in der Kolbenring zone sowie an den Auslassventilen, den Auslassschlit- zen und in den Auslasswegen bewirken eine schlech tere Wärmeableitung, eine Verklebung der Kolben ringe und ein Festhängen der Ventile, verbunden mit einem Leistungsabfall und erhöhtem Verschleiss. Bei Dieselmotoren werden die Störungen meist durch Harzabscheidungen auf den Düsennadeln und Ver koken der Düsen bzw. durch Kokskrater an den Düsenöffnungen eingeleitet.
Dagegen entstehen bei Vergasermotoren die Schwierigkeiten in der Haupt sache durch Harzabscheidungen im Ansaugsystem, bei Viertaktmotoren insbesondere an den Einlass- ventilen 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 halb von grösster Bedeutung für den störungsfreien Lauf der Motoren, für die Verminderung des Ver schleisses bzw. die Verlängerung der Lebensdauer und die Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der Mo toren. Abgesehen von der im Ölkreislauf liegenden Kolbenringzone, die bei ausreichender Betriebstem peratur mit HD-Motorenölen, das heisst sog. heavy duty -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 Raf- fination der Kraftstoffe allein genügt aber nicht, um die Rückstandsbildung auszuschliessen. Man hat des halb seit langem versucht, die Rückstandsbildung durch Zusätze zum Kraftstoff zu verhindern bzw. vorhandene Rückstände durch diese zu beseitigen.
Es ist verständlich, dass man bei der Lösung die ser Aufgabe vorzugsweise von solchen mineralöllös- lichen Stoffen ausging, die sich durch ein starkes Lösungsvermögen auszeichnen. Sie finden sich in den verschiedensten chemischen Stoffklassen, wie bei spielsweise aliphatischen und cyclischen Alkoholen, Phenolen und Phenolhomologen, aliphatischen und cyclischen Ketonen, aliphatischen Estern und Poly estern der Fettsäuren,
der Dikarbonsäuren und der Phthalsäure, sowie aromatischen Kohlenwasserstoffen.
Eine ganze Reihe von verschiedenartigsten Kom binationen dieser Stoffklassen und einzelne ihrer Glie der, meist gelöst in Mineralöl, wurden bereits vor geschlagen, wobei häufig noch eine Unterteilung in höhersiedende und niedersiedende Glieder der ge nannten Stoffklassen vorgenommen wurde. Die über prüfung dieser Vorschläge zeigt jedoch, dass die nie dersiedenden Glieder dieser Stoffklassen kaum eine Wirkung auf Rückstände im Motor haben. Im An saugsystem von Vergasermotoren gelangen diese 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 dass sie auch Verbrennungsrückstände nicht mehr angreifen und lösen können. Ausgedehnte Motorenversuche zeigten aber einwandfrei, dass nur höhersiedende Verbindungen eine Wirkung haben, da diese im Ansaugsystem in Tröpfchenform bleiben und teilweise auf den Wandungen niedergeschlagen wer den und weil sie bei der Verbrennung im Motor zum Teil unverbrannt auf den kälteren Teilen der Wan dungen kondensieren.
Ihre Wirkung ist aber sehr unterschiedlich, weil nicht nur ihr Lösevermögen, sondern auch ihre Be- netzungsfähigkeit und ihr Eindringvermögen in Rück stände, beides Funktionen der Grenzflächenspannung, eine entscheidende Rolle spielen. Die motorische Prü fung zeigt, dass höhersiedende Alkohole und Ketone nur eine geringe Wirkung haben.
Besser wirken ge wisse Fettsäure-Ester und Polyalkohol-Fettsäure-Ester sowie die freien Fettsäuren, während aliphatische Di- karbon- 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 prak tisch nicht in Betracht.
Die Erfindung bezieht sich nun auf einen Treib stoff für Verbrennungskraftmaschinen, welcher a) mindestens einen Ester eines Phenols der all gemeinen 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 bedeuten und b) mindestens einen Ester eines aliphatischen Al kohols der Formel R-0 Ac worin R Alkyl, Oxyalkyl und Alkoxyalkyl und Ac den Rest einer Fettsäure,
Oxyfettsäure oder Alkoxy- fettsäure bedeuten und wenigstens eine der Gruppen R oder Ae oder beide eine Oxy- oder Alkoxygruppe be sitzen, enthält.
Als besonders wirksame Ester der Gruppe a) haben sich das Kresylacetat und andere Kresylester von Fettsäuren erwiesen, an deren Stelle auch aro matische Säuren, wie beispielsweise Benzoesäure, oder hydroaromatische Säuren, wie Hexahydro-benzoe- säure, treten können.
Anstelle der Ester des Kresols können auch die Ester der methoxy- und äthoxy- substituierten Phenole, wie beispielsweise die Ester des Resorzinmonomethyläthers, verwendet werden, deren Wirkung ebenso ausgeprägt ist wie die der Kre- sol- und Phenolester.
Als besonders wirksame Ester der Gruppe b) er weisen sich Methoxybutylacetat, Methoxy-essigsäure- äthylester, Methoxybutylester der Methoxy-essigsäure, Milchsäurecetylester oder Laurinsäureester des Me- thylglykols.
Die motorische Prüfung sowohl auf dem Prüf stand als auch im praktischen Fahrversuch zeigte, dass diese Ester, im Kraftstoff gelöst, das Ansaug system von Vergasermotoren sauber halten. Bei Die selmotoren bleiben die Einspritzventile frei von Rück ständen, ebenso der Verbrennungsraum und die Aus lasswege. Prüfstandsversuche mit bereits verschmutz ten Motoren zeigten, dass die Rückstände sowohl im Ansaugsystem von Vergasermotoren als auch an den Einspritzventilen und im Brennraum und in den Aus- lasswegen von Dieselmotoren bei einem genügend langen Lauf vollständig beseitigt werden konnten.
Die Wirkung von Mischungen der Ester der Gruppen a) und b) kann auch durch die laufende Untersuchung der Rückstände beurteilt werden, weil parallel mit der Abnahme der im Benzin löslichen Anteile eine entsprechende Verminderung der Menge der Rück stände zu beobachten ist. Die Zeit bis zur vollstän digen Beseitigung der Rückstände ist bei den einzel nen Gliedern der aromatischen Ester zwar unter schiedlich, in ihrer Gesamtheit aber den bisher ver wendeten Zusätzen beträchtlich überlegen.
Die Reinigungswirkung des erfindungsgemässen Treibstoffes auf die Ansaugwege von Vergasermoto ren kann dadurch verstärkt werden, dass man ihn mit Gemischen hochsiedender Benzol-Homologen (Sdp. über 140 C), wie sie zum Beispiel bei der techni schen Kondensation von Olefinen mit Benzol anfal len, und/oder teilweise hydrierten Naphthalinen kom biniert. Als besonders wirksam erwiesen sich aroma tische Leichtölraffinate aus der Teer-Destillation mit einem Siedepunkt von 140 bis 220 C, die noch einen geringen Gehalt an Pyridinen und Phenolen haben.
Werden dem Treibstoff, wie Benzin oder Diesel kraftstoff, ausser Estern der Gruppen a) und b) freie Fettsäuren mit mehr als 12 Kohlenstoffatomen und bzw. oder ein Naphthensäuregemisch mit einer Neu tralisationszahl unter 200 oder Alkylester dieser Säu ren, wie z. B. Ölsäureäthylester, zugefügt, so kann die Wirkung auch hinsichtlich des Korrosionsschutzes noch erweitert werden.
Bei motorischen Versuchen mit dem erfindungs gemässen Treibstoff hat sich gezeigt, dass nur sehr geringe Mengen der Ester der Gruppen a) und b) im Kraftstoff erforderlich sind, um eine optimale Wir kung zu erzielen. In der Regel genügen 0,005 bis 1,0 Volumprozent, vorzugsweise 0,02 bis 0,5 Vo- lumprozent, jedes einzelnen Esters, bezogen auf den Motortreibstoff.
Die Erfindung sei durch die folgenden Beispiele erläutert. <I>Beispiel 1</I> Ein Dieselkraftstoff enthält an Zusätzen: Olein bzw. Naphthensäure 0, l2-0,4 /o, Kresylnaphthenat 0,04-0,12 % und Glycol-Monooleat bzw.
Methoxybutylbutyrat 0,16-0,32 )/a Werden Dieselmotoren, die bereits stärkere Rück stände aufweisen, mit einem solchen Kraftstoff be trieben, so sind sie bereits nach wenigen Betriebs stunden sauber gefahren.
<I>Beispiel 2</I> Ein Benzin mit einem Gehalt an Olein bzw. Naphthensäure 0,01-0,03<B>%</B> Kresylacetat 0,01-0,04 /o Methoxybutylacetat 0,0l-0,03 % und Leichtölraffinat 0,16-0,08 0l0 hält das Ansaugsystem von Vergasermotoren (Vier- takter und Zweitakter) frei von Rückständen. Bereits vorhandene Rückstände werden durch diesen Treib stoff in wenigen Betriebsstunden beseitigt.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die in den Beispielen genannten Stoffe. An ihre Stelle kön nen auch andere Ester der Gruppen<I>a)</I> und<I>b)</I> treten, wodurch die Eigenschaften des Treibstoffes den Er fordernissen der Praxis in weitem Masse angepasst werden können.
Dem erfindungsgemässen Treibstoff können wei tere Stoffe, wie beispielsweise Korrosionsinhibitoren, Zündbeschleuniger, Oktanzahlverbesserer, Anti-Oxy- dants-Hochdruckzusätze, Verbrennungs-Katalysato- ren usw., in bekannter Weise zugesetzt werden.