CH648057A5

CH648057A5 - COMBUSTION-ENHANCING ADDITION FOR DIESEL OIL.

Info

Publication number: CH648057A5
Application number: CH204/82A
Authority: CH
Inventors: Bruce L Libutti; Rosanna L Pall; Francis J Oschell
Original assignee: Drew Chem Corp
Priority date: 1981-01-15
Filing date: 1982-01-14
Publication date: 1985-02-28
Also published as: GB2091291B; IT8219107A0; FR2497820B1; DK10182A; NO820107L; JPS57164190A; FR2497820A1; DE3200588A1; BE891782A; NL8200067A; CA1180185A; IT1149555B; SE8200145L; GB2091291A

Description

Die Erfindung betrifft die Verbesserung der Verbrennung eines Brennstofföls in Motoren bzw. Maschinen. The invention relates to the improvement of the combustion of a fuel oil in engines or machines.

Dieselbrennstofföle bzw. Dieselöle werden gegenwärtig zum Betrieb von Fahrzeugen verwendet; insbesondere für Kraftfahrzeuge (Personenwagen und Lastkraftwagen), Schienenfahrzeuge und Schiffe. Aufgrund der gegenwärtigen Energieprobleme besteht ein Bedürfnis zur Verbesserung der Verbrennungswirksamkeit derartiger Brennstoffe. Diesel fuel oils are currently used to operate vehicles; in particular for motor vehicles (passenger cars and trucks), rail vehicles and ships. Because of current energy problems, there is a need to improve the combustion efficiency of such fuels.

Gemäss einem Merkmal der Erfindung wird ein die Verbrennung verbessernder Zusatz für ein Dieselöl, das zum Betrieb von Fahrzeugen und Schiffen verwendet wird, bereitgestellt, der aus einer öllöslichen oder -dispergierbaren Calciumverbindung und einer öllöslichen oder -dispergierbaren Eisenverbindung in einer wirksamen Menge zur Verbesserung der Verbrennung eines Dieselöls besteht. According to a feature of the invention, there is provided a combustion-improving additive for a diesel oil used for the operation of vehicles and ships, which is composed of an oil-soluble or -dispersible calcium compound and an oil-soluble or -dispersible iron compound in an effective amount to improve combustion of a diesel oil.

Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein verbesserter Brennstoff bereitgestellt, bei dem es sich um ein Dieselöl für den Betrieb von Fahrzeugen oder Schiffen handelt, der Calcium und Eisen gelöst oder dispergiert in einer Menge enthält, die wirksam ist, die Verbrennungswirksamkeit dieses Dieselöls zu verbessern. Die Treiböl-lösliche oder -dispergierbare Calciumverbindung kann eine zahlreicher Verbindungen sein, die in dem Dieselöl löslich oder dispergierbar sind. Als repräsentative Beispiele für geeignete organische und anorganische Calciumverbindungen, die in dem Dieselöl löslich oder dispergierbar sind, können genannt werden: According to a further feature of the invention, there is provided an improved fuel, which is a diesel for vehicle or ship operation containing calcium and iron dissolved or dispersed in an amount effective to improve the combustion efficiency of this diesel . The propellant oil soluble or dispersible calcium compound can be any of a number of compounds that are soluble or dispersible in the diesel oil. Representative examples of suitable organic and inorganic calcium compounds which are soluble or dispersible in the diesel oil can be mentioned:

Calciumsulfonat Calcium sulfonate

Calciumnaphthenat Calcium naphthenate

Calciumcarboxylat Calcium carboxylate

Calciumcarbonat Calcium carbonate

Calciumhydroxid Calcium hydroxide

Die Treiböl-lösliche oder -dispergierbare Eisenverbindung kann, eine zahlreicher Verbindungen sein, die in dem Dieselöl löslich oder dispergierbar sind. Als repräsentative Beispiele für geeignete organische und anorganische Eisenverbindungen, die in dem Dieselöl löslich oder dispergierbar sind, können genannt werden: The propellant oil soluble or dispersible iron compound can be any of a number of compounds that are soluble or dispersible in the diesel oil. Representative examples of suitable organic and inorganic iron compounds which are soluble or dispersible in the diesel oil can be mentioned:

Eisennaphthenat Iron naphthenate

Ferrocen Ferrocene

Eisenoxid Iron oxide

Die Wahl einer Kombination von öllöslichen oder -dispergierbaren Calcium- und Eisenverbindungen für ein spezielles Dieselöl liegt auf der Grundlage der hier gegebenen Lehre im Rahmen des fachmännischen Könnens. Die bevorzugte Kombination wird durch Calciumsulfonat und Eisennaphthenat dargestellt. The choice of a combination of oil-soluble or -dispersible calcium and iron compounds for a special diesel oil is based on the teaching given here within the scope of the professional ability. The preferred combination is represented by calcium sulfonate and iron naphthenate.

Im Rahmen der Erfindung hat sich gezeigt, dass die Verwendung einer Kombination der Eisen- und Calciumverbindung zu einer unerwarteten Verbesserung der Verbrennungsleistungsfähigkeit eines Dieselöls führt, das zum Betrieb von Fahrzeugen oder Schiffen verwendet wird, die unter Verwendung einer der Verbindungen in Abwesenheit der anderen nicht erzielbar ist. Eine derartig verbesserte VerbrennungsWirksamkeit tritt zutage durch eine verbesserte Treiböl-Kilometerleistung und/oder eine verbesserte Motor-Sauberkeit und/oder eine verbesserte Rauch- bzw. Abgasunterdrückung und/oder eine verbesserte Motorleistungsfähigkeit. Within the scope of the invention it has been shown that the use of a combination of the iron and calcium compound leads to an unexpected improvement in the combustion performance of a diesel oil which is used to operate vehicles or ships which cannot be achieved using one of the compounds in the absence of the other is. Such an improved combustion effectiveness becomes apparent through improved fuel oil mileage and / or improved engine cleanliness and / or improved smoke or exhaust gas suppression and / or improved engine performance.

Der Brennstoffzusatz enthält die Eisen- und Calciumverbindungen in wirksamen, die Verbrennung verbessernden Mengen. Im allgemeinen liegt das Verhältnis von Calcium zu Eisen bei 0,01:1 bis 100:1 und vorzugsweise bei 1:1 bis 10:1 (auf Gew.-Basis). Die Wahl eines optimalen Verhältnisses für jegliche spezielle Anwendung liegt auf der Grundlage der hier angegebenen Lehre im Bereich des fachmännischen Könnens. The fuel additive contains the iron and calcium compounds in effective amounts that improve combustion. In general, the calcium to iron ratio is 0.01: 1 to 100: 1, and preferably 1: 1 to 10: 1 (by weight). The choice of an optimal ratio for any special application is based on the teaching given here in the area of professional skill.

Der Brennstoffzusatz wird vorzugsweise als ein flüssiger Zusatz verwendet, der aus der Eisen- und Calciumverbindung, gelöst in einem Öl, besteht, das in dem Dieselöl löslich ist. Es können zahlreiche Öle verwendet werden, und als repräsentative Beispiele für derartige Öle seien genannt: leichtes Dieselöl, Verfahrensöle (process oils), naph-thenische Öle. The fuel additive is preferably used as a liquid additive consisting of the iron and calcium compound dissolved in an oil that is soluble in the diesel oil. Numerous oils can be used, and representative examples of such oils are: light diesel oil, process oils, naphthenic oils.

Im Rahmen der Erfindung wurde gefunden, dass die Verwendung derartiger Zusätze die Verbrennungsleistungsfähigkeit des Dieselöls verbessert, was sich durch eine verringerte Rauchemission und/oder eine verbesserte Treibstoff-Kilometerleistung und/oder eine verbesserte Motorsauberkeit (verringerte Motor-Ablagerungen) und/oder eine verbesserte Motorleistungsfähigkeit zeigt. Ausserdem ist das Eisen-und Calciumverbrennungsprodukt (Eisen- und Calciumoxid) in dem Motorabgas relativ unschädlich. Man erzielt so eine verbesserte Verbrennung unter Anwendung eines Zusatzes, der sich nicht schädlich auf die Umgebung auswirkt. It has been found within the scope of the invention that the use of such additives improves the combustion performance of the diesel oil, which is reflected by a reduced smoke emission and / or an improved fuel mileage and / or an improved engine cleanliness (reduced engine deposits) and / or an improved engine performance shows. In addition, the iron and calcium combustion product (iron and calcium oxide) in the engine exhaust is relatively harmless. Improved combustion is thus achieved using an additive that does not have a detrimental effect on the environment.

Der Zusatz wird dem Dieselöl zugesetzt zur Bereitstellung einer die Verbrennung verbessernden Menge von Eisen und Calcium, gelöst oder dispergiert in dem Dieselöl. Im allgemeinen erzielt man eine verbesserte Verbrennungswirk-samkeit unter Anwendung von mindestens 5 ppm des Eisens und mindestens 5 ppm des Calciums in dem Dieselöl (Gew.-Basis). In den meisten Fällen werden Calcium und Eisen in Mengen von mindestens 50 ppm bzw. mindestens 5 ppm verwendet. Das Calcium und Eisen werden im allgemeinen nicht in einer Menge von über 100 ppm bzw. 100 ppm zugesetzt, da man bei Erhöhung der Menge des Zusatzes keinen zusätzlichen günstigen Effekt erzielt. Die Auswahl optimaler Mengen der Zusätze liegt auf der Grundlage der The additive is added to the diesel oil to provide a combustion enhancing amount of iron and calcium dissolved or dispersed in the diesel oil. In general, improved combustion efficiency is achieved using at least 5 ppm of iron and at least 5 ppm of calcium in the diesel oil (weight basis). In most cases calcium and iron are used in amounts of at least 50 ppm and at least 5 ppm. The calcium and iron are generally not added in an amount of more than 100 ppm or 100 ppm, since an additional favorable effect is not achieved when the amount of the addition is increased. The selection of optimal amounts of additives is based on the

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

648057 648057

hier gegebenen Lehre im Bereich des fachmännischen Könnens. teaching given here in the area of professional skill.

Der Zusatz kann auch andere Komponenten enthalten, die normalerweise einem Dieselöl zugesetzt werden können. Als repräsentative Beispiele für derartige Materialien können Dispergiermittel und Emulgiermittel genannt werden. The additive can also contain other components that can normally be added to a diesel oil. Dispersants and emulsifiers can be mentioned as representative examples of such materials.

Der Zusatz kann für jegliche Dieselöle bzw. Dieseltreibstoff- bzw. Dieselbrennstofföle verwendet werden, ist jedoch besonders geeignet für ein leichtes Dieselöl für Hochgeschwindigkeitmotoren (die über 550 UpM arbeiten), wie in einem Kraftfahrzeug- oder einem Schienenfahrzeug- bzw. Lokomotiven-Motor. The additive can be used for any diesel or diesel fuel, but is particularly suitable for a light diesel oil for high-speed engines (which operate above 550 rpm), such as in a motor vehicle or a rail vehicle or locomotive engine.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung ohne sie zu beschränken. The following examples serve to further illustrate the invention without restricting it.

Beispiel 1 example 1

Es wurde ein Gemisch hergestellt durch Vermischen einer öllöslichen Calciumverbindung (Calciumsulfonat) und einer öllöslichen Eisenverbindung (Eisennaphthenat) in einem Gew.-Verhältnis von 8:1. Das Gemisch wurde mit Dieselöl verdünnt, unter Bildung eines Zusatzes, der 4,8% Calcium und 0,6% Eisen enthielt. Der Zusatz wurde einem unbhängigen Forschungslabor für die Untersuchung der Unterdrückung der Rauchbildung übermittelt. Es wurde wie folgt bewertet: A mixture was prepared by mixing an oil-soluble calcium compound (calcium sulfonate) and an oil-soluble iron compound (iron naphthenate) in a weight ratio of 8: 1. The mixture was diluted with diesel oil to form an additive containing 4.8% calcium and 0.6% iron. The addition was sent to an independent research laboratory to study smoke suppression. It was rated as follows:

1. Die Untersuchung wurde mit einer Caterpillar 1Y73-Testvorrichtung durchgeführt. Als Basistreibstoff dienten Howell-Kohlenwasserstoffe Cat 1-G2. Ein Bosch 2FAW-68A-Rauchmessgerät wurde zur Messung der Rauchdichte verwendet. 1. The test was performed using a Caterpillar 1Y73 tester. Howell's Cat 1-G2 hydrocarbons served as the base fuel. A Bosch 2FAW-68A smoke meter was used to measure smoke density.

2. 2-h-Ansatz mit dem Basisöl (Cat 1-G2): 2. 2-hour approach with the base oil (Cat 1-G2):

Alle Betriebsbedingungen des Motors wurden unter kontinuierlicher Überwachung des Motorabgas-Rauchs eingehalten, um ein Basis-Rauchniveau einzustellen. All operating conditions of the engine were observed with continuous monitoring of the engine exhaust smoke in order to set a basic smoke level.

3. 3-h-Ansatz mit Basisbrennstoff + Zusatz gemischt im Verhältnis 600:-l (1 Teil Zusatz für 600 Teile Basisbrennstoff, bezogen auf das Volumen): 3. 3-hour batch with base fuel + additive mixed in the ratio 600: -l (1 part additive for 600 parts base fuel, based on the volume):

Alle Betriebsbedingungen des Motors wurden konstant wie bei dem Basisbrennstoffansatz gehalten: das Öl wurde auf ein 600:1-Gemisch geschaltet. Der Motorabgasrauch wurde kontinuierlich überwacht. All operating conditions of the engine were kept constant as with the basic fuel approach: the oil was switched to a 600: 1 mixture. The engine exhaust smoke was continuously monitored.

4. 2-h-Ansatz mit Basisbrennstoff + Zusatz, gemischt im Verhältnis 400:1 (1 Teil Zusatz zu 400 Teilen Basisbrennstoff, bezogen auf das Volumen): 4. 2-hour batch with base fuel + additive, mixed in a ratio of 400: 1 (1 part additive to 400 parts base fuel, based on the volume):

Alle Motor-Betriebsbedingungen wurden wie beim Basisbrennstoffansatz konstantgehalten, und der Brennstoff wurde auf ein 400:1-Gemisch geschaltet. Der Motorabgasrauch wurde kontinuierlich überwacht. All engine operating conditions were kept constant, as with the basic fuel approach, and the fuel was switched to a 400: 1 mixture. The engine exhaust smoke was continuously monitored.

Gemessener Abgasrauchgehalt Measured exhaust smoke content

Messung Measurement

Ansatz approach

Nr. 1 number 1

Nr. 2 No. 2

Nr. 3 No. 3

Basis- Base-

Basis Base

+ Zusatz + Addition

Brenn- Burning

600:1 600: 1

400:1 400: 1

stoff material

2,4 2.4

1,6 1.6

2,4 2.4

1,7 1.7

2,4 2.4

1,6 1.6

1,7 1.7

2,3 2.3

1,4 1.4

1,5 1.5

2,4 2.4

1,6 1.6

1,5 1.5

2,4 2.4

1,6 1.6

1,7 1.7

2,3 2.3

1,9 1.9

2,6 2.6

1,6 1.6

2,4 2.4

1,5 1.5

2,5 2.5

1,5 1.5

1,6 1.6

2,41 2.41

x = 1,60 x = 1.60

1,60 1.60

2 = 0,088 S = 0,141 S = 0,093 2 = 0.088 S = 0.141 S = 0.093

Die Daten zeigen eine 34% Verminderung des Rauch-30 gehalts unter Verwendung des Zusatzes. The data show a 34% reduction in smoke content using the additive.

Beispiel 2 Example 2

Ein Zusatz wurde hergestellt durch Vermischen einer öllöslichen Calciumverbindung unter einer öllöslichen Eisen-35 Verbindung in Dieselöl wie im Beispiel 1. Der Zusatz enthielt 4,8% Calcium und 0,6% Eisen, bezogen auf das Gewicht. Der Zusatz wurde an mehreren Lastwagen mit einer Dosierungsmenge von 1 Teil Zusatz zu 1000 Teilen Brennstoff, bezogen auf das Volumen, bewertet. Der Zusatz wurde ins-40 gesamt während 15 aufeinanderfolgender Monate bewertet. Bei den Lastwagenmotoren handelte es sich um Cummins 270 und Cummins 290. Die Kilometerleistung pro Liter verbrauchten Brennstoffs wurde auf täglicher Basis notiert. Es zeigte sich eine durchschnittliche 4,3 % Verbesserung der 45 Kilometerleistung pro Liter verbrauchten Brennstoffs. An additive was made by mixing an oil-soluble calcium compound with an oil-soluble iron-35 compound in diesel oil as in Example 1. The additive contained 4.8% calcium and 0.6% iron by weight. The additive was evaluated on several trucks with a dosage amount of 1 part additive to 1000 parts fuel, based on the volume. The addition was rated overall for 15 consecutive months. The truck engines were Cummins 270 and Cummins 290. The mileage per liter of fuel consumed was noted on a daily basis. There was an average 4.3% improvement in 45 kilometers per liter of fuel consumed.

Ausserdem wurde nach 12monatigem zusätzlichem Gebrauch ein Lastwagen ausser Betrieb gestellt und der Motor überholt und inspiziert. Es zeigten sich keine Ablagerungen im Inneren des Motors. In addition, after 12 months of additional use, a truck was taken out of service and the engine overhauled and inspected. There were no deposits inside the engine.

50 50

Beispiel 3 Example 3

Ein Zusatz wurde hergestellt durch Vermischen einer öllöslichen Calciumverbindung und einer öllöslichen Eisenverbindung in Dieselöl, wie im Beispiel 1. Der Zusatz ent-55 hielt 4,8% Calcium und 0,6% Eisen, bezogen auf das Gewicht. Der Zusatz wurde an mehreren Lastwagen in einer Dosierung von 1 Teil Zusatz zu 1000 Teilen Brennstoff, bezogen auf das Volumen, getestet. Der Zusatz wurde während zehn aufeinanderfolgenden Monaten bewertet. Die Kilo-60 meterleistung pro Liter verbrauchten Brennstoffs wurde für jede Fahrt aufgezeichnet. Bei den Lastwagenmotoren handelte es sich um Caterpillar 325. Es wurde ein Durchschnitt einer 11,0% Verbesserung der Kilometerleistung pro Liter verbrauchten Brennstoffs festgestellt. An additive was prepared by mixing an oil-soluble calcium compound and an oil-soluble iron compound in diesel oil as in Example 1. The additive contained 4.8% calcium and 0.6% iron by weight. The additive was tested on several trucks in a dosage of 1 part additive to 1000 parts fuel, based on the volume. The addition was evaluated for ten consecutive months. The kilo-60 meter performance per liter of fuel consumed was recorded for each trip. The truck engines were Caterpillar 325. An average of 11.0% improvement in mileage per liter of fuel used was found.

65 Es versteht sich, dass im Rahmen der aufgezeigten Lehre zahlreiche Modifikationen und Änderungen der Erfindung durchgeführt werden können. 65 It goes without saying that numerous modifications and changes of the invention can be carried out within the scope of the teaching presented.

1 1

io 2 io 2

3 3rd

4 4th

15 5 15 5

6 6

7 7

20 8 9 10 20 8 9 10

v v

Claims

648057

2nd

PATENT CLAIMS

1. Combustion-improving additive for a diesel oil that is used to drive vehicles and ships, characterized in that it

• a) an oil-soluble or -dispersible calcium compound; and b) contains an oil soluble or dispersible iron compound, wherein a) and b) are present in an amount effective to improve combustion of a diesel oil.

2. Additive according to claim 1, characterized in that the weight ratio of the calcium compound to the iron compound is 0.01: 1 to 100: 1.

3. Additive according to claim 2, characterized in that the weight ratio is 1: 1 to 10: 1.

4. Additive according to one of claims 1 to 3, characterized in that the calcium compound is calcium sulfonate.

5. Additive according to one of claims 1 to 4, characterized in that the iron compound is iron naphthenate.

6. Additive according to one of claims 1 to 5, characterized in that the additive is a liquid additive and the calcium and iron compounds are dissolved in an oil which is soluble in the diesel oil.

7. A method for improving the combustion of a diesel oil, characterized in that one adds a combustion-improving additive according to claim 1 to the diesel oil.

8. The method according to claim 7, characterized in that one adds an additive according to one of claims 2 to 6.