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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 denn Kolbenboden und in der Kolbenringzone sowie an den Auslaßven.tilen, den
Auslaßschlitzen und in den Auslaßwegen bewirken eine schlechtere Wärmeableitung,
verklebte Kolbenringe und Festhängen der Ventile, verbunden mit Leistungsabfall
und erhöhtem Verschleiß. Bei Dieselmotoren werden die Störungen meist durch Harzabscheidungen
auf den Düsennadeln und durch Verkoken der Düsen, bzw. durch Kokskrater an den.
Düsenöffnungen eingeleitet. Dagegen entstehen bei Vergasermotoren die Schwierigkeiten
in der Hauptsache durch Harzabscheidungen im An.saugsystem, bei Viertaktmotoren
insbesondere an den Einlaßven.tilen, und bei Zweitaktmotoren im Kurbelgehäuse,,
während die Schwierigkeiten in den Ausla,ßwegen, insbesondere an den Auslaßventilen,
mehr durch Bleiiablagerungen bedingt sind.
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Die: Beseitigung der Rückstandsbildung ist deshalb von größter Bedeutung
für den störungsfreien. Lauf der Motoren, für die Verminderung des Verschleißes
bzw. die Verlängerung der Lebensdauer und die Verbesserung der Wirtschaftlichkeit
der Motoren. Abgesehen von der im Ölkreislauf liegenden Kolbenringzone,, die: bei
ausreichender Betriebstemperatur mit HD-Motorenölen von Rückständen frei gehalten
werden kann, können alle übrigen Stellen im Motor, an denen sich. Rückstände abscheiden,
nur von der Kraftstcffseite. her, erreicht werden. Die bessere Raffina,tion der
Kraftstoffe allein genügt aber nicht, um die Rückstandsbildung auszuschließen. Man
hat deshalb seit langem versucht, die Rückstandsbildung durch Zusätze zum Kraftstoff
zu verhindern bzw. vorhandene Rückstände durch sie zu beseitigen.
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Es ist verständlich, daß man bei der Lösung dieser Aufgabe vorzugsweise
von solchen mineralöllöslichen Stoffen ausging, die sich durch ein starkes Lösungsvermögen
auszeichnen. Sie finden. sich, in den verschiedensten chemischen Stoffklassen.,
wie beispielsweise aliphatischen und cyclischen Alkoholen,, Phenolen und Phenolhomologen,
aliphatischen und cyclischen Ketonen, aliphatischen. Estern und Polyestern der Fettsäuren.,
der Dicarbonsäuren und der Phtha,lsäure, sowie aromatischen Kohlenwasserstoffen.
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Eine ganze Reihe von verschiedenartigsten Kombinationen dieser Stoffklassen,
und. einzelne ihrer Glieder, meist gelöst in Mineralöl, wurden bereits vorgeschlagen,
wobei häufig noch eine Unterteilung .in höhersiedende und niedersiedende Glieder
der ge, nannten 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 daß sie die Verbrennungsrückstände nicht mehr angreifen und lösen können.
Umfangreiche Motorenversuche zeigten aber einwandfrei, daß nur höhersiedende Verbindungen.
eine Wirkung haben, da diese im Ansaugsystem in Tröpfchenform bleiben und teilweise
auf den Wandungen niedergeschlagen werden und weil sie bei der Verbrennung im Motor
zum Teil unverbrannt auf den kälteren Teilen, der Wandflächen kondensieren,.
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Ihre Wirkung ist aber sehr unterschiedlich, weil nicht nur ihr Lösevermögen,
sondern auch ihre Benutzungsfähigkeit und ihr Eindringvermögen in. Rückstände, beides
Funktionen der Grenzflächenspannung, eine entscheidende Rolle spielen. Die motorische
Prüfung zeigt, da,ß höhersiedende Alkohole und Ketone nur eine geringe Wirkung haben.
Weit besser wirken Fettsäureester und Polyalkohol-Fettsäure-Ester sowie die freien
Fettsäuren, während aliphatischeDikarbon-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.
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Es wurde- nun gefunden, daß Treibstoffe für Ver= brennungskraftmaschinen,
wie Benzin oder Dieselkraftstoff, die.
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a) einen. oder mehrere Ester aromatischer Alkohole der allgemeinen
Formel
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 Äthoxyphenole,
enthalten, die bei geeigneter Auswahl der aromatischen Alkohole und der Säurekomponenten.,
verglichen mit den bekannten Zusatzstoffen, eine übeirlegene Reinigungswirkungsowohl
im Ansaugsystem als auch, im Brennraum und dem Auslaßsystem besitzen.
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Dabei ist es von Vorteil, daß die Herstellung dieser Verbindungen
sehr einfach ist und die Ausgangsmaterialien, überwiegend als-technischeProdukte
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 Dieselkruftstoff, oder auch dem
Siedebereich von Motorölen anpassen kann.
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Als besonders wirksame Produkte haben sich das Kresylaceta,t und,
die Kresylester der höheren. Fettsäuren erwiesen, an, deren Stelle auch aromatische
Säuren:, wie beispielsweise Benzoesäure oder hydroaromatische Säuren,, wie Hexahydro,
Benzoesäure oder Naphthensäure, treten können. An Stelle des Kresols können auch
die methoxy- und äthoxysubstituierten Phenole, wie beispielsweise Resorzin-Mouomethyläther,
verwendet werden, deren Wirkung ebenso ausgeprägt ist wie die der Kresol- und Phenälester.
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Die motorische Prüfung sowohl auf dem Prüfstand als auch im praktischen
Fahrversuch zeigte, daß diese Ester, im Kraftstoff gelöst, das Ansaugsystem von
Vergasermotoren sauberhalten. Bei Dieselmotoren bleiben die Einspritzventile frei
von Rückständen, ebenso. der Verbrennungsraum und die Auslaß wege. 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.
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Es wurde nun. weiterhin gefunden, daß man an Stelle der Ester aromatischer
Alkohole auch b) ein oder mehrere Ester der allgemeinen Formel R-O-Ac, worin. R
Alkyl, Oxyalkyl und Alkoxyalkyl, Ac den Rest einer Fettsäure, Oxyfettsäure oder
Alkoxyfettsäure bedeutet und wenigstens eine der Gruppen R oder Ac oder beide eine
Oxy- oder Alkoxygruppe besitzen, wie z. B. Methoxybutylacetat, Methoxy-Essigsäure-Äthylester,
Me#thoxybutylester der hiethoxy-Essigsäure, Milchsäurecetylester, Laurinsäurernonoester
des Methylglykols oder Gemische dieser Ester, verwendet werden können.
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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 meist in, ihrer Wirksamkeit den einzelnen Komponenten überlegen sind.
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Werden den Treibstoffen,, wie Benzin und Dieselkraftstoff, außer-
einem oder mehreren Stoffen der Gruppen. a) und b) freie Fettsäuren mit mehr als
1.2 Kohlenstoffatomen und bzw. oder ein Naphthensäuregemisch mit einer Neutralisationszahl
unter 200 oder Alkylester dieser Säuren zugefügt, so kann. die Wirkung auch hinsichtlich
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 Volumpro@zent, vorzugsweise 0,02 bis
0,5 Volumprozent, jeder einzelnen Komponente, bezogen auf den Motortreibstoff.
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Der Gegenstand der Erfindung ist an Hand der nachfolgenden Beispiele
näher erläutert. Beispiel 1 Werden dem Benzin 0',024/o Kresylacetat oder 0,03'%
Kresylnaphthenat oder 0,051/o Methoxybutylacetat zugesetzt, so bleibt das Ansaugsystem
eines Vergasermotors frei von Rückständen, wenn er mit diesem Kraftstoff gefahren
wird.
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Bereits vorhandene Rückstände im Ansaugsystem werden dadurch beseitigt,
wobei die Reinigungszeit vom Grad der Verschmutzung abhängt. Beispiel 2 Werden dem
Dieselkraftstoff 0,03% Kresylbutyrat oder 0,1% Kresylnaphthenat oder 0,1% Milchsäurecetylester
oder 0,1% Methoxybu.tylbutyrat zugesetzt, so bleiben Düsen, Brennraum undAuslaßwege
sauber, wenn ein Dieselmotor mit diesem Kraftstoff gefahren wird.
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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:
| Technische ölsaure bzw. |
| Naphthensäure ........ 0,12 bis 0,4 0/0 |
| Kresylnaphthenat ........ 0,04 bis 0,12% |
| Glycol-Monooleat bzw. |
| Methoxybutylbutyrat .. 0,16 bis 0,32% |
Werden Dieselmotoren, die bereits stärkere Rückstände aufweisen, mit einem solchen,
Kraftstoff betrieben, so sind sie bereits nach wenigen Betriebsstunden saubergefahren.
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Die Erfindung beschränkt sich, nicht nur auf die in den Beispielen
und in der Beschreibung genannten 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.
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Außer den erfindungsgemäßen Stoffklassen können den Treibstoffen weitere
Stoffe, wie beispielsweise Korrosionsinhibitoren, Zündbeschleuniger, Oktanzahlverbesserer,
Antioxy dan.ts, Hcachdruckzusätze,
Verbrennungskatalysatoren usw.,
in bekannter Weise zugesetzt werden.