DE1019126B

DE1019126B - Treibstoff fuer Verbrennungsmotore

Info

Publication number: DE1019126B
Application number: DEB41359A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Willy Wolf; Dr Guenther Nottes
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1956-08-11
Filing date: 1956-08-11
Publication date: 1957-11-07
Also published as: FR1179710A; BE559321A

Description

DEUTSCHES

Als Ursache für manche Schwierigkeiten beim Anlassen von Automobilmotoren, insbesondere während der kalten Jahreszeit, werden oft Ablagerungen von Eis im Vergaser, an der Drosselklappe und in der Leerlaufdüse festgestellt. Die im Winter angewandten Benzine enthalten zur Verbesserung der Startfähigkeit bei niedrigen Temperaturen bekanntlich verhältnismäßig mehr Anteile an leichtsiedenden Kohlenwasserstoffen, beispielsweise Butane und Pentane, als die Sommerbenzine. Durch die Verdampfung der genannten Benzinanteile entstehen infolge der aufzubringenden Verdampfungswärme oftmals so niedrige Temperaturen im Vergaser, daß aus der eingesaugten, im allgemeinen feuchten Luft sich Wasser abscheidet und eine Vereisung des Vergasers hervorgerufen wird. Wenn auch eine solche Vereisung nicht in allen Fällen zum Stillstand des Motors führt, so kann sie doch einen beachtlichen Leistungsrückgang des Motors bewirken.

Zur Vermeidung dieser Nachteile hat man bereits eine Reihe von Zusätzen zu Benzin vorgeschlagen, die gleichzeitig benzin- und wasserlöslich sein müssen, denn sie sollen auch den Gefrierpunkt des Wassers herabsetzen.

So sind als Zusätze bekannt z. B. Isopropylalkohol, aliphatische Diglykole und deren Äther, z. B. Monoalkylenglykoläther, Dimethylformamid u. dgl.

Ein Nachteil dieser Verbindungen ist, daß sie ein anderes Siedeverhalten zeigen als der Treibstoff, dem sie zugesetzt sind.

Bekanntlich verdampft ein normales Autobenzin gleichmäßig zwischen etwa 45 und 200°.

Löst man z. B. einen technischen Monobutyldiäthylenglykoläther, der bei 220 bis 224° siedet, in einem gewöhnlichen Autobenzin, so zeigt sich, daß ein beträchtlicher Teil des Benzins bei der Destillation verdampft, ohne daß der Monobutyläther mit übergeht. Dies geht aus folgendem Versuch hervor:

Versetzt man 11 Benzin mit 0,5 % Monobutyldiäthylenglykoläther und zerlegt die Mischung durch Destillation in einem gewöhnlichen Kolben in Fraktionen zu je 100 ecm, so erhält man, wenn man jede dieser Proben für sich mit je 0,5 ecm Wasser schüttelt und den Gefrierpunkt des Wassers bestimmt, bei den ersten 70% des überdestillierten Benzins nur eine sehr schwache Gefrierpunktserniedrigung des Wassers. Gemäß Tabelle 1 beträgt sie nur etwa — 1°. Es geht also nur außerordentlieh wenig Monobutyldiäthylenglykoläther in diese Fraktionen über.

Verwendet man dagegen niedrigersiedende Verbindungen, die die Vereisung verhindern, wie beispielsweise Methanol, Äthanol oder Isopropylalkohol, so gehen diese Verbindungen mit den leicht flüchtigen Anteilen des Benzins über, und in der Hauptmenge der höhersiedenden Treibstoffanteile ist dann praktisch kein wirksamer Zusatz mehr vorhanden.

Treibstoff für Verbrennungsmotore

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik
Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein

Dr.-Ing. Willy Wolf und Dr. Günther Nottes,

Ludwigshafen/Rhein,
sind als Erfinder genannt worden

Es wurde nun gefunden, daß man die Gefahr der Vereisung in Ottomotoren verhindern kann, wenn man einen Treibstoff anwendet, der aus einem Gemisch von Kohlenwasserstoffen im Siedebereich der Benzine besteht und etwa 0,05 bis 2 Gewichtsprozent eines Mehrstoffgemisches aus mindestens drei in Benzin und Wasser löslichen Verbindungen mit verschiedenen Siedepunkten aus der Gruppe der Alkohole sowie gleichzeitig aus der Gruppe der Monoäther des Äthylen- und/oder Diäthylenglykols enthält, wobei die höchstsiedende und die niedrigstsiedende Verbindung eine Siededifferenz von mindestens 80°, vorteilhaft mindestens 120° besitzen. Hierbei wird unter Siededifferenz der Unterschied in den Siedetemperaturen zwischen den höchstsiedenden und niedrigstsiedenden Verbindungen des Mehrstoffgemisches verstanden. Ist die niedrigstsiedende l^erbindung z. B. Methanol, dann ist der Siedebeginn der Mischung die bekannte Siedetemperatur von Methanol, und ist die höchstsiedende Verbindung z. B. Monopropyl-

Tabelle 1

0,5 % Monobutyldiäthylenglykoläther gelöst
in Autobenzin

	Je 100 ecm Benzindestillat	100 bis	100 ecm	Gefrierpunkt
	+ 0,5 ecm Wasser ausgeschüttelt	200 bis	200 ecm	der wäßriger
1.	Benzinfraktion 0 bis	300 bis	300 ecm	0°
2.	j j	400 bis	400 ecm	- 1 bis -
3.	jj	500 bis	500 ecm	Obis -
4.	j j	600 bis	600 ecm	Obis -
5.	jj	700 bis	700 ecm	Obis -
6.		800 bis	800 ecm	Obis -
7.	jj	900 bis	900 ecm	Obis -
8.		1000 ecm	- 4 bis -
9.	Jj	— 4 bis -
10.	jj	- 10 bis -
1 Phase

- 2°
- 1°
- 1°
- 1°
- 1°
- 1°
- 5°
- 5°
-12°

70» 759/230

diäthylenglykoläther, so ist der Siedeendpunkt der Mischung die bekannte Siedetemperatur dieses Stoffes.

Dabei ist es zweckmäßig, ein Mehrstoffgemisch mit vier, fünf, sechs oder einer noch größeren Anzahl von wasser- und benzinlöslichen Verbindungen anzuwenden, die den Gefrierpunkt des Wassers stark herabsetzen, und diese Verbindungen sowie deren jeweils angewandte Mengen so auszuwählen, daß ein Mehrstoffgemisch erhalten wird, dessen Siedekurve annähernd der des Benzins entspricht.

Als geeignete Verbindungen für solche Mehrstoffgemische kommen z. B. in Betracht Alkohole wie Methanol, Äthanol, n- und iso-Propanol, n- und iso-Butanole, die Methyl-, Äthyl-, n- und iso-Propyl- und n- und iso-Butylmonoäther des Äthylenglykols und des 15 800 bis Diäthylenglykols.

Die erfindungsgemäßen Gemische können jedem Treibstoff zugesetzt werden. Sie sind auch in Kombination mit den üblichen Treibstoffzusätzen, wie Bleitetraäthyl, Eisenpentacarbonyl, Dicyclopentadienyleisen, Monomethylanilin, aromatische Amine, Benzol, Gum-Inhibitoren, Metalldeaktivatoren, Verbindungen der Bor- und Phosphorsäure, Obenschmieröle, Farbstoffe, voll wirksam. Sie können Auto- und Fliegertreibstoffen zugesetzt werden.

Beispiel 1

Eine Mischung aus

7 Gewichtsprozent Methanol

7 „ Isopropanol

14,3 „ Monomethyläthylenglykoläther

0,5 ecm Wasser
des Wassers:

folgende

Gefrierpunktserniedrigungen

Fraktion je 100 ecm.	Gefrierpunktserniedrigung der wäßrigen Phase
bis 100 ecm	- 14 bis - 15°
100 bis 200 ecm	- 13 bis - 14°
200 bis 300 ecm	— 14 bis — 15^r
10 300 bis 400 ecm	- 10 bis - 12=
400 bis 500 ecm	13 bis 14°
500 bis 600 ecm	- 9 bis - 10°
600 bis 700 ecm	- 11 bis - 12=
700 bis 800 ecm	- 27 bis - 28^;
15 800 bis 900 ecm	- 22 bis - 23^D
900 bis 1000 ecm	etwa — 20°

Beispiel 2

14,3	ti	Monoäthyläthylenglykoläther	103°
■21,5	,,	Monomethyldiäthylenglykoläther	127°
21,5	,,	Monoäthyldiäthylenglykoläther	147°
14,4	„	Monopropyldiäthylenglykoläther	165°
100 Gewichtsprozent		180°
wird einer Englerdestillation unterworfen. Diese Mischung	193°
zeigt folgendes Siedeverhalten:	196°
	199°
	203°
	208°








Siedebeginn 70°
10 ecm
20 ecm
30 ecm
40 ecm
50 ecm
60 ecm
70 ecm
80 ecm
90 ecm
98 ecm

35 Zur Bestimmung der Wirksamkeit chemischer Zusatzstoffe, die die Eisbildung im Vergaser verhindern, wurde ein Motorversuch durchgeführt. Um die besseren Eigenschaften von Mehrstoffgemischen mit mindestens drei Verbindungen gegenüber bekannten Produkten nachzuprüfen und die optimale Konzentration zu ermitteln, wurde eine Versuchsapparatur aufgebaut, die eine motorische Prüfung der Zusatzstoffe gestattet. Es wurde ein luftgekühlter, stehender Einzylinder-Viertakt-Vergasermotor folgender Abmessungen verwendet:

Bohrung 78 mm

Hub 72 mm

Hubraum 344 ecm

Verdichtungsverhältnis .. 5,6 :1

Leistung etwa 8 PS bei 3000 U/Min.

60

Die Siedekurve dieser Mischung ist also ähnlich der des Benzins, dem sie zugesetzt wird.

Versetzt man ein Autobenzin mit 0,5 Gewichtsprozent obiger Mischung und schüttelt 100 ecm des damit versetzten Benzins mit 0,5 ecm Wasser, so wird der Gefrierpunkt des Wassers auf — 18 bis — 19° herabgesetzt. Im Vergleich dazu werden, wenn man das Benzin mit 0,5 Gewichtsprozent einer einzelnen der genannten Komponenten versetzt, schlechtere Werte erhalten. So ergibt z. B. ein Zusatz von 0,5 Gewichtsprozent Monobutyldiäthylenglykoläther eine Herabsetzung des Gefrierpunktes des Wassers auf nur — 5°.

Destilliert man 11 Benzin, das mit 0,5 Gewichtsprozent der genannten Mischung versetzt wurde, und nimmt von 100 zu 100 ecm Fraktionen ab, so zeigen die einzelnen Dieser Motor wurde mit einem Generator gekuppelt, dessen Leistung laufend von einem Wattschreiber aufgezeichnet wurde.

Um eine Störung der Eisbildung im Vergaser durch die Strahlungswärme des Motors zu verhindern, wurde ein Fallstromvergaser in größerem Abstand vom Zylinderkopf angebracht. Die Verbrennungsluft mit ihrem natürlichen Feuchtigkeitsgehalt wurde zunächst über einen Ausgleichsbehälter angesaugt und dann einer Kühlschlange zugeführt, die sich in einem Gefäß befand, durch das dauernd fließendes Wasser hindurchströmte. Der Feuchtigkeitsgehalt der angesaugten Luft wurde unmittelbar vor dem Eintritt in den Vergaser durch ein Hygrometer, das im Nebenschluß angeordnet war, gemessen. Außerdem wurde die Temperatur der Ansaugluft vor der Vergaserdüse und die Temperatur des Kraftstoff-Luft-Gemisches unmittelbar hinter der Vergaserdüse laufend aufgezeichnet. Durch Vorversuche waren die Bedingungen für die Vereisung des Vergasers ermittelt worden, und es konnten reproduzierbare Ergebnisse erhalten werden.

Der Motor wurde mit einem Top-Benzin ohne Zusätze (auch ohne Bleitetraäthyl) betrieben, dessen wichtigste Kennwerte folgende waren:

Spezifisches Gewicht bei 15° ... 0,702

Siedebeginn 40°

Übergang

bis 100° 48 Gewichtsprozent

bis 150° 95 Gewichtsprozent

Endpunkt 163°

Die Versuche wurden bei voller Leistung des Motors begonnen und die Laufzeit bestimmt, bei der der Motor durch Eisbildung am Vergaser nur noch eine Leistung von

100 ecm Fraktionen beim jeweiligen Ausschütteln mit je 70 50% der Höchstleistung ergab. Das Versuehsende war

erreicht, wenn ein Leistungsabfall von 50% festgestellt wurde oder die Laufzeit 10 Minuten betrug.

In nachstehender Tabelle 2 sind drei Versuche angegeben, die mit dem oben angeführten Top-Benzin ohne Zusätze durchgeführt wurden. Die Leistung des Motors fiel nach einer Laufzeit von 3 bis 4 Minuten durch Eisbildung am Vergaser auf 50% der Höchstleistung ab.

Wenn diesem Top-Benzin eine Mischung gemäß Beispiel 1 —-in der Tabelle 2 als M I bezeichnet — in einer Menge von 0,1 Gewichtsprozent zugegeben wurde, konnte keine Eisbildung festgestellt werden, und der Motor zeigte nach 10 Minuten Laufzeit noch seine volle Leistung. Bei einer Zusatzmenge von 0,05 Gewichtsprozent war die Leistung des Motors nach einer Laufzeit von 10 Minuten auf 80% der Höchstleistung abgefallen, und mit einer Zusatzmenge von 0,025 Gewichtsprozent

war die 50 %-Grenze der Motorleistung nach einer Laufzeit von 5 Minuten 35 Sekunden erreicht.

Eine Zusatzmenge von 0,1 Gewichtsprozent Monobutyldiäthylenglykoläther zeigte eine geringere Wirksamkeit als das zugesetzte Mehrstoffgemisch. Bereits nach einer Laufzeit von 7 Minuten und 55 Sekunden wurde ein Leistungsabfall auf 50% der Höchstleistung festgestellt. Nach den in der Tabelle 2 aufgezeichneten Motorversuchen ist die Zugabe von 0,05 Gewichtsprozent

ίο des Mehrstoffgemisches bezüglich der Verhinderung der Eisbildung im Vergaser wirksamer als 0,1 Gewichtsprozent von Monobutyldiäthylenglykoläther.

Desgleichen zeigte eine Zugabe von 0,1 Gewichtsprozent Monoäthyldiäthylenglykoläther zu dem gleichen Top-Benzin eine schlechtere Wirkung als das zugesetzte Mehrstoffgemisch. Bereits nach einer Laufzeit von 8 Minuten sank die Leistung auf 50 %.

Tabelle

Kraftstoff	Zusatz	Zusatz menge	Luft feuchtigkeit	Luft temperatur vor Vergaser	Gemisch temperatur nach	Laufzeit und
		Gewichts		⁰C	Vergaser	Leistungsabfall
		prozent	°/o	15	°C
Top-Benzin	ohne		62		19	3 Minuten 46 Sekunden
				15		von 100% auf 50%
Top-Benzin	ohne	—	70		17	3 Minuten 31 Sekunden
				18		von 100% auf 50%
Top-Benzin	ohne	—	70		17	3 Minuten 16 Sekunden
				18		von 100% auf 50%
Top-Benzin	MI	0,1	67		17	10 Minuten
				18		von 100% auf 100 %
Top-Benzin	MI	0,05	65		17	10 Minuten
				18		von 100% auf 80%
Top-Benzin	MI	0,025	64		17	5 Minuten 35 Sekunden
						von 100% auf 50%
Top-Benzin	Monobutyl
	diäthylen			19
	glykoläther	0,1	56		17	7 Minuten 55 Sekunden
						von 100% auf 50%
Top-Benzin	Monoäthyl
	diäthylen			16
	glykoläther	0,1	72		17	8 Minuten
					von 100% auf 50%

Claims

PATENTANSPRUCH:

Treibstoff für Verbrennungsmotore, bestehend aus einem Gemisch von Kohlenwasserstoffen im Siedebereich von Motorenbenzinen mit einem Gehalt von etwa 0,05 bis 2 Gewichtsprozent eines Mehrstoffgemisches aus mindestens drei in Benzin und Wasser löslichen Verbindungen mit verschiedenen Siedepunkten aus der Gruppe der Alkohole sowie gleichzeitig aus der Gruppe der Monoäther des Äthylen- und/oder Diäthylenglykols, wobei die höchstsiedende und niedrigstsiedende Verbindung eine Siededifferenz von mindestens 80° besitzen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentanmeldung St 8643 IVc/46a⁸;
britische Patentschrift Nr. 709 987.

<® 709 759/230 10.