DE1020485B

DE1020485B - Zusatz zu Treibstoffen, Treibstoff-Schmiermittel-Mischungen und Schmiermitteln fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1020485B
Application number: DEL22892A
Authority: DE
Inventors: Alfred Towle; Alan Stuart
Original assignee: Lubrizol Corp
Current assignee: Lubrizol Corp
Priority date: 1954-09-13
Filing date: 1955-09-08
Publication date: 1957-12-05
Also published as: FR1130908A; GB796408A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft die Verwendung bestimmter Zusätze als Bestandteil von Betriebsstoffen für Brennkraftmaschinen, um die Bildung von den Betrieb der Maschine störenden Ablagerungen innerhalb der Brennkraftmaschine zu verhindern bzw. zu verringern. Unter dem Ausdruck »Betriebsstoffe« sind im Sinne der vorliegenden Erfindung sowohl Kraftstoffe und Kraftstoff-Schmiermittel-Mischungen als auch Schmierstoffe zu verstehen, die mit den heißen'feilen der Brennkraftmaschinen bzw. den verbrennenden Kraftstoffen in Berührung kommen.

Es ist an sich nicht mehr neu, den Kraftstoffen für Brennkraftmaschinen reinigend wirkende Zusatzstoffe beizugeben, die auf der Basis von Petroleumsulfonaten hergestellt werden. Diese reinigend wirkenden Zusatzstoffe können die Bildung störender Ablagerungen an sich nicht verhindern; sie ergeben jedoch eine Verringerung bzw. ein langsameres Wachsen der Ablagerungen.

Insbesondere bei Zweitaktmaschinen, bei denen meist das Schmiermittel dem Treibstoff zugemischt wird, so daß eine als >>Gemisch«· bezeichnete Kraftstoff-Schmiermittel-Mischung entsteht, ist im allgemeinen die Betriebsdauer zwischen zwei notwendigen Überholungen der Maschine verhältnismäßig kurz. Wenn auch das Festsetzen der Kolben infolge der Bildung unerwünschter Ablagerungen durch Verwendung eines bekannten reinigend wirkenden Zusatzstoffes hinausgezögert werden kann, so machen sich vor allem Verschmutzungen bzw. Verengungen der Auspuffkanäle und Überbrückungen der Zündkerzen störend bemerkbar.

Es wurde gefunden, daß man durch die Verwendung von in der jeweiligen Basis löslichen oder fein suspendierbaren Dehydroabietylaminen als Zusatz zu Kraftstoffen, Kraftstoff-Schmiermittel-Mischungen oder Schmierstoffen für Brennkraftmaschinen die Betriebsdauer zwischen zwei Maschinenüberholungen ganz wesentlich verlängern kann. Es zeigte sich eine ganz bedeutende Verringerung der Verschmutzung der Auspuffkanäle; Überbrückungen der Zündkerzenkontakte treten praktisch überhaupt nicht mehr auf. Diese vorteilhaften Wirkungen eines Dehydroabietylaminzusatzes machen sich vor allem bei Zweitaktmaschinen bemerkbar, bei denen das Schmiermittel mit dem Kraftstoff gemischt wird.

Die Ursachen für die überraschende, empirisch gefundene Wirksamkeit des Dehydroabietylamins konnten noch nicht im einzelnen geklärt werden.

Die Amine von Harzsäuren, insbesondere Amine der Abietinsäure, sind an sich bekannt; man hat sie als Textilhilfsmittel, als Emulgier- und Dispergiermittel — z. B. für Bohröle —, als Klebstoffe, Netzmittel und Mittel zur Verbesserung der Schlüpfrigkeit empfohlen. Ihre vorteilhafte Wirkung als Zusatz zu Betriebsstoffen für Brennkraftmaschinen ist bisher noch nicht erkannt worden.

Zusatz zu Treibstoffen,
Treibstoff-Schmiermittel-Mischungen

und Schmiermitteln
für Brennkraftmaschinen

Anmelder:
The Lubrizol Corporation,
Wickliffe, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,
München 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 13. September 1954 und 29. August 1955

Alfred Towle und Alan Stuart, Anderson, London,
sind als Erfinder genannt worden

Es wurde ferner festgestellt, daß nicht nur die reinen Dehydroabietylamine, sondern auch bestimmte Derivate, insbesondere die Azetate der Dehydroabietylamine oder Umsetzungsprodukte der Dehydroabietylamine mit einem Alkylenoxyd oder einem Phenol, in gleicher vorteilhafter Weise wirken.

Das Dehydroabietylamin oder das entsprechende Derivat soll vorzugsweise dem Schmieröl für Brennkraftmaschinen begegeben werden, z. B. in der Form eines Konzentrates, das aus einer Mischung vonDehydroabietylamin oder eines geeigneten Derivates dieses Amins mit einem Verdünnungsmittel besteht. Das Verdünnungsmittel seinerseits kann selbst ein Schmieröl sein;. es kann aber auch Leichtpetroleum als Verdünnungsmittel Verwendung finden, um die Dispergierung des Konzentrates zu erleichtern.

Als im Sinne der Erfindung geeignete Derivate des Dehydroabietylamins sind diejenigen anzusehen, die sich in einem Verdünnungsmittel, d. h. in einem Schmier- oder Leichtöl, lösen bzw. fein suspendieren lassen und keine schädliche Einwirkung auf das Material der Brennkraftmaschine ausüben.

Besonders günstige Wirkungen erzielt man, wenn man

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die Dehydroabietylamine oder ihre geeigneten Derivate in Form eines Konzentrates verwendet, das einen Zusatz eines bekannten, reinigend wirkenden Mittels, z. B. eines auf der Basis eines Petroleumsulfonates hergestellten Reinigungsmittels, enthält.

Derartige ν Konzentrate« sind im allgemeinen Mischungen solcher reinigend wirkender Zusätze mit für die günstige Wirkung genügenden Mengen des Amins, so daß in diesen Mischungen die Menge des Amins einen kleinen, aber wesentlichen Anteil des gesamten Gemisches darstellt. Der Rest der Mischung besteht aus dem Sulfonat und einem Verdünnungsmittel, wie z. B. Leichtpetroleum. Das Sulfonat wird der Mischung beigegeben, um seine bekannte reinigende Wirkung gegen Ablagerungen und Koksbildungen am Kolben auszuüben, die der Wirkung solcher oder ähnlicher reinigenden Zusätze entspricht, die in Höchstleistungsölen für Dieselmotoren und ähnliche Maschinen Verwendung finden.

Die folgenden Beispiele enthalten die Ergebnisse einiger mit den Betriebsstoffen gemäß der Erfindung durchgeführter Versuche. Das Dehydroabietylamin wurde dabei in der im Handel erhältlichen technischen Form verwendet, das in den nachfolgenden Beispielen als »Amin D« bezeichnet ist.

Beispiel 1

Ein 49-cm³-Zweitaktmotor wird mit voller Drehzahl bei Vollastabgabe mit einem von dem Hersteller des Motors empfohlenen Gemisch von SAE-30-Schmieröl und 5 Benzin, gemischt im Verhältnis von 1 : 16, betrieben, wobei das Benzin ein heute übliches Markenbenzin ist.

Nach 20 Stunden Laufdauer haben sich die Kolbenringe festgesetzt, und die Auspuffkanäle sind praktisch vollständig verschlossen.

ίο Der Versuch wird unter Verwendung eines SAE-30-Öles wiederholt, das 3,5 Gewichtsprozent eines Reinigingszusatzes enthält, der aus einem überbasischen Sulfonatkomplex besteht und dem 2 Gewichtsprozent des Amins D beigegeben sind. Nach 100 Stunden Laufzeit wird der Motor stillgesetzt; es zeigt sich nicht einmal der geringste Ansatz zum Festsetzen der Kolbenringe; an den Auspuff kanälen sind nur geringe Ablagerungen, an den Kerzen keine Überbrückungserscheinungen zu beobachten.

Beispiel 2

Weitere Prüffeidversuche, die an einem 49-cm³-Hilfs-Fahrradmotor Marke "Minimotor« durchgeführt wurden, ergaben die folgenden Ergebnisse mit einem SAE-30-Schmieröl:

Zahl	Behandlung	Überschlägliche Betriebsdauer	Verstopfung des Auspufi-	Festsetzen	Nieder-	Überschlägliche
der		bei Vollgasleistung bis zum Ab	kanal-	der		Betriebsdauer
Versuche	(Zusätze)	fall der Leistung um ein Drittel	querschnitts °/o	Kolbenringe	Kolben	einer Zündkerze
3	keine	40 Stunden	40	2 fest	stark	20
6	7⁰J₀ des ^Zweitakt-	160 „	50	2 schwer	gering	60
	konzentrates«			beweglich

Beispiel 3

Je zwei VESPA-Motorroller, von denen die ersten beiden mit einem Schmieröl geschmiert sind, das 7 Gewichtsprozent des Konzentrates erhielt, und die beiden anderen mit zusatzfreiem Öl geschmiert sind, werden auf der Versuchsbahn über eine ebene Strecke von 5000 Meilen gefahren.

Die beiden mit zusatzfreiem Öl versehenen Roller zeigen kurz vor der Beendigung der Prüfungsfahrt festgefressene Kolben, was auf starke Ablagerungen auf den Kolben selbst zurückzuführen ist, während die beiden mit dem konzentrathaltigem Öl versehenen Roller keine Anzeichen einer Störung zeigen.

Bei den beiden mit zusatzfreiem Öl betriebenen Rollern muß dreißigmal die Kerze herausgenommen werden, da sich in kurzen Zeitabständen Kontaktüberbrückungen bemerkbar machen; ein Austausch der Kerzen selbst ist nicht erforderlich.

Bei den anderen zwei Rollern wird auch achtmal die Kerze herausgenommen, weil sich Startschwierigkeiten zeigen; es wurde jedoch später festgestellt, daß diese Startschwierigkeiten nichts mit den Zündkerzen zu tun hatten, sondern auf verschmutzte Magnetzünder zurückzuführen waren.

Die Sauberkeit im Innern der mit dem konzentrathaltigen Öl betriebenen Maschinen ist wesentlich besser als bei den mit zusatzfreien Öl betriebenen Motoren.

Beispiel 4

Über 100 Betriebsstunden durchgeführte Überlastversuche mit Vollgas werden bei wassergekühlten SEAGULL-Außenbordmotoren durchgeführt. Als Ergebnis dieser Versuche wird eine zunehmende Verbesserung der Sauberkeit des Kolbens und damit eine Verringerung der Gefahr eines Festsetzens der Kolbenringe bei steigender Konzentration von 0 über 1, 2 % bis 7 Gewichtsprozent des dem SAE-30-Mineralöl beigegebenen Zusatzes gefunden.

Beispiel 5

Dauerversuchsfahrten über 5000 Meilen mit VESPA-Motorrollern und ROYAL-ENFIELD-Motorrädern bestätigen den vorteilhaften Einfluß des erfindungsgemäßen Konzentrates auf die Betriebsdauer der Zündkerzen und die Vermeidung von Brückenbildung an den Kerzen, das Festsetzen der Kolbenringe sowie die Bildung von Niederschlagen in den Auspuffkanälen und auf den Kolben, und zwar sowohl bei häufigen Anfahrten als auch bei Vollgasbetrieb. Streckenversuche über mehr als 100 Meilen Streckenlänge mit MINIMOTOR- oder CYCLEMATE-Maschinen bestätigen ebenfalls diese Ergebnisse, auch bei häufigen Anfahrten.

Das Amin D soll dem Öl üblicherweise in einer Menge zugesetzt werden, die zwischen 0,5 und 5 Gewichtsprozent liegt.

Es können auch andere reinigende Zusätze, wie z. B. eine Lösung eines neutralen Calciumsulfonates in öl, verwendet werden.

Die Wirkung des Dehydroabietylamins scheint darin zu liegen, daß es zwar ein Verschmutzen der Auspuffkanäle an sich nicht verhindert, daß es jedoch die Struktur der sich dort ansetzenden Ausscheidungen in der Weise beeinflußt, daß die Ablagerungen leicht zerbröckeln, so daß sie in Form von Flocken zusammen mit den Auspuffgasen aus der Maschine herausgeblasen werden. Es scheint, daß dieser Vorgang praktisch ohne zeitliche Begrenzung andauern kann.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Schmiermittelzusätze besteht auf dem Gebiet schwerer, langsam laufender Schiffsdieselmotoren, die eine getrennte Kolben- und Kurbelwellengehäuseschmierung haben. Bei diesen Motoren kann das Dehydroabietylamin als ein Ersatz für Anilin angesehen werden, da es als Korrosionsschutzmittel in dem Öl des Kurbelwellengehäuses wirkt. Bei solch einer Anwendung kann man das Zusatzmittel entweder mit dem die Bohrungen der Zylinder schmierenden Schmiermittel mischen oder auch mit dem Brennstoff selbst; seine Anwendung ergibt eine verringerte Abnutzung und/oder eine Verringerung der Ablagerungen innerhalb der Maschine und damit ein Vermeiden des Festsetzens der Kolbenringe.

Als Zusatz zu Dieselmotorbrennstoff kommt ein gewichtsmäßiger Anteil zwischen 0,005 bis 5 % ^m Frage, wobei der Bereich von 0,05 bis 1 % vorzugsweise anzuwenden ist.

Im wesentlichen die gleichen Wirkungen, wie sie oben für einen Zusatz von Amin D beschrieben wurden, ao konnten auch bei Verwendung eines Umsetzungsproduktes des Dehydroabietylamins mit Propylenoxyd erzielt werden. Ein solches Umsetzungsprodukt erhält man, wenn man 1 Mol Dehydroabietylamin mit 2 Mol Propylenoxyd umsetzt. Das Produkt dieser Reaktion wurde zusammen mit einem als Reinigungsmittel wirkenden

Sulfonat in einer Zweitakt-Brennkraftmaschine erprobt, die zum Antrieb einer McCullock-Kettensäge (Modell 3-25) diente.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung von in der jeweiligen Basis löslichen oder fein suspendierbaren Dehydroabietylaminen als Zusatz zu Treibstoffen, Treibstoff-Schmiermittel-Mischungen oder Schmierstoffen für Brennkraftmaschinen.

2. Verwendung von Dehydroabietylaminen nach Anspruch 1 in Form ihrer Azetate oder Umsetzungsprodukte mit einem Alkylenoxyd oder Phenol.

3. Verwendung von Dehydroabietylaminen nach Anspruch 1 und 2 als Zusatz zu Schmiermitteln in Form eines Konzentrates mit einem öllöslichen Petroleumsulfonat in solchen Mengen, daß der Gehalt des Schmiermittels an Dehydroabietylaminen zwischen 0,5 und 5 % Gewichtsteilen liegt.

4. Verwendung von Dehydroabietylaminen nach Anspruch 1 als Zusatz zu Schmiermitteln in Verbindung mit bekannten Schmierölreinigungsmitteln.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 741 369, 751 641.