DE1030494B - Treibstoff-Schmieroel-Gemisch fuer Zweitaktmotoren - Google Patents

Treibstoff-Schmieroel-Gemisch fuer Zweitaktmotoren

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DE1030494B
DE1030494B DEE13090A DEE0013090A DE1030494B DE 1030494 B DE1030494 B DE 1030494B DE E13090 A DEE13090 A DE E13090A DE E0013090 A DEE0013090 A DE E0013090A DE 1030494 B DE1030494 B DE 1030494B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
kl. 23 c 1/01
INTERNATIONALE Kt.
C101;m
AUSLEGESCHRIFT 1030 494
E 13090 IVc/23 ο ANMELDETAG: 16. OKTOBER 1956
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 22.MAJ1958
Die Erfindung betrifft ein Treibstoff-Schmieröl-Gemisch für Zweitakt-Verbrennungsmotoren.
Zweitakt-Verbrennungskraftmaschinen werden üblicherweise mit einem in dem Benzin gelösten Schmieröl geschmiert. Der Treibstoff enthält das Schmieröl gewöhnlich in Mengen von 2 bis 10 Gewichtsprozent in Lösung.
Es hat sich nun herausgestellt, daß übliche Mineralschmieröle, wenn man sie in Lösung in dem Treibstoff verwendet, einige unerwünschte Eigenschaften auf- *° weisen. Zum Beispiel bilden sich in der Verbrennungskammer, in dem Auspuffteil, in den Kolbennuten und auf der Seitenwand des Kolbens des Zweitaktmotors starke Ablagerungen. Am auffälligsten ist die häufige Bildung dünner, haarartiger Ablagerungen zwischen *5 den Elektroden der Zündkerze. Diese haarartigen Ablagerungen verhindern die Zündung.
Es wurde nun gefunden, daß der Zusatz einer geringen Menge einer öllöslichen Bariumverbindung zum Schmieröl überraschenderweise das Versagen der Zündkerze infolge von Elektrodenkurzschluß verhindert. Dies wird durch die folgenden Prüfwerte belegt, die mit einer kleinen Zweitakt-Verbrennungskraftmaschine erhalten wurden, und wobei sich alle Prozentgehalte auf Gewichtsmengen beziehen. a5
Beispiel 1
Wirkung des Bariumsalzes von geschwefeltem tert. Octylphenol auf das Versagen der Zündkerze durch Elektrodenkurzschluß
Motor 125-ccm-Einzylinder-Zweitakt-
maschine
Treibstoff Handelsübliches gebleites Benzin ,.
(0,53 ecm BTÄ/Litei)
Verhältnis von Treibstoff zu Schmieröl . 20: 1
Prüfbedingungen 4500 U/min, Vollgas, Dauer
50 Stunden
Die Menge des Bariums in dem gesamten Treibstoffgemisch betrug 0,017 Gewichtsprozent.
Die nebenstehenden Werte zeigen, daß die häufigen Zündkerzenversager infolge von Elektrodenkurzschluß, die man mit den verschiedensten Grundölen erhält, durch Zusatz der öllöslichen Bariumverbindung zu dem Schmieröl vollständig beseitigt wurden.
Weitere mit dem obigen Zusatz erhaltene Prüfwerte zeigen, daß die Verhinderung des Elektrodenkurz-Schlusses der Zündkerze nicht auf den organischen Molekülteil, sondern auf das Metall des Zusatzes zurückzuführen ist. Wenn man nämlich einen Teil des Bariums durch eine äquivalente Menge Calcium ersetzt, Treibstoff-Schmieröl-Gemisch
für Zweitaktmotoren
Anmelder:
Esso Research and Engineering Company, Elizabeth, N.J. (V.St.A.)
Vertreter: E. Maemecke, Berlin-Lichterfelde West,
und Dr. W. Kühl, Hamburg 36, Esplanade 36 a,
Patentanwälte
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 21. Oktober 1955 und Ή. April 1956
Anzahl der Zündkerzen- mit 4%
Versager infolge Elek Ba-Zusatz
trodenkurzschlusses (bezogen auf
in 50 Stunden das
Schmiermittel Schmieröl)
ohne
Ba-Zusatz 0
Mit Phenol extrahiertes paraf
finisches Motoröl SAE 30 0
(Viskositätsindex 106) 3
Mit Phenol extrahiertes naph-
thenisches Motoröl SAE 30 0
(Viskositätsindex 65) 6
Mit Phenol extrahiertes naph-
thenisches Motoröl SAE 40 0
(Viskositätsindex 66) 7
Mit Phenol extrahiertes naph-
thenisches Motoröl SAE 30 0
(Viskositätsindex 29) 3
Mit Phenol extrahiertes paraf
finisches Motoröl SAE 20
(Viskositätsindex 119) .... 1
so übt der Zusatz auf das Versagen der Zündkerze keinen Einfluß mehr aus, wie sich aus den folgenden Prüfwerten ergibt:
mm/m
Beispiel 2
Motor 125-ccm-Einzylinder-Zweitakt-
maschine
Treibstoff Handelsübliches gebleites Benzin
(0,53 ecm BTÄ/Liter) Verhältnis von Treibstoff zu Schmieröl. 20 :1
Prüfbedingungen.... 4500 U/min, Vollgas, Dauer 50Std.
Schmieröl Lösungsmittelraffiniertes naph-
thenisches Motoröl, SAE 30
Zusatz
Keiner
eines schwefelhaltigen tert. Octyl-
phenols
4 °/o gemischtes
Calcium- und
Bariumsalz von
geschwefeltem
tert. Octylphenol
Metallkonzentration
im Treibstoff-Schmieröl-
Gemisch
mg-Atom/Liter*)
Gesamtmetall
gehalt
1,24
1,23
Barium
1,24
0,33
Calcium
0,90
Anzahl der Zündkerzenversager infolge Elektrodenkurz schluß innerhalb 50 Stunden
4 Zusatz 5 Keiner Metallkonzentration Ba Cal Anzahl der Zünd
10 4% geschwefeltes im Treibstoff-Schmieröl- kerzenversager
Bariumsalz von Gemisch rium cium infolge Elek-
tro denkurz-
tert. Octylphenol mg-Atom/Liter 0 0 Schluß innerhalb
2,7 % geschwefel- Gesamt 50 Stunden
tes Bariumsalz metall
von tert. Octyl gehalt 0 0 3
phenol + 1,3°/o 0
Calciumsulfonate
0
1,24
0,80 0,33
3
1,13
*) 1,24 mg-Atom/Liter entsprechen 0,017 Gewichtsprozent.
Beispiel 3
Ein gemischter Schmierölzusatz üblicher Art, wie man ihn durch Ersatz eines Teiles des im Beispiel 1 beschriebenen Zusatzes durch ein Calciumsulfonat erhält, erwies sich hinsichtlich der Verhinderung des Elektrodenkurzschlusses der Zündkerze als völlig unwirksam.
Motor 125-ccm-Einzylinder-Zweitakt-
maschine
Treibstoff Handelsübliches gebleites Benzin
(0,53 ecm BTÄ/Liter) Verhältnis von Treibstoff zu Schmieröl. 20 :1
Prüfbedingungen 4500 U/min, Vollgas, Dauer 50 Std.
Schmieröl Lösungsmittelraffiniertes paraffinisches Motoröl, SAE 30 ao " Auf diese Weise kann man die Zuverlässigkeit von Zweitaktmotoren durch Verwendung einer öllöslichen Bariumverbindung beträchtlich verbessern. Die folgenden Prüfwerte zeigen, daß die Verwendung öllöslicher Bariumverbindungen gleichzeitig zu einer erheblichen Verbesserung bezüglich der Reinheit des Motors und, im Falle paraffinischer Schmieröle, zu einer sehr erheblichen Verminderung der Ablagerungen in der Verbrennungskammer führt. Man ersieht daraus, daß das naphthenische Öl weniger Ablagerungen im Motor erzeugt als das
paraffinische Öl. Im Rahmen der vorKegenden Erfindung wird ein naphthenisches Schmieröl als ein Mineralöldestillat mit einer Viskosität zwischen 1,6 und 25 cSt bei 98,90C und einem Viskositätsindex von weniger als 85 definiert. Naphthenische Öle mit einem Viskositätsindex unterhalb 70 werden bevorzugt.
Beispiel 4
Motor 125-ccm-Einzylinder-Zweitakt-
maschine
Treibstoff Handelsübliches gebleites Benzin
(0,53 ecm BTÄ/Liter) Verhältnis von Treibstoff zu Schmieröl.. 20 :1
Prüfbedingungen 4500 U/min, Vollgas, Dauer
50 Stunden
Schmieröl
Zusatz
Ringzone Seitenwand des Kolbens
Zylinderkopf
Lösungsmittelextrahiertesparaf-
finisches Motoröl,
SAE 30
Lösungsmittelextrahiertes paraffinisches Motoröl,
SAE 30
Lösungsmittelextrahiertes naphthenisches Motoröl, SAE 30
Lösungsmittelextrahiertes naphthenisches Motoröl, SAE 30
keiner
40Z0Ba-SaIz
von geschwefeltem
tert. Octylphenol
keiner
4% Ba-SaIz
von sulf oniertem
Wachs
Starker Lacküberzug und Kohleabscheidungen auf erheblichen Flächen der Ringnuten und der Metallwand zwischen den Ringen
Starker Rückgang der Ablagerungen in den Ringnuten und auf der Metallwand zwischen den Ringen. Geringeres Klemmen der Kolbenringe
Äußerst starker Lacküberzug und Kohleabscheidungen auf erheblichen Flächen der Ringnuten und der Metallwand zwischen den Ringen
Sehr erheblicher Rückgang der Abscheidungen in den Ringnuten und auf der Metallwand zwischen den Kolbenringen. Geringeres Klemmen der Kolbenringe Starker Lacküberzug auf der Seitenwand des Kolbens und den unterdrehten Flächen rings um die Kolbenbolzennabe
Sehr erheblicher Rückgang der Lackbildung auf der Seitenwand des Kolbens und den hinterdrehten Flächen rings um die Kolbenbolzennabe
Äußerst starke Lackbildung auf der Seitenwand des Kolbens und den hinterdrehten Flächen rings um die Kolbenbolzennabe
Sehr erheblicher Rückgang der Lackbildung auf der Seitenwand des Kolbens und den hinterdrehten Flächen rings um die Kolbenbolzennabe
5,3 g Kohleablagerungen
2,2 g Kohleablagerungen
1,0 g Kohleablagerungen
Ug Kohleablagerungen
Es wurde gefunden, daß man die besten Ergebnisse erhält, wenn die Konzentration des Bariums (als Metall berechnet) zwischen 0,01 und 0,03 Gewichtsprozent, bezogen auf das gesamte Treibstoffgemisch, liegt.
Beispiel 5
Es wurde eine große Anzahl von Motorprüfungen ausgeführt. Als Treibstoff diente ein Gemisch von 20 Raumteilen Benzin eines Siedebereichs von 35 bis 2000C und einer Octanzahl von 75 (Motormethode) und 1 Raumteil eines Mineralschmieröls. Als Mineralschmieröl wurde bei den Prüfungen entweder ein SAE-30-Ö1 oder ein SAE-40-01 verwendet. Dieser geringe Unterschied in der Viskosität beeinflußte die Ergebnisse nicht nennenswert. Die Maschine war ein 125-ccm-Einzylmder-Zweitaktmotor und wurde für jede Prüfung 50 Stunden lang bei Vollgas mit 4500 U/min laufengelassen.
Die in dem Treibstoff-Schmieröl-Gemisch gelöste Bariumverbindung war das Bariumsalz von geschwefeltem tert. Octylphenol.
Prozent Ba
imTreibstofi-
Schmieröl-
Gemisch		 Anzahl
der
Prüfun
gen		 Anzahl der
Prüfungen,
bei denen
ein Versagen
infolge Elek
trodenkurz
schlusses,
auftrat		 Gesamtzahl
der Versager
infolge Elek
trodenkurz
schlusses		 Anzahl
der
Versager
je
Prüfung
0
0,01
0,02
0,03		 56
10
19
6		 46
4
3
3		 206
15
3
10		 3,7
1,5
0,16
1,7
In der Zeichnung ist die Beziehung zwischen der ersten und letztenSpalte der obigenTabelle graphisch dargestellt.
Die Erfindung betrifft daher ein Treibstoff-Schmieröl-Gemisch für Zweitaktmotoren auf Grundlage von Benzin und einem Mineralschmieröl, z. B. der Typen SAE 20 bis 40, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine öllösliche Bariumverbindung enthält.
Die öllösliche Bariumverbindung ist vorzugsweise ein organisches Salz. Zu den bevorzugten Verbindungen gehören Bariumsalze von Phenolen, geschwefelten Phenolen, Naphthensäuren, Sulfonsäuren, z. B. sulfonierten Wachsen, und höheren Carbonsäuren, z. B. C10- und höheren Carbonsäuren.
Vorzugsweise soll die Menge der öllöslichen Bariumverbindungen 0,1 bis 0,3, insbesondere 0,01 bis 0,03 Gewichtsprozent des Treibstoff-Schmieröl-Gemisches betragen.
Das Phenol ist vorzugsweise ein Alkylphenol mit einer oder zwei Alkylgruppen. Die Alkylgruppen besitzen vorzugsweise 3 bis 24, insbesondere 5 bis 12 C-Atome im Molekül und vorteilhaft verzweigte Kohlenstoffketten. Ein besonders bevorzugtes Phenol ist tert. Octylphenol. Andere verwendbare Phenolverbindungen sind z. B. Kresole und Xylenole, Verbindungen der allgemeinen Formel Ar (OH)n, worin η = 1,2 oder 3 und Ar ein aromatischer Ring, wie ein Benzol- oder Naphthalinring, oder ein heterocyclischer Ring, wie ein Thiophen- oder Pyridinring oder ein durch Alkylgruppen, cycloaliphatische Gruppen, Alkarylgruppen, Aralkylgruppen, Aminogruppen, Acylgruppen oder Sulfongruppen substituierter aromatischer oder heterocyclischer Ring ist. In jedem Molekül des Phenols kann sich mehr als eine substituierende Gruppe befinden, vorausgesetzt, daß die Säureaktivität des Phenols nicht durch die Gegenwart großer Gruppen in o-Stellung zur Hydroxylgruppe gehindert wird.
Das Bariumsalz des Phenols enthält vorteilhaft zwischen 20 und 40, vorzugsweise 28 bis 35 Gewichtsprozent Barium.
Ist das Salz ein Salz eines geschwefelten Phenols, dann soll es vorzugsweise 25 bis 35, insbesondere 30 bis 32 Gewichtsprozent Barium und 5 bis 10, vorzugsweise 7 bis 9 Gewichtsprozent Schwefel enthalten.
Verfahren zur Herstellung von Bariumsalzen geschwefelter Phenole sind in den britischen Patentschriften 599729, 600825, 696498, 697461, 720372 und 731129 beschrieben.
Man hätte erwarten sollen, daß Metall und Schwefel enthaltende Zusätze in der Verbrennungszone von Zweitaktmaschinen zu starker Bildung von Ablagerungen und bedeutend verstärktem Klopfen führen würden. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß dies bei Anwendung der schwefelhaltigen Bariumsalze von Alkylphenolen im Rahmen der Erfindung nicht der Fall ist, sondern im Gegenteil die Leistung und Zuverlässigkeit der Maschine dadurch verbessert wird.
Die Verwendung von Bariumsalzen von Alkylphenolsulfiden als Schmierölzusätze ist an sich bekannt. Überraschend war jedoch, daß der Zusatz öllöslicher Bariumverbindungen zu Treibstoff-Schmieröl-Gemischen eine so bemerkenswerte Wirkung auf die Arbeitsweise der Zündkerzen bei Zweitaktmotoren ausübt.
Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, daß das Treibstoff-Schmieröl-Gemisch einen zu diesem Zwecke an sich bekannten Lösungsvermittler, d. h. ein Mineralöl vom Siedebereich 93 bis 315° C, vorzugsweise 120 bis 232°C, wie beispielsweise ein hochgereinigtes Leuchtöl oder ein Testbenzin, enthält. Mischt man das Schmieröl zusammen mit der öllöslichenBariumverbindung zunächst mit einem solchen Lösungsvermittler, so löst sich das Gemisch sehr leicht in Benzin und erfordert keiu besonderes Mischverfahren.
Die erfindungsgemäßen Gemische können außerdem noch andere Zusätze, wie Bleitetraäthyl, Verflüchtigungsmittel, Gefrierschutzmittel, Oxydationsverzögerer, Schlamminhibitoren, Farbstoffe und Korrosionsinhibitoren, enthalten. Ein bevorzugter Korrosionsinhibitor ist ein öllösliches Mischpolymerisat einer ungesättigten C11- bis C24-Monocarbonsäure mit einemAlkylenoxyd. Bei einem bevorzugten Korrosionsinhibitor ist die Säure eine C15- bis C21-Säure, vorzugsweise Oleinsäure, und das Alkylenoxyd eine Verbindung mit 2 bis 6 C-Atomen, vorzugsweise Äthylenoxyd. Die Menge des Korrosionsinhibitors beträgt vorzugsweise 0,05 bis 0,2 Gewichtsprozent des Mineralschmieröls.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Treibstoff-Schmieröl-Gemisch für Zweitaktmotoren auf Grundlage von Benzin und einem Mineralschmieröl, z. B. der Typen SAE 20 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß es eine öllösliche Bariumverbindung enthält.
2. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öllösliche Bariumverbindung ein Bariumsalz eines geschwefelten tert. Octylphenols oder eines sulfonierten Wachses ist.
3. Gemisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem einen Lösungsvermittler an sich bekannter Art, nämlich ein hochgereinigtes Kohlenwasserstoffdestillat im Siedebereich von Leuchtöl oder Testbenzin enthält.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentanmeldung D 8173 IVd/23c;
britische Patentschriften Nr. 414 151, 728 133.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 809 527/426 5.58
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DE1138584B (de) * 1960-02-25 1962-10-25 Exxon Research Engineering Co Treibstoff-Schmieroelgemisch fuer Zweitakt-Vergasermotoren

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