DE1065217B - Kraftstoffmischung für Ottomotoren oder Flugzeuggasturbinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

10. SEPTEMBER 1959

Die im Handel erhältlichen Kohlenwasserstoff-Kraftstoff-Gemische mit einem Siedebereich innerhalb des Siedebereichs von Benzin und/oder Leuchtöl enthalten stets einen geringen Anteil an dispergiertem oder gelöstem Wasser, da es selbst bei größter Vorsicht nicht möglich ist, während des Mischens, des Lagerns und des Transports der Kraftstoffe eine Berührung mit Wasser ganz zu vermeiden.

Diese geringen Wassermengen führen nun bei einer stärkeren Abkühlung des Treibstoffes zur Eisbildung und damit zu Störungen im Filtersystem und im Vergaser. Insbesondere kurz nach dem Anlassen eines Motors wird durch die Kraftstoffverdampfung im Vergaser häufig eine Abkühlung unter 0° C beobachtet, und die Blockierung der Zuleitungen durch die sich bildenden Eiskristalle verursacht dann ein Absterben des Motors. Diese Erscheinungen sind bei Land- und Wasserfahrzeugen im allgemeinen schon unangenehm genug, bei Flugzeugmotoren ist damit aber auch noch die Gefährdung von Menschenleben verbunden.

Um diese Schwierigkeiten zu beheben, wurden schon eine Reihe von Zusatz- bzw. Wirkstoffen empfohlen, welche entweder die Größe der im Kraftstoff dispergierten Wassertröpfchen begrenzen sollen oder den Gefrierpunkt des Wassers selbst herabsetzen. Für die zuerst genannte Wirkungsweise kommen hauptsächlich oberflächenaktive Stoffe in Frage, während als Gefrierpunktserniedriger vor allem Alkohole, Glykole und deren Ester sowie Äther, z. B. Diglykoläther, Glycerinmonooleat, Dimethylformamid, Morpholin und Monooxyverbindungen von heterocyclischen Verbindungen mit 1 oder 2 cyclisch gebundenen Sauerstoffatomen, wie Abkömmlinge des 1,3-Dioxolans, Derivate oder Dioxane und niedere Alkaliderivate des Glycids, des Trimcthylenoxyds und des Tetrahydrofurans, genannt worden sind. Gemäß einem nicht vorveröffentlichten Vorschlag können als oberflächenaktive Stoffe auch Alkali- und Ammoniumsulfonate, insbesondere Erdölsulfonate mit Molekulargewichten zwischen 300 und 600, eingesetzt werden.

Damit ein derartiges Mittel zur Herabsetzung des Gefrierpunkts die Bildung von Eis auch wirksam verhindern kann, muß es vorzugsweise die folgenden Bedingungen erfüllen:

1. angemessene Löslichkeit in Wasser,

2. angemessene Löslichkeit in Benzin,

3. niedriges Molekulargewicht und

4. verhältnismäßig geringe Flüchtigkeit.

Es wurde nunmehr festgestellt, daß Kraftstoffgemische auf der Basis von aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Kraftstoffen mit einem Siedebereich innerhalb des Siedebereichs von Benzin und/oder Leuchtöl, welche eine Kälteprüfungstemperatur unter — 34° C aufweisen, dann verbesserte Kennwerte hinsichtlich der Eisbildung unter den obenerwähnten Verhältnissen zeigen, wenn Kraftstoffmischung für Ottomotoren oder Flugzeuggasturbinen

Anmelder: »Shell« Research Limited, London

Vertreter: Dr. K. Schwarzhans, Patentanwalt, München 19, Romanplatz 9

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 24. September 1957

David Sheldon Penny,

Helsby-by-Warrington, Cheshire (Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden

sie einen geringen Anteil eines organischen Sulfoxydes der Formel R — SO — R' oder eines organischen Sulfons der Formel R — SO₂ — R' enthalten, wobei R und R' organische Reste mit nicht mehr als 8 Kohlenstoffatomen sind.

Die Kälteprüfungstemperatur ist diejenige Temperatur, bei welcher die beim Abkühlen gebildeten Kohlenwasserstoffkristalle verschwinden, wenn man die Temperatur ansteigen läßt; sie wird bestimmt nach dem Normtestverfahren IP 16 des Institute of Petroleum.

Die verwendeten organischen SuIf oxy de und organischen Sulfone haben vorzugsweise ein Molekulargewicht von nicht mehr als 250, insbesondere von nicht mehr als 125. Jedes organische Sulfoxyd oder organische Sulfon des Typs R —SO —R' bzw. R-SO₂-R', worin R und R' substituierte oder nichtsubstituierte aliphatische oder aromatische Reste mit nicht mehr als 8 Kohlenstoffatomen sind, kann erfindungsgemäß verwendet werden. Verbindungen dieser Art, bei welchen R und R' aliphatische Reste mit nicht mehr als je 4 Kohlenstoffatomen sind, werden jedoch bevorzugt, da von ihnen geringere Mengen ausreichend sind, um die gewünschte Hemmung der Eisbildung herbeizuführen. Es wurde festgestellt, daß Dimethylsulfoxyd und Dimethylsulfon besonders geeignete Zusätze sind. Es können jedoch auch andere Sulfoxyde, wie z. B. Methyl-äthyl-sulfoxyd, Dimethylsulfoxyd, Methyl-n-propyl-sulfoxyd, Äthylisopropylsulfoxyd, Diisopropylsulfoxyd oder Dibenzyl-

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sulfo\yd und die entsprechenden Sulfone verwendet werden

Der Anteil des organischen Sulfo\yds oder Sulfons kann dabei bis auf 0,01 bis 2°/₀, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 °/₀, auf das Gewicht des Kraftstoftgerrusches bezogen, herabgesetzt weiden

Der Basiskrattstoff in den erfmdungsgemaßcn Zusammensetzungen kann cm belicbigei Kohlenwasserstoff oder cm Gemisch solcher Kohlenwasserstoffe mit einem Sicdcbercich sein, unter den auch Benzin und Leuchtol fallen, also einem Bereich von etwa 25 bis 310° C Insbesondere ist die Verwendung von Benzinen mit einem ASTM-Sicdcbcreich (AS ΓΜ = American Society for Testing Materials) von etwa 30 bis 220° C vorgesehen, voi allem von Flugmotorenbenzinen, welche normalerweise einen AS'I M-Siedebereich von etwa 35 bis 180° C aufweisen Dci Basiskraftstoff kann jedoch auch ein Flugzcugturbincnki aftstoff, wie ζ. Β Leuchtol, sein, d h eine Fiaktion, deren Siedepunkt unter 310° C hegt Hierzu gehören beispielsweise auch die jetzigen Kraftstoffe fui Strahltriebwerke, einschließlich der fünf verschiedenen Typen, die allgemein unter der Bezeichnung JP-I, JP-2, JP-3, JP-4 und JP-5 bekannt sind

Andere Kohlenwasserstoffe, die als Bestandteile der ei findungsgcnicißcn Ki aftsto ölmischungen verwendet werden können, sind beispielsweise Mineralsprit, Waschbenzin, Benzol, Toluol, Xylol und Isopentan

Es kann sehr zweckmäßig sein, das Sulfovyd oder Sulfon zusammen mit einem organischen Losungsmittel zu verwenden, welches nut dem Basiskraftstoff mischbar ist Das Sulfovycl bzw Sulfon muß aber in dem betreffenden organischen Losungsmittel loslicher sein als in dem Grundkraftstoff

Sehr geeignet sind neutrale sauerstoffhaltige organische Losungsmittel, beispielsweise die niederen aliphatischen Alkohole, wie Isopropylalkohol, Äthylalkohol, Methylalkohol, mehrweitige Alkohole, wie Athylenglykol, Ketone, wie Aceton und Methyl-methyl-keton, Äther, wie Dimcthylather, Diisopropylather, Methyl- und Athylather von Athylenglykol, 1,3-Dio\an und 1,4-Dioxan, sowie Ester, wie Athyllactat Auch aromatische organische Losungsmittel, wie ζ B Benzol, Toluol oder Xylol, lassen sich mit Ei folg verwenden

Es kann sehr zweckmäßig sein, das Sulfoxyd oder das Sulfon in dem organischen Losungsmittel aufzulösen und dann diese Losung in dem Basiskraftstoff zu dispcrgicicn

Es wird voi zugs weise cm oigamsches Lösungsmittel vci wendet, welches schon selbst die Kennwerte des Kraftstoffes hinsichtlich der Eisbildung verbessert Besonders gunshg wirkt em organisches Lösungsmittel, das in Wasser loslich ist und tin verhältnismäßig niedriges Molekulargewicht hat, beispielsweise die niederen aliphatischen Alkohole und Ketone mit nicht mehr als 6 Kohlenstoffatomen Insbesondere wird Isopropylalkohol bevorzugt

Der Anteil des verwendeten organischen Losungsmittels hegt voizugswcise bei 0,1 bis 5%, auf das Gewicht des Kraftstoffgcmisches bezogen

Die erfmdungsgemaßcn Kraftstoffmischungen können noch andere an sich bekannte Zusätze enthalten, wie im Handel erhältliche Antiklopfmittel, ζ B. fetraathylblci, Eisencarbonyl, Dicyclopentadienyleisen, Xyhdm und M-Mcthyl-anilin, ferner Spülmittel, wie Athylendibromid und Athylendichlond, Farbstoffe, Mittel zur Reinhaltung der Zündkerzen, wie Tnkresylphosphat, Dimcthylxylyl-phosphat und Diphcnyl-kresyl-phosphat, Vcrbrennungsmodifikatoren, wie Alkylborsauren und niedere Alkylphosphate sowie -phosphite, Oxydationshemmstoffc, wie N,N'-Disec - butyl -phenylendiamin, N-n-Butyl-p-aminophenolund2,6-Ditert -butyl-4-methylphenol, Metalldeaktivatoren, wie N,N'-Disalicylal-1,2-propandiamm, und auch Rosthemmstoffe, wie polymensierte Lmolensauren und N,C-disubstituiertc Imidazolmc.

Vorzugsweise enthalten die erflndungsgemaßen Zusammensetzungen einen bleifreien Basiskraftstoff

Es ist ferner möglich, die erflndungsgemaßen Sulfone oder Sulfoxyde als solche oder in Form einer Losung m

ίο den Vergaser, in den Kraftstoffilter oder eine sonstige Stelle des Motors, wo Eisbildungen auftreten, kontinuierlich oder absatzweise einzuspritzen Bereits eingetretene Verstopfungen können so einfach und schnell beseitigt werden Fails eine Losung verwendet wild, ist das angewandte Losungsmittel vorzugsweise mit dem Basiskraftstoff mischbar und zeigt eine gute Löslichkeit fur das Sulfoxyd bzw Sulfon Sehr geeignet sind fur diesen Zweck niedrige ahphatische Alkohole, wie Äthanol oder Isopropylalkohol

Beispiel I

Ein durch katalytisches Cracken eihaltenes Motoren benzin aus einem Rohöl des Mittleren Ostens mit einei AS ΓΜ-50 °/₀-Destillationstemperatur von ungefähr 90 °/_0> einem Dampfdruck nach Reid von 0,735 kg/cm² uno. einem Gehalt von 0,008 g 2,4-Dimethyl-6 tert -butylphenol je Liter wurde in diesem Beispiel als der Basiskraftstoff verwendet

Zwecks Herstellung einer erfindungsgemaßen Kraftstoff mischung wurden darin 0,2 Gewichtsprozent Dimcthylsulfoxyd aufgelost

Es wurde dann mit viei Wagentypen, namhch einem Hillman Minx, einem Peugeot 203, einem Standard 8 (alle mit Solex-Vergasern ausgerüstet) sowie einem Sunbean-Talbot mit Stromberg-Vergaser, eine Reihe von Straßenversuchen ausgeführt

Zu Vergleichszwecken wurden diese Versuche sowohl mit dem neuen Kraftstoffgemisch als auch mit dem Basiskraftstoff allein ausgeführt. Jeder Kraftstoff wurde in jedem Wagen zweimal getestet und die durchschnittliche Anzahl der Motor Versager je Lauf errechnet Bei diesen Straßentesten wurden die folgenden Ergebnisse erzielt

45 _	Durchschnitt der Motor versager je Lauf
Basiskraftstoff Basiskraftstoff + 0,2 Gewichts prozent Dimethylsulfoxyd	2,6 0,4

Diese Ergebnisse zeigen, daß der Zusatz einer geringen Menge von Dimethylsulfoxyd zu dem Basiskraftstoff dessen Kennwerte hinsichtlich der Eisbildung verbessert, welche das Absteiben des Motors verursachte

Beispiel II

Das im Beispiel I beschriebene Kraftstoffgcmisch wurde auch bei dem folgenden Motorentest verwendet Die m das Emsaugsammelrohr eines Phase-7-HiUman-Mmx-Motois mit seitlicher Ventilsteuerung eintretende Luft besaß eine relative Feuchtigkeit von 95% und eine Temperatur von 10° C Man ließ den Motor in Perioden von je 30 Sekunden abwechselnd mit !Drehzahlen von η = 2100 bzw η = 500 laufen, die Anzahl der vor dem Absterben des Motors vollendeten Umlaufe wurde notieit Zu Vergleichszwecken wurden die Teste auch noch unter Verwendung des Basiskraftstoffes allem sowie unter Vet Wendung eines Basiskraftstoffes mit einem

Gehalt von 0,5 Gewichtsprozent Isopropylalkohol ausgeführt, wobei die folgenden Ergebnisse erzielt wurden.

Zusammensetzung des Kraftstoffs

Basiskraftstoff

Basiskraftstoff -f- 0,1% Dimethylsulfoxyd

Basiskraftstoff + 0,5% Isopropylalkohol

Anzahl der Umlaufe

vor dem

Absterben

des Motors

über 40
22

IO

Auch diese Ergebnisse zeigen die gunstige Wirkung eines Dimethylsulfoxydzusatzes

Claims (12)

1. PATENTANSPRÜCHE

   1 Kraftstoffmischung fur Ottomotoren oder Flugzeuggasturbinen auf der Basis eines Kohlenwasserstoffkraftstoffes mit einem Siedebereich innerhalb des Siedebereichs von Benzin und/oder Leuchtol sowie einer Kalteprufungstemperatur von unter — 34° C, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine geringe Menge eines organischen Sulfoxyds des Typs R — S O — R' oder eines organischen SuIfons des Typs R — SO₂ — R' enthalt, wobei R und R' organische Reste mit nicht mehr als 8 Kohlenstoffatomen sind.
2. 2. Kraftstoffmischung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Molekulargewicht des SuIfoxyds oder des Sulfons nicht hoher als 250 und vorzugsweise nicht hoher als 125 ist
3. 3 Kraftstoffmischung gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß R und R' Alkylreste mit nicht mehr als 4 Kohlenstoffatomen sind
4. 4 Kraftstoffmischung gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Sulfoxyd Dimethylsulfoxyd und als Sulfon Dimethylsulfon verwendet wird.
5. 5. Kraftstoffmischung gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Sulfoxyd oder Sulfon in einer Konzentration von nicht über 2 %, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,5%, auf das Gewicht des Gemisches bezogen, vorliegt
6. 6 Kraftstoffmischung gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich einen geringeren Anteil entweder eines neutralen sauerstoffhaltigen organischen Losungsmittels oder eines aromatischen Lösungsmittels enthalt
7. 7. Kraftstoffmischung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffhaltige organische Losungsmittel mit Wasser mischbar und insbesondere ein niederer ahphatischer Alkohol, wie Isopropylalkohol, ist
8. 8 Kraftstoffmischung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffhaltige organische Losungsmittel oder das aromatische Losungsmittel in einer Konzentration von 0,1 bis 5 %, auf das Gewicht des Gemisches bezogen, vorhegt.
9. 9 Kraftstoffmischung gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffbasis bleifrei ist
10. 10. Kraftstoffmischung gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffbasis ein Benzin mit einem Siedebereich von 30 bis 235° C ist
11. 11. Kraftstoffmischung gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffbasis em fur Flugzeuggasturbinen geeigneter Grundkraftstoff mit einem Siedepunkt von nicht über 310° C, wie Leuchtol, ist.
12. 12 Kiaftstoffmischung gemäß Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem noch geringere Anteile an sich bekannter Zusatzstoffe, wie Antiklopfmittel, Spulmittel, Mittel zur Reinhaltung der Zündkerzen, Verbrennungsmodifikatoren, Oxydationshemmstoffe, Metalldeaktivatoren oder Rosthemmstoffe, enthalt.

    In Betracht gezogene Druckschriften.
    Deutsche Patentschrift Nr. 954018,
    deutsche Auslegeschriften Nr. 1009 855, 1034918

    © 909 627/212 9