DE1082079B - Treibstoff fuer Vergasermotore - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Treibstoff für Vergasermotore, der eine bessere Leistung des Motors in Motorfahrzeugen, Motorbooten und Flugzeugen unter kühlen, feuchten atmosphärischen Bedingungen gewährleistet, unter denen normalerweise eine Eisbildung infolge des Gefrierens atmosphärischer Feuchtigkeit auftritt.

Der erfindungsgemäße Treibstoff enthält unter 2 Volumprozent des Benzins an einem Gemisch eines aliphatischen einwertigen Alkohols mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen im Molekül und eines aliphatischen Diols mit 4 bis 21 Kohlenstoffatomen im Molekül in einem Volumenverhältnis von mindestens 10, jedoch nicht mehr als 30 Teilen des einwertigen Alkohols je Teil des aliphatischen Diols.

Außerdem können die erfindungsgemäßen Treibstoffgemische weitere, an sich bekannte Zusätze enthalten, wie die Schmierfähigkeit erhöhende Mittel, Harzlösungsmittel, Bleialkyl-Antiklopfmittel, Bleiverflüchtigungsmittel, Farbstoffe, Harzinhibitoren, Oxydationsverzögerer, Rostschutzmittel, Metalldeaktivatoren u. dgl. so

Es ist bereits bekannt, Treibstoffen für Vergasermotoren zu dem gleichen Zweck aliphatische Diole zuzusetzen; es hat sich jedoch nun herausgestellt, daß man erheblich bessere Ergebnisse erzielt, wenn man zusammen mit geringen Mengen dieser Diole dem Benzin noch geringe Mengen von einwertigen aliphatischen Alkoholen zusetzt, die 1 bis 3 Kohlenstoffatome im Molekül enthalten.

Gemäß einem älteren Vorschlag setzt man zu Treibstoffen für Flugzeugturbinenmotoren zwecks Verhinderung des Ausfrierens der darin enthaltenen geringen Mengen Wasser 0,1 bis 1 Volumprozent eines aliphatischen Diols und 0,01 bis 0,1 Volumprozent eines einwertigen Alkohols mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen im Molekül zu. Bei diesen Treibstoffgemischen handelt es sich jedoch ausdrücklich um Treibstoffe für Flugzeugturbinenmotoren, die zur Verwendung in Vergasermotoren unbrauchbar sind, und außerdem ist die nach dem älteren Vorschlag diesen Treibstoffen zuzusetzende Menge des aliphatischen Diols etwa zehnmal so groß wie diejenige des einwertigen Alkohols. Gemäß vorliegender Erfindung, die sich ausschließlich auf Benzin für Vergasermotoren bezieht, ist das Verhältnis der beiden Zusatzkomponenten genau umgekehrt.

Die erfindungsgemäßen Treibstoffe für Vergasermotore sind in erster Linie dazu bestimmt, gewisse Schwierigkeiten beim Betrieb der Motoren von Kraftfahrzeugen, Schiffen, feststehenden Anlagen und Flugzeugen zu überwinden. Diese Schwierigkeiten beruhen auf der Bildung von Eis aus der Luftfeuchtigkeit im Ansaugsystem des Motors und führen zum häufigen Aussetzen des Motors beim Leerlauf, wenn die umgebende Luft eine verhältnismäßig hohe Feuchtigkeit besitzt und sich auf einer Temperatur unterhalb etwa 15° C befindet. Diese Treibstoff für Vergasermotore

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:
V. St. v. Amerika vom 12. Juni 1957

William E. Lovett, Scotch Plains, N. J.,

und Elbert D. Nostrand, Westfield, N. J. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

Erscheinung des Aussetzens ist in der einschlägigen Technik bekannt.

Wie der Fachmann weiß, hängt die Neigung des Motors zum Aussetzen unter kühlen, feuchten atmosphärischen Bedingungen teilweise von der Flüchtigkeit des Treibstoffs ab. Ein mit einem flüchtigen Treibstoff betriebener Motor zeigt unter diesen atmosphärischen Bedingungen eine stärkere Neigung zum Aussetzen als ein mit einem weniger flüchtigen Treibstoff ähnlicher Zusammensetzung betriebener Motor. Daher benötigt man zur Erzielung einer zufriedenstellenden Motorleistung für ein Benzin von verhältnismäßig geringer Flüchtigkeit geringere Gesamtkonzentrationen an den erfindungsgemäßen, das Aussetzen des Motors verhindernden Zusatzgemischen als für ein flüchtigeres Benzin.

Der Treibstoff kann entweder ein Flugzeugbenzin oder ein Motorbenzin sein. Die Flüchtigkeiten dieser Benzine liegen im allgemeinen im Bereich von Dampfdrücken von 0,42 bis 1,05 kg/cm² bei 37,8° C und im Bereich von 50%-Destülatpunkten (bestimmt nach der ASTM-Prüfnorm D-86) von 77 bis 132° C. Das ASTM-Siedeende von Flugzeugbenzin liegt zwischen 121 und 177°C, dasjenige von Motorbenzin zwischen 177 und 232° C. Vollständige Normvorschriften für ein Benzin, das im Rahmen der Erfindung als Motorbenzin verwendbar ist, finden sich in der »Federal Specification W-M-561 a-2« vom 20. Oktober 1954 unter »Fuel M, Regular and Premium grades

009 5W1«1

of. Classes-A, B and C«, wo auch sämtliche wesentlichen Flüchtigkeitsgrenzen für di#_ im. Sinne der Erfindung anwendbaren Motortreibstoffe aufgeführt sind. Eine vollständige Normvorschrift für die Zusammensetzung von Flugzeugbenzin findet sich in der US.-Heeresnorm MIL-F-5572-1 vom 20. Juli "19SO.

Die erfindungsgemäß verwendeten zweiwertigen Alkohole sind gesättigte oder ungesättigte aliphatische Diole mit 4' bis 21 Kohlenstoffatomen im Molekül. Die bevorzugten Diole sind dadurch gekennzeichnet, daß bei ihnen ein Alkylrest unmittelbar an mindestens eines der Kohlenstoffatome gebunden-ist, an welchem eine Hydroxylgruppe sitzt. Die Alkylgruppe kann 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthalten, ist jedoch vorzugsweise eine Methylgruppe. Zu den bevorzugten Diolen gehören diejenigen mit 6 bis 8 Kohlenstoffatomen, insbesondere die Hexylenglykole, z. B. 2-Methyl-2,4-pentandiol, Hexandiol-2,5 und 2-Methylpenten-5-diol-2,4. Von den Hexylenglykolen wird 2-Methyl-2,4-pentandiol besonders bevorzugt. Ebenfalls wertvoll, jedoch weniger wirksam als die obengenannten Diole, sind l,3-Dimethylbutandiol-2,3 und 2-Methylpentandiol-l,3; bei dem letzteren befindet sich die Methylgruppe an einem anderen Kohlenstoffatom als die beiden Hydroxylgruppen.

. Die erfindungsgemäß verwendbaren einwertigen Alkohole sind diejenigen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen im Molekül, z. B. Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Allyl- und Isopropylalkohol. Besonders bevorzugt wird Isopropylalkohol.

Im allgemeinen verwendet man den zweiwertigen Alkohol in einer Menge von 0,01 bis 0,095 Volumprozent des Treibstoffs, den einwertigen Alkohol in einer Menge von etwa 0,40 bis 1,8 Volumprozent des Treibstoffs.

Zu einem Benzin von verhältnismäßig niedriger Flüchtigkeit (z. B. einem 50%-Destillatpunkt von 132° C) setzt man z. B. 0,4% Isopropylalkohol zusammen mit 0,01 bis 0,04% Hexylenglykol zu. Einem Benzin von verhältnismäßig hoher Flüchtigkeit werden 1,8% Isopropylalkohol und 0,06 bis 0,095 % Hexylenglykol zugesetzt. In diesen beiden Beispielen erhält man die besten Ergebnisse, wenn das Volumenverhältnis von Alkohol zu Diol 20:1 beträgt.

Um die Wirksamkeit des Treibstoffgemisches gemäß

der Erfindung zu bestimmen, wird eine Anzahl von Prüfungen mit zwei Plymouth-Laboratoriumsprüfmotoren, Modell 1956, durchgeführt. Während die Temperatur

und die Feuchtigkeit auf bestimmten Werten gehalten werden, wird die Häufigkeit des Aussetzens der Motoren während des Warmlaufens bestimmt. Zu diesem Zwecke

ίο wird der Motor zunächst angelassen und dann sofort auf 1500 U/min beschleunigt. Diese Geschwindigkeit wird 30 Sekunden konstantgehalten, worauf der Motor 15 Sekunden im Leerlauf betrieben wird. Wenn der Motor vor Ablauf der 15 Sekunden stehenbleibt, wird er wieder angelassen und sofort weitere 30 Sekunden mit 1500 U/min laufengelassen. Tritt kein Aussetzen ein, so wird die Geschwindigkeit am Ende der 15 Sekunden dauernden Leerlaufzeit auf 1500 U/min erhöht. Die abwechselnd aufeinanderfolgenden Perioden von 30 Sekunden langem Betrieb bei 1500 U/min und 15 Sekunden langem Leerlauf werden wiederholt, bis der Motor die normale Arbeitstemperatur erreicht hat. Die Anzahl der bei diesem Verfahren bis zur vollständigen Aufheizung der Maschine auf die normale Arbeitstemperatur auftretenden Versager wird verzeichnet.

■ Als Treibstoffgrundlage dient ein handelsübliches Benzin ersten Gütegrades mit einem ASTM-10 %-Destillatpunkt von 47° C, einem 50 %-Destfflatpunkt von 89° C und einem 90%-Destillatpunkt von 149⁰C₁ bestimmt nach der ASTM-Prüfnorm D-86, welche das anerkannte Verfahren zur Messung der Flüchtigkeit von Benzin darstellt. Dieses Benzin enthält außerdem Bleitetraäthyl, ein Verflüchtigungsmittel und einen Oxydationsverzögerer üblicher Art. Es werden Versuche mit verschiedenen Prozentgehalten an Isopropylalkohol (Isopropanol) und Hexylenglykol sowie Gemischen dieser Stoffe in der Treibstoffgrundlage durchgeführt. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle I, wobei die Angaben in % Volumprozente, bezogen auf die Benzinbasis, sind.

TabeUe I

Bewertung von Treibstoffzusätzen in Plymouth-Laboratoriumsprüfmotoren,

ModeH 1956 *)

	Zusatz	Keiner	Mittlere Anzahl	%
Nr.		1,0% Isopropanol	der Versager in 25 Perioden	100
	2,0% Isopropanol	Anzahl	74
1	0,05% Hexylenglykol ")	22	32
2	0,1 % Hexylenglykol	16,3	75
3	1,0 % Isopropanol +	7	41
4	0,05% Hexylenglykol	16,5
5	1,0% Isopropanol +	9
6	0,025% Hexylenglykol	L <* π	cn
7	} 13,0

^a) Die Werte wurden bei 4,5° C und einer relativen Feuchtigkeit von 100 % erhalten.

^b) 30 Sekunden bei 1500 U/min; 15 Sekunden Leerlauf.
°) 2-Methyl-2,4-pentandiol.

Die obigen Ergebnisse sind in der Zeichnung graphisch - unerwartet wirksamer Weise die Anzahl der Versager

wiedergegeben. Hieraus ergibt sich, daß das Gemisch herabsetzt.

Nr. 6 (Tabelle I), welches eine bevorzugte Ausführungs- Weitere Prüfungen werden mit drei Kraftfahrzeugen

form der Erfindung darstellt, in außergewöhnlich und 70 unter Verwendung einer anderen Treibstoffgrundlage und

verschiedener Mengenverhältnisse des gleichen Glykols -und des gleichen Alkohols angestellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle II angegeben, wobei die Angaben in % Volumprozente, bezogen auf die Benzinbasis, sind.

TabeUe II

Bewertung von Treibstoffzusätzen in Kraftfahrzeugen neuer Modelle ^a) (4,5° C; relative Feuchtigkeit = 100%)

	c	1757 Plymouth e)	Zusätze	Keiner	Mittlere Anzahl der Versager	%
Kraftfahrzeug h)				2% Isopropylalkohol	in 25 Perioden c)	100
		0,14% Hexylenglykol	Anzahl	57
		1,0 % Isopropylalkohol +	21	59
		0,05% Hexylenglykol	12	91
1956 Plymouth °) <		Keiner	13	Zl
		2% Isopropylalkohol	1 4=5	100
		0,14% Hexylenglykol	J 4>5	0
	1,0% Isopropylalkohol +	16	0
	0,05 % Hexylenglykol	0	η
1957 Ford ")	Keiner	0	υ
	2% Isopropylalkohol	I η ä\	100
	0,14% Hexylenglykol	Γ ° }	53
	1,0% Isopropylalkohol -j-	15	50
	0,05% Hexylenglykol	8	on
	7,5	/Ά)
	1 λ
	J

^a) Als Treibstoffgrundlage diente ein Winterbenzin ersten Gütegrades ohne Frostschutzzusatz; Flüchtigkeit (ASTM D-86) 65% bei 100° C; Reid-Dampfdruck = 0,95 kg/cm². *>) Sämtliche Wagen waren mit V-8-Motoren ausgestattet.
^e) Mit Zweikammervergaser ausgestattet.

^d) Die Ungleichmäßigkeit der Maschine war geringer als mit 2% Isopropylalkohol oder 0,14% Hexylenglykol.

^e) Eine Periode besteht aus 30 Sekunden Laufzeit bei 1500 U/min und 15 Sekunden Leerlauf.

Diese Werte zeigen die außerordentliche Wirksamkeit eines Gemisches von Isopropylalkohol und Hexylenglykol im Volumenverhältnis von 20: 1 für die Herabsetzung der Häufigkeit des Aussetzens von Motoren um mindestens 66% und bis zu 100%. d. h. völlige Unterdrückung des Aussetzens.

Claims (6)

Patentansprüche.·

1. Treibstoff für Vergasermotore auf Benzinbasis, dadurch gekennzeichnet, daß er unter 2 Volumprozent des Benzins an einem Gemisch eines aliphatischen einwertigen Alkohols mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen im Molekül und eines aliphatischen Diols mit 4 bis 21 Kohlenstoffatomen im Molekül in einem Volumenverhältnis von mindestens 10, jedoch nicht mehr als 30 Teilen des einwertigen Alkohols je Teil des aliphatischen Diols enthält.

2. Treibstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aliphatische Diol 6 bis 8 Kohlenstoffatome im Molekül enthält.

3. Treibstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Methylrest des aliphatischen Diols unmittelbar an mindestens eines der Kohlenstoffatome gebunden ist, an welchem eine Hydroxylgruppe sitzt.

4. Treibstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der aliphatische einwertige Alkohol 1 bis 3 Kohlenstoffatome enthält.

5. Treibstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkohol Isopropylalkohol und das Diol 2-Methyl-2,4-pentandiol ist.

6. Treibstoff nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es 0,4 bis 1,8 Volumprozent des aliphatischen einwertigen Alkohols mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und 0,01 bis 0,095 Volumprozent eines aliphatischen Diols mit 6 bis 8 Kohlenstoffatomen im Molekül enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift St 8821 IVc/46a^e (bekanntgemacht am 12. 4.1956).

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 032 598.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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