DE1083967B

DE1083967B - Schmieroelgemisch und Treibstoff-Schmieroel-Gemisch fuer Zweitaktverbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE1083967B
Application number: DEE15741A
Authority: DE
Inventors: Ronald W Morton; Allan Prizeman; Alfred A J Sussums
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1957-05-03
Filing date: 1958-04-21
Publication date: 1960-06-23
Also published as: FR1205547A; GB828867A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Schmierölgemische und Treibstoff-Schmieröl-Gemische für Zweitaktverbrennungskraftmaschinen, bei denen die Schmierölkomponente eine schlamminhibierende Verbindung zusammen mit einer abgestimmten Zusammensetzung der Schmierölbestandteile enthält.

Zweitaktverbrennungskraftmaschinen werden mit einem Gemisch von Schmieröl und Benzin betrieben. Das Vermischen des Treibstoffs mit dem Schmieröl kann entweder außerhalb der Maschine oder in dem Treibstoffbehälter der Maschine vorgenommen werden. Es hat sich herausgestellt, daß moderne Zweitaktmaschinen hinsichtlich der an das Schmierölgemisch zu stellenden Anforderungen sehr kritisch sind, so daß ein einfaches Gemisch aus Schmieröl und Treibstoff z. B. vom Standpunkt der Verstopfung der Auspufföffnungen, der Abnutzung der Kolbenringe, der Abscheidungen auf dem Zylinderkopf und der allgemeinen Sauberhaltung der Maschine unter Umständen nicht ausreicht. Üblicherweise setzt man daher den für Zweitaktmaschinen bestimmten Gemischen Zusätze, wie Schlamminhibitoren und Oxydationsverzögerer, zu.

Es werden Prüfungen mit einer handelsüblichen .125-ccm-Einzylinder-Zweitakt-Motorradmaschine unter Verwendung eines normalen Benzins ausgeführt, welches 5 Volumprozent Schmieröl enthält. Die Maschine wird 25 Stunden bei verminderter Drosselventilöffnung eingefahren und dann 50 Stunden bei Vollgas unter genormten Bedingungen von Motorkühlung, Lufteintrittstemperatur und Feuchtigkeit laufen gelassen.

Hierbei werden Schmieröle zweier bestimmter Arten verwendet, und zwar einerseits eine Reihe von lösungsmittelextrahierten naphthenischen Mineralölen von verschiedener Viskosität und andererseits eine Reihe von lösungsmittelextrahierten paraffinischen Mineralölen von verschiedener Viskosität. Die Viskositäten der paraffinischen Mineralöle liegen im Bereich von 44 bis 59 SUS/98,9° C, diejenigen der naphthenischen Mineralöle im Bereich von 59 bis 120 SUS/98,9° C.

Fig. 1 zeigt die Wirkung der Viskosität des Schmieröls auf die Zylinderkopf ablagerungen. Man erkennt, daß bei einer gegebenen Viskosität die naphthenischen Mineralöle erheblich weniger Ablagerungen auf dem Zylinderkopf verursachen als die paraffinischen Mineralöle und daß außerdem die Ablagerungen mit der Viskosität der Mineralöle zunehmen. Eine annehmbare Menge von Zylinderablagerungen erhält man unter den Prüfbedingungen mit einem naphthenischen Mineralöl einer Viskosität von etwa 80 SUS/98,9° C. Viskositäten von mehr als etwa 85 SUS/98,9° C verursachen zu starke Ablagerungen Schmierölgemisch

und Treibstoff-Schmieröl-Gemisch

für Zweitaktverbrennungskraftmaschinen

Anmelder:

Esso Research and Engineering Company, Elizabeth, N.J. (V.St.A.)

Vertreter: E. Maemecke, Bexlin-Lichterfelde West,

und Dr. W. Kühl, Hamburg 36, Esplanade 36 a,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom. 3. Mai 1957

Ronald W. Morton, Didcot, Berkshire,

Allan Prizeman und Alfred A. J. Sussums,

Abingdon, Berkshire (Großbritannien),

sind als Erfinder genannt worden

auf dem Zylinderkopf, während Mineralöle mit Viskositäten von weniger als 35 SUS/98,9° C zu dünnflüssig sind, um eine ausreichende Schmierung der Maschine zu ermöglichen.

Fig. 2 zeigt, daß die Viskosität des Schmieröls einen ähnlichen Einfluß auf die Verstopfung der Auspufföffnung hat.

Fig. 3 zeigt die Wirkung der Viskosität eines naphthenischen Schmieröls auf die Abnutzung der Kolbenringe; je niedriger die Viskosität ist, desto größer ist der Verschleiß. Während ein naphthenisches Schmieröl mit einer Viskosität von etwa 80 SUS/98,9^O C einen Verschleiß der Kolbenringe in einem annehmbaren Ausmaß verursacht, führt eine niedrigere Viskosität zwar einerseits zu einem Mindestmaß an Verstopfung der Auspufföffnung und an Ablagerungen auf dem Zylinderkopf, aber andererseits zu einem übermäßigen Verschleiß der Kolbenringe. Man erkennt also, daß ein Schmieröl für Zweitaktmaschinen mit einer Viskosität von etwa 80 SUS/

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98,9° C, ζ. B. von 65 bis 85 SUS/98,9° C, eine gute Schmierung und gleichzeitig ein annehmbares Ausmaß von Ablagerungen auf dem Zylinderkopf und an Verstopfung der Auspufföffnung gewährleistet. Ein naphthenisches Schmieröl einer Viskosität von 78 SUS/98,9° C verhält sich beim Zusatz zu einem »Super«-Benzin im Verhältnis 1 :14 bei einer mit Vollgas auf dem Prüfstand mit der oben beschriebenen Zweitaktmaschine ausgeführten 50-Stunden-Prüfung zufriedenstellend.

Reine Mineralöle stellen jedoch nicht die günstigsten Schmiermittel für moderne Zweitaktmaschinen dar. Es ist daher noch ein Schlamminhibitor erforderlich, um die Maschine rein zu halten und den Verschleiß zu vermindern. Demgemäß bezieht sich ein älterer Vorschlag auf ein Treibstoff-Schmieröl-Gemisch für Zweitaktmotoren auf Grundlage von Benzin und einem Mineralschmieröl, z. B. der Typen SAE 20 bis 40, welches als Schlamminhibitor und/oder Oxydationsverzögerer eine öllösliche Bariumverbindung enthält. Als öllösliche Bariumverbindungen kommen im Rahmen dieses Vorschlages insbesondere Bariumsalze von geschwefeltem tert.-Octylphenol oder von sulfoniertem Wachs in Betracht, während als Schmieröle naphthenische Öle bevorzugt werden.

Setzt man nun aber einem reinen Mineralöl einer Viskosität von 65 bis 85 SUS/98,9° C einen metallhaltigen Schlamminhibitor und bzw. oder einen Oxydationsverzögerer zu, so erhält man bei Verwendung dieses Öls als Schmieröl in einer modernen Zweitaktmaschine keine zufriedenstellende Schmierung, obwohl das Öl für sich selbst ausreichende Schmierfähigkeit besitzt.

Wenn z. B. ein naphthenisches Mineralöl einer Viskosität von 78 SUS/98,9° C mit einem Zusatz von 1,2 Volumprozent Bariumdiisooctylphenolsulfid und 2,4% Calciumsulfonaten (30% wirksamer Sulfonatgehalt) zur Schmierung der oben beschriebenen Zweitaktmaschine verwendet wird, so tritt bei einer 50 Stunden dauernden, mit Vollgas durchgeführten Prüfung bereits vor Beendigung der Prüfdauer ein Festfressen der Maschine auf.

Die Erfindung betrifft ein Schmierölgemisch für Treibstoff-Schmieröl-Gemische zur Verwendung in Zweitaktmaschinen, welches ein naphthenisches Mineralschmieröl einer Viskosität zwischen 60 und 85 SUS/98,9° C und einen öllöslichen Schlamminhibitor und bzw. oder Oxydationsverzögerer enthält und dadurch gekennzeichnet ist, daß es außerdem eine 11 Volumprozent des Gesamtgemisches nicht unterschreitende Menge eines schwereren Mineralöls einer Viskosität von mehr als 100 SUS/98,9° C enthält. Die Erfindung betrifft weiterhin die Zusammensetzung eines Treibstoff-Schmieröl-Gemisches für Zweitaktverbrennungskraftmaschinen, welches einen geringen Volumanteil des erfindungsgemäßen Schmierölgemisches enthält.

Vorzugsweise besitzt die schwerere Mineralölkomponente des Schmierölgemisches eine Viskosität zwischen 100 und 200 SUS/98,9° C und ist in dem Gesamtgemisch in einer Menge zwischen 11,5 und 14 Volumprozent des Gesamtgewichts enthalten.

Vorzugsweise enthält das erfindungsgemäße Schmierölgemisch noch einen dritten Schmierölbestandteil, und zwar ein leichtes Schmieröl einer Viskosität zwischen 25 und 55 SUS/98,9° C. Dieses leichte Schmieröl dient zur Vorverdünnung der schwereren Schmieröle, damit sie sich in den Benzingemischen vor deren Eintritt in die Zweitaktmaschine leicht verteilen. Solche zur Vorverdünnung dienenden leichten Schmieröle sind als Bestandteile von Schmierölgemischen für Zweitaktmaschinen an sich bekannt.

. Die Viskositätsindices der Schmieröle sind nicht von der gleichen Bedeutung wie die Viskositäten und werden in jedem Falle durch die Bestandteile der Schmieröle bestimmt. So haben die naphthenischen Schmieröle im allgemeinen einen Viskositätsindex zwischen 75 und 105.

Als Schlamminhibitor für die Ölgemische nach der Erfindung kommt jeder an sich bekannte Schlamminhibitor in Betracht; vorzugsweise verwendet man jedoch ein öllösliches Alkali- oder insbesondere Erdalkalisulfonat. Das Sulfonat kann z. B. ein öllösliches Erdölsulfonat oder ein synthetisches Sulfonat sein. Die Molekulargewichte derartiger Sulfonate betragen vorzugsweise 300 bis 500. Die Menge des Schlamminhibitors kann zwischen 0,5 und 10 Volumprozent, vorzugsweise zwischen 1 und 3 Volumprozent, des Gesamtgemisches liegen.

Als Oxydationsverzögerer werden Erdalkalisalze von Alkylphenolsulfiden, insbesondere von Diisooctylphenolsulfid, bevorzugt. Derartige Verbindungen werden zweckmäßig hergestellt, indem man ein Alkylphenol, z. B. ein solches, bei welchem die Alkylgruppe 4 bis 12 C-Atome enthält, mit Schwefel umsetzt und das Umsetzungsprodukt mit einer Erdalkalibase neutralisiert. Das bevorzugte Erdalkalimetall ist Barium; man kann jedoch auch mit Calcium arbeiten. Auch gemischte Calcium-Barium-Salze können verwendet werden.

Weitere, gleichzeitig als Schlamminhibitoren und Oxydationsverzögerer wirkende Verbindungen sind die Umsetzungsprodukte von geschwefelten oder phosphorgeschwefelten Kohlenwasserstoffen mit Metallsulfonaten und/oder geschwefelten Alkylphenolaten, wie sie in der französischen Patentschrift 1 134 477 beschrieben sind. Vorzugsweise verwendet man von phosphorgeschwefeltem Polybuten und Bariumsulfonat und/oder Bariumalkylphenolat abgeleitete Verbindungen.

Der Oxydationsverzögerer ist in dem Gesamtschmierölgemisch in Mengen von 0,5 bis 5 Volumprozent, vorzugsweise von 1 bis 2 Volumprozent, enthalten.

Die folgenden Versuche zeigen, daß die Menge an schwerem Mineralöl in den erfindungsgemäßen Schmierölgemischen nicht unter 11 Volumprozent sinken darf, wenn man eine richtige Schmierung der Zweitaktmaschine erzielen will.

Die Versuche werden mit der oben beschriebenen handelsüblichen Zweitaktmaschine unter den gleichen Versuchsbedingungen ausgeführt. Das Schmierölgemisch besteht aus 52 Raumteilen eines lösungsmittelextrahierten naphthenischen Öls einer Viskosität von 74 SUS/98,9° C, welches mit 33 Raumteilen eines leichten Mineralöls einer Viskosität von 38 SUS/ 98,9° C verschnitten ist. Dieses leichte Mineralöl entspricht den ölen, die in der Praxis verwendet werden, um eine leichte Mischbarkeit des Schmieröls mit dem Benzin zu erzielen. Ferner enthält das Schmierölgemisch wechselnde Mengen eines hochviskosen Mineralschmieröls (Brightstock) einer Viskosität von 165 SUS/98,9⁰ C. Die Schmierölgemische werden einem Benzin im Volumverhältnis von 1 :14 zugesetzt. Die Motoren werden auf einem Prüfstand 25 Stunden bei verminderter Drosselventilöffnung eingefahren und dann 50 Stunden bei Vollgas laufen gelassen. Die Zeiten bis zum Festfressen der Maschine (soweit dieses überhaupt stattfindet) sind nachstehend angegeben.

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Hodiviskoses Mineralschmieröl (Brightstock), Volumprozent des gesamten Schmierölgemisches 0 I 9,5 I 12 I 14,5

Zeit bis zum Festfressen

Festfressen während der 25stündigen Anlaufzeit

nach 48 Stunden
bei Vollgas

Die erfindungsgemäßen Schmierölgemische können weitere bekannte Zusätze, z. B. oberflächenaktive Mittel, namentlich Fettsäure- oder Naphthensäurederivate von Polyalkylenglykolen, insbesondere die C₁₂- bis (^-Carbonsäurederivate von Polyäthylenglykol eines Molekulargewichts zwischen 150 und 250, z. B. Tetrapolyäthylenglykololeat, oder Polyalkylenglykolderivate in Mengen zwischen 0,05 und 0,5 Volumprozent der Gesamtmenge enthalten. Derartige PoIyäthylenglykolderivate verbessern die Reinheit der Maschine bei niedrigen Temperaturen.

Claims

Patentansprüche:

1. Schmierölgemisch für Treibstoff-Schmieröl-Gemische zur Verwendung in Zweitaktverbrennungskraftmaschinen, welches ein naphthenisches Mineralschmieröl einer Viskosität zwischen 65 und 85 SUS/98,9° C und einen öllöslichen Schlamminhibitor und bzw. oder Oxydationsverzögerer enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem eine 11 Volumprozent des Gesamtgemisches nicht unterschreitende Menge eines schwereren Mineralöls einer Viskosität von mehr als 100 SUS/98,9° C enthält.

kein Festfressen

2. Schmierölgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwerere Mineralöl eine Viskosität zwischen 100 und 200 SUS/98,9° C besitzt.

3. Schmierölgemisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es das schwerere Mineralöl in einer Menge zwischen 11,5 und 14 Volumprozent, bezogen auf die Gesamtmenge, enthält.

4. Schmierölgemisch nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem als drittes öl ein leichtes Mineralöl einer Viskosität zwischen 25 und 55 SUS/98,9° C enthält.

5. Schmierölgemisch nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es, bezogen auf die Gesamtmenge, 0,05 bis 0,5 Volumprozent eines Polyalkylenglykolderivates enthält.

6. Treibstoff-Schmieröl-Gemisch für Zweitaktverbrennungskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem überwiegenden Volumanteil Benzin und einem geringeren Volumanteil eines Schmierölgemisches nach Anspruch 1 bis 5 besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
österreichische Patentschrift Nr. 179 604.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

! 009 547/388 6.