DE1086942B - Motorbenzin - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Motortreibstoffe, die ein besseres Arbeiten der Maschine unter kalten, feuchten Witterungsbedingungen ermöglichen.

Bei Kraftfahrzeugmaschinen tritt bekanntlich häufig ein Aussetzen der Maschine, insbesondere während der Anwärmperiode, auf. Diese Schwierigkeit ist besonders ausgeprägt bei neuzeitigen Fahrzeugen, die selbsttätige Getriebe haben und bei denen demzufolge eine Begrenzung in der maximal zulässigen Leerlaufgeschwindigkeit besteht. Ein Aussetzen oder Stehenbleiben dieser Art stellt natürlich eine Gefahr hinsichtlich der Sicherheit sowie einen entschiedenen Nachteil beim häufigen Wiederanlassen der Maschine dar.

Es ist nun festgestellt worden, daß das Aussetzen oder Stehenbleiben der Maschine während der Anwärmperiode auf die Bildung von Eis auf der Drosselklappe und dem benachbarten Vergaserzylinder zurückzuführen ist. Das Wasser, welches das Eis bildet, stammt nicht aus dem Benzin, d. h., es ist kein eingeschlossenes Wasser, sondern es stammt aus der Luft, die in den Vergaser eintritt. Wie oben erwähnt, tritt das Aussetzen des Motors im allgemeinen in kalter, feuchter Witterung auf, wenn die Temperaturen über etwa —1°C und unter etwa 16° C liegen und die relative Feuchtigkeit etwa 65 °/o und mehr, bis zu 100 °/o beträgt. Die kritischsten Bedingungen sind Temperaturen von 1,5 bis 4,5° C und eine relative Feuchtigkeit von 100%.

Wenn das Benzin in dem Vergaser verdampft, setzt es die Temperatur des umgebenden Metalls um soviel wie 28° C herab. Die in der eintretenden Luft enthaltende Feuchtigkeit kommt mit diesen Teilen in Berührung und beginnt auf der Drosselklappe und in dem Vergaserzylinder Eis aufzubauen. Je feuchter diese Luft ist, um so stärker ist der Aufbau von Eis. Wenn dann die Maschine leer läuft, schließt sich die Drosselklappe, und das Eis sperrt den normalen geringen Luftstrom durch den kleinen Zwischenraum der Drosselklappe und der Vergaserwandung ab. Dies bewirkt, daß die Maschine aussetzt oder stehenbleibt. Die Maschine kann gewöhnlich wieder angelassen werden, wenn die Wärme aus der Rohrleitung das Eis ausreichend schmilzt. Das Aussetzen der Maschine dauert jedoch an, bis sie vollständig angewärmt ist.

Benzin ist ein Gemisch von Kohlenwasserstoffen mit einem Anfangssiedepunkt zwischen etwa 24 und 57°C und einem Endsiedepunkt zwischen etwa 121 und 233° C. Der Siedebereich des Benzins macht sich natürlich in seiner Flüchtigkeit geltend. So ist ein höhersiedendes Benzin weniger flüchtig und führt zu einer geringeren Schwierigkeit hinsichtlich des Aussetzens der Maschine. Im modernen Maschinenbetrieb ist es jedoch nicht günstig, das Aussetzen der Ma-Motorbenzin

Anmelder:

Socony Mobil Oil Company, Inc.,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dt. E. Wiegand, München 15,

und Dipl.-Ing. W. Niemann,
Hamburg 1, Ballindamm 26, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 7. Januar 1958

Harry John Andress jun., Pitman, N. J.,

und Paul Yoke Chan Gee, Woodbury, N. J. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

schine mittels erhöhter Flüchtigkeit zu steuern, weil dadurch andere Arbeitseigenschaften beeinflußt werden.

Es wurde gefunden, daß ein Zusatz kleiner Mengen von Bernsteinsäuremonoamiden die der Vergaservereisung zuzuschreibenden Schwierigkeiten hinsichtlich des Aussetzens der Maschine zu überwinden gestatten. Die erfindungsgemäß dem Benzin zugesetzten Verbindungen weisen die allgemeine Formel

CH₂-CHo-C

H'

OH

auf, in welcher R eine Alkylgruppe bedeutet, die 10 bis 30 Kohlenstoffatome enthält und bei der ein tertiäres Kohlenstoffatom unmittelbar an das Stickstoffatom gebunden ist.

Es ist die Verwendung öllöslicher acyclischer sekundärer Aminoalkylenamide als Zusatzmittel für Leichtbenzin zum Zwecke der Verhinderung oder Entfernung von Vergaserablagerungen aus Verunreinigungen der Luft bekannt. Derartige Stoffe stellen jedoch keine Antieismittel im Sinne der Erfindung dar.

Es ist ferner ein Kraftstoffgemisch auf Benzinbasis bekannt, das einen geringen Gehalt an einem flüchtigen primären Aminoalkanol als Zusatzstoff enthält, um Betriebsschwierigkeiten infolge der Bildung von

009 570/220

3 4

Eis im Vergaser zu verhindern bzw. als Rostschutz- kann auch eine kleine Menge von etwa 0,01 bis 1 Gemittel zu dienen. Bei diesen Aminoalkanolen handelt wichtsprozent an einem Lösungsmittelöl (Obenes sich um Stoffe, die strukturmäßig einer ganz an- Schmieröl) enthalten. Geeignete öle sind z. B. Destilderen chemischen Klasse als die erfindungsgemäß an- latöle mit Viskositäten in dem Bereich von etwa 50 zuwendenden Monoamide der Bernsteinsäure ange- 5 bis 500 SUS bei 38° C. Es können auch synthetische hören, so daß sie weder in' ihrem Aufbau noch in ihrer öle., wie Diesteröle, Polyalkylenglykole, Silikone, Wirkung miteinander zu vergleichen sind. Phosphatester, Polypropylene, Polybutylene od. dgl.,

Die erfindungsgemäßen Zusatzstoffe können nach verwendet werden.

irgendeinem bekannten Verfahren erhalten werden, Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger

vorzugsweise durch Erwärmen von Bernsteinsäure- io Beispiele näher erläutert.

anhydrid mit einem primärenTertiäralkylmonoamin mit Die in den Beispielen benutzten Aminreagenzien

etwa 12 bis 24 Kohlenstoffatomen je Molekül in äqui- sind Gemische von reinen Aminen. Das »AminA« molaren Mengen auf 65 bis 15O⁰C während einer ist ein Gemisch von primären Aminen, bei denen ein Zeitdauer von 1 bis 3 Stunden. Die Addition geht tertiäres Kohlenstoffatom einer tertiären Butylgruppe leicht ohne die Bildung von Wasser vor sich. Sie 15 an die Amino- (—NH₂) Gruppe gebunden ist und die können auch, was jedoch weniger erwünscht ist, durch 12 bis 15 Kohlenstoffatome und im Mittel 12 Kohlengeregelte Reaktion zwischen äquimolaren Mengen von stoffatome je Molekül enthalten. Das Gemisch enthält Bernsteinsäure und dem tertiären Alkylamin unter etwa 85 Gewichtsprozent primäres t-Dodecylamin, Entfernung von 1 Mol Wasser je Mol gebildetem etwa 10 Gewichtsprozent primäres t-Pentadecylamin Monoamid erhalten werden. Es muß jedoch Vorsorge 20 und verhältnismäßig kleine Mengen, d. h. weniger als getroffen werden, daß die Entfernung von 2 Mol 5 Gewichtsprozent an Aminen mit weniger als 12 oder Wasser, die zur Bildung des zyklischen Imids führt, mehr als 15 Kohlenstoffatomen. Das »AminB« ist ein vermieden wird. Gemisch von primären tertiären Alkylaminen mit 18

Die Amine sind die primären tertiären Alkylmono- bis 24 und im Mittel etwa 20 Kohlenstoffatomen je amine, in welchen eine primäre Aminogruppe(—NH₂) 25 Molekül. Bei diesem Amin ist ein tertiäres Kohlenunmittelbar an ein tertiäres Kohlenstoffatom gebun- Stoffatom an die —NH₂-Gruppe gebunden. Das Geden ist und welche 10 bis 30 Kohlenstoffatome je misch enthält etwa 40 Gewichtsprozent primäres tertiäre Alkylgruppe enthalten. Sämtliche Amine ent- t-Octadecylamin, etwa 30 Gewichtsprozent primäres halten die Gruppe t-Eikosylamin, etwa 15 Gewichtsprozent primäres

30 t-Dokosylamin, etwa 10 Gewichtsprozent t-Tetrakosylamin und eine kleine Menge, d. h. weniger als 5 Ge-

' wichtsprozent, an anderen Aminen.

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' Beispiel 1

Ein Gemisch aus 100 g (0,5 Mol) des Amins A,

Beispiele von geeigneten Aminen sind: primäres 50 g (0,5 Mol) Bernsteinsäureanhydrid und 50 g t-Dodecylamin, primäres t-Tetradecylamin, primäres Xylol als Verdünnungsmittel wird unter Rühren t-Pentadecylamm, primäres t-Hexadecylamin, primä- 3 Stunden bei 80 bis 85° C erhitzt, um das Monoamid res t-Octadecylamin, primäres t-Eikosylamin, primä- 40 zu bilden. Das Reaktionsprodukt ist bei Raumtemperes t-Tetrakosylamin und primäres t-Triakontylamin. ratur klar und flüssig.
Diese Amine können nach verschiedenen bekannten . .

Verfahren erhalten werden. Spezifische Verfahren Beispiel I

zur Herstellung der primären t-Alkylamine sind im Ein Gemisch aus 152 g (0,5 Mol) des Amins B und

Journal of Organic Chemistry, Bd. 20, S. 295ff. 45 50 g (0,5 Mol) Bernsteinsäureanhydrid wird 2 Stun-(1955), beschrieben. Es kommen auch Gemische solcher den bei 110⁰C gerührt, um das Monoamid des Amine in Frage. Diese können aus einer Polyolefin- Amins B zu bilden,
fraktion, z. B. Polypropylen- und Polybutylenproduk-

ten, dadurch erhalten werden, daß die Fraktion zu- rji_e Wirksamkeit zur Hemmung des Aussetzens

nächst mit Schwefelsäure und Wasser zu dem ent- 50 äer Maschine

sprechenden Alkohol hydratisiert, dann der Alkohol

mit trockenem Chlorwasserstoff zu Alkylchlorid um- Die Fähigkeit der Succinamidsäuren gemäß der

gewandelt und schließlich das Chlorid unter Druck Erfindung, das Aussetzen oder Stehenbleiben der mit Ammoniak kondensiert wird, um ein Gemisch Maschine zu hemmen oder zu verhindern, wird durch aus primären t-Alkylaminen zu erzeugen. 55 die folgende Prüfung veranschaulicht.

Die Menge an Bernsteinsäuremonoamiden, die dem Eine Standard-Chevrolet-Maschine, die mit einem

Motorbenzin zugesetzt wird, kann zwischen etwa Holley-Vergaser mit einzigem Abwärtszug ausge-0,005 und etwa 0,50 Gewichtsprozent, bezogen auf rüstet ist, wird in einem »Kälte«-Raum angeordnet, das Gewicht des Benzins, betragen. Vorzugsweise der auf 1O⁰C gekühlt ist. An der Drosselklappenwerden Mengen zwischen etwa 0,01 und 0,05 Ge- 60 welle ist ein Thermoelement angebracht, um die wichtsprozent verwendet. Klappentemperatur aufzuzeichnen. Zwischen den Ver-

Die Zusatzstoffe gemäß der Erfindung können in gaser und die Rohrleitung ist eine Isolierscheibe von dem Benzin zusammen mit anderen bekannten, das 13 mm Dicke zwischengeschaltet, um eine Wärme-Aussetzen der Maschine hemmenden Zusatzmitteln leitung auszuschalten. Das ganze Rohrleitungssystem oder mit anderen Zusätzen, welche dem Benzin andere, 65 ist mit einer Asbesthülle abgedeckt, um den Vergaser verbesserte Eigenschaften erteilen sollen, verwendet gegen Wärmekonvektion und Wärmestrahlung abzuwerden. So können in dem Benzin Antiklopfmittel, schirmen. Es wird eine Sprühkammer benutzt, um die Vorzündungsinhibitoren, Antirostmittel, Metalldeakti- ankommende Luft mit Feuchtigkeit zu sättigen, bevierungsmittel, Farbstoffe, Antioxydationsmittel, Rei- vor sie in einen Eisturm eintrat, in welchem die Luft nigungsmittel od. dgl. vorhanden sein. Das Benzin 70 auf etwa 1,5° C gekühlt wird.

ι übt*

Bei der Durchführung einer Prüfung wird die Maschine zunächst während etwa 10 Minuten mit 2000 U/Min, laufen gelassen, um ihre Temperatur auf ein Gleichgewicht zu bringen. Die Maschine wird dann abgeschaltet. Sobald die Temperatur der Drosseiklappen welle auf 4,5⁰C angestiegen ist, wird die Maschine wieder angelassen, wobei die Leerlaufgeschwindigkeit auf 400 bis 500 U/Min, eingestellt wird, so daß der Grundtreibstoff ein Aussetzen bei Leerlauf in 10 Sekunden oder weniger nach einer Laufzeit von 20 bis 40 Sekunden bewirkte. »Laufzeit« bedeutet die Zeitdauer, während welcher die Maschine mit 2000 U/Min, laufen gelassen wird, bevor sie in den Leerlauf zurückgeführt wird.

Sämtliche Läufe werden begonnen, sobald die Drosselklappenwelle eine Temperatur von 4,5° C erreicht hat. Im Augenblick des Startens wird der Drosselhebel in die Stellung für 2000 U/Min, bewegt und eine Stoppuhr in Gang gesetzt. Am Ende der ausgewählten Laufzeit wird der Drossselhebel in die Stellung für Leerlauf bewegt. Die Zeit, welche erforderlich ist, um die Maschine stillzusetzen, wird aufgezeichnet. Für jedeLaufzeit werden mehrere Prüfungen vorgenommen, und es wird daraus der Mittelwert bestimmt.

Zur Bewertung eines Zusatzstoffes wird zunächst der Grundtreibstoff und danach verschiedene Konzentrationen des Zusatzstoffes geprüft. Das System wird zwischen den Prüfungen mittels des für den nächsten Lauf zu verwendenden Treibstoffs ausgespült. Die durch den Zusatzstoff bewirkte Verbesserung kommt dadurch zum Ausdruck, daß sich eine längere Laufzeit (im Vergleich zu dem Grundtreibstoff) ergibt, um das Stillsetzen der Maschine in 10 Sekunden oder weniger zu bewirken, wenn die Maschine leer läuft. Der Zusatzstoff ist um so wirksamer, je länger die Laufzeit ist.

Es werden zwei Prüfbenzine verwendet. Das »Benzin X« ist ein Gemisch aus 63 Volumprozent katalytisch gekracktem Benzin, 17 Volumprozent straightrun-Benzin, 8 Volumprozent Benzol und 12 Volumprozent Toluol eines ASTM-S iedebereiches von 40 bis 199⁰C und eines 5O«/oigen Destillations- (Mittelsiede) Punktes von 95° C. Das »Benzin Y« enthält 66 Volumprozent katalytisch gekracktes Benzin, 2 Volumprozent straight-run-Benzin, 12 Volumprozent Benzol, 8 Volumprozent Toluol und 12 Volumprozent Butane und besitzt einen ASTM-Destillationsbereich von 27 bis 147° C sowie einen Mittelsiedepunkt von 93°C.

Die Ergebnisse einer Reihe von Prüfungen hinsichtlich des Aussetzens der Maschine mit diesen Benzinen und mit den Benzinen, die veränderliche Mengen der Verbindung des Beispiels 1 enthielten, sind in der nachstehenden Tabelle angegeben.

Versuch Nr.	Zugesetzte Verbindung	Benzin	Konzen tration in Gewichts	Laufzeit bis zur 10-Sekunden- Aussetzzeit
			prozent	in Sekunden
1	keine	X	0,0	80
2	Beispiel 1	X	0,01	130
3	Beispiel 1	X	0,02	130
4	keine	Y	0,0	60
5	Beispiel 1	Y	0,013	100
6	Beispiel 1	Y	0,065	120

Aus den Werten der vorstehenden Tabelle ist ersichtlich, daß die gemäß der Erfindung den Benzinen zugesetzten Bernsteinsäuremonoamide eine Vereisung und ein Aussetzen der Maschine verhindern. Es sind auch andere Bernsteinsäuremonoamide, die unter die angegebene Formel fallen, brauchbar, wenn sie auch in ihrer Wirksamkeit nicht völlig gleichwertig sind.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Motorbenzin, gekennzeichnet durch den Gehalt an einer kleinen Menge an einem Monoamid der Bernsteinsäure der Formel

f IN ' \s ' Ks-LXo " ν-tlo \-*

H'

OH

in welcher R eine oder mehrere tertiäre Alkylgruppen mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen bedeutet und bei denen ein tertiäres Kohlenstoffatom unmittelbar an das Stickstoffatom gebunden ist.

2. Motorbenzin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R ein Gemisch von tertiären Alkylgruppen aus etwa 85 Gewichtsprozent tertiärem Dodecyl und etwa 10 Gewichtsprozent tertiärem Pentadecyl ist.

3. Motorbenzin nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 0,005 bis etwa 0,5 Gewichtsprozent des Monoamids, bezogen auf das Gewicht des Benzins, enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 007 557, 1 014 784.