DE1108508B

DE1108508B - Treibstoffe fuer Ottomotoren

Info

Publication number: DE1108508B
Application number: DEB54075A
Authority: DE
Inventors: Dr Erich Haarer; Dr Guenther Nottes; Dr-Ing Willy Wolf
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1959-07-18
Filing date: 1959-07-18
Publication date: 1961-06-08
Also published as: GB928694A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

B 54075 IVc/46a⁶

ANMELDETAG: 18. JULI 1959

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 8. JUNI 1961

Als Ursache für manche Schwierigkeiten beim Anlassen von Automobilmotoren, insbesondere während der kalten Jahreszeit, werden oft Ablagerungen von Eis im Vergaser, an der Drosselklappe und in der Leerlaufdüse festgestellt. Die im Winter angewandten Benzine enthalten zur Verbesserung der Startfähigkeit bei niedrigen Temperaturen bekanntlich verhältnismäßig mehr Anteile an leichtsiedenden Kohlenwasserstoffen, beispielsweise Butane und Pentane, als die Sommerbenzine.

Durch die Verdampfung der genannten Benzinanteile entstehen infolge der aufzubringenden Verdampfungswärme oftmals so niedrige Temperaturen im Vergaser, daß aus der eingesaugten, im allgemeinen feuchten Luft sich Wasser abscheidet und eine Vereisung des Vergasers hervorgerufen wird. Wenn auch eine solche Vereisung nicht in allen Fällen zum Stillstand des Motors führt, so kann sie doch einen beachtlichen Leistungsrückgang des Motors bewirken.

Zur Vermeidung dieser Nachteile hat man bereits eine Reihe von Zusätzen zu Benzin vorgeschlagen, die gleichzeitig benzin- und wasserlöslich sein müssen, denn sie sollen auch den Gefrierpunkt des Wassers herabsetzen.

So sind als Zusätze bekannt z. B. Isopropylalkohol, aliphatische zweiwertige Alkohole, Alkylenglykoläther, Dimethylformamid, Dioxolane, Pyrrolidon und seine Derivate.

Es wurde gefunden, daß Monomethylformamid in Verbindung mit einem oder mehreren der nachfolgend genannten Lösungsvermittler.·

a) niedrigsiedende einbasische aliphatische Alkohole von C₁ bis C₄,

b) Monoäther zweibasischer Alkohole,

c) sauerstoff- und/oder stickstoffhaltige Heterocyclen,

hervorragend als Antieismittel für Treibstoff geeignet ist.

Monomethylformamid ist in den meisten Benzinen, besonders bei niedrigen Temperaturen, nur sehr schwer löslich. Die Löslichkeit von Monomethylformamid ist in wasserhaltigen Benzinen noch weiter herabgesetzt, so daß es als vereisungshinderndes Agens bisher noch keine praktische Bedeutung erlangt hat.

Als Lösungsvermittler der obengenannten Gruppe a) eignen sich z. B. Methanol, Äthanol, Isopropanol und Isobutanol.

Zum Beispiel können 20 Volumteile Monomethylformamid mit 80 Volumteilen Methanol oder 30 Volumteile Monomethylformamid mit 70 Volumteilen Isobutanol in Lösung gebracht werden. Diese Mi-Treibstoffe für Ottomotoren

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik

Aktiengesellschaft,
Ludwigshafen/Rhein

Dr. Erich Haarer, Dr. Günther Nottes

und Dr.-Ing. Willy Wolf, Ludwigshafen/Rhein,

sind als Erfinder genannt worden

schungen sind so weit benzinlöslich, daß man ohne weiteres mehrere Gewichtsprozent Treibstoffe zusetzen kann.

Geeignete Lösungsvermittler der Gruppe b) sind z. B. Äthyldiglykoläther, Propyldiglykoläther, Monoäthylglykoläther, Monopropylglykoläther.

So wird z. B. aus 25 Volumteilen Monomethylformamid und 75 Volumteilen Butyldiglykoläther eine Mischung erhalten, von der man mehrere Gewichtsprozente einem Treibstoff zugeben kann.

Als Lösungsvermittler der Gruppe c) kommen in Frage z. B. Pyrrolidon und seine Derivate sowie Dioxalane.

So geben beispielsweise 35 Volumteile Monomethylformamid mit 65 Volumteilen Methylpyrrolidon eine Mischung, die in Treibstoffen löslich ist. Ein Teil des Methylpyrrolidons kann durch Methanol oder Isobutanol ersetzt werden. Geeignete Mischungen sind z. B. 20 Volumteile Monomethylformamid, 60 Volumteile Isobutanol und 20 Volumteile Methylpyrrolidon.

In sehr vielen Fällen zeigen sich bei der Anwendung von Monomethylformamid mit anderen der obengenannten Lösungsvermittler synergistische Effekte. Eine besonders starke synergistische Wirkung zeigt z.B. eine Mischung aus Monomethylformamid, Methanol, Isobutanol und Methylpyrrolidon. Man kann dabei eine Mischung aus z.B. 15Volumteilen Monomethylformamid, 30 Volumteilen Methanol, 20 Volumteilen Isobutanol und 35 Volumteilen Methylpyrrolidon wählen. Es können jedoch auch andere Mischungsverhältnisse mit niedrigeren oder höheren Anteilen an Monomethylformamid, z. B. 5, 10, 20

10Sf 610/240

oder 30 Volumteilen oder darüber, angewandt werden. Diese Mischungen können den Kraftstoffen unmittelbar zugegeben werden, wobei bereits geringe Mengen, z. B. 0,01 bis 2 Gewichtsprozent, eine sehr gute vereisungsverhindernde Wirkung ausüben.

Beschreibung der BASF-Apparatur zur Prüfung von vereisungsverhindernden Zusätzen zu Vergaserkraftstoffen (vgl. Abb. 1):

Ein Vierzylinder-Viertakt-Ottomotor 1 mit gekuppeltem Generator la als Bremse wird mit etwa Viertellast bei 1500 U/min und im Leerlauf abwechselnd betrieben. Die Laufzeiten betragen beispielsweise 50 Sekunden Viertellast und 10 Sekunden Leerlauf. Wenn nach dreimaligem Wechsel der Motor ohne Störung durchläuft, ist eine Vergaservereisung nicht eingetreten; bleibt der Motor, insbesondere beim Wechsel von Leerlauf in Viertellast, stehen, so ist eine Vereisung des Vergasers festzustellen.

Bei bestimmten Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten der zur Verbrennung benötigten Ansaugluft tritt gut reproduzierbar ein Vereisen des Vergasers ein. Das Prüfaggregat muß dementsprechend derart eingerichtet sein, daß jede gewünschte Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit der Ansaugluft eingestellt werden kann. Bei der vorliegenden BASF-Apparatur wird die Ansaugluft 2 nach Reinigung in einem Filter 2a zuerst über einen Behälter 3 mit Silikagel zum Trocknen geleitet. Anschließend wird die Luft in einer Vorkühlschlange 4 mit Wasser und einer Tiefkühlschlange 5 mit Kohlensäure auf eine Temperatur von beispielsweise —15° C gekühlt.

Es hat sich gezeigt, daß die Vereisung des Vergasers bei Motorbetrieb mit Benzin ohne Vereisungsverhinderer in einem Temperaturbereich von etwa —10 bis +15⁰C und einer relativen Luftfeuchtigkeit zwischen etwa 60 und 100% eintritt.

Die kalte und trockene Ansaugluft wird kurz vor Eintritt in den Vergaser auf eine bestimmte Temperatur und Feuchtigkeit genau eingestellt und die Vereisung am Vergaser bei jeder Temperatur zwischen —10 und + 15°C und den verschiedenen relativen Luftfeuchtigkeiten zwischen 60 und 100% ermittelt.

Vergleicht man die Störflächen folgender Produkte:

Isobutylalkohol,
Methanol,
Methylpyrrolidon,
Dimethylformamid,
Mischung A und
Mischung B,

miteinander, indem man die jeweils erhaltene Störfläche, bezogen auf die jeweils zugesetzte Menge, in einem Diagramm einzeichnet (Abb. 3), so zeigt sich, daß die Mischungen A und B den übrigen genannten Produkten hinsichtlich ihrer vereisungsverhindernden Wirkung weit überlegen sind.

Eine Störfläche für Monomethylformamid kann nicht ermittelt werden, da diese Verbindung für sich, d. h. ohne Anwendung von Lösungsvermittlern, in dem genannten Benzin nicht löslich ist.

Beispiel 2

80 Volumprozent Monomethylformamid werden mit 10 Volumprozent Methanol und 10 Volumprozent Isobutanol versetzt und gut umgerührt, wobei eine klare Lösung entsteht. Gibt man diese Mischung B zu einem Super-Benzin mit einer Störfläche von 47,7 cm², so erhält man folgende Werte:

Super-Benzin
desgl.
desgl.

Zusatz

Volumprozent
Mischung B

0,05
0,1

Beispiel 3

Störfläche

cm/²

47,7
7
2

Beispiel 1

45

Trägt man in einem Diagramm als Abszisse der Temperatur und als Ordinate die Punkte relativer Luftfeuchtigkeit ein, bei denen Vereisen bzw. kein Vereisen stattfindet, so erhält man eine Kennlinie, die für das untersuchte Benzin charakteristisch ist. Diese Kennlinie umschließt eine Fläche, die sogenannte Störfläche. Die Bedingungen der Ansaugluft hinsichtlich Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit, die innerhalb dieser Fläche liegen, führen zur Vereisung des Vergasers. Die Störfläche wird in Quadratzentimetern angegeben.

Untersucht man ein Super-Benzin in der oben beschriebenen BASF-Apparatur, so zeigt sich, daß das Benzin eine Störfläche von 47,7 cm² ergibt (s. Abb. 2). Gibt man zu diesem Benzin 0,05 Volumprozent einer Mischung aus 16 Volumteilen Monomethylformamid, 30 Volumteilen Methanol, 21 Volumteilen Isobutanol und 33 Volumteilen Methylpyrrolidon (die Mischung wird im folgenden als »Mischung A« bezeichnet), so wird die Störfläche auf 32,2 cm² verkleinert. Eine Erhöhung der Konzentration auf 0,1 bzw. 0,25 Volumprozent reduziert die Störfläche weiter auf 3,0 bzw. 1,0 cm².

Ein kalter, wassergekühlter Ottomotor eines im Freien stehenden Wagens braucht mit einem normalen Fahrbenzin bei feuchtem Winterwetter bei einer Außentemperatur von 0 bis etwa + 7° C etwa 5 bis 6 Minuten nach dem Anlassen zum Warmlaufen. Dabei ist zunächst eine sehr starke Abkühlung des Vergasers festzustellen (um etwa 10 bis 15⁰C). Der Motor bleibt leicht stehen und läuft auch bei angezogener Drosselklappe stoßweise und unruhig (Eiskristallbildung im Vergaser).

Fügt man dem genannten Benzin jedoch 0,1 Volumprozent der Mischung A (s. Beispiel 1) hinzu (sie ist in diesem Benzin auch bei Wintertemperaturen leicht löslich), so tritt keinerlei Vereisung mehr auf, der Vergaser bleibt eisfrei, und es zeigen sich keinerlei Störungen bei Inbetriebnahme des Wagens.

Beispiel 4

Ein kalter, wassergekühlter Ottomotor eines im Freien stehenden Wagens der 1,7-1-Klasse benötigt mit einem Super-Benzin bei feuchtem Herbstwetter, bei einer Außentemperatur von +1 bis + 7 ⁰C, etwa 6 bis 7 Minuten nach dem Anlassen zum Warmlaufen. Dabei ist zunächst eine sehr starke Abkühlung des Vergasers festzustellen (um etwa 10 bis 15° C). Der Motor bleibt leicht stehen und läuft auch bei angezogener Drosselklappe stoßweise und unruhig (Eisbildung im Vergaser). Fügt man dem genannten

Benzin jedoch 0,12 Volumprozent der Mischung aus Monomethylformamid und Butyldiglykoläther hinzu (sie ist in diesem Benzin leicht löslich), so tritt auch bei Herbstwetter keinerlei Vereisung mehr auf. Der Vergaser bleibt eisfrei, und es zeigen sich keinerlei 5 Störungen bei Inbetriebnahme des Wagens.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Treibstoffe für Ottomotoren, gekennzeichnet durch einen Zusatz einer geringen Menge Monomethylformamid und einem oder mehrerenLösungsvermittlern aus der Gruppe der

a) niedrigsiedenden einbasischen aliphatischen Alkohole von C₁ bis C₄,

b) Monoäther zweibasischer Alkohole,

c) sauerstoff- und/oder stickstoffhaltigen Heterocyclen.

2. Treibstoffe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zusatz von Monomethylformamid und Methanol.

3. Treibstoffe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zusatz von Monomethylformamid und Isobutanol.

4. Treibstoffe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zusatz von Monomethylformamid, Methanol und Isobutanol.

5. Treibstoffe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zusatz von Monomethylformamid und Methylpyrrolidon.

6. Treibstoffe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zusatz von Monomethylformamid, Methylpyrrolidon und Methanol.

7. Treibstoffe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zusatz von Monomethylformamid, Methylpyrrolidon und Isobutanol.

8. Treibstoffe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zusatz von Monomethylformamid, Methylpyrrolidon, Methanol und Isobutanol.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 955 640.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen