DE1221050B - Dieselkraftstoffe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

ClOl

Deutsche Kl.: 46 a6 - 7

S80128IVd/46a6
28.Juni 1962
14. Juli 1966

Die Erfindung betrifft Dieselkraftstoffe.

Infolge der ausgedehnten Verwendung katalytischer Verfahren zum Kracken von Gasölen in den letzten Jahren wurden große Mengen gekrackter und cyclischer öle im Siedebereich von 175 bis zu 400⁰C erzeugt. öle dieser Art werden normalerweise in beträchtlichen Mengen als Bestandteile von Heizölen, Brennerölen und Dieselkraftstoffen verwendet. Bei der Verwendung in Dieselkraftstoffen zeigen diese Öle eine ausgesprochene Neigung zu der Bildung von schädlichen Ablagerungen auf den Einspritzdüsen und an den Wänden der Brennkammer. Bekanntlich verursachen übermäßige Ablagerungen an den Einspritzdüsen ein Zerreißen der Kraftstoffstrahlmuster, wodurch es zu einer übermäßigen Rauchentwicklung kommt. Außerdem verursachen Ablagerungen bzw. Koksansatz an der Düsennadel ein Hängenbleiben derselben im Nadelventil, was vielleicht am meisten zu der übermäßigen Rauchentwicklung bei Dieselmotoren beiträgt. Ferner können auch andere Ablagerungen im Verbrennungsraum teilweise dem Dieselkraftstoff zugeschrieben werden und sind bekannt dafür, daß sie eine wirksame Verbrennung stark beeinträchtigen, was wiederum zu einer übermäßigen Rauchentwicklung in dem Auspuff von Dieselmotoren beiträgt. Es ist eine wohlbekannte Tatsache, daß die nicht verbrannten Teile des Kraftstoffes, die mit dem Auspuff aus solchen Motoren ausgestoßen werden, die Hauptquelle des sogenannten »Smogs« bilden, der in den Hauptbevölkerungszentren des Landes und um dieselben herum vorhanden ist. Ebenso bekannt sind auch die schädlichen Einwirkungen des Smogs auf die belebte und die unbelebte Umwelt. Obwohl bereits viele Vorschläge zur Verminderung der Auspuffgase aus Dieselmotoren vorgeschlagen bzw. unterbreitet worden sind, so z. B. das Vermischen des Dieselkraftstoffes mit verschiedenen Additiven bzw. Zusatzstoffen, ebenso zahlreiche Apparate zur Bekämpfung des Smogs, wobei die unverbrannten Produkte der Verbrennung aufgezehrt werden, und eine verbesserte Konstruktion der Motoren, so erwiesen sich doch alle diese Vorschläge als unannehmbar, und infolgedessen ist keine der vorgeschlagenen Lösungen des Problems heutzutage in allgemeiner Verwendung.

Man hat nun herausgefunden, daß die Bildung der oben beschriebenen schädlichen Ablagerungen sowie von Rauch im Auspuff durch die Verwendung gewisser Polyoxyalkylenverbindungen verhindert oder doch wenigstens eingeschränkt werden kann. Diese Verbindungen wurden bisher als Obenschmiermittel sowie als Mittel gegen das Vereisen in verschiedenen Benzingemischen vorgeschlagen. Man hat jedoch nie Dieselkraftstoffe

Anmelder:

Shell

Internationale Research Maatschappij N. V.,

Den Haag

Vertreter:

Dipl.-Chem. Dr. phil. E. Jung, Patentanwalt,

München 23, Siegesstr. 26

Als Erfinder benannt:
Charles Edwin Davis,
El Sobrante, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 30. Juni 1961 (120 970)

geahnt, daß derartige Verbindungen auch in Dieselmotoren wirksam sein könnten, um die Koksablagerungen infolge der Verbrennung oder Rauch im Auspuff herabzusetzen.

Die Erfindung sieht also Dieselkraftstoffe vor, die aus einem oder mehreren Kohlenwasserstoffen vom Siedebereich von 175 bis 400° C bestehen und dadurch gekennzeichnet sind, daß sie 0,001 bis zu 1,0 Gewichtsprozent einer öllöslichen Polyoxyalkylenverbindung oder eines öllöslichen Gemisches von Polyoxyalkylenverbindungen der allgemeinen Formel

R¹ — O — (R² — O—)„R³

enthalten, in der R¹ ein Wasserstoffatom oder einen Alkylenrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, R² einen 1,2-Alkylenrest mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen, R³ einen Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet und η eine Zahl ist, wobei ferner mindestens 25% der 1,2-Alkylenreste 1,2-Propylenreste sind und die durchschnittliche Anzahl der 1,2-Alkylenreste in einem Gemisch von Polyoxyalkylenverbindungen so gewählt werden muß, daß die Viskosität des Gemisches sich auf 7 bis zu 1100 cSt beläuft.

Die erfindungsgemäß verwendeten Polyoxyalkylenverbindungen sind im wesentlichen nicht flüchtig, haben einen niedrigen Dampfdruck, zersetzen sich bei erhöhten Temperaturen, um völlig flüchtige Zersetzungsprodukte zu bilden, sind fähig, die Einspritz-

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düsen und. verschiedene andere Oberflächen innerhalb des Verbrennungsraums zu benetzen, und zeigen eine gute Lösungsfähigkeit bei hohen Temperaturen für die Ausscheidungen aus Kraftstoff und Schmieröl innerhalb der Brennkammer. .

Vorzugsweise enthalten die endständigen Alkylreste der Polyoxyalkylenverbindungen 1 bis 6 Kohlenstoffatome. Weiterhin wird vorgezogen, daß die endständigen Alkylreste unverzweigt sind.

Die erfindungsgemäßen Dieselkraftstoffe können ein Gemisch aus Monohydroxy-polyoxyäthylen-oxy-1,2-propylen-butyl-monoäthern enthalten, wobei die Oxyäthylen- und Oxypropylengruppen aufs Geratewohl durch die ganze Kette verteilt sind und die Oxyäthylen- und Oxy-l,2-propylenreste in einem Verhältnis von 1:1 vertreten sind.

Vorzugsweise soll die Viskosität des Gemisches der Polyoxyalkylenverbindungen sich auf mindestens 11,7 cSt, insbesondere auf mindestens 28,6 cSt belaufen und 391 cSt, insbesondere bzw. besser noch 261 cSt nicht überschreiten.

Der bevorzugte Konzentrationsbereich der Polyoxyalkylenverbindungen beläuft sich auf 0,01 bis zu 0,1 Gewichtsprozent.

Diese flüssigen Kohlenwasserstoffe können Erdöldestillate oder gekrackte Erdöldestillate oder auch Gemische derselben sein.

Außer den Polyoxyalkylenverbindungen können die erfindungsgemäßen Dieselkraftstoffe in der Regel auch noch andere Zusätze enthalten, so z. B. Cetanzahlverbesserer (Zündwilligkeit), Metalldesaktivatoren, Rostverhinderer und Antioxydantien.

Beispiel

Man ließ einen GM-l-71-Dieselmotor 300 Stunden lang laufen, und zwar jeweils nacheinander 15 Sekunden lang ohne Belastung bei einer Drehzahl von η = 700 und 90 Sekunden lang bei 80 % der maximalen Leistung mit einer Drehzahl von η = 1200. Der

ίο Motor wurde mit einem handelsüblichen aschenfreien, 20-Gew.-Schmieröl geschmiert/ hatte eine Wassertemperatur im Kühlmantel von 77 bis 8O⁰C und eine Ölsumpftemperatur von 82 bis 93° C. Als Kraftstoff wurde ein abgelagertes L-1-Dieselöl mit niedrigem Schwefelgehalt verwendet. Nach Beendigung des Testes wurde der Motor auseinandergenommen, und seine Teile wurden nach dem sogenannten Merit-System bewertet. Dieses System besteht in einer Prüfung des betreffenden Maschinenteils nach Besichtigung und einer Bewertung desselben an Hand der festgestellten Ablagerungen im Vergleich zu Normen, denen man entsprechende Bewertungsziffern zugewiesen hat. Beispielsweise bedeutet die Zahl 10 für das Oberteil eines Zylinderkopfes einen vollkommen sauberen Zylinderkopf, während die Ziffer 0 den schlechtesten Zustand darstellt. In ähnlicher Weise bedeutet eine Bewertung mit der Zahl 100 für die Gesamtablagerungen im Motor einen vollkommen sauberen Motor usw. Die nachstehende Tabelle zeigt die dabei erhaltenen Ergebnisse:

Laboratoriumsdauerlauf eines GM-l-71-Dieselmotors

Untersuchte Hache

	Kraftstoff
"FC raftQtoflf	mit 0,1 Gewichtsprozent
JVl dl Io Lv/11 fill TIP 7l1^fit7	eines Polyoxy-l,2-pro-
^JuJLIv uuoulZi	pylenpolymeren mit einer
	Viskosität von 83,6 cSt
8,0	8,5
5,0	6,0
8,5	9,5
7,0	9,5
8,0	9,5
9,0	9,5
45,5	52,5
75,8	87,5
sehr leicht	sehr leicht
leicht bis mittel	Spuren
0,31	0,12
stark	sehr leicht
stark	mittel
14	2

Schlammbewertung

Luftkammer

Schaudeckel der Luftkammer

Oberteil des Zylinderkopfs

Schwinghebeldeckel

Schaudeckel der Nockenwelle

Nockenwellenkammer

insgesamt 10/6 total (100 = sauber)

Ablagerungen in der Verbrennungszone

Kolbenboden

Zylinderkopf

Spitze der Einspritzdüse, Ablagerung, durchschnittliche Dicke in

Zentimetern

" Auspuffventilteller

Auspuffventilsitz

Zusetzen des Einlaßventils (im Durchscnnitt)

Aus den vorstehenden Daten geht klar hervor, daß bei dem Zusatz von 0,1 Gewichtsprozent der Polyoxyalkylenverbindung zu dem Kraftstoff eine bedeutende Verbesserung der Schlammbildung im Motor und eine Herabsetzung der Ablagerungen in der Verbrennungszone erreicht werden.

Weitere Dieselkraftstoffe, die Polyoxyalkylenverbindungen enthalten, sind folgende:

A. Dieselkraftstoff (mit einem ASTM-Siedebereich von 177 bis 260°C) mit einem Gehalt von 0,01 Gewichtsprozent eines Monohydroxy-polyoxy-butylenmonoäthers mit einer Viskosität von 7,25 cSt.

B. Ein Kraftstoff zur Verwendung in Dieselmotoren, ein Gemisch von Polyoxyäthylen-polyoxy-l,2-propylen - monoäthern in einer Konzentration von 0,001 Gewichtsprozent enthaltend, wobei sich die Viskosität des Gemisches der Polyoxyalkylenverbindungen auf 217,4 cSt beläuft.

C. Ein Dieselkraftstoff, 0,1 % ^emes Gemisches aus Monohydroxypolyoxy-l^-propylen- und -butylen-

monoäthern enthaltend, wobei sich die durchschnittliche Viskosität des Polymerengemisches auf 20,6 cSt beläuft.

Claims (3)

Patentansprüche: s

1. Dieselkraftstoffe aus einem oder mehreren Kohlenwasserstoffen in dem Siedebereich von 175 bis 400°C, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,001 bis zu 1,0 Gewichtsprozent einer öllöslichen Polyoxyalkylenverbindung oder eines öllösliehen Gemisches von Polyoxyalkylenverbmdungen der allgemeinen Formel

R¹ —O —(R^a —O —)_BR^S

enthalten, in der R¹ ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, R² einen 1,2-Alkylenrest mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen, R³ einen Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet und η eine ganze Zahl ist, wobei mindestens 25% der 1,2-Alkylenreste 1,2-Propylenreste sind und die durchschnittliche Anzahl der 1,2-Alkylenreste in dem Gemisch der Polyoxyalkylenverbmdungen so gewählt ist, daß sich die Viskosität des Gemisches auf 7 bis zu 1100 cSt beläuft.

2. Dieselkraftstoffe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Polyoxyalkylenverbindung mit einem endständigen Alkylrest von 1 bis 6 Kohlenstoffatomen enthalten.

3. Dieselkraftstoffe gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese ein Gemisch aus Monohydroxy-polyoxyäthylen-oxy-l^-propylen-butyl-monoäthern enthalten, wobei die Oxyäthylen- und Oxypropylenreste aufs Geratewohl durch die ganze Kette hindurch verteilt sind und ferner die Oxyäthylen- und Oxy-l,2-propylenreste in einem Verhältnis von 1:1 vorhanden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Österreichische Patentschrift Nr. 207 027.

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