DE1259636B - Schmieroel-Treibstoff-Gemische fuer Zweitakt-Verbrennungsmotoren - Google Patents

Schmieroel-Treibstoff-Gemische fuer Zweitakt-Verbrennungsmotoren

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DE1259636B
DE1259636B DEE25971A DEE0025971A DE1259636B DE 1259636 B DE1259636 B DE 1259636B DE E25971 A DEE25971 A DE E25971A DE E0025971 A DEE0025971 A DE E0025971A DE 1259636 B DE1259636 B DE 1259636B
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oil
fuel
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internal combustion
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Exxon Research and Engineering Co
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
. Int. Cl.:
ClOl
Deutschem.: 46 a
Nummer: 1259 636
Aktenzeichen: E 25971IV d/46 a6
Anmeldetag: 6. Dezember 1963
Auslegetag: 25. Januar 1968
Die Erfindung betrifft Schmieröl-Treibstoff-Gemische für Zweitakt-Verbrennungsmotoren. Zweitakt-Verbrennungskraftmaschinen werden üblicherweise mit einem in dem Benzin gelösten Motorenöl geschmiert. Das Motorenöl wird dem Treibstoff in einem Volumenverhältnis von 1:15 bis 1: 40 zugemischt. Wird die Schmierölmenge im Gemisch darüber hinaus noch weiter verringert, so ist ein einwandfreies Arbeiten des Motors infolge mangelhafter Schmierung und damit verbundenen Fressens des Kolbens nicht mehr gewährleistet. Erfahrungsgemäß werden vom Schmieröl nur etwa 20% als Schmiermittel im Motor wirksam, während der Rest zusammen mit dem Treibstoff verbrennt, ohne am Schmiervorgang teilzunehmen. Die für den Schmiervorgang erforderliche, verhältnismäßig große Menge an Schmieröl ist nachteilig, weil die unvollkommen verbrannten Ölanteile stark qualm- und geruchbildend wirken.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß die Qualmbildung bei Zweitaktmotoren verringert werden kann, wenn es gelingt, den Schmierölanteil im Öl-Kraftstoff-Gemisch wesentlich herabzusetzen, z. B. auf ein Öl-Kraftstoff-Verhältnis von 1:100 bis 1:150, während bisher Öl-Kraftstoff-Verhältnisse von 1:15 bis 1:40 oder 1: 50 üblich waren. Infolge dieser erheblichen Änderung der Ölkonzentration werden an das Schmieröl besonders hohe Anforderungen im Hinblick auf ein ausreichendes Lastaufnahmevermögen des Schmierfilmes gestellt. Es ist deshalb notwendig, das Lastaufnahmevermögen des Öles durch geeignete Hochdruckzusätze zu erhöhen.
Dementsprechend betrifft die Erfindung Schmieröl-Treibstoff-Gemische für Zweitakt-Verbrennungsmotoren, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß sie Umsetzungsprodukte von Schwefel oder Phosphorsulfiden mit einfach oder mehrfach ungesättigten Kohlenwasserstoffen und bzw. oder geschwefelte fette Öle in Mengen entsprechend einem Schwefelgehalt von 0,01 bis 2,0 Gewichtsprozent und gegebenenfalls ein Zinkdialkyldithiophosphat als bekannte Schmierölzusätze in Mengen von 0,1 bis 5,0 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf das Schmierölgemisch, bei einem Volumenverhältnis von Schmieröl zu Treibstoff im Bereich von 1:100 bis 1:200 enthalten.
Aus der deutschen Patentschrift 1138 584 ist es bekannt, zur Erhöhung des Lastaufnahmevermögens und zur Verringerung des Anteiles der Schmierölkomponente in Schmieröl-Treibstcff-Gemischen für Zweitaktmotoren dem Schmieröl ein als Schmierölzusatz an sich bekanntes Zinkdialkyldithiophosphat, ein Umsetzungsprodukt von Phosphorsulfiden mit höheren gesättigten oder ungesättigten Alkoholen oder Schmieröl-Treibstoff-Gemische für
Zweitakt-Verbrennungsmotoren
Anmelder:
Esso Research and Engineering Company,
Elizabeth, N. J. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr. K. Th. Hegel, Patentanwalt,
2000 Hamburg 50, Große Bergstr. 223
Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Horst Assmann,
2100 Hamburg-Harburg
ein Metallsalz eines solchen Umsetzungsproduktes in einer Menge von 25 bis 79 Gewichtsprozent, bezogen auf das Schmierölgemisch, zuzusetzen. Durch diesen Zusatz ließ sich zwar der Schmierölanteil unter 1% verringern, aber bei einem 60-Stunden-Test im Saab-Dreizylinder-900-ccm-Zweitaktmotor traten Freßstellen am Kolben auf.
Der Zusatz von Umsetzungsprodukten von Schwefel oder Phosphorsulfiden mit ungesättigten Kohlenwasserstoffen zu Schmierölen ist zwar bekannt, aber nicht zur Erhöhung des Druckaufnahmevermögens, sondern zur Reinigung und Korrosionsverhinderung. Hieraus konnte nicht entnommen werden, daß derartige Verbindungen das Lastaufnahmevermögen der Schmieröle so weit erhöhen würden, daß bei Schmieröl-Treibstcff-Gemischen der Anteil des Öles bis auf 1: 200 herabgesetzt werden kann.
Es ist auch bekannt, die Farbbeständigkeit von Treibsteffen unter der Einwirkung von Licht durch Zusatz von geschwefelten Ölen zu verbessern. Es ist aber nicht offenbart, daß durch den Zusatz derartiger Verbindungen zu Schmieröl-Treibstoff-Gemischen das Lastaufnahmevermögen des Schmieröls so weit erhöht werden kann, daß hierdurch die Verwendung von mageren Gemischen ermöglicht wird.
Es sind auch Gemische aus mit Wasser angefeuchtetem feinteiligem Vermiculit, Schmieröl und einem sulfonierten nichtmineralischen Öl beschrieben, die dazu dienen sollen, die Wirksamkeit von Verbrennungsmotoren zu erhöhen und Unregelmäßigkeiten bei den Metallteilen der Zylinder zu entfernen, um auf diese Weise glatt arbeitende Oberflächen zu erhalten. Es handelt sich hierbei weder um Schmieröl-Treibstoff-
709 720/416
Gemische für Zweitaktmotoren noch um den Zusatz von geschwefelten fetten. Ölen zu Schmierölen.
Weiter ist es bekannt, Heizöle oder Dieselöle durch Zusatz von Dithiophosphaten lagerungsbeständig zu machen und gegen Schlammbildung zu schützen. Diese Tatsache konnte den Fachmann offenbar nicht auf den Gedanken bringen, einen ähnlichen Zusatz zu Schmieröl-Treibstcff-Gemischen für Zweitaktmotoren als Mittel zur Erhöhung des Lastaufnahmevermögens des Schmieröls in Betracht zu ziehen.
Der erfindungsgemäß verwendete Treibstoff ist ein normaler Vergaserkraftstoff mit einem Bleigehalt von 0,3 g/l. Die Schmierölkomponente ist vorzugsweise ein naphthenisches Mineralöl der Typen SAE 20 bis 40, insbesondere SAE 30.
Das Schmieröl-Treibstoff-Gemisch gemäß der Erfindung kann außerdem noch Detergentien und Korrosionsverzögerer an sich bekannter Art enthalten. Solche Detergentien sind z. B. Calcium· oder Bariumsulf onate oder Bariumphenolate.
Beispiele für erfindungsgemäß verwendbare Ölzusätze sind Umsetzungsprodukte von Schwefel oder Phosphor sulfiden mit Terpen und bzw. oder geschwefeltes Spermöl, sowohl einzeln als auch gemeinsam, gegebenenfalls in Kombination mit einem Zinkdialkyldithiophosphat.
Bei Verwendung dieser Schmieröl-Treibstoff-Gemische wird nicht nur eine einwandfreie Schmierung des Motors bei Schmierölgehalten von weniger als 1 %, sondern auch gleichzeitig erne sehr geringe Verkokungsneigung gewährleistet. Die mit diesen Zusätzen erzielbare Reinheit des Motors, ausgedrückt in der Gesamtbewertung, entspricht derjenigen, die bei Verwendung der handelsüblichen Zweitaktöle bei vier- bis fünfmalhöherenSchmierölkonzentrationenimSchniieröl-Treibstoff-Gemisch erzielt wird. Umfangreiche Versuche mit verschiedenen kritischen europäischen Zweitaktmotoren unter schwierigen Testbedingungen haben bestätigt, daß durch die Schmieröl-Treibstoff-Gemische gemäß der Erfindung bei einer Schmierölkonzentration von nur 1 % eine einwandfreie Schmierung, geringe Ablagerung in den Auslaßwegen und eine Reinheit des Motors erzielt wird, die den Ergebnissen mit handelsüblichen Zweitaktölen bei einer Schmierölkonzentration von 3 bis 5 % entspricht. Sogar bei dem in schmieröltechnischer Hinsicht sehr empfindlichen Saab-Motor, der besonders anfällig für Kolbenfresser ist, wurden mit den erfindungsgemäß zusammengesetzten Schmieröl-Treibstoff-Gemischen ohne Gehalt an Zinkdialkyldithiophosphat durchaus zufriedenstellende Ergebnisse bei einer Schmierölkonzentration von nur 1% erreicht. Die Kombination des Umsetzungsproduktes von P2S5 und Terpen mit einem Zinkdialkyldithiophosphat als Schmierölzusatz ergibt eine noch weitere Verbesserung.
Einzelheiten über mit verschiedenen Schmieröl-Treibstcff-Gemischen in verschiedenen Zweitaktmotoren durchgeführte Versuche sind den folgenden Tabellen zu entnehmen.
Tabelle 1 gibt Werte für- verschiedene Schmieröl-Treibstoff-Gemische gemäß der Erfindung bei 50 Stunden-Vollast-Testen in flo-Einzylinder-125-ccm-Zweitaktmotoren bei verschiedenen Kombinationen und Mengenverhältnissen.
Tabelle 2 zeigt die bei Verwendung der erfindungsgemäßen Schmieröl-Treibstoff-Gemische im Saab-Dreizylinder - 900 - ecm - Zweitaktmotor gefundenen Werte im Vergleich zu einem handelsüblichen Zweitaktöl.
Tabelle 3 berichtet über Vergleichsversuche miteinem erfindungsgemäß zusammengesetzten Schmieröl-Treibstcff-Gemisch und einem handelsüblichen Schmieröl-Treibstoff-Gemisch beim Einsatz in verschiedenen Zweitaktmotoren.
Tabelle 4 gibt die Testbedingungen des »Johnson«- Motors und Saab-Motors an.
Tabelle 5 macht Angaben über die motorischen Daten der eingesetzten Motoren.
TabeUe
50-Stunden-Vollast-Teste inIlo-Einzylinder-125-ccm-Zweitaktmotoren Grundöl: Naphthenbasisches Mineralöl SAE 30 Kraftstoff: ESSO (0,3 g Pb/1)
Ver
such
Nr.		 Schmierölzusammensetzung
Gewichtsprozent		 Öl-Kraftstoff-
Verhältnis		 Auslaß-
schlitz-
verkrustung
% Koks		 Kolbenringe Gesamt
bewertung7)
■1
■1
■1
4 ·		 6,0 % Detergent1)
0,5% Korrosionsinhibitor2)
1,5 % P2S5-Terpen-Umsetzungsprodukt3)
92,0 % Grundöl
6,0% Detergent1)
0,5% Korrosionsinhibitor2)
1,6% geschwefeltes Spermöl4)
91,9% Grundöl
6,0% Detergent1)
0,5 % Korrosionsinhibitor2)
0,5% geschwefeltes Terpen6)
93,0% Grundöl
6,0% Detergent1)
0,5% Korrosionsinhibitor2)
0,8% geschwefeltes Spermöl4)
0,8 % P2S5-Terpen-Umsetzungsprodukt3)
91,9% Grundöl		 1:100
1:100
1:100
1:100		 <5
<5
5
5		 frei
frei
erster Ring
leicht gehemmt
frei		 5,9
6,1
5,6
5,2
(Fußnoten am Schluß der Tabellen-Fortsetzung.)
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Ver
such
Nr.		 Schmierölzusammensetzung
Gewichtsprozent		 Öl-Kraftstoff-
Verhältnis		 Auslaß-
schlitz-
verkrustung
% Koks		 Kolbenringe Gesamt
bewertung7)
5 · 6,0% Detergent1)
0,5 % Korrosionsinhibitora)
0,8% geschwefeltes Spermöl4)
0,8 % P2Ss-Terpen-Umsetzungsprodukt3)
1,0% ZDDP6)
90,9% Grundöl		 1:100 10 frei 4,6
6 3,0% Detergent1)
0,5 % Korrosionsinhibitor2)
0,25% geschwefeltes Terpen8)
96,25% Grundöl		 1:100 20 frei 4,5
■1 3,0% Detergent1)
. 0,5% Korrosionsinhibitor2)
0,8% geschwefeltes Spermöl4)
95,7% Grundöl		 1:100 10 frei 4,5
8 ■ 3,0% Detergent1)
0,5 % Korrosionsinhibitor2)
0,25 % geschwefeltes Terpen6)
1,0% ZDDP6)
95,25% Grundöl		 1:100 10 erster Ring
leicht gehemmt		 4,0
9 ' 3,0% Detergent1)
0,5 % Korrosionsinhibitor2)
0,8% geschwefeltes Spermöl4)
1,0% ZDDP6)
94,7% Grundöl		 1:100 10 erster Ring
leicht gehemmt		 3,0
Handelsübliches Zweitaktöl 1:25 5 frei 5,7
*) Calciumsulfonat.
8) Athoxylierte Fettsäuren bzw. Fettalkohole.
3) Schwefelgehalt: 33 Gewichtsprozent.
4) Schwefelgehalt: 12 Gewichtsprozent.
5) Schwefelgehalt: 40 Gewichtsprozent.
6) Zinkdialkyldithiophosphat mit C4- und Q-Alkylgfuppen.
7) Maximum: 10; Minimum: 0.
Tabelle 2
60-Stunden-Teste im Saab-Dreizylinder-900-ccm-Zweitaktmotorx) Grundöl: Naphthenbasisches Mineralöl SAE 30 Kraftstoff: ESSO (0,3 g Pb/1)
Ver
such
Nr.		 Schmierölzusammensetzung
Gewichtsprozent		 Öl-Kraftstoff-
Verhältnis		 Auslaß-
schlitz-
verkrustung
% Koks		 Kolben
ringe		 Gesamt
bewertung4)
■1 3,0% Detergent2)
0,5 % Korrosionsinhibitor2)
1,5 % P2Ss-Terpen-Umsetzungsprodukt2)
95,0% Grundöl		 1:100 <5 frei 4,8
Riefenbildung
am Kolben
2 ■ 3,0% Detergent2)
0,5 % Korrosionsinhibitors)
1,5 % P2S5-Terpen-Umsetzungsprodukt2)
1,0% ZDDP2)
94,0% Grundöl		 1:100 <5 frei 5,2
■1 3,0% Detergent2)
0,5 % Korrosionsinhibitor2)
1,0% ZDDP2)
95,5% Grundöl		 1:100 <5 frei 3,5
Freßstellen
am Kolben
Handelsübliches Zweitaktöl 1: 338) <5 frei 5,1
*) Testmethode siehe Tabelle 4. a) Wie in Tabelle 1.
3) Von der Firma Saab vorgeschriebenes Mischungsverhältnis.
4) Wie in Tabelle 1.
Tabelle
Testergebnisse in verscniedenen Zweitaktmotoren Grundöl: Naphthenbasisches Lösungsmittelraffinat SAE 30 Kraftstoff: ESSO (0,3 g Pb/1)
Schmieröl
zusammensetzung
Gewichtsprozent		 Öl-Kraftstoff-
Verhältnis		 Bewertungspunkte Πο1) Vespa-DR1) Vespa-GS1) Saab2) John
son3)		 * 5
3,0% Detergent*) Auslaßschlitz- frei
0,5 % Korrosions verkrustung, 5,0
inhibitor4) % Koks 5 15 5 <5 5
l,5%P2S5-Terpen-
Umsetzungs- I . IUU Kolbenringe frei frei frei frei frei
produkt4)
1,0% ZDDP*) Gesamtbewertung 5,7 4,7 4,6 5,2 4,7
94,0% Grundöl
Außlaßschlitz-
verkrustung,
Handelsübliches 1 · 9S %Koks 5 .■· 5 5 <5
Zweitaktöl Kolbenringe frei frei frei frei
Gesamtbewertung 5,7 5,0 5,1 5,1
J) Testzeit: 50 Stunden, Vollast.
2) Testzeit: 60 Stunden, Programm s. Tabelle
3) Testzeit: 50 Stunden, Programm s. Tabelle
4) Wie in Tabelle
Einzelheiten über die Testmotoren s. Tabelle 5.
Tabelle
1. 40-PS-Johnson-Outboard-Test
2-Stunden-Einlauf und 50-Stunden-Test nach folgendem Zyklus: 55 Minuten Vollast bei 4500 ± 200 Umdr./Min. und
5 Minuten Leerlauf bei 600 bis 800 Umdr./Min.
2. Saab-60-Stunden-Test
60-Stunden-Test nach folgendem Schema:
Umdr./Min. P (kg) Minuten
1000 Leerlauf 10
3000 Vollast 60
3500 5,5 10
5500 Vollast 60
5500 2,6 60
5500 Vollast 10
4000 3,75 60
4000 6,0 60
2000 2,0 10
4500 Vollast 60
Ne =
P-n
ΊοοΊΓ
(PS).
Tabelle Zweitaktmotoren
Vespa-DR
Motor Vespa-GS
Johnson I Saab /
Zylinderanzahl
Hubvolumen, ecm
Leistung in PS bei Umdr./Min
Vorgeschriebenes Öl-Kraftstoff-Verhältnis Bemerkungen
125
4,7/4000 1:25
150 5,5/5300
1:50 luftgekühlt
150
7,5/7000 1:15
720
40/4500 1:25
840
38/4250 1:33
wassergekühlt

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Schmieröl-Treibstoff-Gemische für Zweitakt-Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß sie Umsetzungsprodukte von Schwefel oder Phosphorsulfiden mit einfach oder mehrfach ungesättigten Kohlenwasserstoffen und bzw. oder geschwefelte fette Öle in Mengen entsprechend einem Schwefelgehalt von 0,01 bis 2,0 Gewichtsprozent und gegebenenfalls ein Zinkdialkyldithiophosphat als bekannte Schmierölzusätze in Mengen
    10
    von 0,1 bis 5,0 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf das Schmierölgemisch, bei einem Volumenverhältnis von Schmieröl zu Treibstoff im Bereich von 1:100 bis 1: 200 enthalten.
    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 031 916,1138 584; USA.-Patentschriften Nr. 2 311 929, 2155 891,
    697 033.
    709 720/416 1.68 © Bundesdruckerei Berlin
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