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Schmieröl-Treibstoffgemische für Zweitakt-Verbrennungsmotoren Die
Erfindung betrifft Treibstoff-Schmieröl-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 :14 bis 1:50 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 etwa nur 20°/o 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.
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Die Erfindung beruht auf der Uberlegung, daß die Qualmbildung bei
Zweitaktmotoren verringert werden kann, wenn es gelingt, den Schmierölanteil im
01-Kraftstoff-Gemisch wesentlich herabzusetzen, z. B. auf ein 01-Kraftstoff-Verhältnis
von 1 : 100 bis 1 : 150, während bisher 1 : 20 bis 1 : 50 üblich ist. Infolge dieser
erheblichen Änderung der Ulkonzentration werden an das Schmieröl besonders hohe
Anforderungen im Hinblick auf ein ausreichendes Lastaufnahmevermögen des Schmierfilmes
gestellt. Es ist deshalb notwendig, das Lastaufnahmevermögen des Ules durch geeignete
Hochdruckzusätze zu erhöhen.
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Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, den Anteil des Schmieröles
in Treibstoff-Schmieröl-Gemischen für Zweitakt-Verbrennungsmotoren so weit herabzusetzen,
daß die Qualmbildung stark vermindert wird, ohne daß die Verminderung des Schmierölanteiles
zu einer Verminderung des Schmiervermögens oder zu sonstigen betriebstechnischen
Störungen führt, wenn man dem Schmieröl Metallsalze einer N-Alkyldithiocarbaminsäure
zusetzt.
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Die Erfindung betrifft demgemäß Schmieröl-Treibstoff-Gemische für
Zweitakt-Verbrennungsmotoren, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie Metallsalze
einer N-Alkyldithiocarbaminsäure in Mengen von 0,1 bis 80 Gewichtsprozent des Schmieröls
bei einem Volumenverhältnis von Schmieröl zu Treibstoffbasis im Bereich von 1 :
15 bis 1 : 200 enthalten.
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Die erfindungsgemäß eingesetzten Salze sind als Schmiermittelzusätze
bereits bekannt.
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Als Metallsalz der N-Alkyldithiocarbaminsäure wird vorzugsweise ein
Cadmiumdi-(N-alkyldithiocarbamat) verwendet. Ein besonders geeignetes Cadmiumsalz
dieser Klasse von Verbindungen ist Cadmiumdi-(N-amyldithiocarbamat) der Formel
Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Treibstoff-Schmieröl-Gemische außerdem
noch an sich bekannte Detergentien, wie Calciumsulfonate, Bariumsulfonate oder Bariumphenolate,
sowie Korrosionsverzögerer an sich bekannter Art.
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Motorische Versuche im thermisch hochbelasteten Ilo-Einzylindermotor
(150 ccm Hubraum) ergaben, daß sich bei einem 01-Kraftstoff-Verhältnis von 1 : 150
Cadmiumdi-(N-alkyldithiocarbamat) sehr gut bewährt. Die Ergebnisse dieser Versuche
sind in der Tabelle I zusammengestellt.
Tabelle 1 |
Motorische Vollastprüfungen im Ilo-Einzylinder-125-cm3-Zweitaktmotor |
Schlitz- |
Gemisch Ölzusammensetzung 01-Kraftstoff- Laufzeit, verkrustung
Kolbenringe Bemerkungen |
Nr. Verhältnis Stunden °/o |
1 45,0% Cadmiumdi-(N-alkyl- |
dithiocarbamat) |
5,0% Detergent 1 : 150 50 15 frei |
50,0% Mineralöl entspricht einem |
Lauf mit normalem |
Mischungsverhältnis |
2 47,0% Cadmiumdi-(N-alkyl- 1 :25 |
dithiocarbamat) |
3,0% Detergent 1 : 150 50 18 frei |
50,0% Mineralöl |
Für den Aufbau von Ablagerungen im Auslaßschlitz sind das Gefüge und der Zustand
der Verbrennungsrückstände maßgebend. Wenn die Rückstände ein lockeres Gefüge haben
und verhältnismäßig trocken sind, werden die Ablagerungen durch den Ausstoß der
verbrannten Gase mit hinausgeblasen, so daß der Schlitz immer frei bleibt. Ein Zusetzen
der Schlitze erfolgt, wenn die Ablagerungen hart und klebrig sind und durch die
erhöhte Temperatur zu einem festen Gefüge zusammenbacken. Die Auspuffgase sind dann
nicht mehr in der Lage, die Ablagerungen loszureißen; es erfolgt ein allmähliches
Zusetzen der Schlitzöffnung, was gleichzeitig einen immer stärkeren Leistungsabfall
des Motors zur Folge hat. Bei der Mischung mit Cadmiumdi-(N-alkyldithiocarbamat)
blasen sich die Schlitze immer wieder frei, weil das Gefüge der Ablagerungen locker
ist.
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Aus Tabelle I geht deutlich hervor, daß unter Verwendung von Metallsalzen
der Dithiocarbaminsäure, insbesondere mit Cadmiumdi-(N-alkyldithiocarbamat), nach
einer Laufzeit von 50 Stunden unter Vollast Ergebnisse erzielt werden, die etwa
den Ergebnissen mit normalen Zweitakterölen bei einem Mischungsverhältnis von 1
: 25 entsprechen. Auch bei längeren Laufzeiten der Gemische Nr. 1 und 2 im DKW-750-ccm-3-Zylindermotor
traten keinerlei Störungen auf; der Zustand des Motors war einwandfrei. Zur Prüfung
des Lastaufnahmevermögens wurde die Prüfung eines erfindungsgemäßen Zusatzes im
FZG-Zahnradverspannungs-Prüfstand nach Prof. N i e m a n n mit folgendem Ergebnis
durchgeführt:
Tabelle 1I |
FZG Grundöl + 0,5 Ge- |
AI8, 3/90 Grundöl wichtsprozent Cd-di- |
DIN 51354 (N-alkyldithio- - |
carbamat) |
Schadenslaststufe Laststufe 5 Laststufe 9 |
Spez. Verschleiß nicht angeb- <0,2 |
mg: PSh bar, da die |
nach |
DIN anzu- |
wendende |
Formel |
0:0 |
ergibt |
Es zeigt sich deutlich, daß Cadmiumdi-(N-alkyldithiocarbamat) das Lastaufnahmevermögen
des Mineralöles erheblich steigert.
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Weitere Ergebnisse mit verschiedenen Konzentrationen an Cadmiumdi-(N-alkyldithiocarbamat)
in Prüfstands- und Fahrversuchen auf der Straße sind in den Tabellen III und IV
zusammengestellt.
Tabelle III |
Vollastprüfungen im Ilo-Einzylinder-Zweitaktmotor (Hubraum
125 cm3) |
Bleidi- |
Cadmiumdi- (N-alkyl- |
Ölbasis, (N-alkyldithio- Detergent, dithio- 01-Kraftstoff-
Laufzeit, Auslaßschlitz- |
Ringzonen- Gesamt- |
Gewichts- carbamat), Gewichts- carbamat), Verhältnis Stunden
verkrustung Bewertung Bewertung *; |
Prozent Gewichts- Prozent Gewichts- |
prozent Prozent |
1o |
I I I I I |
50,0 45,0 5,0 - 1:150 50 15 3,13 3,66 |
50,0 47,0 3,0 - 1:150 50 18 2,68 3,40 |
50,0 50,0 - - 1:150 50 35 1,43 1,73 |
65,0 30,0 5,0 - 1 :150 50 8 2,38 4,27 |
53,0 40,0 7,0 - 1:150 50 20 1 2,40 3,73 |
Fortsetzung |
Bleidi- |
Cadmiumdi- (N-alkyl- |
Ölbasis, (N-alkyldithio- Detergent, dithio- 01-Kraftstoff-
Laufzeit, Auslaßschlitz- Ringzonen- Gesamt- |
Gewichts- carbamat), Gewichts- carbamat), Verhältnis Stunden
verkrustung bewertung bcwertung *) |
Prozent Gewichts- Prozent Gewichts- |
prozent Prozent I o@ |
0 |
63,0 30,0 7,0 - 1:150 50 25 2,53 3,03 |
60;0 30,0 10,0 - 1:150 50 8 3,80 4,50 |
73,0 20,0 7,0 - 1:150 50 20 1,40 2,60 |
70,0 20,0 10,0 - 1 :150 50 6 2,5 3,80 |
50,0 - 5,0 45,0 1 :150 50 25 1,55 2,20 |
Handelsübliche Zweitakteröle 1 : 25 50 10 3,05 4,25 |
1 :25 50 5 3,78 5,08 |
Als Ulbasis wurde in allen Fällen ein lösungsmittelraffiniertes
Mineralöl der Klasse SAE 40 (gemischtbasisch) eingesetzt. |
*) Gütebewertung: Minimum = 0, Maximum = 10. |
Tabelle IV |
Straßenprüfungen mit DKW- und Lloyd-Kraftwagen |
GI-Kraftstoff Versuchs- Gesamt- Empfohlenes |
des Wagens Olzusammensetzung |
Verhältnis Strecke, km Bewertung |
Verhältnis |
40,0 Gewichtsprozent Cd-di- |
(N-alkyldithiocarbamat) |
F 7 7,0 Gewichtsprozent |
DKW |
Detergent 1 : 150 10000 3,85 1 : 25 |
53,0 Gewichtsprozent Ölbasis |
SAE 40 |
Lloyd 400 53,0 Gewichtsprozent Ölbasis 1 : 150 20000 2,85 1
: 25 |
SAE 40 |
DKW 3 = 6 (1000 cm3) 53,0 Gewichtsprozent Ölbasis 1 : 150
26500 4,22 1 : 40 |
SAE 40 |
30,0 Gewichtsprozent Cd-di- |
(N-alkyldithiocarbamat) |
DKW 3 = 6 (1000 cm3) 5,0 Gewichtsprozent 1 : 150
30000 3,79 1 : 40 |
Detergent |
65,0 Gewichtsprozent Ölbasis |
SAE 40 |
DKW 3 = 6 (1000 cm3) Handelsübliches 1 : 40 20000 3,9 - |
Zweitakteröl |
Lloyd 400 Handelsübliches 1 : 40 10000 3,07 - |
Zweitakteröl |
. 10,0 Gewichtsprozent Cd-di- |
(N-alkyldithiocarbamat) bisher |
DKW 3 = 6 (1000 cm3) 10,0 Gewichtsprozent 1 : 150 8000 nicht
keine |
2 Wagen Detergent beendet Betriebs- |
80,0 Gewichtsprozent Ölbasis Störung |
SAE 40 |
Aus Tabelle 111 ergibt sich, daß die Gemische mit 6o 20, 30 und 40°/0 Cadmiumdi-(N-alkyldithiocarbamat)
gute Ergebnisse im Ilomotor liefern.
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Aus Tabelle IV läßt sich entnehmen, daß sich das erfindungsgemäße
Gemisch im Lloyd 400 und im DKW 3 = 6 (1000 cm3) nach Laufstrecken bis zu 65 30
000 km ebensogut verhält wie das bisher übliche und empfohlene 0l-Kraftstoff-Gemisch
im Verhältnis 1 : 25. Um die visuelle Beurteilung der Qualmbildung durch exakte
Meßergebnisse zu untermauern, wurden auf einem Rollenprüfstand mit einer größeren
Anzahl von Zwei- und Viertakt-Personenkraftwagen Abgasdichtemessungen durchgeführt.
Als Meßgerät wurde ein Rauchmesser eingesetzt, der unter Verwendung einer Photozelle
die Qualmdichte der Abgase im Vergleich mit sauberer Luft mißt. Die Angabe der Meßwerte
erfolgt in o/o Rauchgasdichte.
0% Rauchgasdichte bedeutet saubere
Luft, während bei 100% Rauchgasdichte die Qualmbildung so stark ist, daß keine Luft
mehr durchgeblasen wird.
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In dem Diagramm ist die Rauchgasdichte bei Verwendung eines DKW Junior
790 mit verschiedenen UI-Kraftstoff-Verhältnissen zwischen 1 : 20 und 1 : 150 dargestellt.
Für die Gemische 1 : 20 und 1 : 40 und 1 : 60 wurde normales Zweitakteröl von folgender
Zusammensetzung verwendet: 2,7 Volumprozent Detergent + Korrosionsverzögerer, 97,3
Volumprozent Mineralöl SAE 40 (gemischtbasisch). Für das Gemisch 1 : 150 wurde die
Kombination 20,0 Volumprozent Cadmiumdi-(N-amyldithiocarbamat), 10,0 Volumprozent
Ca-Sulfonat, 70,0 Volumprozent Mineralöl SAE 40 (gemischtbasisch) eingesetzt.