DE1948264A1

DE1948264A1 - Reinigungsmasse fuer Benzin

Info

Publication number: DE1948264A1
Application number: DE19691948264
Authority: DE
Inventors: Larsen Arthur Lee
Original assignee: Marathon Oil Co
Current assignee: Marathon Oil Co
Priority date: 1968-12-02
Filing date: 1969-09-19
Publication date: 1970-07-23
Also published as: FR2024985A1; US3639110A; GB1224710A; SE344336B

Description

Dipping. Walter Meissner Dipi-ing. Herbert Tischer

1 BERLIN 33, HerbertsiraBe 22 MÜNCHEN

Fernsprecher: 8 87 72 37 — Drahtwort: invention Berlin Poefacheckkonto: W. Meissner, Berlin West 12282 Bankkonto: W. Meissner, Berliner Bank A.-Q., Depka 36, BerHn-HaJensee, Kurfürstendamm 130 Konto Nr. 96 716 1 BERLIN 33 (GRUNEWALD), den

. 1J.SEP.196i

Docket 670085-A-WGY

MARATHON OIL COMPANY 539 South Main Street, Findfclay, Ohio, USA

Reinigungsmasse für Benzin

Die Erfindung betrifft Benzine und insbesondere Reinigungsmittelzusätze für Benzine. Diese Reinigungszusatzmittel verringern wesentliche die unzweckmäßigen Ablagerungen in einem Vergaser usw.

Motoren, die im Leerlauf betrieben werden, und dies gilt insbesondere für diejenigen, die mit einem hochsiedende Bestandteile aufweisenden Brennstoff betrieben werden, weisen eine Neigung zu Ablagerungen an den.inneren Wänden des Vergasers auf. Auch das aus dem Kurbelgehäuse in den Vergaser zurückgeführte Gas, zusätzlich zu Verunreingiungen aus den Abgas- und Kurbelgehäusedämpfen, die in den Vergasereinlaß eingesaugt werden, neigt zu dem Anhäufen von Ablagerungen an den inneren Wänden. Ein derartiges Anhäufen bedingt eine Neignng zur nachteiligen Beeinflussung des Luftflusses und verändert das Luft-Brennstoff-Verhältnis, wodurch sich eine schlechte Leistungsfähigkeit, Abwürgen des Motors, rauher Leerlauf und erhöhter Brennstoffverbrauch des Motors ergibt. Derartige nachteilige Neigungen treten beschleunigt während des stoßweisen Kraftverkehrs auf. um derartige nachteilige Bedingungen auszuräumen, werden kontinuierlich Vergasereinstellungen ausgeführt, und in einigen Fälen muß der Vergaser auseinandergenommen, die Ablagerungen entfernt und derselbe wieder zusammengesetzt werden. Selbst nachdem eine Säuberung des Vergasers durchgeführt worden ist, ist doch noch weiterhin eine Wartung erforderlich, um eine Kompensation für den Aufbau der Ablagerungen zu schaffen, d.h. es müssen kontinuierlich Einstellungen durchgeführt werden, um das richtige Luft/Brennstoff-Verhältnis aufrechtzuerhalten.

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Diese Bedingungen erfahren eine Verschärfung in dem Fall von Vergasern mit mehreren Einlaßöffnungen, wie sie zur Zelt in Kraftfahrzeugen Anwendung finden. Ein rauher Leerlauf oder Abwürgen des Motors werden, wie gefunden wurde« im wesentlichen durch das Anhäufen von Ablagerungen in dem Drosselkörperabschnitt des Vergaser verursacht. Während diese Ablagerungen sich aufbauen erfährt die für eine gegebene Brennstoffmenge angestrebte Luftmenge eine Verringerung, und somit ist das Luft/Brennstoffgemisch zu fett für ein zufriedenstellendes Arbeiten des Motors.

_ Um die Ablagerungen in dem Vergaser zu verringern, sind bereits ™ Zusatzmittelr wie Amide, Älkylammoniumalky!phosphate und ähnliche Verbindungen mit oberflächenaktiven Eigenschaften in dem Benzin angewandt worden. Derartige Zusatzmittel weisen jedoch bestimmteeachteile auf und die Forschung nach geeigneteren Zusatzmitteln ist fortgesetzt worden.

Es wurde nun ein verbessertes Reinigungszusatzmittel für Benzin gefunden. Es handelt sich hierbei um etwa 0,0001 bis etwa 1,5 Gew.% des Reaktionsproduktes aus einem N-sek.-alkyltrimethylendiamin (z.B. kann dasselbe 10-20 Kohlenstoffatome in der Alkylgruppe enthalten) und einem Phosphoatester, z.B. vermittels Umsetzen äquimolarer Mengen an Phosphorsäure und einem Kondensationsprodukt aus einem Alkohol (derselbe kann 3 bis ψ 6 Kohlenstoffatome enthalten) und 1 bis 10 Molen an Äthylenoxid.

Zu Beispielen geeigneter Phosphatester gehören diejenigen nach der US-Patentschrift 3 331 896. Insbesondere zweckmäßige Phosphatester werden durch Umsetzen von etwa äguimolaren Mengen an Phosphorsäure und einem Kondensationsprodukt aus einem Alkohol enthalten, der etwa 3 bis 6 Kohlenstoffatome enthält, sowie etwa 1 bis etwa 10 Molen eines Alkyiöxides, z.B. Äthylenoxid.

Beispiele für N-sek.-Alkyltrimethylendiamine finden sich in der US-Patentschrift 3 398 196 . Die Diamine können durch die folgende Formel wiedergegeben werden:

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H(CH₂J_x-C-(CH₂)_yH
«

H-N-(CH₀) NH₀

wobei χ und y ganzzahlige Werte sind mit einer Summe von etwa 6 bis etwa 30, und η ein ganzzahliger Wert von etwa 2 bis etwa 4 und vorzugsweise 3 ist. Die Polyamine sind vorzugsweise oleophil und enthalten wesentlich gesättigte Alky!ketten. Zusätzliche Beispiele für erfindungsgemäß geeignete Diamine finden sich "Product Data Bulletin" Bulletin Nr. 68-3 under der Bezeichnung "Beta Amines and Derivatives", Armour Industrial Chemicals, Box 1805, Chicago, Illinois.

Ein besonders zweckmäßiges N-sek.-AlkyItrimethylendiamin ist eine Verbindung, bei der die Alky!gruppe durchschnittlich etwa 10 bis etwa 21 K alibiiatische Kohlenstoff atome aufweist.

Das Diamin und der Phosphatester werden in ausreichenden Mengen so umgesetzt, daß der erzielte pH-Wert sich auf etwa 5 bis etwa 9 und stärker bevorzugt auf etwa 6 bis etwa 8 beläuft. Eine Masse mit einem pH-Wert von über etwa 7 besitzt den Vorteil, daß dem Brennstoff verbesserte Enteisungseigenschaften vermittelt werden. Ein Lösungsmittel für die Umsetzungsteilnehmer kann während der Neutralisation angewandt werden, um so das Vermischen des Diamine nut dem Phosphatester zu erleichtern, wobei sich z.B. Isoprppylalkohol handelt. Temperaturen von etwa 16 bis etwa 38°C sind bei der Neutralisation geeignet und stärker bevorzugt sind Temperaturen von etwa 27 bis etwa 32⁰C.

Das Reaktionsprodukt aus dem Diamin und dem Phosphatester kann in den Brennstoff in Mengen von etwa 0,0001 bis etwa 1,5 Grew.% oder darüber eingearbeitet werden. Allgemein sind Konzentrationen von etwa 19-57 kg/pro 1 m Benzin geeignet, um so die verbesserten Reinigungseigenschaften zu erhalten. Weiterhin können auch zusätzliche Zusatzmittel einschließlich Reinigungsmitteln zusammen mit den erfindungs-

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gemäßen Massen angewandt werden, umso dem Brennstoff verbesserte Reinigungseigenschaften usw. zu vermitteln.

Die erfindungsgemäßen Produkte werden ineiner Marine Onan Electriä Plant Modell Nr. IMAJ-IR-JM, einem 1 KW elektrischen Generator, der 120 V erzeugt, einer 60-Phasen-Anlage geprüft. Der Motor ist ein senkrechter, einen Zylinder aufweisender 4-Takt-¥erbrennungsmotor mit einem Kompressionsverhältnis von 6,25/1, einer maximalen PS-Bremskraft von 2,75 bei 1800 U/min, und 3,6 bei 2400 U/min, die Verdrängung belSuft sich auf 244 cm , die Bohrung ist 7 cm und der Hub ist 6,35 cm. Der Prüf motor enthält einen 3-Ring-Aluminiumlegierungskolben mit vollschwebendem Stift. Der Vergaser ist ein Marvel Schebler Vergaser, Modell VD 34 mit Ansaugen nach unten. Der Vergaser ist geringfügig dahingehend modifiziert, daß der ursprüngliche Innendurchmesser von 22,2 mm auf 23,8 mm Innendurchmesser über eine Entfernung von 28,6 mm von der Fläche des Befestigungsflansches ausgebohrt ist. Dies ermöglicht das Einführen eines "0"-Ringes (Außendurchmesser 24,2 mm, Innendurchmesser 18,3 mm und Sicke 0,793 mm) an dem oberen Ende der Vergaseröffnung, wobei die Innenseite des Rings verjüngt ausgeführt 1st, und die ver-0ü ngt zulaufende Kante ist nach unten in den Vergaser gerichtet. Es sind zwei Einsätze mit einer Dicke von 0,793 mm eingesetzt und passen eng um die Innenseite der Vergaseröffnung. Diese Einsätze halten den O-Ring an Ort und Stelle und führen ebenfalls zu einer Anordnung für das Bewerten der Reinigungseigenschaften des Brennstoffs. Der O-Ring ermöglicht eine bessere Verteilung des Gases über das mittlere Teil der Drosselplatte. Der Motor ist wassergekühlt mit einem Einlaßwasser mit einer Temperatur von etwa 43°C und einem Auslaßwasser mit einer Temperatur von etwa 70°C. Die drei Ringe an dem Zylinder werden durch Vergrößern des Spaltes der oberen zwei Ringe um das Vierfache und Vergrößern des Spaltes des O-Rings um das Zweifache eingestellt. Das in Anwendung kommende Öl in dem Kurbelgehäuse ist ein kein Reinigungsmittel enthaltendes Schmieröl mit der Bezeichnung Pennzoil 30 (ein Warenzeichen der Penasylvanla öll Company,

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30 SAE Gewicht) und ist einer Fahrzeit* von 32000 km unterworfen worden, d.h. das öl im Kurbelgehäuse ist alt und benutzt .

Der Vergaser wird einem Verschmutzungsvorgang 1,5 Stunden lang unterworfen. Hierbei wird der Motor wiederholt 3 Minuten lang ohne Belastung bei 1800 u/min, und 0,5 Minuten lang bei 30% Belastung bei 1800 U/min, betrieben. Der Brennstoff ist ein nicht behandeltes reguläres Benzin, dhh. dasselbe enthält kein Reinigungszusatzmittel. Die in den Vergaser eingelassene Luft hat eine Temperatur von 52°C und besteht aus etwa 78% frischer Luft, 2% Gas aus dem Kurbelgehäuse und 20% Abgas aus dem Motor.

Der in Anwendung kommende Motor ist ein senkrechter Einzylinder-Viertakt-Verbrennungsmotor mit 2,75 PS bei 1800 ü/min und wird unter 30% Belastung mit einem Brennstoff betrieben, der aus 67% regulärem Benzin (enthält kein Reinigungszusatzmittel) , 33% Toluol und 1 g pro Liter Indoline (eine Warenbezeichnung der Aldrich Chemical Co. 2371 North 30th Milwaukee, Wisconsin 53210 und ist ein Zusatzmittel, das zu einem sehr schwarzen, schmutzigen Abgas führt) besteht. Der in den Testmotor eingeführte Dampf hat eine Temperatur von 52°C.

Nach dem Verschmutzen wird der Motor einer Säuberungsbehandlung unterworfen, die 3 Stunden lang dauert, wobei nur Frischluft und Gas aus dem Kurbelgehäuse dem Vergaser zugeführt wird. Die Aufeinanderfolge der Arbeitsgänge für diese dreistufige Behandlung besteht aus einer Wiederholung von Arbeitsgängen von jeweils 3 Minuten unter Nullbelastung bei 1800 ü/min. und 0,5 Minuten unter 30% Belastung bei 1800 U/min. Das Benzin ist ein reguläres Benzin (d.h. weist eine Oktanzahl von etwa 97 auf) und enthält etwa 28 kg/1 m Zusatzmittel /Brennstoff. Nach der dreistündigen Behandlung werden die Einsätze aus dem Vergasereinlaß entfernt, wobei die Menge der an den Einsätzen verbleibenden Ablagerungen die Reinigungseigenschaften des in dem Brennstoff angewandten Zusatzmittels anzeigt. Eine Bewertung von N gibt 0% saubere Oberfläche, S gibt 25% saubere Oberfläche, F gibt 50% saubere Oberfläche,

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6 gibt 75% saubere Oberfläche und E gibt 100% saubere Oberfläche an. Somit gibt N ein Versagen wieder, während E ein ausgezeichnetes Ergebnis wiedergibt.

Beispiel 1

Es wird ein Monophosphatester vermittels Umsetzen äquimolaer Mengen an Polyphosphorsäure und einem Kondensationsprodukt aus einem MqI aus Isoamylalkohol mit 4,0 Molen Äthylenoxid erhalten. Zu gleichen Volumina aus Isopropanol und Duomeen L-15 (einer Warenbezeichnung der Armour Industrial Chemicals, Chicago, 111. identifiziert als N-sek.-Alkyltrimethylendiamin, wobei die Alkylgruppe etwa 15-20 Kohlenstoffatome enthält, wird eine ausreichende Menge des oben angegebenen Phosphatesters unter Neutralisieren des Polyamine auf einen pH -Wert von 7 zugesetzt. Die Reaktion wird bei 32°C durchgeführt.

Beispiel 2

Es wird ein Monophosphatester vermittels Umsetzen äguimolarer Mengen an Phosphorsäure und dem Kondensationsprodukt erhalten, das man durch Umsetzen von 1 Mol n-Butylalkohol, und 1,0 Mol Äthylenoxid erhält.

Zu 2 Teilen Duomene L-Il (eine Warenbezeichnung der Armour Industrial Chemicals Chicago, identifiziert als ein N-sek.-Alkyltrimethylendiamin, woei die Alkylgruppe 11-14 Kohlenstoff atome ethält) und 2 Teilen Isopropylatkohol werden
1,5 Teile des oben angegebeen Phosphatesters zugesetzt.
Das Gemisch wird etwa 2 Stunden lang bei etwa 27°C gealten. Es werden 1,5 zusätzliche Teile Isopropylalkohol dem Gemisch zugesetzt. Das erhaltene Gemisch weist einen pH-Wert von etwa 6,0 auf.

Beispiel 3

Zu einem Teil Duomeen L-Il und einem Teil Isopropylalkohol wird eine ausreichende Menge des Monophosphatesters nach
Beispiel 1 zugesetzt, um einen pH-Wert von etwa 7,0 zu
ergeben. Das Gemisch wird etwa 2 Stunden lang bei 32 C
zur Umsetzung gebracht.

Die Beispiele 1,2,3 zeigen ausgezeichnete Ergebnisse bezüglich der Vergaser-Reinigungstests.

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Claims

Dipi.-ing. Walter Meissner „ Dipi.-ing. Herbert Tischer 1 BERLIN 33, HerbertetraBe 22 T MÜNCHEN Fernsprecher: 8 87 72 87 — Drahtwort: Invention Berlin Postscheckkonto: W. Meissner, Berlin Went 12282 Bankkonto: W; Meissner, Berliner Benk A.-G.,Depka8Θ, - Il 9 SFP *■%$ Beriln-Halensee. KurfOretendamm 180 Konto Nr. 96 716 1 BERLIN 33 (GRUNEWALD), den Herbertstrale 22 Marathon Oil Company Patentansprüche

1. Reinigungsbenzinmasse, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe aus einem Hauptanteil eines Kohlenwasserstoff-Brennstoffs mit einem Siedebereich innerhalb des Benzinsiedebereiches und etwa 0,0001 bis etwa 1,5 Gew.% des Produktes besteht, das durch Neutralisieren auf einen pH-Wert von etwa 5 bis etwa 9 eines (1) Diamine der Formel

H(CH₂J_x-C-(CH₂)_yH

H-N(OL,) NH- i. η 2

wobei χ und y ganze Zahlen sind mit einer Summe von etwa 6 bis etwa 30 und η eine ganze Zahl ist, mit einem Wert von etwa 2 bis etwa 4 mit (2) einem Phosphatester, der durch Umsetzen von etwa äquimolaren Mengen einer Polyphosphorsäure und einem Kondensationsprodukt aus einem Alkohol, der etwa 3 bis etwa 6 Kohlenstoffatome und etwa 1 bis etwa 10 Mole AlkyJSjxid enthält.

2. Reinigungsbenzinmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt, auf einen pH-Wert von etwa 6 bis etwa 8 neutralisiert ist.

3.Reinigungsenzinmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Diamin ein N-sek.-Alkyltrimethylendiamin ist.

4. Reinigungsbenzinmasse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Älkylgruppe im Durchschnitt etwa 10 bis etwa 20 Kohlenstoffatome enthält.

5. Reinigungsbenzinmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensationsprodukt durch Umsetzen von etwa einem Mol des Alkohols mit etwa 1 bis etwa 4 Molen Äthylenoxid erhalten wird.

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6. Reinigungsbenzinmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Diamin und der Phosphatester bei einer Temperatur von etwa 38°C umgesetzt sind.

7. Reinigungsiaenzinmasse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß (I) ein N-sekl-Alkyltrimethylendiamin, wobei die Alkylgruppe durchschnittlich etwa 10 bis etwa 20 Kohlenstoffatome emthält mit (2) einem Phosphatester umgesetzt wird, der durch Umsetzen von etwa äquimolaren Mengen an Polyphosphorsäure und dem Kondensationsprodukt aus einem Mol eines Alkohols ηηά mit etwa 3 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen und etwa 1 bis etwa 4 Molen Äthylenoxid erhalten worden ist.

8. Reihigungsbenzinmasse nach Anspruch 7, dadurch zeichnet, daß der Alkohol der Isoamylalkohof j&.st.

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