DE1948264B - Reinigungsmittelzusät7e für Benzin und seine Verwendung als Enteisungsmittel - Google Patents

Description

H(CH₅),-C — (CH,),,H
H — N(CH₂)_nNH,

wobei .ν und y ganze Zahlen sind mit einer Summe von 6 bis 30 und ;; eine ganze Zahl ist, mit einem Wen von 2 bis 4 mit (2) einem Phcsphatester hergestellt worden ist, der durch Umsetzen von etwa äquimolaren Mengen einer Polyphosphorsäure und einem Kondensationsprodtkt aus einem Alkohol, der 3 bis 6 Kohlenstoffatome und 1 bis 10 Mol Alkylenoxid enthält, erhalten wurde.

2. Reinigungsmittelzusätze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das darin enthaltene Produkt auf einen pH-Wert von 6 bis 8 neutralisiert worden ist.

3. Relnigungsmittelzusätze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das darin enthaltene Produkt aus einem N-sek.-Alkyltrimethylendiamin erhalten worden ist.

4. Reinigungsmittelzusätze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das darin enthaltene Produkt aus einem Kondensationsprodukt, welches durch Umsetzen von etwa einem Mol des Alkohols mit 1 bis 4 Mol Äthylenoxid erhalten worden ist, aufgebaut ist.

5. Reinigungsmittelzusätze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das darin enthaltene Produkt aus dem Diamin und dem Phosphatester bei einer Temperatur von etwr 38 C erhalten worden ist.

6. Verwendung der Reinigungsmittelzusätze nach Anspruch 2 mit einem pH-Wert über 7 als Entcisunssmittel.

Motoren, die im Leerlauf betrieben werden, und llics 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 Verunreinigungen aus den Abgas- und Kurbelgeliäusedämpien, die in den Vergasereinlaß eingesaugt werden, neigt zu dem Anhäufen von Ablagerungen an den inneren Wänden. Hin derartiges Anhäufen bedingt eine Neigung 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. Deraitige nachteilige Neigungen treten beschleunigt während des stoßweisen Kraftverkehrs auf. Um derartige nachteilige Bedingungen auszuräumen, werden kontinuierlich Vergasereinstellungen ausgeführt, und in einigen Fällen muß der Vergaser auseinandergenommen, die Ablagerungen entfernt und derselbe wieder zusammengebaut werden. Selbst nachdem eine Säuberung des Vergasers durchgeführt worden ist, ist doch noch weiterhin

ίο 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.

Diese Bedingungen erfahren eine * erschärfung in dem Fall von Vergasern mit mehreren Einlaßöffnungen, wie sie zur Zeit 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 Vergasers verursacht. Während diese Ablagerungen sich aufbauen, erfährt die für eine gegebene Brennstoffmenge angestrebte Luftmenge eine Verringerung, und somit ist das Luft-Brennstoff-Gemisch zu fett für ein zufriedenstellendes Arbeiten des Motors.

Um dem Erfoidernis einer Verringerung der Ablagerungen in dem Vergaser nachzukommen, sind bereits Zusatzmiitel, wie Amide, Alkylammoniumalkylphosphate und ähnliche Verbindungen mit oberflächenaktiven Eigenschaften in dem Benzin angewandt worden. Derartige Zusatzmittel weisen jedoch bestimmte Nachteile auf.

So ist es insbesondere nach der USA.-Patentschrift 3 374 072 bekanntgeworden, als Reinigungsmittel oder als Reinhaltemittel für Motorenbrennstoffe auf der Grundlage leichter Kohlenwasserstoffe solche in Betracht zu ziehen, die Amidophosphate sind und durch Umsetzen eines disubstituierten Halogenphosphates mit einem Monoamin hergestellt werden. Wie die experimentelle Durchführung gezeigt hat, vermag jedoch die Wirksamkeit derartiger Produkte nicht zu überzeugen.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, Reinigungsmittelzusätze für Benzin zu schaffen, die es ermöglichen, in durchgreifender Weise die mit dem Stand der Technik verbundenen Nachteile auszuräumen.

Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird in kennzeichnender Weise dadurch gelöst, daß die Reinigungsmittelzusätze aus einem Hauptbestandteil eines Kohlenwasserstoff-Brennstoffs mit einem Siedebereich innerhalb des Benzinsiedebereiches und 0,0001 bis 1,5 Gewichtsprozent des Produktes bestehen, das durch Neutralisieren auf einen pH-Wert von 5 bis 9 eines (I) Diamins der Formel

H - N(CHj)₁₁NH,

wobei χ und y ganze Zahlen sind mit einer Summe von 6 bis 30 und « eine ganze Zahl ist mit einem Wert von 2 bis 4 mit (2) einem Phosphatester hergestellt worden ist, der durch Umsetzen von etwa äquimolaren Mengen einer Polyphosphorsäure und einem

Kondensatiöjisprodukt aus einem Alkohol, der 3 bis 6 Kohlenstoffatome und 1 bis 10 Mol Alkylenoxid enthält, erhalten wurde.

Die erfindungsgemäß erzielten Vorteile bestehen darin, daß wahrscheinlich als Ergebnis des erfindungsgemäß speziell in Anwendung kommenden Diamins bei ansonsten gleichen Komponenten entsprechend dem Stand der Technik eine hervorragende Reinigungsfunktion erzielt wird, die auf Grund experimenteller Untersuchungen eine ausgezeichnete Wertung erhält, d. h., in wirksamer Weise wird die Bildung von Ablagerungen im Vergaser gesenkt.

Zu geeigneten Phosphatestern gehören diejenigen nach der USA.-Patentschrift 3 331896. Beispiele für N-sek.-Alkyltrimethylendiamine finden sich in der USA.-Patentschrift 3 398 196.

Das Diamin und der Phosphatester werden in ausreichenden " !engen so umgesetzt, daß der erzielte pH-Wert sich auf 5 bis 9 und stärker bevorzugt auf 6 bis s beläuft. Eine Masse mit einem pH-Wert von über 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 Diamins mit dem Phosphatester zu erleichtern, wobei es sich z. B. um Isopropylalkohol handelt. Temperaturen von 16 bis 38 "C sind bei der Neutralisation geeignet, und stärker bevorzugt sind lemperaturen von 27 bis 32 C.

Das Reaktionsprodukt aus dem Diamin und dem Phosphatester wird in den Brennstoff in Mengen von 0,0001 bis 1,5 Gewich t.sprozem eingearbeitet. Allgemein sind Konzentrationen von etwa 19 bis 57 kg pro 1 m³ Benzin geeignet, um so die verbesserten Reinigungseigenschaften zu erhalten. Weiterhin können auch zusätzliche Zusatzmittel einschließlich Reinigungsmitteln zusammen mit den erfindungsgemäßen Reinigungsmittelzusätzen angewandt werden, um so dem Brennstoff verbesserte Reinigungseigenschaften usw. zu vermitteln.

Die erfindungsgemäßen Produkte werden in einem 1-kW-Generator, der 120 V erzeugt, einer 60-Phasen-Anlage geprüft. Der Motor ist ein senkrechter, einen Zylinder aufweisender 4-Takt-Verbrennungsmotor 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 beläuft sich auf 244Cm³, die Bohrung ist 7 cm, und der Hub ist 6,35 cm. Der Priifmotor enthält einen 3-Ring-AluminiiiiTi-Legierungskolben mit vollschwebcndcm Stift, Der Vergaser saugt von unten an. Er ist geringfügig dahingehend modifiziert, daß der ursprüngliche Innendurchmesser von 22,2 auf 23,8 mm innendurchmesser über eine Entfernung von 28,6 mm von der Fläche des Befestigungsflanschcs ausgebohrt ist. Dies Ermöglicht das Einführen eines O-Ringes (Außendurchmesser 24,2 mm, Innendurchmesser 18,3 mm und Dicke 0,793 ram) an dem oberen linde der Vergaseröffnung, wobei die Innenseite des Ringes verjüngt ausgeführt ist, und die verjüngt zulaufende Kante ist nach unten in dem Vergaser gerichtet.

Es sind zwei Einsätze mit einer Dicke von 0,793 mm eingesetzt und passen eng um die Innenseite der Ver· gaseröffnung. Diese Einsätze halten den O-Ring an Ort und Stelle und führen ebenfalls zu einer Anordnung für das Bewerten der Reinigungseigenschaften des Brennstoffs, Der Ö-Ring ermöglicht; eine bessere Verteilung des Gases über das mittlere Teil der Drossel· platte. Der Motor ist wassergekühlt mit einem Einlaßwasser mit einer Temperatur von etwa 43"C und einem Auslaßwasser mit einer Temperatur von etwa 7O⁰C. Die drei Ringe an dem Zylinder werden durch Vergrößern des Spaltes der oberen zwei Ringe um das Zweifache eingestellt. Das in Anwendung kommende öl in dem Kurbelgehäuse ist ein kein Reinigungsmittel einhaltendes Schmieröl und ist einer Fahrzeit von 32000 km unterworfen worden, d. h.,

ίο 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, d. h., 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 U/min und wird unter 30% Belastung mit eini m Brennstoff betrieben, der aus 67% regulärem Benzin (enthält kein Reinigungszusatzmittel), 33 % Toluol und 1 g pro Liter Indolin (C₃H₉N) besteht. Der in den Testmotor eingeführte Dampf hat eine Temperatur vcn 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 werden. Die Aufeinanderfolge der Arbeitsgänge für diese dreistufige Behandlung besteht aus einer Wiederholung von Arbeitsgängen von jeweils 3 Minuten unter Nullbelastung bei 1800 U/min iunj 0,5 Minuten unter 30% Belastung bei 1800 U/min. Das Benzin ist ein reguläres Benzin (d. h., es weist eine Oktanzahl von etwa 97 auf) und enthält etwa 28 kg Zusatzmittel pro I m³ 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, G gibt 75% saubere Oberfläche und E gibt 100% saubere Oberfläche an. Somit bedeutet N ein Versagen, während E ein ausgezeichnetes Ergebnis wiedergibt.

Herstellung der Reinigiingsmittelzusätze

(1) Es wird ein Monophosphatester vermittels Umsetzen äquimolarer Mengen an Polyphosphorsäure und einem Kondensationsprodukt aus 1 Mol aus, Isoamylalkohol mit 4,0 Mol Äthylenoxid erhalten. Zu gleichen Volumina aus Isopropanol und N-sek.-Alkyltrimethylendiamin, wobei die Alkylgruppe etwa 15 bis 20 Kohlenstoffatome enthält, wird eine aus reichende Menge des oben angegebenen Phosphat esters unter Neutralisieren des Polyamins aus einen pH-Wert von 7 zugesetzt. Die Reaktion wird bei 32°C durchgeführt.

(2) Es wird ein Monophosphatester vermittels Umsetzen äquimolarer Mengen an Phosphorsäure und dem Kondensattonsprodukt erhalten, das man durch Umsetzen von 1 Mol n-Butylalkohol und 1,0 Mol Äthylenoxid erhält, Zu 2 Teilen N-sek.-AlkvItrimethv-

lendiamin, wobei die Alkylgruppe 11 bis 14 Kohlenätoffatome enthält, und 2 Teilen Isopropylalkohol werden 1,5 Teile des oben angegebenen Phosphatesters zugesetzt. Das Gemisch wird etwa 2 Stunden lang bei etwa 27⁰C gehalten. Es werden 1,5 zusätzliche Teile Isopropylalknhol dem Gemisch zugesetzt. Das erhaltene Gemisch weist einen pH-Wert von etwa 6,0 auf.
(3) Zu einem Teil N-sek.-Alkyltrimethylendiamin, wobei die Alkylgruppe 11 bis 14 Kohjenstoffatome enthält, und einem Teil Isopropylalkohol wird eine ausreichende Menge des Monophospliatesters nach (1) zugesetzt, um einen pH-Wert von etwa 7,0 zu ergeben. Das Gemisch wird etwa 2 Stunden lang bei 32⁰C zur Umsetzung gebracht.

Die Produkte nach (1), (2) und (3) zeigen ausgezeichnete Ergebnisse bezüglich der Vergaser-Reinigungstests.

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Reinigungsmittelzusätze für Benzin, d adurch gekennzeichnet, daß dieselben aus einem Hauptanteil eines Kohlenwasserstoff-Brennstoffs mit einem Siedebereich innerhalb des Benzinsiedebereiches und 0,0001 bis 1,5 Gewichtsprozent des Produktes bestehen, das durch Neutralisieren auf einen pH-Wert von 5 bis 9 eines (1) Diamins der Formel