DE19744109A1 - Fuel for 2- and 4-stroke engines - Google Patents

Fuel for 2- and 4-stroke engines

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Abstract

Fuel composition consists of 8C isoparaffins, 6 C isoparaffins, 5 C isoparaffins and optionally engine oil.

Description

Die Erfindung betrifft eine neue Kraftstoffzusammensetzung für Verbrennungsmotoren insbesondere für Zwei- und Viertaktmotoren.The invention relates to a novel fuel composition for internal combustion engines especially for two- and four-stroke engines.

Kraftstoffe, die als flüssige oder gasförmige Brennstoffe zum Betrieb von Zwei- und Viertaktmotoren dienen, die als Ottokraftstoffe bezeichnet werden, werden aus verschiedenen Fraktionen der Erdölraffination gewonnen. Solche Kraftstoffe enthalten in der Regel als giftige Bestandteile bis zu 5 Vol.-% Benzol und Methanol, als gesundheitsschädliche Bestandteile Toluol, Xylole, Ethylbenzol und n-Hexan. Bei der Verwendung von solchen Kraftstoffen kann es deshalb zu gesundheitlichen Schädigungen durch Einatmen und Kontakt mit der Haut kommen. Dies betrifft insbesondere Betankungs- und Umfüllprozesse bei denen Kraftstoff verspritzen oder verdampfen kann und weiterhin die Reinigung von Vorratsbehältern oder Rohrleitungen.Fuels used as liquid or gaseous fuels for the operation of two and Serve four-stroke engines, which are referred to as gasoline fuels are made of various Won fractions of petroleum refining. Such fuels usually contain as toxic components up to 5% by volume of benzene and methanol, as harmful to health Ingredients toluene, xylenes, ethylbenzene and n-hexane. When using such Therefore, fuels can cause health damage through inhalation and contact come with the skin. This concerns in particular refueling and refilling processes in which Fuel can splash or evaporate and continue to clean Storage tanks or pipelines.

Darüber hinaus wird Ottokraftstoff, wenn er in Zweitaktmotoren angewendet wird, konstruktionsbedingt zu ca. 25% wieder ins Abgas emittiert. So ist beispielsweise der Benutzer von Motorsägen oder Rasenmähern bei der Verwendung von herkömmlichen Zweitaktgemischen, d. h. additiviertem Ottokraftstoff unter Zusatz von 1 bis 2 Vol.-% Motoröl, durch Einatmen der Abgase einer Gesundheitsgefährdung ausgesetzt.In addition, petrol, when applied in two-stroke engines, Due to the design, about 25% are emitted back into the exhaust gas. For example, the Users of chainsaws or lawnmowers when using conventional Two-stroke mixtures, d. H. additiertem petrol with addition of 1 to 2 Vol .-% Engine oil, exposed to health hazards by inhaling the exhaust gases.

Es sind deshalb viele Versuche unternommen worden, Kraftstoffzusammensetzungen bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile nicht aufweisen und die Anforderungen an die Grenzwerte, die in unten gezeigten Tabelle 1 aufgeführt sind, erfüllen, um kommerziell vertrieben werden zu können. Many attempts have therefore been made, fuel compositions to provide that do not have the disadvantages mentioned above and the requirements of the limits listed in Table 1 below are met in order to be commercial to be distributed.  

Tabelle 1 Table 1

Von der Firma Aspen Petroleum AB, Schweden, wird ein Alkylatbenzin-Kraftstoff vertrieben, der durch einen merklichen Anteil an Isoparaffinen mit Kettenlängen <8 Kohlenstoffatomen gekennzeichnet ist. Nachteilig ist, daß durch die Anwesenheit dieses hochsiedenden Anteils das Produkt nicht vollständig verdampft. Dieses nachteilige Verhalten zeigt sich insbesondere, wenn der Kraftstoff auf Kleidung tropft oder ein Kraftstoffvorratsbehälter vollständig entleert werden muß. Weiterhin weist der oben beschriebene Kraftstoff der Fa. Aspen einen typischen Benzingeruch auf, der sich nachteilig bei der Verwendung in Zweitaktmotoren macht. Aspen Petroleum AB, Sweden, markets an alkylate petrol fuel by a significant proportion of isoparaffins with chain lengths <8 carbon atoms is marked. The disadvantage is that by the presence of this high-boiling fraction the product does not evaporate completely. This adverse behavior is particularly evident if the fuel drips on clothing or completely drains a fuel tank must become. Furthermore, the above-described Aspen fuel has a typical Benzingeruch on, which is disadvantageous when used in two-stroke engines.  

Weiterhin ist ein Alkylatbenzin-Kraftstoff der Firma Stihl, das unter dem Namen MOTOMIX vertrieben wird, bekannt. Dieser Kraftstoff enthält ebenfalls hochsiedende Isoparaffine mit einer Kettenlänge von bis zu 13 Kohlenstoffen und weist ebenfalls die oben beschriebenen Nachteile auf.Furthermore, an alkylate petrol fuel from Stihl, under the name MOTOMIX is sold, known. This fuel also contains high-boiling isoparaffins a chain length of up to 13 carbons and also has those described above Disadvantages.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Kraftstoff bereitzustellen, der eine Zusammensetzung aufweist, die keine hochsiedenden Komponenten enthält und damit umweltfreundlich, gesundheitlich unbedenklich ist, vollständig verdampft und frei von Aromaten ist und die Anforderungen an Kraftstoffe erfüllt, die in Tabelle 1 enthalten sind.Object of the present invention is therefore to provide a fuel that a Having composition that contains no high-boiling components and thus Environmentally friendly, harmless to health, completely evaporated and free from Aromatic is and meets the requirements for fuels that are included in Table 1.

Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung einer Kraftstoffzusammensetzung nach dem Anspruch 1 oder dem Anspruch 3 gelöst.This object is achieved by providing a fuel composition after the Claim 1 or claim 3 solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und deren Kombinationen sowie aus der Verwendung gemäß Anspruch 17.Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims and their combinations as well as from the use according to claim 17.

Beispielsweise enthält eine Kraftstoffzusammensetzung demnach C8-Isoparaffine, C6- Isoparaffine und C5-Isoparaffine, insbesondere durch eine Mischung aus 70 bis 85 Volumenprozent C8-Isoparaffine, vorzugsweise 2,2,4-Trimethylpentan, 0 bis 4 Volumenprozent C6-Isoparaffine, vorzugsweise 2,2-Dimethylbutan, und 14 bis 23 Volumenprozent C5-Isoparaffine, vorzugsweise 2-Methylbutan.Thus, for example, a fuel composition contains C 8 isoparaffins, C 6 isoparaffins and C 5 isoparaffins, in particular by a mixture of 70 to 85% by volume C 8 isoparaffins, preferably 2,2,4-trimethylpentane, 0 to 4% by volume C 6 . Isoparaffins, preferably 2,2-dimethylbutane, and 14 to 23 volume percent C 5 isoparaffins, preferably 2-methylbutane.

Insbesondere bevorzugt ist eine Kraftstoffzusammensetzung, die 77 bis 81 Volumenprozent C8-Isoparaffine, 2 bis 4 Volumenprozent C6-Isoparaffine und 17 bis 19 Volumenprozent C5- Isoparaffine enthält.Especially preferred is a fuel composition containing 77 to 81 volume percent C 8 isoparaffins, 2 to 4 volume percent C 6 isoparaffins, and 17 to 19 volume percent C 5 isoparaffins.

Außerdem ist eine Kraftstoffzusammensetzung bevorzugt, die 19 Volumenprozent 2- Methylbutan, 4 Volumenprozent 2,2-Dimethylbutan und 77 Volumenprozent 2,2,4- Trimethylpentan enthält.Also preferred is a fuel composition containing 19% by volume 2 Methyl butane, 4% by volume of 2,2-dimethylbutane and 77% by volume of 2,2,4 Containing trimethylpentane.

Diese Kraftstoffzusammensetzungen werden so hergestellt, daß die relativen Anteile der Mischungskomponenten innerhalb der oben beschriebenen Grenzen so gewählt werden, daß die in Tabelle 1 genannten Grenzwerte hinsichtlich der Oktanzahl, des Siedeverlaufs, des Dampfdruckes, der Dichte und des n-Hexananteils eingehalten werden.These fuel compositions are prepared so that the relative proportions of Mixture components are chosen within the limits described above so that  the limits given in Table 1 with regard to the octane number, the boiling range, the Vapor pressure, density and n-hexane content.

Zur Optimierung der Kraftstoffzusammensetzung unter den oben definierten Randbedingungen kann das mathematische Verfahren der linearen Optimierung angewendet werden. Dabei haben die C5-, C6- und C8-Isoparaffine in unterschiedlichem Maß Einfluß auf das Gesamteigenschaftsprofil der Kraftstoffzusammensetzung:
To optimize the fuel composition under the boundary conditions defined above, the mathematical method of linear optimization can be used. The C 5 , C 6 and C 8 isoparaffins have varying degrees of influence on the overall property profile of the fuel composition:

Mischungskomponente mixing component bevorzugte Optimierung vonpreferred optimization of C5-, C6-IosparaffineC 5 , C 6 iso-paraffins notwendiger Dampfdrucknecessary vapor pressure Einhaltung der Siedegrenze bei 70°C@Compliance with the boiling limit at 70 ° C @ C8-IsoparaffineC 8 isoparaffins Oktanzahloctane number notwendige Dichte@necessary density @ Einhaltung der Siedegrenze bei 100°CCompliance with the boiling limit at 100 ° C

Die erfindungsgemäße Kraftstoffzusammensetzung zeigt gegenüber den bekannten oben beschriebenen Kraftstoffen viele Vorteile. Beispielsweise zeigen kraftstoffbenetzte Kleidungsstücke, Arbeitsgeräte oder Transportmittel keinen anhaftenden Geruch nach Verdunstung des Kraftstoffes, weil keine hochsiedenden Komponenten enthalten sind. Die Abgase einer motorischen Verbrennung, insbesondere bei der Verwendung in Zweitaktmotoren zeigen im Vergleich zu den Abgasen von Normalbenzin oder von Alkylatbenzin eine neutralen Geruchseindruck. Weiterhin enthält der erfindungsgemäße Kraftstoff keine gesundheitsschädlichen Aromaten.The fuel composition of the invention shows over the known above described fuels many advantages. For example, fuel wetted Clothing, implements or means of transport will not smell Evaporation of the fuel because no high-boiling components are included. The Exhaust gases from a combustion engine, especially when used in Two-stroke engines show in comparison to the exhaust gases of regular gasoline or Alkylatbenzin a neutral odor impression. Furthermore, the inventive Fuel no harmful aromatics.

Die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kraftstoffes benötigten C5-, C6- und C8- Isoparaffine stellen definierte Reinverbindungen oder Isomerengemische dar. Wirtschaftlich vorteilhaft ist, kommerziell erhältliche C5-, C6- und C8-Isoparaffine-Schnitte aus Raffinerien, die unter den Bezeichnungen Isopentan, Isohexan und Isooktan vertrieben werden, einzusetzen, solange die oben definierten Mischungsverhältnisse und die in Tabelle 1 angegebenen Grenzwerte eingehalten werden. Insbesondere ist es zur Einhaltung des geforderten n-Hexan-Grenzwertes vorteilhaft, technische Isoparaffine-Schnitte mit folgenden Spezifikationen bezüglich des n-Hexans einzusetzen:
Isopentan mit einem n-Hexangehalt <0,01 Vol.-%
Isohexan mit einem n-Hexangehalt <10 Vol.-%
Isooktan mit einem n-Hexangehalt <0,01 Vol.-%.The C 5 , C 6 and C 8 isoparaffins required for the production of the fuel according to the invention are defined pure compounds or isomer mixtures. Economically advantageous is commercially available C 5 , C 6 and C 8 isoparaffin sections from refineries, which used under the names isopentane, isohexane and isooctane, as long as the above-defined mixing ratios and the limits given in Table 1 are met. In particular, in order to comply with the required n-hexane limit, it is advantageous to use technical isoparaffine sections with the following specifications with respect to the n-hexane:
Isopentane with an n-hexane content <0.01% by volume
Isohexane with an n-hexane content <10% by volume
Isooctane with an n-hexane content <0.01% by volume.

Um den erfindungsgemäßen Kraftstoff als Zweitaktbenzin einzusetzen, können 1 bis 5 Vol.-%, vorzugsweise 2 Vol.-% insbesondere vollsynthetisches Motoröl zugesetzt werden.In order to use the fuel according to the invention as two-cycle gasoline, 1 to 5 vol.%, preferably 2% by volume, in particular fully synthetic motor oil may be added.

BeispieleExamples Beispiel 1example 1

In einem 1500 Liter Vorratstank wurden folgende Bestandteile gepumpt und vermischt:
1901 Exxsol Isopentane S (Produkt der Fa. Exxon Chemical)
40 l Exxsol Isohexane (Produkt der Fa. Exxon Chemical)
770 l technisches Isooktan (Produkt der Fa. Haltermann).The following ingredients were pumped and mixed in a 1500 liter storage tank:
1901 Exxsol Isopentane S (product of Exxon Chemical)
40 l Exxsol isohexane (product of Exxon Chemical)
770 l technical Isooktan (product of the company Haltermann).

Eine Probe dieser Mischung zeigt die folgenden Kennwerte:A sample of this mixture shows the following characteristics:

Tabelle 2 Table 2

Beim Vergleich der Werte, die in Tabelle 1 als Grenzwerte angegeben sind, mit den in Tabelle 2 gemessenen Werten für den erfindungsgemäßen Kraftstoff läßt sich feststellen, daß die erfindungsgemäße Kraftstoffzusammensetzung den Normwerten entspricht.When comparing the values given as limits in Table 1 with those in Table 2 measured values for the fuel according to the invention can be found that the Fuel composition according to the invention corresponds to the standard values.

Beispiel 2Example 2

In einem 1500 Liter Vorratstank wurden folgende Bestandteile gepumpt und vermischt:
180 l 2-Methylbutan (Produkt der Fa. Fluka Nr. 59074)
30 l 2,2-Dimethylbutan (Produkt der Fa. Fluka Nr. 68312)
790 l 2,2,4-Trimethylpentan (Produkt der Fa. Fluka Nr. 59050).The following ingredients were pumped and mixed in a 1500 liter storage tank:
180 l of 2-methylbutane (product of the company Fluka No. 59074)
30 l of 2,2-dimethylbutane (product of the company Fluka No. 68312)
790 l of 2,2,4-trimethylpentane (product of the company Fluka No. 59050).

Auf einem Filterpapier (Fa. Schleicher & Schuell, Nr. 300111) mit einem 12,5 cm Durchmesser wurde in der Mitte mit einer Pipette 1 ml der Kraftstoffzusammensetzung aufgetragen und das Filterpapier anschließend bei Raumtemperatur freihängend aufbewahrt.On a filter paper (Schleicher & Schuell, No. 300111) with a 12.5 cm Diameter was in the middle with a pipette 1 ml of the fuel composition applied and the filter paper then stored free-hanging at room temperature.

Die sensorische Prüfung des verdampfenden Kraftstoffes zeigte einen neutralen Geruch. Nach 15 Minuten bei einer Temperatur von 25°C war die Kraftstoffmischung rückstandsfrei abgedunstet und auf dem Filterpapier wurde kein anhaftender Geruch festgestellt.The sensory test of the evaporating fuel showed a neutral odor. To 15 minutes at a temperature of 25 ° C, the fuel mixture was residue-free evaporated and no adhesive odor was detected on the filter paper.

Beispiel 3Example 3

10 l der in Beispiel 1 hergestellten Kraftstoffzusammensetzung wurden mit 200 ml Castrol TTS (vollsynthetisches Motoröl der Fa. Castrol) vermischt. Das so hergestellte Zweitaktgemisch wurde in einer Motorsäge (Fabrikat Fa. Stihl 026) verwendet. Das Abgas zeigte keine Reizwirkung. Die Abgase wiesen außerdem einen neutralen, schwach merkbaren Geruch auf.10 l of the fuel composition prepared in Example 1 was mixed with 200 ml Castrol TTS (fully synthetic engine oil from Castrol) mixed. The so produced Two-stroke mixture was used in a power saw (manufactured by Fa. Stihl 026). The exhaust showed no irritating effect. The exhaust gases also had a neutral, slightly noticeable Smell up.

Beispiel 4Example 4

Die in Beispiel 3 beschriebene erfindungsgemäße Kraftstoffzusammensetzung wurde unter den oben beschriebenen Bedingungen mit dem Aspen Alkylatkraftstoff verglichen. Es zeigte sich, daß der Aspen Kraftstoff im Vergleich zu dem in Beispiel 3 beschriebenen Kraftstoff einen stechenden Geruch aufwies und die Atemorgane leicht reizte.The inventive fuel composition described in Example 3 was under compared with the Aspen alkylate fuel as described above. It showed that the Aspen fuel compared to the fuel described in Example 3 had a pungent odor and slightly irritated the respiratory organs.

Claims (17)

1. Kraftstoffzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus C8-Isoparaffinen, C6-Isoparaffinen und C5-Isoparaffinen sowie gegebenenfalls Motoröl besteht.1. A fuel composition, characterized in that it consists of C 8 isoparaffins, C 6 isoparaffins and C 5 isoparaffins and optionally motor oil. 2. Kraftstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 70 bis 85 Vol.-% C8-Isoparaffine, 0 bis 4 Vol.-% C6-Isoparaffine und 14 bis 23 Vol.-% C5- Isoparaffine enthält.2. A fuel composition according to claim 1, characterized in that it contains 70 to 85 vol .-% C 8 isoparaffins, 0 to 4 vol .-% C 6 isoparaffins and 14 to 23 vol .-% C 5 - contains isoparaffins. 3. Kraftstoffzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß sie 70 bis 85 Vol.-% C8- Isoparaffine, 0 bis 4 Vol.-% C6-Isoparaffine und 14 bis 23 Vol.-% C5-Isoparaffine enthält.3. Fuel composition, characterized in that it contains 70 to 85 vol .-% C 8 - isoparaffins, 0 to 4 vol .-% C 6 isoparaffins and 14 to 23 vol .-% C 5 isoparaffins. 4. Kraftstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie 77 bis 81 Vol.-% C8-Isoparaffine, 2 bis 4 Vol.-% C6- Isoparaffine und 17 bis 19 Vol.-% C5-Isoparaffine enthält.4. Fuel composition according to one of the preceding claims, characterized in that it contains 77 to 81% by volume of C 8 isoparaffins, 2 to 4% by volume of C 6 isoparaffins and 17 to 19% by volume of C 5 isoparaffins , 5. Kraftstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das C8-Isoparaffin 2,2,4-Trimethylpentan, das C6-Isoparaffin 2,2- Dimethylbutan und das C5-Isoparaffin 2-Methylbutan ist.5. Fuel composition according to one of the preceding claims, characterized in that the C 8 isoparaffin 2,2,4-trimethylpentane, the C 6 isoparaffin 2,2-dimethylbutane and the C 5 isoparaffin 2-methylbutane. 6. Kraftstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie 19 Vol.-% 2-Methylbutan, 4 Vol.-% 2,2-Dimethylbutan und 77 Vol.-% 2,2,4-Trimethylpentan enthält.6. Fuel composition according to one of the preceding claims, characterized characterized in that it contains 19% by volume of 2-methylbutane, 4% by volume of 2,2-dimethylbutane and 77% by volume of 2,2,4-trimethylpentane. 7. Kraftstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie gegebenenfalls 1 bis 5 Vol.-%, vorzugsweise 2 Vol.-% insbesondere vollsynthetisches Motorenöl enthält.7. Fuel composition according to one of the preceding claims, characterized characterized in that it optionally 1 to 5 vol .-%, preferably 2 vol .-% contains in particular fully synthetic motor oil. 8. Kraftstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Dichte von 680 bis 720 kg/m3 aufweist. 8. Fuel composition according to one of the preceding claims, characterized in that it has a density of 680 to 720 kg / m 3 . 9. Kraftstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Dampfdruck von 35 bis 65 kPa, vorzugsweise von 40 bis 45 kPa aufweist.9. Fuel composition according to one of the preceding claims, characterized characterized in that it has a vapor pressure of 35 to 65 kPa, preferably 40 up to 45 kPa. 10. Kraftstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen n-Hexananteil von max. 0,5 Vol.-% aufweist.10. Fuel composition according to one of the preceding claims, characterized characterized in that they have a n-hexane content of max. 0.5% by volume. 11. Kraftstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Motor-Oktanzahl (MOZ) von min. 90, vorzugsweise 93,5 und einen Research-Oktanzahl (ROZ) von min. 95, vorzugsweise 95,6 aufweist.11. Fuel composition according to one of the preceding claims, characterized characterized in that they have a motor octane number (MOZ) of min. 90, preferably 93.5 and a research octane number (RON) of min. 95, preferably 95.6. 12. Kraftstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Bleigehalt von maximal 5 mg/ml enthält.12. Fuel composition according to one of the preceding claims, characterized characterized in that it contains a lead content of at most 5 mg / ml. 13. Kraftstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Benzolgehalt von maximal 0,1 Vol.-% aufweist.13. Fuel composition according to one of the preceding claims, characterized characterized in that it has a benzene content of not more than 0.1% by volume. 14. Kraftstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Aromatengehalt von maximal 0,5 Vol.-% aufweist.14. Fuel composition according to one of the preceding claims, characterized in that it has an aromatics content of at most 0.5% by volume. 15. Kraftstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie maximal 0,5 Vol.-% Olefine aufweist.15. Fuel composition according to one of the preceding claims, characterized in that it has a maximum of 0.5% by volume of olefins. 16. Kraftstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verdampfte Menge des Kraftstoffes bei 100°C mindestens 90 beträgt.16. Fuel composition according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the evaporated amount of the fuel at 100 ° C at least 90 is. 17. Verwendung der Kraftstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche als Brennstoff für Zweitaktmotoren oder Viertaktmotoren.17. Use of the fuel composition according to one of the preceding claims as fuel for two-stroke engines or four-stroke engines.
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