DE2520971C3 - Wasser-Kraftstoffemulsion, die als Emulgator einen Alkylarylpolyglykoläther enthält - Google Patents
Wasser-Kraftstoffemulsion, die als Emulgator einen Alkylarylpolyglykoläther enthältInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Wasser-Kraftstoffemulsion, die als Emulgator einen Alkylarylpolyglykoläther
enthält.
Derartige Emulsionen sind aus der DE-OS 1937000 und der US-PS 2920948 bekannt. In der
DE-OS 1 937000 ist eine Kraftstoff-Wasseremulsion beschrieben, die Wasser als kontinuierliche Phase und
den Kraftstoff als disperse Phase sowie neben dem Emulgator Harnstoff als Emulsions-Stabilisator enthält.
Der Wassergehalt soll dabei höchstens 12 Gew.-%, vorzugsweise 0,75 bis 3 Gew.-%, bezogen
auf die Emulsion, betragen. Es handelt sich offenbar um einen Sicherheitskraftstoff, bei dem das Öl
mit Löschwasser umhüllt ist. Versuche, die die Anmelderin durchgeführt hat, haben ergeben, daß Motoren
auf Wassergehalte unter 5% praktisch gar nicht und auf Gehalte unter 10% wenig reagieren. Der natürliche
Wassergehalt kann bereits 1 bis 2% betragen.
Gegenstand der US-PS 2920948 ist eine Kraftstoff-in-Wasseremulsion,
bei der Kraftstoff-Tropfen in der zusammenhängenden Wasserphase emulgiert
sind. Bei der Herstellung wird zunächst ein Emulgator in dem Kraftstoff aufgelöst und diese Lösung in Wasser
eingerührt. Eine derartige Emulsion ist für den Antrieb eines Einspritzmotors nicht geeignet, weil infolge
zu starker Abkühlung infolge Verdampfung des hohen Wasseranteils eine Zunahme des Zündverzuges
eintritt, die zu einer vorzeitigen Zerstörung des Trieb-Werkes führt.
Au.; der DE-PS 881422 ist es bekannt, eine Verbrennungskraftmaschine
mit einer Brennstoff-Wasseremulsion zu betreiben, die bis zu 30% Wasser enthält.
Man hat ferner zur Erhöhung der Leistung von Kolbenmotoren und Gasturbinen bereits vorgesehen,
in den Verbrennungsraum Wasser, Wasser-Methanolgemische oder Kraftstoff-W;iNscremulsionen einzuspritzen.
Die bekannten Maßnahmen haben in der Praxis nicht zu befriedigenden Ergebnissen geführt,
da es nicht gelungen ist, eine Reihe von Mängeln zu bewältigen, die dem Zusatz von Wasser zum Kraftstoff
anhaften, so daß der Wasserzusatz nur in der Luftfahrt bei einigen Kolbentriebwerken und bei Turbostrahltriebwerken
zur Erhöhung der Startleistung zur Anwendung kam.
Die Verwendung von Wasser-Kraftstoffemulsionen ist in der Praxis insbesondere daran gescheitert,
daß es nicht gelungen ist, eine Emulsion herzustellen, die den Anforderungen des Motorbetriebs gerecht
wird; diese Aufgabe liegt der Erfindung zugrunde, wobei an die Kraftstoff-Wasseremulsion insbesondere
die folgenden Anforderungen gestellt werden:
Es muß eine Entmischung der Emulsion vermieden werden, die Zähigkeit soll unter Berücksichtigung bestimmter zulässiger Abweichungen der des reinen Kraftstoffes entsprechen, der Reibwert soll nicht größersein als der des reinen Kraftstoffes, thixotrope Erscheinungen sollen vermieden und ein bestimmter pH-Wert eingehalten werden. Darüber hinaus soll die Kraftstoff-Wasseremulsion für Verbrennungskraftmaschinen mit Druckeinspritzung verwendbar sein, ohne daß Veränderungen am Motor erforderlich sind.
Es muß eine Entmischung der Emulsion vermieden werden, die Zähigkeit soll unter Berücksichtigung bestimmter zulässiger Abweichungen der des reinen Kraftstoffes entsprechen, der Reibwert soll nicht größersein als der des reinen Kraftstoffes, thixotrope Erscheinungen sollen vermieden und ein bestimmter pH-Wert eingehalten werden. Darüber hinaus soll die Kraftstoff-Wasseremulsion für Verbrennungskraftmaschinen mit Druckeinspritzung verwendbar sein, ohne daß Veränderungen am Motor erforderlich sind.
is Ausgehend von einer Wasser-Kraftstoffemulsion, die als Emulgator einen Alkylaryipolyglykoläther
enthält, besteht die Erfindung darin, daß die Emulsion neben üblichen Zusätzen aus 10 bis 20 Vol.% Wasser,
0,3 bis 2 Vol.% des Emulgators und gegebenenfalls bis zu 0,5 VoI.% eines Verdünners besteht und daß
der Kraftstoff Dieselkraftstoff ist. Der Verdünner besteht erfindungsgemäß aus Butylglykol; Gegenstand
der Erfindung ist ferner die Verwendung einer derartigen Wasser-Kraftstoffemulsion zum Betrieb einer
Verbrennungsmaschine mit Druckeinspritzung.
Versuche mit derartigen Wasser-Kraftstoffemulsionen haben gezeigt, daß ein einwandfreier Betrieb
auch über längere Zeitabschnitte möglich ist. Der Reibwert vorstehender Emulsionen ist geringer als
.in derjenige des reinen Kraftstoffes. Die Zerstäubung
des abgespritzten Strahls hinter den Einspritzdüsen wurde nicht wesentlich beeinträchtigt, und der pH-Wert
war gegenüber dem des reinen Kraftstoffes von sauer nach leicht basisch verändert. Es wurde festgestellt,
daß sich die Emulsion auch nach längeren Stillstandszeiten von etwa 6 bis 12 Monaten nicht entmischt
hat. Bei der Verbrennung der Emulsion in einem Dieselmotor ergab sich nach dem Anlassen bei
kaltem Motor und dann über den gesamten Drehzahlbereich und bei jeder Last ein sichtbares Abgas.
Es hat sich ferner ergeben, daß eine Umwälzpumpe zum Durchmischen der Emulsion auch nach längeren
Stillstandszeiten entbehrlich ist und der Rücklauf der üblichen Kraftstofförderpumpe ausreicht, der etwa
das 1,5- bis 2,5fache der Fördermenge ausmacht, die der Motor verbrennt.
Der wesentliche Vorteil, den die Verwendung der ecfindun^sgemäßen Kraftstoff-Wasseremulsion
mit sich bringt, ist in der Kraftstoffersparnis und
5» in der Leistungssteigerung zu sehen. Kraftstoff-Wasseremulsionen
mit einem Wassergehalt bis zu etwa 5% ergeben praktisch bei jedem Dieselmotor unabhängig davon, ob der Kraftstoff direkt oder indirekt
eingespritzt wird, Leistungssteigerungen infolge des großen spezifischen Volumens und der großen
Gaskonstante des eingespritzten Wasserzusatzes. Um die volumenfüllende Eigenschaft voll auszunutzen,
sind möglichst hohe Verbrennungstemperaturen erforderlich. Es hat sich daher als zweckmäßig erwiesen,
den Leerlaufbereich bis etwa zur Halblast mit normalem Dieselkraftstoff und den Bereich etwa von der
Halblast bis zur Vollast mit der Kraftstoff-Wasseremulsion zu fahren.
Bei beladenen Straßenfahrzeugen beträgt der Kraftstoffverbrauch im Fernverkehr im Flachland
etwa das l,35fache und in Mittelgebirgen etwa das l,65fache des Verbrauchs bei Leerfahrten. Legt man
im Mittel das l,5fache entsprechend 3/s des Gesamt-
Verbrauchs fur Leer- und Lastfahrt zugrunde, so ergibt
sich bei Verwendung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Wasseremulsion
für einen Fuhrpark eine Kraftstoffe rsparnis, die sich auf 3/5 des Gesamtverbrauchs
eines Fuhrparks an reinem Dieselkraftstoff erstreckt. Die Kraftstoffersparnis und die Leistungssteigerung
durch Verwendung der erfindungsgemäßen Wasser-Kraftstoffemulsion ergeben sich, ohne daß irgendwelche
Änderungen am Motor erfoiderlich sind, d. h. bei unverändertem Fördervolumen der Einspritzpumpe.
Hierbei erfolgt die Verbrennung mit steigendem Wasseranteil unter einem zunehmenden Luftüberichuß
gegenüber dem Betrieb mit reinem Dieseikraftstoff.
Die Verbesserung des Abgases, die einen weiteren Vorteil darstellt, ist darauf zurückzuführen, daß das
dem Brennstoff zugesetzte Wasser den Auspuff als überhitzten Dampf verläßt. Die von den Detonationen
der Wassertropfen ausgehenden Druckwellen zerstören durch Crackprozesse oder Zwischenreaktionen
bei der Verbrennung der Emulsion entstandene unvollständig verbrannte Kraftstoffteilchen, wie
z. B. Ruß, vergrößern die Oberfläche der zerstörten Teilchen für den Sauerstoffangriff und ermöglichen
eine vollständige Verbrennung.
Ausführungsbeispiel
Zur Herstellung einer Wasser-in-Di.eselkraftstoff-
Emulsion wurden 0,8 g eines Alkylarylpolyglykoläthers
in 20 g Wasser gelöst. Die Mischung wurde mit einem üblichen Rührwerk in 80 g Dieselkraftstoff
eingerührt.
Es wurden als Emulgatoren folgende Alkylarylpolygiykoläther
verwendet:
ίο 1, Äthylphenoläthoxylat mit 5 bis 8 Äthylenoxid-Einheiten,
2. Octylphenoläthoxylat mit 5 Äthylenoxid-Einheiten,
3. Nonylphenoläthoxylat mit 5,3 Äthylenoxid-Einheiten,
4. Dodscylphenoltähoxylat mit 7,8 Äthylenoxid-Einheiten.
Die Emulsionen wuiden zur Untersuchung der Standzeit in 20 Zyklen einer Temperatur-Wechselbeanspruchung
ai sgesetzt, bei der sie jeweils 8 Stunden bei einer um den Gefrierpunkt liegenden Temperatur
und anschließend 16 Stünden bei einer Temperatur von etwa 60° C gehalten wurden.
Nach einem Zeitraum von 2 Monaten konnten keine Anzeichen für eine Entmischung beobachtet werden.
Claims (3)
1. Wasser-Kraftstoffemulsion, die als Emulgator einen Alkylarylpolyglykoläther enthält, dadurch
gekennzeichnet, daß sie neben üblichen Zusätzen aus 10 bis 20 Vol.% Wasser, 0,3
bis 2 Vol.% des Emulgators und gegebenenfalls bis zu 0,5 Vol.% eines Verdünners besteht und
daß der Kraftstoff Dieselkraftstoff ist.
2. Wasser-Kraftstoffemulsion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdünner
Butylglykol ist.
3. Verwendung der Wasser-Kraftstoffemulsion nach den Ansprüchen 1 und 2 zum Betrieb einer
Verbrennungsmaschine mit Druckeinspritzung.
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| DE2520971A DE2520971C3 (de) | 1975-05-10 | 1975-05-10 | Wasser-Kraftstoffemulsion, die als Emulgator einen Alkylarylpolyglykoläther enthält |
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Legal Events
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| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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