DE3626102A1 - Treibstoffzusatz - Google Patents
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Description
Diese Anmeldung ist eine Continuation-in-Part-Anmeldung
der Serial Nr. 5 69 161, die am 9. Januar 1984 eingereicht
wurde.
Die Erfindung betrifft neue Treibstoffzusätze für Kohlenwasserstoff-
Treibstoffe, wie Benzin- oder Dieseltreibstoff,
Heizöle oder Flugzeug-Treibstoffe.
Bislang war es bekannt, bestimmte polare Verbindungen
zu flüssigen Kohlenwasserstoff-Treibstoffen für verschiedene
Maschinenarten zuzusetzen, jedoch waren diese Versuche
nicht erfolgreich hinsichtlich der Lösung der erfindungsgemäßen
Aufgaben, wie sie nachfolgend dargestellt
werden.
Dorer beschrieb in der US-PS 36 58 494 die Kombination
einer sauerstoffhaltigen Verbindung von recht hohem Molekulargewicht
und eines Dispergiermittels, die dem Treibstoff
zugesetzt werden zur Reinigung der Verbrennungsmaschinen.
Die Sauerstoffverbindung nach Dorer ist in
dem Gerüst der Kette, so daß dort keine Azidität oder
Säurezahl aufgegeben wird.
Tom et al. beschrieben in der US-PS 29 14 479 ein Schmiermittel
für obere Zylinder, welches ein leichtes aromatisches
Schmieröl und ein sauerstoffhaltiges Lösungsmittel,
wie CELLOSOLVE®, enthält. Diese Kombination konnte entweder
dem Treibstoff oder dem Vergaser zugegeben werden. Eine
geringe Menge an Antirostmittel oder Pourpoint-Senkungsmittel
konnte ebenfalls in dem Schmiermittel nach diesem
Patent verwendet werden.
Ein Durchdringungsöl (Penetrating oil) zur Freisetzung der
Verbindung von zwei metallischen Oberflächen, wie Bolzen,
Scharniere, Federn, Schlösser, etc., welches ein Schmieröl,
Benzin, einen Alkohol und Glykole oder deren Ether
enthält, wurde in der US-PS 39 17 537 von Elsdon beschrieben.
Von Elsdon wurden weder Komponenten mit hohem Molekulargewicht, noch Säurezahlen, noch Verseifungszahlen
angegeben.
In der US-PS 26 72 450 von Pearsall ist eine Kombination
eines substituierten Benzols, eines Monoalkylglykolethers
oder des Glykols und eines Esters von Rizinolsäure zur
Entfernung von kohlenstoffhaltigen Ablagerungen in Verbrennungsmaschinen
beschrieben. Dieses Gemisch dient der
Verwendung als ein Lösungsmittel im Kontakt mit einer
heißen abgedrosselten Maschine für etwa 1 bis 6 Stunden,
woran sich das erneute Starten der Maschine anschließt.
Alternativ dazu konnte diese Maschine in dieses Lösungsmittelgemisch
eingetaucht, damit besprüht oder bestrichen
werden.
Ein Kaltfluß-Verbesserungsstoff für Mitteldestillat-Dieseltreibstoff,
welcher ein Vinylacetat/Ethylen-Copolymer,
ein Nitronparaffin, ein Alkohol und ein aromatisches Lösungsmittel
enthält, wurde in der US-PS 43 65 973 von
Irish gegenüber 17 zitierten Veröffentlichungen patentiert.
Sweeney beschrieb in der US-PS 43 78 973 ein Rauch-Unterdrückungsmittel
für Dieselmotoren, welches ein Gemisch von
Cyclohexan und einer sauerstoffhaltigen Verbindung, wie
Aldehyden, Ketonen oder Ethern enthielt.
Die genannten Veröffentlichungen nähern sich auf verschiedenen
Wegen im Verhältnis zur Erfindung und auf verschiedenen
Wegen untereinander einem von mehreren Vorteilen,
welche durch die vorliegende Erfindung erreicht werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Lebenszeit
von Motoren zu verlängern, welche Treibstoff verwenden,
indem der hierin beschriebene Treibstoffzusatz eingegeben
wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
in der Herabsetzung der Octan-Erfordernisse von Treibstoffen
für Verbrennungsmotoren durch Verwendung des Treibstoffzusatzes
in dem Treibstoff.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in
der Steigerung der Effektivität von Motoren und so in der
Verringerung des Treibstoffverbrauchs, der gemäß der vorliegenden
Beschreibung konditioniert wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die
Konditionierung von Treibstoff ohne Änderung des Flammpunktes
oder der Verbrennungstemperatur.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist
die Schaffung eines Treibstoffes, welcher die Zylinderwände
schmiert, die Zündkerzen reinigt, die Vergaser- und
Verbrennungskammern reinigt, die Schmierung der Ringe unterstützt,
Treibstoff gleichförmig auf alle Zylinder verteilt
und Ventilschluß-Mängel verhindert.
Der erfindungsgemäße Treibstoffzusatz umfaßt in seiner
einfachsten Form einen sauerstoffhaltigen Kohlenwasserstoff
mit einem Molekulargewicht von etwa 250 bis etwa 500
und ein sauerstoffhaltiges Kompatibilisierungsmittel, wie
einen Alkohol. Häufig ist es vorteilhaft, ebenfalls einen
aromatischen Kohlenwasserstoff und ein Mineralöl oder eine
andere Grundmischung zu verwenden. In einigen Situationen
ist der Treibstoffzusatz besser geeignet, wenn ein hydrophiles
Trennmittel, wie ein Glykolether, zugesetzt ist, um
eine wässrige Schicht abzutrennen.
Der Treibstoffzusatz ist für Verbrennungsmaschinen geeignet,
welche Benzin, Dieselöl Nr. 2 oder Kerosin verbrennen,
für Lastkraftwagen, Dieselkraftwagen, Autos, die
Benzin oder Dieseltreibstoff verwenden, und stationäre
Maschinen oder Kessel. Es kann auch ein Treibstoff in Form
eines höheren Alkohols verwendet werden.
Der Treibstoffzusatz gemäß der vorliegenden Erfindung
dient der Verringerung des Treibstoffverbrauchs, zur Verringerung
des Maschinenverschleißes, zur Verringerung der
kohlenstoffhaltigen Ablagerungen, zur Verminderung der
Octan-Anforderungen, er hält Zündkerzen und Motorenteile
sauber, verhindert Fehlleistungen bei Ventilschlüssen und
verteilt den Treibstoff einheitlich auf alle Zylinder.
Die vorliegende Erfindung ist in breitem Maßstabe anwendbar
zur Konditionierung einer großen Vielfalt von Kohlenwasserstoffen
oder modifizierten Kohlenwasserstoffen (beispielsweise
alkoholhaltigen Kohlenwasserstoffen), Treibstoffen
für eine Vielzahl von Maschinen oder Öfen, welche
flüssige Treibstoffe verbrennen.
Der erfindungsgemäße Zusatz, der am besten für mit Benzin
betriebenen Verbrennungsmaschinen geeignet ist, kann eine
polare sauerstoffhaltige Verbindung, ein Kompatibilisierungsmittel
zur Aufrechterhaltung eines Einphasensystems,
eine aromatischen Kohlenwasserstoff (beispielsweise Xylol),
ein Mineralöl und einen Monoether eines Glykols enthalten.
Maschinen, welche Dieseltreibstoff verbrennen, besitzen
häufig Systeme zur Rückführung der heißen Abgase zum
Treibstoff, um diesen vorzuerhitzen. Da dieses heiße Abgas
zwangsläufig Wasserdampf enthält aus der oxidativen
Verbrennung von Kohlenwasserstoffen, ist es bevorzugt,
den Zusatz gemäß der vorliegenden Erfindung einzusetzen,
um den Glykolmonoether auszuschließen und lediglich die
anderen vier Komponenten in dem Zusatzstoff für diese
Maschinenart zu verwenden: polare sauerstoffhaltige Verbindung,
aromatisches Mineral- oder Grundmischungsöl und
Kompatibilisierungsmittel (beispielsweise ein Hexanol).
Verbrennungsöfen erfordern einfache Kohlenwasserstoff-
Treiböle, die im Handel unter den Bezeichnungen Öl Nr. 1,
Nr. 2, Nr. 3 usw. bekannt sind. Für diese Erdölfraktionen
wird der Mineralöl-Bestandteil des Treibstoffzusatzes nicht
erfordert, was zu einer dreiteiligen Zusammensetzung aus
polarer sauerstoffhaltiger Verbindung, Kompatibilisierungsmittel
und aromatischem Bestandteil führt, um die
Sauberkeit und die Effektivität der Verbrennung zu verbessern.
Für einen Alkohol-modifizierten Kohlenwasserstoff-Treibstoff,
der häufig bei Verbrennungsmaschinen verwendet wird
(z. B. "Gasohol"), wurde gefunden, daß eine Mineralöl-Komponente
abschwächend wirkt gegenüber der Aufrechterhaltung
eines Einphasensystems, so daß die bevorzugte Formulierung
für diesen Treibstoff die polare sauerstoffhaltige Verbindung,
eine aromatische Verbindung, ein Monoether eines
Glykols und ein Kompatibilisierungsmittel, wie ein höherer
Alkohol, ist.
Für die leichteren Treibstoffe, die für Flugzeugmotoren
geeignet sind, wurde als vorteilhaft aufgefunden, sowohl
die aromatische Verbindung als auch das Mineralöl auszulassen,
so daß der Treibstoffzusatz für diese Verwendung
zu den besten Ergebnissen aus den drei sauerstoffhaltigen
Bestandteilen besteht: polare sauerstoffhaltige Verbindung,
Glykolmonoether und Kompatibilisierungsmittel.
Im Falle der Alkohol-Treibstoffe für Verbrennungsmaschinen,
die aus 90% Ethanol und 10% unverbleitem Benzin bestehen,
ist ein Treibstoffzusatz entwickelt worden mit der folgenden
Zusammensetzung, der in dem Alkohol-Treibstoff in
einem Teil pro 1000 verwendet werden soll: 30 Gew.-% polarer
sauerstoffhaltiger Kohlenwasserstoff, 30 Gew.-% Xylol
und 40 Gew.-% Decanol. Mineralöl ist nicht bevorzugt, da
es in dem aus hohen Alkoholen bestehenden Treibstoff nicht
gut dispergiert wird; ein Glykolether ist nicht erforderlich,
da jegliches Wasser in dem System in dem hydrophilen
Ethanol gelöst wird.
In allen Formulierungen gemäß der vorliegenden Erfindung
können die Wörter "Verbindung" oder "Komponente", die zuvor
oder hiernach benutzt werden, ein Gemisch von verschiedenen
möglichen individuellen Verbindungen oder Komponenten,
die Mitglieder dieser Klasse sind, bedeuten.
Beispielsweise bedeutet das Wort "Xylol" als ein bevorzugtes
Mitglied der Klasse von aromatischen Verbindungen
nicht lediglich o-Xylol, m-Xylol oder p-Xylol, sondern
auch aromatische "Verschnitte" oder Destillate von Aromaten,
welche nicht lediglich Xylol enthalten, sondern Benzol,
Toluol, Duren, Naphthalin, etc., die in dem "Xylol"
vermischt sein können.
Die polare sauerstoffhaltige Verbindung gemäß der vorliegenden
Erfindung bezeichnet verschiedene organische Gemische,
die sich bei der kommerziellen Oxidation von Erdölflüssigkeiten
mit Luft ergeben. Häufig werden diese
Luftoxidationen von flüssigen Destillaten bei einer Temperatur
von etwa 100°C bis etwa 150°C mit einem organometallischen
Katalysator durchgeführt, wie beispielsweise
mit Estern von Mangan, Kupfer, Eisen, Kobalt, Nickel oder
Zinn. Das Ergebnis ist ein Gemisch von polaren sauerstoffhaltigen
Verbindungen, die mindestens in drei Kategorien
eingeteilt werden können: flüchtig, verseifbar und nichtverseifbar.
Die polaren sauerstoffhaltigen Verbindungen, die zur Verwendung
in der vorliegenden Erfindung bevorzugt sind, lassen
sich auf mindestens drei verschiedenen Wegen chrakterisieren,
nämlich durch das Molekulargewicht, die Säurezahl
und die Verseifungszahl.
Chemische sind diese Oxidationsprodukte Gemische von Säuren,
Hydroxylsäuren, Lactonen, Estern, Ketonen, Alkoholen,
Anhydriden und anderen sauerstoffhaltigen organischen Verbindungen.
die für die vorliegende Erfindung geeigneten
Verbindungen sind Verbindungen und Gemische mit einem
durchschnittlichen Molekulargewicht von etwa 250 bis 500,
mit einer Säurezahl zwischen etwa 25 und etwa 100
(ASTM-D-974) und einer Verseifungszahl von etwa 30 bis
etwa 250 (ASTM-D-974-52). Vorzugsweise besitzen die polaren
sauerstoffhaltigen Verbindungen gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Säurezahl von etwa 50 bis etwa 100 und
eine Verseifungszahl von etwa 75 bis etwa 200. Besonders
bevorzugt bei der Formulierung des erfindungsgemäßen Treibstoffzusatzes
ist ein industrielles Material Alox 400L,
welches von der Firma Alox Corporation, Niagara Falls,
New York, zu erhalten ist.
Geeignete Kompatibilisierungsmittel gemäß der vorliegenden
Erfindung sind organische Verbindungen mit recht hohem
Solubilisierungsparameter und einer starken Wasserstoffbindungs-
Kapazität. Löslichkeitsparameter, δ, die auf der
kohäsiven Energiedichte beruhen, sind ein wesentliches
Mittel der Beschreibung eines organischen Lösungsmittels
und geben ein Maß für dessen Polarität. Einfache aliphatische
Moleküle mit geringer Polarität haben einen geringen
δ-Wert von etwa 7,3; stark polares Wasser hat einen hohen
δ-Wert von 23,4. Die Löslichkeitsparameter sind jedoch
lediglich eine erste Annäherung an die Polarität eines
organischen Lösungsmittels. Ebenfalls wichtig bezüglich
einer allgemeinen Polarität und somit der Lösungsmittelkraft
sind das Dipolmoment und die Wasserstoffbindungs-
Kapazität. Das symmetrische Kohlenstofftetrachlorid ohne
ein Gesamtdipolmoment und mit einer schlechten Wasserstoffbindungs-
Kapazität besitzt einen Löslichkeitsparameter
von 8,6. Im Gegensatz dazu besitzt Methylpropylketon
etwa den gleichen Löslichkeitsparameter, 8,7, jedoch eine
recht starke Wasserstoffbindungs-Kapazität und ein definiertes
Dipolmoment. Somit beschreibt keine Gütezahl die
"Polarität" eines organischen Lösungsmittels.
Für die Praxis der vorliegenden Erfindung sollte ein
Kompatibilisierungsmittel einen Löslichkeitsparameter von
etwa 8,8 bis etwa 11,5 aufweisen und eine mäßige bis starke
Wasserstoffbindungs-Kapazität besitzen. Geeignete Klassen
von organischen Lösungsmitteln sind Alkohole, Ketone,
Ester und Ether. Bevorzugte Kompatibilisierungsmittel
sind geradkettige, verzweigtkettige und alicyclische Alkohole
mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen. Besonders bevorzugt
für Kompatibilisierungsmittel sind die Hexanole, die Decanole
und die Dodecanole.
Der erfindungsgemäße Zusatz verhindert, daß große Mengen
an Wasser in Treibstoffvorräte eingebracht werden, die
gelagert werden, indem ein Trennmittel oder ein sogenanntes
Ausfällmittel zugegeben wird, welches die Menge an
Wasser in dem Kohlenwasserstoff-Treibstoff verringert,
wodurch die Verbrennung verbessert wird. Geeignete Trennmittel
zur Durchführung der vorliegenden Erfindung sind
Glykolether oder Polyglykole, insbesondere Monoether. Monoether
sind bevorzugt gegenüber Diethern bei der Durchführung
der vorliegenden Erfindung.
Beispiele für derartige Verbindungen sind die Monoether
von Ethylenglykol, Propylenglykol, Trimethylenglykol,
Alphabutylenglykol, 1,3-Butandiol, beta-Butylenglykol,
Isobutylenglykol, Tetramethylenglykol, Hexylenglykol,
Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol,
Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, 1,5-Pentandiol,
2-Methyl-2-ethyl-1,3-propandiol, 2-Ethyl-1,3-hexandiol.
Spezielle Beispiele umfassen Ethylenglykolmonophenylether,
Ethylenglykolmonomethylether, Ethylenglykolmonoethylether,
Ethylenglykolmono-(n-butyl)-ether, Diethylenglykolmonomethylether,
Diethylenglykolmonoethylether,
Diethylenglykolmono-(n-butyl)-ether, Propylenglykolmonomethylether,
Dipropylenglykolmonomethylether, Diethylenglykolmonocyclohexylether,
Ethylenglykolmonobenzylether,
Triethylenglykolmonophenethylether, Butylenglykolmono-
(p-(n-butoxy)-phenyl)-ether, Trimethylenglykolmono(alkylphenyl)-
ether, Tripropylenglykolmonomethylether, Ethylenglykolmonoisopropylether,
Ethylenglykolmonoisobutylether,
Ethylenglykolmonohexylether, Triethylenglykolmonobutylether,
Triethylenglykolmonomethylether, Triethylenglykolmonoethylether,
1-Butoxyethoxy-2-propanol, Monophenylether
von Polypropylenglykol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht
von etwa 975 bis 1075 und Monophenylether von
Polypropylenglykol, worin das Polyglykol ein durchschnittliches
Molekulargewicht von etwa 400 bis 450 aufweist,
Monophenylether von Polypropylenglykol, worin das Polypropylenglykol
ein durchschnittliches Molekulargewicht von
975 bis 1075 besitzt. Derartige Verbindungen werden im
Handel unter den Handelsnamen, wie Butyl-CELLOSOLVE,
Ethyl-CELLOSOLVE, Hesyl-CELLOSOLVE, Methyl-CARBITOL,
Butyl-CARBITOL, DOWANOL-Glykolether und ähnlichen Bezeichnungen
vertrieben.
Es soll wiederholt werden, daß dieses Trennmittel oder
"Ausfällmittel" nicht in diesen Treibstoff-Systemen verwendet
werden soll, worin die heißen Abgase in den Treibstofftank
rückgeführt werden, um den Treibstoff vorzuerhitzen,
da derartige Abgase große Mengen an Wasserdampf
enthalten, der sich nicht in dem Treibstoffsystem ansammeln
soll.
In der Praxis der vorliegenden Erfindung wurde es als
zweckmäßig gefunden, einen aromatischen Kohlenwasserstoff
oder ein Gemisch derartiger Verbindungen als eine Komponente
des Treibstoffzusatzes gemäß der vorliegenden Erfindung
einzuschließen. Jede aromatische Kohlenwasserstoffmischung,
die bei Raumtemperatur flüssig ist, ist geeignet.
Darunter befinden sich Benzol, Toluol, die drei Xylole,
Trimethylbenzol, Duren, Ethylbenzol, Cumol, Biphenyl,
Dibenzyl und ähnliche Verbindungen oder deren Gemische.
Der bevorzugte aromatische Bestandteil ist ein handelsübliches
Gemisch der drei Xylole, da es billiger ist als irgendein
reines Xylol. Ohne durch irgendeine Theorie oder
eine Hypothese bezüglich der Verwendung eines aromatischen
Kohlenwasserstoffes begrenzt zu sein, wurde gefunden, daß
die Gegenwart eines aromatischen Kohlenwasserstoffes in
dem Zusatz eine reine und wirkungsvolle Verbrennung des
Treibstoffes fördert.
Ein leichtes Mineralöl oder eine Grundmischung wird vorteilhafterweise
verwendet, wenn der Treibstoffzusatz für
Benzin- und Diesel-Verbrennungsmaschinen verwendet wird.
Mit "leichtem" Mineralöl werden diejenigen Erdöl-, Aliphaten-
oder Alicyclen-Fraktionen gemeint, welches eine Viskosität
von weniger als 10 000 SUS bei 25°C aufweisen. Ein
Gemisch von Kohlenwasserstoff-Fraktionen kann ebenfalls
eingesetzt werden.
Bei der vorgegebenen Anwesenheit der verschiedenen Bestandteile,
die oben beschrieben wurden, ist ein weiter Bereich
von Verhältnissen für die Praxis der vorliegenden Erfindung
geeignet. Weiter unten wird ein geeigneter Bereich
und ein bevorzugter Bereich in Gew.-% angegeben:
Für die speziellen Treibstoffe, in denen der Zusatz gemäß
der vorliegenden Erfindung geeignet ist, wie von Benzin
angetriebene Maschinen, Dieselmaschinen, Maschinen, die
"Gasohol" verbrennen, Flugzeugmaschinen und Heizöfen,
variieren die verwendeten Verhältnisse bezüglich der maximalen
Effektivität der Verbrennung.
Nachdem die Erfindung oben beschrieben wurde, soll sie
nun anhand der folgenden Beispiele erläutert werden. Diese
Beispiele begrenzen jedoch nicht die Anwendung der vorliegenden
Erfindung, welche durch andere Mittel in anderen
Systemen durchgeführt werden kann. Der Umfang dieser Offenbarung
ist umfassender in den Ansprüchen beschrieben.
Dieses Beispiel erläutert die Vorteile des Einsatzes von
einem Teil pro Tausend des Treibstoffzusatzes gemäß der
vorliegenden Erfindung in einer Flotte von 626 verschiedenen
Fahrzeugen über eine Zeitdauer von 2,5 Jahren.
Ein Treibstoffzusatz, der aus 30 Gew.-% polarem sauerstoffhaltigem
Kohlenwasserstoff, 25 Gew.-% Xylol, 15 Gew.-%
Hexanol, 15 Gew.-% Mineralöl und 15 Gew.-% Ethylenglykolmonomethylether
bestand, wurde hergestellt und mit FC-I
bezeichet.
Die folgende Flotte von Fahrzeugen, die in der Tabelle I
dargestellt ist, verwendete FC-I:
Der Treibstoffzusatz wurde in die unterirdischen Treibstoff-
Lagertanks gegeben, um zu gewährleisten, daß alle
Fahrzeuge an den Tests teilnahmen.
Nach 2 1/2 Jahren wurde gefunden, daß sich eine durchschnittliche
Treibstoffersparnis von 7,00% für alle Fahrzeuge
ergeben hatte. Zusätzlich waren keine Defekte der
oberen Zylinder und keine Ventilsitz-Defekte vorhanden.
Vor diesem Test waren Defekte der oberen Zylinder und
Ventilsitz-Defekte üblich bei Fahrzeugen, die einer großen
Belastung unterlagen.
Nach den ersten 6 Monaten wurde kein verbleites Benzin
verwendet, sogar bei den großen Lkw's, von denen gesagt
wird, daß sie verbleites Benzin erfordern.
Dieser Test zeigt, daß der Treibstoffzusatz gemäß der vorliegenden
Erfindung Ventile und obere Zylinder besser als
Tetraethylblei schmieren kann und ebenso Treibstoff einspart.
Dieses Beispiel erläutert die Verwendung des Treibstoffzusatzes
gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer Flotte
von 135 Diesel-Lkw unter Verwendung von nicht verbleitem
Benzin. Der Zweck besteht in der Erprobung, ob Defekte in
dem Ventilantriebsbereich verhindert werden können und ob
eine Octananforderungs-Steigerung vorweggenommen werden
kann ohne die Verwendung von Tetraethylblei.
Es wurde ein Treibstoffzusatz hergestellt, der aus
30 Gew.-% polarem sauerstoffhaltigem Kohlenwasserstoff,
25 Gew.-% Xylol, 20 Gew.-% Hexanol und 25 Gew.-% Mineralöl
bestand. Dieser wurde mit FC-II benannt. Es wurde kein
Glykolether verwendet, da diese Diesel-Lkw ein Abgas-
Rückführungssystem besitzen.
Die 135 Diesel-Lkw lagen im Modelljahr von neu bis 6 Jahre
alt. Sie kamen von den Firmen International Harvester,
General Motors, Ford und FWD mit Gesamtgewichten von 20 000
bis 30 000 lbs. Am Beginn des Tests betrugen ihre Odometer-
Ablesungen im Durchschnitt 35 000 Meilen. Der Test dauerte
11 000 Meilen mit einem Teil pro Tausend FC-II, welches
in dem Treibstoff verwendet wurde.
Während des Tests liefen die folgenden schweren Diesel-Lkw
31 12 000 bis 13 000 lbs, 73 13 000 bis 32 000 lbs.,
27 7000 lbs bis zu 43 000 Meilen (Durchschnitt 11 000
Meilen) mehr mit nicht verbleitem Benzin der Octanzahl 87,
als mit verbleitem Benzin der Octanzahl 89 ohne irgendwelche
Motordefekte.
Im Kontrolltest (SAE-Papier 710367) wurde berichtet, daß
neue Dieselmotoren, die mit nicht verbleitem Benzin betrieben
wurden, Ventilsitz-Defekte schon bei 5000 Meilen aufwiesen
und normalerweise bei 11 000 Meilen.
Dieses Beispiel erläutert die Vorteile des erfindungsgemäßen
Treibstoffzusatzes beim Test in einem Universitäts-
Laborteststand.
Eine Ford-Maschine aus dem Baujahr 1967 mit 6 Zylindern
und 200 inch3 Volumen mit weniger als 1000 Stunden Nutzung
wurde mit einem Dynamometer der Firma General Electric Co.
verbunden. Die Zündpunkteinstellung wurde bei 6°C vor dem
Kopfpunkt eingestellt, die Zündkerzen wurden gereinigt
und das Treibstoff-Luft-Verhältnis wurde so eingestellt,
um 0,5% Kohlenmonoxid im Leerlauf zu ergeben. Ein Abgas-
Analysiergerät der Firma Beckman, Modell 590, wurde verwendet,
um die Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxid-Gehalte
zu bestimmen.
Das Maschinenöl war ein neues Öl des Typs Texaco Havoline
20-20W mit einem neuen Filter. Als Treibstoff diente das
Benzin der Firma Gulf mit 89 Octan.
Der Motor wurde mit 2200 Umdrehungen betrieben, das entspricht
55 mph. Die Werte des Drehmoments wurden so berechnet,
daß 20, 40, 60, 80 und 100% Belastung simuliert
werden konnten.
Die Tabelle II zeigt die Testergebnisse:
Es wurde gefunden, daß unter den Kontrollbedingungen der
durchschnittliche Treibstoffverbrauch 0,2943 lbs/min betrug.
Wenn ein Teil pro Tausend des FC-I nach Beispiel 1
verwendet wurde (19 ml oder 0,64 fl. oz. pro 5 gal.), sank
der durchschnittliche Treibstoffverbrauch auf 0,288 lbs/min,
woraus sich eine Ersparnis von 2,14% ergab.
Dieses Beispiel erläutert die Fähigkeit des erfindungsgemäßen
Treibstoffzusatzes zur Verringerung der Erzeugung
von nicht verbranntem Kohlenwasserstoff und unvollständig
oxidiertem Kohlenmonoxid bei der Verwendung in Automobilmotoren.
Tabelle III zeigt die Ergebnisse bei 6 Automobilmotoren
bei der Verwendung von 1 Teil pro Tausend FC-I, wie in
Beispiel 1, wenn der Betrieb für die angegebene Meilenzahl
erfolgte.
Dieses Beispiel erläutert die Abnahme im Treibstoffverbrauch
eines Sanitär-Lkw unter Verwendung des erfindungsgemäßen
Treibstoffzusatzes während der Wintermonate, wenn ein
erhöhter Treibstoffverbrauch erwartet wurde.
Ein Sanitär-Lkw von 10 Tonnen (20 Tonnen bei Beladung) wurde
mit einer genauen Fließmeßvorrichtung ausgerüstet, um
den gph-Treibstoffverbrauch während der üblichen Dienstroute
abzulesen. Der Test wurde vom 1. Oktober bis zum 31. Januar
durchgeführt. Während der wärmeren Monate Oktober und November
wurden Kontrolldaten ohne die Verwendung des Treibstoffzusatzes
erhalten. Während der kälteren Monate Dezember und
Januar wurde FC-I gemäß Beispiel 1 in dem Benzin in einer
Größenordnung von 1 Teil pro Tausend verwendet. Die Tabelle IV
faßt die Ergebnissse zusammen.
Sogar bei niedrigerer Temperatur ist zu sehen, daß der
Treibstoffverbrauch um 4,2% verringert wurde. Bei der
Rückführung auf die erwartete 15%-ige Steigerung bezüglich
der Treibstoffanforderungen aufgrund des kalten Wetters,
beträgt die Einsparung etwa 19%.
Dieses Beispiel erläutert die Verringerung des Treibstoffverbrauchs,
die beim Test einer breiten Vielzahl von mit
Benzin betriebenen Automobil-, Lieferwagen-, Lkw- und
Diesel-Lkw-Maschinen mit dem Treibstoffzusatz gemäß der vorliegenden
Erfindung erfahren wurde.
Es wurde ein Treibstoff-Fließgeschwindigkeits-Umwandlerfluidyn
Modell 1214D/1228 verwendet, um die Fließgeschwindigkeit,
die Temperatur und das Gesamtgewicht des verbrannten
Treibstoffs für die Dieselmotoren-Tests zu messen. Eine
ähnliche Fluidyn-Einrichtung wurde für Benzinmotoren verwendet.
Es wurden 38 Fahrzeuge untersucht mit einer Fahrleistung,
die für eine Standardmenge an nicht verbleitem Kraftstoff
gemessen wurde. Sodann wurde der FC-I-Treibstoffzusatz
in einer Menge von 1 Teil pro Tausen für die Benzinmaschinen
gemäß Beispiel 1 zugegeben, und FC-II wurde in
einer Menge von 1 Teil pro Tausend für die Dieselmaschinen
gemäß Beispiel 2 zugegeben.
Bezüglich der 34 Benzinmaschinen zeigten 30 eine erhöhte
Fahrleistung im Bereich von 0,8% bis 12,8%. Die vier
Dieselmotoren zeigten alle zusätzliche Laufleistungen von
5,9% bis 15,5%. Zwei Benzin-Lkw, ein Lieferwagen und
ein Pkw zeigten Fahrleistungsverluste im Bereich von
-0,012% bis -0,4%.
Alle 38 Motoren zeigten eine zusätzliche durchschnittliche
Laufleistung von 5,33%.
Dieses Beispiel erläutert die Anwendung der vorliegenden
Erfindung auf Diesel-Schienen-Fahrzeuge.
Zwei Schienen-Dieselmaschinen wurden 30 Tage gefahren, eine
davon mit FC-II, wie in Beispiel 2, eine gemäß Kontrolle
ohne jeglichen Treibstoffzusatz. Jede Maschine verbrannte
4000 Gallons Treibstoff während der 30 Tage. Es wurde gefunden,
daß die Dieselmaschine, welche den Treibstoffzusatz
verwendete, 5% weniger Treibstoff verbrauchte als die
Kontrollmaschine. Eine Gesamtmenge von 4000 gallons wurde
während des Monats verbraucht. Weiterhin zeigte die visuelle
Untersuchung, daß die Dieselmaschine mit dem Treibstoffzusatz
sehr viel reiner verbrannte als die Kontrollmaschine,
wodurch mehr Kraft, weniger Reibung und eine längere Komponenten-
Lebenszeit erzielt wurde.
Dieses Beispiel erläutert die Anwendung der vorliegenden Erfindung
auf stationäre Dieselmaschinen.
Drei Maschinen wurden getestet: ein Inline-Detroit-Diesel,
Modell G-71, ein Cummings Modell 230 und ein General Motors
Modell 71, V-12.
Jeder Dynomometer-Test wurde für 30 Minuten bei 2000 hp
durchgeführt, wobei alle Ablesungen des hp-Outputs, rpm,
Treibstoffverbrauch usw. aufgezeichnet wurden. Sodann wurde
FC-II gemäß Beispiel 2 zugesetzt und der Dynomometer-Testlauf
wurde für 40 Minuten durchgeführt.
Der Treibstoffverbrauch, wie er mit dem Fluidyn-Fließmeßgerät
1214D/1228 mit den Umformern 214-200 oder 285-210
gemessen wurde, nahm gemäß folgender Übersicht ab:
% Abnahme des Treibstoffs
G-71 Detroit10,2
Cummings 23012,8
V-12 GM 71 3,7
Durchschnitt 8,9
Nach der Erläuterung der Erfindung durch die obigen Beispiele
wird der Schutzumfang nach dem Patent kompletter in den
Ansprüchen beschrieben.
Claims (17)
1. Treibstoffzusatz, der einen polaren, aliphatischen,
sauerstoffhaltigen Kohlenwasserstoff mit einem Molekulargewicht
von etwa 250 bis etwa 500, einer Säurezahl
von etwa 25 bis etwa 100, einer Verseifungszahl
von etwa 30 bis etwa 250, und ein sauerstoffhaltiges
Kompatibilisierungsmittel enthält.
2. Treibstoffzusatz nach Anspruch 1, worin die Säurezahl
von etwa 50 bis etwa 100 beträgt.
3. Treibstoffzusatz nach Anspruch 1, welcher weiterhin
ein hydrophiles Trennmittel zur Isolierung von jeglichem
vorhandenem Wasser in einer gesonderten Schicht
enthält.
4. Treibstoffzusatz nach Anspruch 1, worin das sauerstoffhaltige
Kompatibilisierungsmittel ein Alkohol ist, der
mehr als 3 Kohlenstoffatome enthält.
5. Treibstoffzusatz nach Anspruch 4, worin der Alkohol
ein Hexanol ist.
6. Treibstoffzusatz nach Anspruch 4, worin der Alkohol
ein Decanol ist.
7. Treibstoffzusatz nach Anspruch 4, worin der Alkohol
ein Dodecanol ist.
8. Treibstoffzusatz nach Anspruch 3, worin das hydrophile
Trennmittel ein Monoglykolether ist.
9. Treibstoffzusatz nach Anspruch 8, worin der Monoglykolether
Ethylenglykolmonomethylether ist.
10. Treibstoffzusatz nach Anspruch 3, worin der sauerstoffhaltige
Kohlenwasserstoff in einer Menge von
20 bis 40 Gew.-% vorhanden ist, das sauerstoffhaltige
Kompatibilisierungsmittel in einer Menge von 10 bis
20 Gew.-% vorhanden ist und das hydrophile Trennmittel
in einer Menge von 10 bis 50 Gew.-% vorhanden ist.
11. Treibstoffzusatz nach Anspruch 1, welcher ferner einen
aromatischen Kohlenwasserstoff enthält.
12. Treibstoffzusatz nach Anspruch 11, worin der aromatische
Kohlenwasserstoff ein Xylol ist.
13. Treibstoffzusatz nach Anspruch 1, welcher ferner eine
Kohlenwasserstoff-Grundmischung enthält.
14. Treibstoffzusatz nach Anspruch 13, worin die Kohlenwasserstoff-
Grundmischung Mineralöl ist.
15. Treibstoffzusatz, enthaltend
Gew.-%
sauerstoffhaltiger Kohlenwasserstoff20-40
Glykolmonoether10-50
C4- bis C12-Alkohol10-20
einkerniger aromatischer Kohlenwasserstoff20-30
Kohlenwasserstoff-Grundmischung10-20
16. Treibstoffzusatz nach Anspruch 15, worin der sauerstoffhaltige
Kohlenwasserstoff ein Molekulargewicht
von 250 bis 500, eine Säurezahl von 25 bis 100 und
eine Verseifungszahl von 30 bis 250 aufweist.
17. Treibstoffzusatz, enthaltend
Gew.-%
sauerstoffhaltiger Kohlenwasserstoff10-80
Glykolmonoether 5-75
C4- bis C12-Alkohol 5-40
einkerniger aromatischer Kohlenwasserstoff10-50
Kohlenwasserstoff-Grundmischung 5-40
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