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Die
Erfindung betrifft ein Kraftstoffadditiv, das ein Kohlenwasserstoffamid-Alkylenoxid-Addukt
enthält. Die
Erfindung betrifft insbesondere die Verwendung des Kraftstoffadditivs
in einem Benzinkraftstoff zur Verbesserung der Beschleunigungsleistung
und der Fahrleistung eines benzinbetriebenen Automotors.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Zur
Steigerung der Motorausgangsleistung und der Beschleunigungsreaktion
von Ottomotoren für
Autos wurden verschiedene Arten sauerstoffhaltiger Additive für Kraftstoff
auf Kohlenwasserstoff-Basis untersucht. Diese Kraftstoffe auf Kohlenwasserstoff-Basis
umfassen Alkohol (beispielsweise Methanol und Ethanol), Ether (beispielsweise
Methyl-t-butylether)
und Keton (beispielsweise Aceton). Zudem wurde die Verwendung von
Additiven, wie Hydrazin oder Nitroverbindungen (beispielsweise Nitromethan,
einschließlich
Nitropropan und Nitroparaffin; oder Nitrobenzol) für Autorennen
untersucht. Das Problem der Verwendung dieser Additive ist jedoch,
dass sie oft die Haltbarkeit des Motors und seiner Komponenten beeinträchtigen.
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Bekanntlich
lassen sich auch Organometallverbindungen (beispielsweise Tetraethyl-Blei
oder ähnliche Bleialkyle:Ferrocen,
Methylcyclopentadienylmangantricarbonyl), sowie aromatische Aminverbindungen
(beispielsweise Anilin, Monomethylanilin, oder Dimethylanilin) als
Antiklopfmittel verwenden. Es wurde jedoch bestätigt, dass diese Verbindungen
die Betriebseffizienz von Dreiwegekatalysatoren aufgrund von Katalysator-Vergiftung
reduzieren.
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Die
japanische Patentanmeldung Nummer (Kokai) 58-104996 (entsprechend
dem US-Patent 4,409,000) beschreibt die Verwendung eines Alkylamins
oder Alkenylamin-Ethylenoxid-Addukts
als Additiv in Autokraftstoff zur Reinigung von Vergasern und Motoren.
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WO
98/16599 offenbart monoamidhaltige Polyetheralkohol-Verbindungen
der Formel R1-C(O)-N(R2,R3), wobei R1, R2 und R3 jeweils
unabhängig
ausgewählt
sind aus Wasserstoff, Kohlenwasserstoff mit 1 bis 100 Kohlenstoffatomen,
substituiertem Kohlenwasserstoff mit 1 bis 100 Kohlenstoffatomen
und Polyoxyalkylenalkohol mit 2 bis 200 Kohlenstoffatomen oder wobei
R2 und R3 zusammengenommen
eine heterocyclische Gruppe mit 2 bis 100 Kohlenstoffatomen oder
eine substituierte heterocyclische Gruppe mit 2 bis 100 Kohlenstoffatomen
ausmachen, mit der Maßgabe,
dass mindestens einer der Reste R1, R2 oder R3 Polyoxyalkylenalkohol
ist. Diese Verbindungen senken Befunden zufolge die Ablagerungen
am Einlassventil, steuern die Oktanbedarf-Anstiege und reduzieren
den Oktanbedarf, wenn sie als Benzinadditive verwendet werden.
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EP 0012345 offenbart einen
Kraftstoff für
einen Auto-Verbrennungsmotor oder einen -Dieselmotor, umfassend
einen Kohlenwasserstoff, Wasser und Emulgator, wobei der Emulgator
ein nicht-ionischer Emulgator ist und umfasst das Additionsprodukt
von Ethylenoxid oder Propylenoxid und ein Carbonsäureamid
mit 9 bis 21 Kohlenstoffatomen.
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In
DE 3709195 werden aufbewahrungsstabile
Formulierungen vorgeschlagen, die nicht-ionische Emulgatoren, Wasser
und möglicherweise
Lösungsmittel
umfassen, die 50-95%
nicht-ionische Emulgatoren oder Emulgator-Gemische, vorzugsweise
abbaubare Emulgatoren, 3 bis 30%, vorzugsweise 3 bis 20% Wasser
und möglicherweise
0 bis 30% Solubilisator, wie geradkettige und verzweigtkettige C
1-C
10-Alkohole, ungesättigte C
10-C
18-Alkohole, aromatische
Verbindungen, vorzugsweise Toluol und Xylol, aliphatische Verbindungen,
vorzugsweise C
7-C
20-Kohlenwasserstoffe,
die verzweigt oder zyklisch sein können, enthalten. Nicht-ionische
Emulgatoren der Formel R-C(O)-N(Y
n,R
1) werden vorzugsweise dazu verwendet, worin
R für einen
unsubstituierten oder substituierten Rest steht, der ein geradkettiger
oder verzweigter oder zyklischer, gesättigter oder ungesättigter
Kohlenwasserstoff-Rest ist, Y die Gruppe -CH
2-CH
2(R
2)-O- veranschaulicht,
worin R
2 H oder Methyl ist, n eine Zahl
von 1 bis 50, vorzugsweise ein Gemisch aus 1 bis 3 und 5 bis 20,
ist, und R
1 H oder die Gruppe Y
n-H
veranschaulicht, und die möglicherweise
Monoglyceride der entsprechenden Fettsäuren als Ergebnis des Produktionsverfahrens
enthalten.
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US 4,398,919 betrifft wässrig-verkleinerte
Kohle-Schlämme.
Insbesondere betrifft sie Schlämme,
die als oberflächenaktive
Mittel etwa 0,1 bis 0,5 Gew.-% oberflächenaktive Verbindungen umfassen,
wie beispielsweise Polyoxyethylen(2)oleamid, und die gewöhnlich einen
Kohlefeststoffgehalt von 70% haben.
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Gemäß dem europäischen Patent
Nr. 0869163 A1 lässt
sich die Reibung in Benzinmotoren reduzieren, indem N,N-Bis(hydroxyalkyl)alkylamin
zum Benzin gegeben wird.
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Gemäß der PCT-Patentveröffentlichung
2001-502374 (WO-98/17745) kann durch Zugabe von Fettsäurediethanolamid,
Fettsäureethoxylat
und Alkoholethoxylat zu einem flüssigen
Kraftstoff, wie Benzin- oder Dieselkraftstoff, die Löslichkeit
in Wasser sowie die Motorenleistung verbessert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft in ihrem breitesten Aspekt die Verwendung eines
Kraftstoffadditivs, umfassend ein Kohlenwasserstoffamid-Alkylenoxid-Addukt
mit 3 bis 50 Mol Alkylenoxid pro Mol Kohlenwasserstoff-Amid in einem
Benzinkraftstoff zum Verbessern der Beschleunigungsleistung eines
benzinbetriebenen Automotors.
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Das
Kraftstoffadditiv kann in einer Menge von 10 bis 10000 ppm Gewicht
pro Kraftstoffgewicht zugegen sein.
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Die
Erfindung beruht unter Anderem auf der Entdeckung, dass bestimmte
Kohlenwasserstoffamid-Alkylenoxid-Addukte zur Verbesserung der Beschleunigungsreaktion
und der Antriebsleistung interner Verbrennungsmotoren bei Gebrauch
als Kraftstoffadditive in Benzinkraftstoffen überraschend geeignet sind.
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EINGEHENDE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft wie oben erwähnt
die Verwendung eines Kraftstoff-Additivs, das ein Kohlenwasserstoffamid-Alkylenoxid-Addukt
in einem Benzin-Kraftstoff enthält.
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Vor
der eingehenden Erörterung
der Erfindung erhalten die folgenden Begriffe die folgenden Bedeutungen,
wenn nicht anders angegeben.
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Definitionen
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Der
Begriff "Kohlenwasserstoff' betrifft einen organischen
Rest, der vorwiegend aus Kohlenstoff- und Wasserstoff besteht, der
aliphatisch, alicyclisch, aromatisch sein kann, oder Kombinationen
davon, beispielsweise Aralkyl oder Alkaryl. Solche Kohlenwasserstoff-Gruppen
enthalten auch eine aliphatische Ungesättigtheit, d.h. eine olefinische
oder acetylenische Ungesättigtheit
und können
geringere Mengen Heteroatome, wie Sauerstoff oder Stickstoff, oder
Halogene, wie Chlor, enthalten. Bei der Verwendung im Zusammenhang
mit Carbonfettsäuren
umfasst Kohlenwasserstoff auch eine olefinische Ungesättigtheit.
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Der
Begriff "Alkyl" betrifft gerad-
und verzweigtkettige Alkylgruppen.
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Der
Begriff "Niederalkyl" betrifft Alkylreste
mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen und umfasst primäre, sekundäre und tertiäre Alkylgruppen. Übliche Niederalkylgruppen
umfassen beispielsweise Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl,
sec-Butyl, t-Butyl, n-Pentyl,
n-Hexyl und dergleichen.
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Der
Begriff "Alkenyl" betrifft einen Alkylrest
mit einer Ungesättigtheit.
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Der
Begriff "Alkylenoxid" betrifft eine Verbindung
der Formel:
worin R
1 und
R
2 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff
oder Niederalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind.
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Der
Begriff "Kraftstoff' oder "Kraftstoff auf Kohlenwasserstoff-Basis" betrifft normale
flüssige
Kohlenwasserstoffe mit Siedepunkten im Bereich von Benzin- und Dieselkraftstoffen.
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Die
Erfindung betrifft in ihrem breitesten Aspekt die Verwendung eines
Kraftstoffadditivs, umfassend ein Kohlenwasserstoffamid-Alkylenoxid-Addukt
mit 3 bis 50 Mol, vorzugsweise 3 bis 20 Mol, stärker bevorzugt 4 bis 15 Mol,
Alkylenoxid pro Mol Kohlenwasserstoffamid in einem Benzinkraftstoff
zur Verbesserung der Beschleunigungsleistung eines benzinbetriebenen
Automotors.
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Das
erfindungsgemäß verwendete
Kohlenwasserstoffamid-Alkylenoxid-Addukt ist hergeleitet von einem
Alkylamid mit 4 bis 75, vorzugsweise 8 bis 22 Kohlenstoffatomen,
oder Alkenylamid mit mindestens ein oder zwei ungesättigten
Stellen mit 4 bis 75, vorzugsweise 8 bis 22, Kohlenstoffatomen.
Beispiele für
wünschenswerte
Alkylamide, die sich erfindungsgemäß eignen, umfassen, sind aber
nicht eingeschränkt
auf Octylamid (Caprylamid), Nonylamid, Decylamid (Caprinamid), Undecylamiddodecylamid
(Laurylamid), Tridecylamid, Tetradecylamid (Myristylamid), Pentadecylamid,
Hexadecylamid (Palmitylamid), Heptadecylamid, Octadecylamid (Stearylamid),
Nonadecylamid, Eicosylamid (Alkylamid) oder Docosylamid (Behenylamid).
Beispiele für
wünschenswerte
Alkenylamide umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf Palmitoleinamid, Oleylamid, Isooleylamid,
Elaidylamid, Linolylamid, Linoleylamid. Das Alkyl- oder Alkenylamid
ist ein Kokosölfettsäureamid.
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Das
an das erfindungsgemäß verwendete
Kohlenwasserstoffamid adduzierte Alkylenoxid ist von einer Alkylengruppe
mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen hergeleitet. Das Alkylenoxid ist ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid
und Pentylenoxid. Das Ethylenoxid und Propylenoxid sind besonders
bevorzugt. Zudem sind Gemische von Alkylenoxiden wünschenswert,
wobei z.B. ein Gemisch aus Ethylenoxid und Propylenoxid verwendet
werden kann, damit das erfindungsgemäße Kohlenwasserstoffamid-Alkylenoxid-Addukt
erhalten wird. Ein jeweiliges Molverhältnis von 1:5 bis 5:1 kann
bei einem Gemisch aus Ethylenoxid und Propylenoxid verwendet werden.
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Eine
wünschenswerte
Zahl von Molen Alkylenoxid, das an das Kohlenwasserstoffamid adduziert
werden soll, reicht von 3 bis 50 Molen Alkylenoxid pro 1 Mol Kohlenwasserstoffamid.
Der Bereich ist stärker
bevorzugt von 3 bis 20 Molen, am stärksten bevorzugt von 4 bis
15 Molen als Molbereich für
das Additiv.
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Das
Kohlenwasserstoffamid-Alkylenoxid-Addukt ist hergeleitet von einer
Alkylenoxid-Adduktionsreaktion, an der ein Kokosöl-Fettsäureamid mit Ethylenoxid und
Propylenoxid beteiligt ist. Die als Kraftstoffadditive in der vorliegenden
Erfindung geeigneten Kohlenwasserstoffamid-Alkylenoxid-Addukte können ebenfalls
ein Mischprodukt sein, wobei verschiedene Typen und verschiedene
Mole Alkylenoxid verwendet werden, und sie können an verschiedene Typen
von Kohlenwasserstoff-Amiden
adduziert werden.
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Die
Menge des in einem Benzinkraftstoff vorhandenen Kraftstoffadditivs
ist gewöhnlich
im Bereich von 10 bis 10000 ppm Gewicht pro Gewicht (aktives Bestandteil-Verhältnis).
Stärker
bevorzugt ist der gewünschte Bereich
von 10 bis 5000 ppm Gewicht pro Gewicht, wohingegen ein Gewicht
von 10 bis 1000 ppm Gewicht pro Gewicht am stärksten bevorzugt ist.
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Das
erfindungsgemäße Kraftstoffadditiv
wird gewöhnlich
als organische Lösungsmittel-Lösung bereitgestellt,
mit einem Gehalt an effizientem Kraftstoffadditiv von mindestens
30 Gew.-%, auf der Basis der Menge des Kraftstoffadditivs und organischer
Lösungsmittel-Lösung.
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Es
werden dem verwendeten Verfahren zwar keine bestimmten Einschränkungen
auferlegt, das zum Beifügen
eines erfindungsgemäßen Kraftstoffadditivs
zu einem Kraftstoff auf Kohlenwasserstoff-Basis verwendet wird,
jedoch kann ein konzentriertes Kraftstoff-Additivprodukt hergestellt
werden, das mindestens 30 Gew.-% des aktiven Bestandteils enthält. Dieses
Produkt kann gemäß einem
ausgewählten
Verfahren zugegeben werden, einschließlich der Zugabe in den Kraftstofftank
einer Tankstelle oder in den Kraftstofftank eines PKWs.
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Das
erfindungsgemäß verwendete
Kraftstoffadditiv kann ebenfalls mit ein, zwei oder mehr weiteren Additiven
vereinigt werden, die bekanntermaßen in Kraftstoffen auf Kohlenwasserstoff-Basis
verwendet werden. Diese Additive umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf,
Ablagerungs-Bekämpfungsadditive,
wie Detergenzien oder Dispersionsmittel, Korrosionshemmstoffe, Oxidationshemmer,
Metalldesaktivatoren, Korrosionsschutzmittel, Demulgatoren, Mittel
zur Verhinderung der elektrischen Aufladung, Antikoagulationsmittel, Antiklopfmittel,
Oxygenate, Flussverbesserer, Pourpunktverbesserer, Cetanverbesserer
und Hilfslösungsmittel.
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BEISPIELE
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Die
Erfindung wird nachstehend eingehend anhand der folgenden Beispiele
veranschaulicht, die besonders vorteilhafte Verfahrens-Ausführungsformen
offenbaren. Die Beispiele werden zwar zur Veranschaulichung der
Erfindung bereitgestellt, sie sollen diese aber nicht einschränken. Die
Erfindung wurde anhand spezifischer Ausführungsformen beschrieben, und
es ist beabsichtigt, dass diese verschiedenen Änderungen und Austausche aufgenommen
sind, die der Fachmann vornehmen kann, ohne dass er vom Geist und
Schutzbereich der beigefügten
Ansprüche
abweicht.
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Beispiel 1
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Ein
auf einem Fahrgestell-Dynamometer befestigter Toyota Camry 1800
cm3, 5 MT (Typ E-SV40, mit Klopfsensor,
Typ 4S-FE-Motor) wurde mit einer konstanten Geschwindigkeit von
20 km/Std. betrieben. Die Beschleunigungsmessung wurde durch Vollgas-Geben
und Messen der Dauer gestartet, die man benötigt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit
110 km/Std. erreicht, wobei das Getriebe im 4. Gang eingestellt
war. Diese Messung wurde 10 Mal wiederholt, wobei der gleiche Kraftstoff
verwendet wurde, und der Mittelwert aus diesen 10 Messungen als
Beschleunigungszeitraum bestimmt wurde. Zudem wurde zur Minimierung
des Einflusses der Umgebungsbedingungen (Temperatur, Druck usw.)
auf die Motor-Leistung, das gesamte Testverfahren innerhalb eines
einzigen Tages durchgeführt.
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Das
verwendete Benzin hatte die folgenden Eigenschaften: Dichte (bei
15°C): 0,7389
g/cm3, Reid-Dampfdruck: 60,5 Kpa, Oktanzahl:
90,2 (ROZ), 82,3 (MOZ), Aromatengehalt (Volumenprozent): 29,9, Olefin
(Volumenprozent): 15,6, 10% Destillationstemperatur (°C): 50,0,
50% Destillationstemperatur (°C):
92,0, 90% Destillationstemperatur (°C): 169,5. Die Kraftstoff-Zusammensetzung
wurde eingestellt durch Zugabe von 100 mg/l 5 Mol Oleylamid-Ethylenoxid
(Kraftstoffadditiv) zu diesem Benzin.
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Benzin,
das das vorstehend beschriebene Kraftstoffadditiv enthielt, und
Benzin ohne das Kraftstoffadditiv (gleiches wie oben) wurden dann
gemäß den oben
beschriebenen Testverfahren untersucht. Die Tabelle 1 zeigt die
Ergebnisse. Tabelle
1
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Aus
den in der Tabelle 1 gezeigten Beschleunigungszeiten geht hervor,
dass die Beschleunigungsleistung durch das erfindungsgemäße Additiv
verbessert wurde. Die Differenz bei dem in der Tabelle 1 gezeigten Beschleunigungszeitraum
ist mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoffadditiv
zwar nicht einschneidend (weniger als 1%), jedoch gibt es einen
erheblichen Unterschied, insbesondere bei Autos, die eine hohe Geschwindigkeit erzielen
müssen,
wie Rennwagen usw. Neben der Bedeutung für die Beschleunigung von Rennwagen
kann darüber
hinaus sogar eine kleine Verbesserung der Beschleunigungsleistung
sehr wichtig für
PKWs sein, die auf öffentlichen
Straßen
unterwegs sind, wo eine plötzliche
Beschleunigung notwendig sein kann, um einen Unfall usw. als Folge
eines unvorhergesehenen Ereignisses zu vermeiden.
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Beispiel 2
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Der
Test wurde wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt, wobei
4 Mol Propylenoxid-Kokosölfettsäurediethanolamid-Addukt
(Kraftstoffadditiv) in einer Konzentration von 100 mg/l zu diesem
Benzin gegeben wurde, um eine Kraftstoffzusammensetzung mit diesem
Kraftstoffadditiv herzustellen.
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Benzin
mit dem vorstehend beschriebenen Kraftstoffadditiv und Benzin ohne
das Kraftstoffadditiv (gleiches wie oben) wurden dann in dem Beschleunigungsbegutachtungstest
mit den in Beispiel 1 beschriebenen Testverfahren untersucht. Die
Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse des Tests. Tabelle
2
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Wie
durch die Ergebnisse der Tabelle 2 gezeigt, wurde die Beschleunigungsleistung
eindeutig verbessert, wenn das erfindungsgemäße Kraftstoffadditiv in dem
Kraftstoff eingesetzt wurde.
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Beispiel 3
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Der
Test wurde wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt, wobei
10 Mol Propylenoxid-Kokosölfettsäurediethanolamid-Addukt
(Kraftstoffadditiv) zugegeben wurde, so dass in diesem Benzin eine
Konzentration von 100 mg/l erhalten wurde, wodurch man eine Kraftstoffzusammensetzung
mit diesem Kraftstoffadditiv herstellt.
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Benzin
mit dem vorstehend beschriebenen Kraftstoffadditiv und Benzin ohne
das Kraftstoffadditiv (gleiches wie oben) wurden dann mit den oben
beschriebenen Testverfahren untersucht. Die Tabelle 3 zeigt die
Ergebnisse des Tests. Tabelle
3
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Wie
durch die Ergebnisse der Tabelle 3 gezeigt, wurde die Beschleunigungsleistung
eindeutig verbessert, wenn das erfindungsgemäße Kraftstoffadditiv in dem
Kraftstoff eingesetzt wurde.
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Beispiel 4
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Der
Test wurde wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt, außer, dass
das verwendete Benzin die folgenden Eigenschaften hat: Dichte 9
(bei 15°C):
0,7303 g/cm3, Reid-Dampfdruck: 60,2 Kpa,
Oktanzahl: 92,1 (ROZ), Aromatengehalt (Volumenprozent): 23,19, Olefin
(Volumenprozent): 19, 10% Destillationstemperatur (°C): 54,3,
50% Destillationstemperatur (°C):
86,2, 90% Destillationstemperatur (°C): 158,1 und mittels 4 Mol Propylenoxid
und 2 Mol Ethylenoxid- Kokosölfettsäurediethanolamid-Addukt
(Kraftstoffadditiv) zur Bereitstellung einer Konzentration von 100
mg/l in diesem Benzin.
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Benzin
mit dem vorstehend beschriebenen Kraftstoffadditiv und Benzin ohne
Kraftstoffadditiv (gleiches wie oben) wurden dann gemäß den oben
beschriebenen Testverfahren untersucht. Die Tabelle 4 zeigt die
Ergebnisse des Tests. Tabelle
4
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Wie
durch die Ergebnisse der Tabelle 4 gezeigt, wurde die Beschleunigungsleistung
eindeutig verbessert, wenn das erfindungsgemäße Kraftstoffadditiv in dem
Kraftstoff eingesetzt wurde.
