DE947346C - Verfahren zur Herstellung eines Motortreibstoffes aus nicht oder schlecht mischbaren Komponenten - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung eines Motortreibstoffes aus nicht oder schlecht mischbaren Komponenten Es ist bekannt, daB der Klopfwert von Motortreibstoffen durch Zusatz von Alkoholen, wie Äthylalkohol und Methylalkohol zum Benzin, erheblich verbessert werden kann. Die Verwendung derartiger Gemische macht, soweit eine Mischung überhaupt möglich ist, oft Schwierigkeiten, weil infolge der hygroskopischen Eigenschaften der Alkohole eine Wasseranreicherung im Treibstoffvorratsbehälter stattfindet. Das ist besonders störend bei der Verwendung von Methylalkohol, der nur in sehr begrenztem Maße mit Benzin mischbar ist und bei welchem namentlich bei tiefen Temperaturen schon geringe Wasseraufnahmen zur Gemischtrennung führen. Eine vollkommene Fernhaltung des Wassers läßt sich nicht durchführen, insbesondere weil beim Tanken an verschiedenen Stellen die Kontrolle über den Wassergehalt der Treibstoffe nicht möglich ist. Man hat schon versucht, in getrennten Tanks mitgeführte Treibstoffkomponenten mittels besonderer Vergaser und Leitungen für die Zugabe der zusätzlichen Komponenten zu verwenden, hatte dabei aber nicht die Möglichkeit, je nach Bedarf die Mischungsverhältnisse zu variieren, da neue Vergasereinstellungen während des Betriebes nicht vorgenommen werden konnten. Wenn man die Zusatzkomponenten direkt in den Zylinder einspritzte, wurde die gleichmäßige Raumfüllung und die gleichmäßige Verteilung der Zusatzkomponente über das Benzin-Luft-Gernisch beeinträchtigt. Auch die Zumxschung von Wasser zu einem Treibstoff kurz vor dem Vergasen wurde schon versucht, es gelang aber nicht, eine ausreichende Mischung des Wassers mit dem Brennstoff zu erzielen, so da.ß Lösungsvermittler verschiedener Art verwendet werden mußten, die zu nicht handelsüblichen Treibstoffen führten. Es ist auch schon bekannt, heizschwache Brennstoffe mittels heizstarker Gase zu' zerstäuben und das Gemisch dann. einem Vergaser zuzuführen. Der regelbare Einsatz schwer oder nicht mischbarer Flüssigkeiten konnte dadurch aber nicht in ausreichend exakter Weise beherrscht werden.
• Infolge der genannten Schwierigkeiten ist die Einführung des Methanols als Treibstoff praktisch nicht durchgeführt worden, und die Entwicklung erfolgte in Richtung der Benzine mit möglichst hoher Oktanzahl, die in Motoren mit hoher Kompression noch klopffrei verbrennen konnten.
• Durch diese Steigerung der Oktanzahlanforderungen wurden auf der einen Seite große Investierungen notwendig, auf der anderen Seite konnten die Vorteile hoher Verdichtung bei Motoren nicht mehr ausgenutzt werden, weil normalerweise der hierzu benötigte Treibstoff nicht zur Verfügung stand.
• Es wurde nun gefunden, daß man derartige Komponenten, die gar nicht oder nicht in hinreichenden Mengenverhältnissen mischbar sind, erfolgreich und ohne Störung verwenden kann, wenn man sie in geregelter Menge unmittelbar vor der Einspritzung zur Mischung bringt mit Hilfe eines Pumpenaggregats, in welchem die beiden Komponenten einzeln regelbar gemischt und dann in der Gesamtmischmenge ebenfalls regelbar zwecks Aufbereitung mit der Luft gefördert werden. Dabei können Mischkolben und Förderkolben von einem einzigen Nocken getrieben werden.
• Das Verfahren ermöglicht es erst, die großen Vorzüge, die sich aus der Verwendung beispielsweise von Benzin-Methanol-Gemischen ergeben, auszunutzen. Das Kompressionsverhältnis der jetzt in Betrieb befindlichen Motoren kann voll ausgefahren werden. Darüber hinaus wird der Motorenindustrie die Möglichkeit gegeben, das Verdichtungsverhältnis der Gebrauchsmotoren, das im Augenblick bei i : 6,5 bis i : 6,8 liegt, unter Verwendung eines preislich günstigen Treibstoffgemisches auf i : 8 bis i : 9 zu steigern. Diese schon lange angestrebte Entwicklungsrichtung, die nur am Kraftstoffproblem hängenblieb; ergibt kleinere Motoreneinheiten mit größerer Literleistung, geringeren spezifischen Verbrauchszahlen und größerer Wirtschaftlichkeit. Man kann Treibstoffe mit niedrigen Oktanzahlen einsetzen und hat nicht nötig, Antiklopfmittel zuzusetzen, die dem Treibstoff artfremd sind und an der Verbrennung selbst nicht teilnehmen, sondern oft sogar in ihren Rückständen schädlich wirken, so daß besondere Maßnahmen getroffen werden müssen, um diese Schäden zu vermeiden. Die Möglichkeit, Benzine mit niederen Oktanzahlen zu verwenden, gestattet Vereinfachung in den Raffinerien, Hydrierwerken usw. und bringt damit erhebliche Einsparungen an Investierungen.
• Die Bedeutung des Verfahrens ist daraus ersichtlich, daß man bei Zusatz von :25)/o Methanol zu einem Benzin mit Oktanzahl 4o ohne Leistungsminderung und ohne Mehrverbrauch den Effekt eines Benzins mit Oktanzahl 70 bis 75 erreicht. Geht man von Krackbenzin aus, so erhält man ein Gemisch von der Wirkung eines Benzins von der Oktanzahl 8o bis 85, und wenn die Benzinkomponente schon die Oktanzahl 8o hat, so erhält man den Effekt eines 95er bis iooer Benzins. Auch bei einem Vergleich zwischen Isooktan + Blei einerseits mit Premiumbenzin -t- Methanol andererseits zeigt sich bei Ausnutzung des möglichen Verdichtungsverhältnisses, daß volumenmä.Big weniger Treibstoff für die gleiche Leistung verbraucht wird, trotz des schlechteren Heizwertes der Methanolmischung. Der thermische Wirkungsgrad bei Verbrennung des Methanolgemisches, das gemäß Erfindung verwendet wird, ist also höher. Die hohe Verdampfungswärme des- Methanols kann zur Erreichung eines besseren Füllungsgrades bzw. höherer Auflademöglichkeiten ausgenutzt werden. Es besteht nach dem Verfahren auch' die Möglichkeit, dem Treibstoffgemisch Wasser zuzusetzen und damit die noch höhere Verdampfungswärme des Wassers für die Steigerung des Füllungsgrades auszunutzen und die.Mischungskomponente zu verbilligen. Man kann auch bei heißgewordenem Motor durch zeitlich begrenztes Einspritzen von Wasser allein entsprechende Kühlung und sparsames Fahren erreichen.
• Von besonderer Wichtigkeit ist das Verfahren für den Flugbetrieb, weil dort die hohe Oktanzahl nur beim Start benötigt wird. Für den Reiseflug benötigen die Flugmotoren eine um etwa ioo/o niedrigere Oktanzahl. Lediglich während des etwa nur i bis a Minuten dauernden Startes ist eine Leistung von etwa 115 % erforderlich, und nur wegen. dieser kurzzeitigen hohen Startleistung muß das Flugbenzin den genannten hohen Anforderungen genügen, die den Treibstoff übermäßig verteuern. Die Möglichkeit, gemäß dem Verfahren der Erfindung während des Betriebes eine dem Leistungsbedarf angepaßteRegelung des Mischungsverhältnisses vorzunehmen, bringt also erhebliche Verbilligungen und Erleichterungen.
• In der Figur ist ein Beispiel für eine Durchführungsform der Erfindung gegeben, ohne daß eine Beschränkung auf diese spezielle Ausführungsform erfolgen soll. Gemäß der Zeichnung sind zwei Brennstoffkomponenten, z. B. Benzin in Tank i und Methanol in Tank 2, mitgeführt. Die Tanks sind mittels der Leitungen 3 und 4 an ein EinspritzpuMpenaggregat 5 angeschlossen, das vom Motor entsprechend dem in ihm angewandten Verbrennungsverfahren angetrieben wird (z. B. Zweitakt-, Viertakt- usw. Motor). Weiterhin ist ein. Motor in Form eines Zylinders 6 dargestellt mit einer Ein- Spritzleitung 7 mit Einspritzdüse, einer Ansaugleitung 7a, in der in bekannter Weise eine Drosselklappe 8 das Luftverhältnis regelt, und einer Auspuffleitung 7b. Mittels eines Gashebels wird über Gestänge 9 eine Zahnstange 5" bewegt, die in der Einspritzpumpe die Gesamteinspritzmenge in Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe regelt. je nach dem besonders eingestellten Methanolgehalt wird damit auch die geförderte Benzinmenge geregelt.
• An das Gasgestänge ist ein Schleppgestänge 1o angehängt. Damit ist ein Einstellelement 5b gekoppelt, z. B. eine Zahnstange, mittels welcher sich die Methanolmenge regeln läß t. Dieses Schleppgestänge ist nicht fest mit denn Methanolregelelement verbunden, sondern über eine Langlochgabelkopplumg z 1. Diese Kopplung gestattet, dem auf Unterdruck in der Saugleitung arbeitenden Verstellorgan, z. B. Membran-12, die zunächst mittels einer bestimmten Gashebelstellung der ®ktanzahlanforderung entsprechend vorgewählte Methanolmenge bei Änderung des Belastungszustandes zu korrigieren. Das Langloch ist so bemessen, daß bei V ollgasstellung die bei maximaler Belastung des Motors erforderliche Methanolmenge in bekannter Weise durch Schlitze ader Hub zur Verfügung gestellt wird und daß bei abnehmender Belastung diese Methanolmenge his o heruntergeregelt werden kann.
• Statt der Membran können auch andere Verstellorgane, z. B. Fliehkraftregler u. dgl., verwendet werden.
• Das Verfahren gestattet Rückwirkungen und Vereinfachungen im gesamten Produktionsgebiet. Die Raffinerien können vereinfacht werden, und bei der Druckhydrierung kann baispielsv eise durch Verwendung eines stark hydrierenden Katalysators ein für das neue Verfahren bestens verwendbares Benzin neben einem guten zündwilligen Dieselöl erzeugt werden. Das Verfahren läßt sich auch für den Betrieb von Dieselmotoren anwenden, indem beispielsweise Dieselöle mit unzureichender Cetanzahl in geregelter Weise bzw. für eine kurzbefristete Leistungsanforderung mit einem hochwertigen Dieselöl oder mit einer anderen, beispielsweise einer sauerstoffhaltigen Komponente gemischt werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung eines den jeweiligen Betriebsverhältnissen entsprechenden Motortreibstoffes unter Verwendung von nich;e oder schlecht mischbaren flüssigen Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß eine regelbare Mischung der Komponenten vor der Gemischaufbereitung mit der Verbrennungsluft vermittels eines Pumpenaggregats erfolgt, in welchem die beiden Komponenten einzeln regelbar gemischt werden und dann in der Gesamtgemischmenge ebenfalls regelbar zwecks Aufbereitung mit der Luft gefördert werden, wobei gegebenenfalls der Mischkolben und der Förderkolben von einem einzigen Nocken getrieben werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schlecht mischbare Komponentenmischung ein Benzin-Methanol-Ge# misch ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurcn gekennzeichnet, daß die- schlecht mischbare Komponentenmischung als weitere Komponente Wasser enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 8a9 176, 62ä 693: französische Patentschriften Nr. 735 779, 855 900; Sedlaczek: Die Automobiltreibmittel des In-und Auslandes, (19a7), S. 160.