DEST008640MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 20. August 1954 Bekanntgemacht am 28. Juni 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffgemisch, das in feuchter, kühler Luft zu einem merklich besseren Arbeiten eines Motors führt. Das Kraftstoffgemisch gemäß der Erfindung besteht aus einem Kohlenwasserstoffgemisch im. Siedebereich von Benzin, das 0,05 bis ι Volumprozent, insbesondere etwa 0,2 bis 0,5 Volumprozent Dimethylformamid und bzw. oder Morpholin enthält. Das Kraftstoffgemisch gemäß der Erfindung kann außerdem ein^: Lösungsöl und andere Zusätze, wie Bleialkyl-Antiklopfmittel, Farbstoffe, Harzinhibitoren, Oxydationsinhibitoren u. dgl., enthalten.

Die Kraftstoffgemische gemäß der Erfindung sind in erster Linie dazu bestimmt, gewisse Betriebsschwierigkeiten zu überwinden, wie sie bei Kraftfahrzeug-, Schiffahrts-, stationären und Flugzeugmotoren auftreten. Die erwähnten Schwierigkeiten führen im Leerlauf häufig zum Stehenbleiben des Motors. Der Motor kann immer dann stehenbleiben, wenn er bei Wetterlagen mit verhältnismäßig hoher Luftfeuchtigkeit und Temperaturen unterhalb etwa i6° betrieben wird. ' .

Auf dieses Problem, das an sich seit vielen Jahren besteht, hat sich seit kurzem, auf Grund zahlreicher Klagen von Automobilbesitzern, insbesondere in den nördlichen Teilen der Vereinigten Staaten, die Aufmerksamkeit gerichtet. Diese Automobilbesitzer berichten, daß ihre Fahrzeuge bei kühlem, feuchtem Wetter im Leerlauf insofern sehr schlecht arbeiten, als der Motor sehr oft stehenbleibt. Diese Schwierigkeit tritt bei allen Automobiltypen, bei allen Vergaser-

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typ Sn und bei Verwendung aller handelsüblichen

Benzinmarken auf.
■ Die Größe dieser Schwierigkeit geht aus einer in New Jersey durchgeführten Untersuchung hervor, die auf den, Erfahrungen, von 300 Automobilbesitzern beruht, die während der Herbst- und Winterzeit zwanzig verschiedene Autömobilmodellg fuhrßn, Dies,e, ..'.. Automobile wurden mit gewöhnlichem und mit Premium-Winterbenzin des Handels gefahren. In Tabellel sind die erhaltenen Ergebnisse zusammengestellt, es ist jeweils angegeben, wie oft die unter den erwähnten Bedingungen betriebenen Motore stehenblieben.

Tabelle I

Anzahl der Klagen über zweimaliges oder häufigeres Stehenbleiben (von 100 Automobilen)

Temperatur, ⁰C

relative Feuchtigkeit, °/₀.
Wetter

52
klar

bei Verwendung von :;

normalem Winterbenzin
Premium-Winterbenzin

70
bedeckt

15
38

leichter
' Regen

20
40

11

IOO

starker Regen

21 42

13

96

Regen

Die statistischen Werte der Tabellel in Verbindung mit der allgemeinen Erfahrung aller Benutzer von Automobilen zeigen die Größe des Problems,, welches das Stehenbleiben des Motors bei kühlen, feuchten Witterungsbedingungen bildet. Es muß jedoch darauf hingewiesen werden, daß dieses Problem auf Grund gewisser bestimmter Umstände kürzlich eine erhöhte Bedeutung erlangt hat. Erstens werden die meisten Nachkriegsautomobile nicht mehr mit einer von Hand zu bedienenden Drossel ausgerüstet, so daß der Fahrer die Drehzahl im Leerlauf während des Warmwerdens des Motors nicht mehr erhöhen kann, um ein Stehenbleiben desselben zu vermeiden. Zweitens ist die Leerlauf drehzahl von Automobilen mit automatischen Getrieben während, des Warmwerdens des. Motors ziemlieh kritisch; die höchste Leerlaufdrehzahl, die verwendet werden kann, darf nicht zu hoch sein, wodurch die Gefahr eines Stehenbleibens erhöht wird. Drittens bleibt bei Automobilen mit automatischem Getriebe der Motor häufig gerade dann stehen, wenn der Fahrer beschleunigen will, so daß das Getriebe gerade zu diesem unangenehmstenZeitpunkt wieder abgeschaltet, der Motor erneut angelassen und das Getriebe wieder eingeschaltet werden muß, was die Unannehmlichkeit eines häufigen Stehenbleibens noch vergrößert. Ein.. vierter Faktor, der das Stehenbleiben des Motors beeinflußt, ist die Flüchtigkeit der heutzutage für Automobile zur Verfügung stehenden Kraftstoffe. Durch die in den letzten Jahren erfolgte Steigerung der Flüchtigkeit werden diese Schwierigkeiten noch erhöht.

Bei der Untersuchung dieses Problems hat man als Ursache für das wiederholte Stehenbleiben des Motors bei kühlem, feuchtem Wetter die Bildung von Eis im Vergaser erkannt. An einem kühlen, feuchten Tag kühlt das im. Vergaser verdampfende Benzin so stark, daß die in der in den Vergaser einströmenden Luft enthaltene Feuchtigkeit kondensiert und gefriert. Die Verdampfung eines normalen Brennstoffs im Vergaser kann die Temperatur der Metallteile des Vergasers bis um. 27,8° unter die Temperatur der eintretenden Luft senken. Infolgedessen kann, bevor der gesamte Motor und der Kühler warm geworden sind, dieser Temperaturabfall zur Eisbildung im Vergaser führen. Die Bildung von Eis erfolgt wahrscheinlich am' schnellsten beim Arbeiten des Motors bei schwacher Brennstoffzufuhr.. Wenn der Motor eine Zeitlang bei schwacher Brennstoffzufuhr gelaufen ist, wenn die Drossel in Leerlauf-Stellung geschlossen ist, so führt das auf der Drosselklappe und den angrenzenden Wänden bereits gebildete Eis plus weiter gebildetem Eis zu einer Verengung der feinen Luftöffnungen, so daß der Motor stehenbleibt.

Um das Problem des Stehenbleibens des Motors durch Vereisung des Vergasers weiter zu klären, wurden die Ergebnisse von Umfragen bei Kunden über das Verhalten des Motors sowie sorgfältig durchgeführter Straßenteste und von Laboratoriumsversuchen über das Verhalten des Motors in kalten Räumen zusammengestellt. Diese Versuche zeigen, daß die Vergaserver-

,. eisung in erster Linie von, der Temperatur und der Feuchtigkeit der Atmosphäre abhängt. Die Versuche zeigen weiter, daß bei Verwendung von Kraftstoffen von üblicher Flüchtigkeit ein Stehenbleiben des Motors auf Grund von Eisbildung im Vergaser nicht unterhalb — 1° und nicht oberhalb +16° auftritt. Diese Versuche zeigen in gleicher Weise, daß der Motor nur bei einer Luftfeuchtigkeit von über etwa 65 °/₀ stehenbleibt.

Ein anderer Faktor, der die Eisbildung im Vergaser beeinflußt, ist die Flüchtigkeit des verwendeten Kraft-

, Stoffs. Zur Untersuchung dieser Erscheinung wurden im Laboratorium Kaltraumversuche durchgeführt, um das Stehenbleiben des Motors während des Warmwerdens bei Verwendung von Brennstoffen verschie- no dener Flüchtigkeit zu untersuchen. Hierbei wurde ein Chrysler, Baujahr 1947, in einem temperatur- und feuchtigkeitsgelenkten Raum untergebracht. Während die Temperatur und die Feuchtigkeit auf bestimmter Höhe gehalten wurden, wurde die Neigung des Motors zum Stehenbleiben während der Anwärmzeit bestimmt. Hierzu wurde der Motor angelassen und dann unverzüglich auf eine Drehzahl von 1500 U/min gebracht. Diese Drehzahl wurde 30 Sekunden aufrechterhalten, danach ließ man den Motor 15 Sekunden leerlaufen. Wenn der Motor stehenblieb, bevor die 15 Sekunden verstrichen waren, wurde er erneut' angelassen und seine Drehzahl 30 Sekunden lang auf 1500 U/min gebracht ; wenn er nicht stehenblieb, wurde die Drehzahl nach den 15 Sekunden Leerlauf unverzüglich auf 1500 U/min erhöht. Diese Zyklen von jeweils 30 Se-

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künden bei 1500 U/min und 15 Sekunden Leerlauf wurden wiederholt, bis der Motor vollständig warm geworden war. Es wurde notiert, wie oft der Motor während dieses Verfahrens bis zum. vollständigen Warmwerden stehenblieb. Die Versuche wurden bei 4⁰ und bei einer relativen Feuchtigkeit von 100 % unter Verwendung von drei Kraftstoffen verschiedener Flüchtigkeit durchgeführt. Der flüchtigste Kraftstoff war ein Premiumbenzin des Handels mit einem ASTM-Siedeverhalten von io°/₀ bei 43°, 50% bei 88° und o,o°/₀ bei 146°. Es wurde gefunden, daß der Motor bei Verwendung dieses Kraftstoffes während des Warmwerdens etwa 14- bis i5mal stehenblieb. Es wurde weiter ein Kraftstoff von mittlerer Flüchtigkeit untersucht, der aus einem normalen Benzin des Handels bestand (ASTM-Siedeverhalten: 10% bei 49⁰, 50% bei 104° und 90% bei 172°). Bei Verwendung dieses Kraftstoffes blieb der Motor nmal stehen. Schließlich wurde ein Benzin von geringer Flüchtigkeit geprüft (ASTM-Siedeverhalten: 10% bei 52⁰, 50% bei 132⁰ und 90°/o bei 197⁰). Mit diesem Kraftstoff blieb der Motor 5ir.al stehen.

Aus diesen Werten ist zu ersehen, daß die Vergaservereisung von der Flüchtigkeit des verwendeten Kraft-

■25 stoffes abhängt. So blieb der Motor bei Verwendung des oben geprüften Kraftstoffs von niedrigster Flüchtigkeit (50% bei 132⁰) nur 5mal, bei Verwendung des am stärksten flüchtigen Kraftstoffs (50% bei 88°) dagegen I5mal stehen. Ein Extrapolieren dieser Werte in bezug auf , die. Flüchtigkeit des Kraftstoffes zeigt, daß ein Kraftstoff von einer solchen Flüchtigkeit, daß 50% bei 154° oder höher übergehen (ASTM), keine Schwierigkeiten durch Stehenbleiben während des Warmwerdens ergibt. Ein Kraftstoff mit einem derartigen Siedeverhalten wäre allerdings in bezug auf die zum Warmwerden erforderliche Zeit, die Beschleunigung des kalten Motors, seine Wirtschaftlichkeit und eine Verdünnung des Öls in der Kurbelwanne nicht erwünscht. Indessen bezieht sich die Erfindung nicht nur auf Kraftstoffe mit einem ASTM-50 %-Destillationspunkt unterhalb etwa 154⁰. Gleichzeitig ist es möglich, wie gezeigt werden wird, die zur Bekämpfung der Vereisung erforderliche Menge an Additiv mit der Flüchtigkeit des zu verbessernden Kraftstoffes in Einklang zu bringen. Man kann mit anderen Worten bei Kraftstoffen von verhältnismäßig niedriger Flüchtigkeit kleinere Additivmengen verwenden, während für stärker flüchtige Kraftstoffe größere Additivmengen erforderlich sein können. Es sei weiter erwähnt, daß selbst dann, wenn der Motor nicht vollständig stehenbleibt, doch auf Grund der Vereisung ein merklicher Kraftverlust auftreten kann. Dies ist bei Flugmotoren besonders bedenklich. So sind z. B. 30% der Flugzeugunglücke, die sich in den Vereinigten Staaten 1947 und 1948 bei Leichtflugzeugen ereigneten, auf die Bildung von Eis im Vergaser oder in den Sammelleitungen zurückzuführen, die die Motorleistung durch Einschränkung des Stroro.es an zu verbrennendem Gemisch zu den Zylindern herabsetzt.

Amin soll erfindungsgemäß in einer Menge von wesentlich unter 1 Volumprozent, bezogen auf das Volumen des Benzins, verwendet werden. Vorzugsweise liegt die Konzentration zwischen etwa 0,05 und 0,5, vorzugsweise etwa 0,1 und 0,3 Volumprozent.

Beispiel

Ein Continental-Leichtflugzeugmotor wird mit einem Flugmotorenbenzin (Grad 80) sowie mit Gemischen des Kraftstoffes mit 0,5 Volumprozent Aminen gemäß der Erfindung betrieben. Der reine Kraftstoff hatte folgende Siedegrenzen:

Engler-Destillation Siedebeginn, ⁰C 37,8

50%, °c 93,0

Siedeende, ⁰C .. .. 163,0

Reid-Dampfdruck, Atm 0,48

Die angesaugte Luft hatte eine Temperatur von io^c und eine relative Feuchtigkeit von 97 ± .3 °/₀. Die den Vergaser umgebende Luft hatte eine Temperatur von io°. Die Drossel war so eingestellt, daß der Motor eine anfängliche Drehzahl von 1750 U/min hatte; nach 3 und nach 10 Minuten Betriebszeit wurde die Verringerung der Drehzahl bestimmt. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:

Vereisung des Vergasers in einem Continentalmotor Wirksamkeit des Antivereisungszusatzes

Anfängliche Motordrehzahl (festgestellte

Drossel) 1750 U/min

Temperatur der angesaugten Luft, ⁰C ... 10 Relative Feuchtigkeit der angesaugten

Luft, % 97 ±3

Temperatur der den Vergaser umgebenden

Luft, ⁰C 10

(Die Menge des im Vergaser angesammelten Eises wird von der Größe des Drehzahlverlustes \viedergegeben.)

Tabelle II

Additiv	Konzentration im Brennstoff Volumprozent	Drehzahlverlust durch Vereisung nach 3 Minuten U/min
kein Dimethylformamid . Morpholin	0,25 0,25	425 O O

Aus der Tabelle geht hervor, daß Dimethylformamid und Morpholin sehr wirksam sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Kraftstoffgemisch, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Gemisch von Kohlenwasserstoffen im Siedebereich von Motorbenzin mit einem Gehalt von etwa 0,05 bis 1 Volumprozent, insbesondere etwa 0,2 bis 0,5 Volumprozent Dimethylformamid und bzw. oder Morpholin besteht.

   In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 461 917, 2 413 262; schweizerische Patentschrift Nr. 147 463.

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