DEST008643MA

DEST008643MA -

Info

Publication number: DEST008643MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 21. August 1954 Bekanntgemacht am 8. März 1956Registration date: August 21, 1954. Advertised on March 8, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung betrifft die Zusammensetzung eines Treibstoffes für Verbrennungsmotoren, der in feuchter, kühler Luft zu einem merklich besseren Arbeiten eines Motors führt, bestehend aus einem Kohlenwasserstoffgemisch im Siedebereich von Benzin, das 0,05 bis ι Volumprozent eines Äthers eines Alkylenglykols enthält. Die Treibstoffe gemäß der Erfindung können weiter ein Lösungsöl und andere Zusätze enthalten, wie Bleialkyl-Antiklopfmittel, Farbstoffe, Harzinhibitoren, Oxydationsinhibitoren.The invention relates to the composition of a fuel for internal combustion engines, which is used in humid, cooler air leads to a noticeably better operation of an engine, consisting of a hydrocarbon mixture in the boiling range of gasoline, which is 0.05 to ι percent by volume of an ether of an alkylene glycol contains. The fuels according to the invention can further contain a solvent oil and other additives, such as lead alkyl anti-knock agents, dyes, resin inhibitors, oxidation inhibitors.

Die Treibstoffe verhindern einen Kraftverlust und ein Stehenbleiben des Motors, wenn der Motor bei Wetterlagen mit verhältnismäßig hoher Luftfeuchtigkeit und Temperaturen unterhalb etwa i6° betrieben wird. ■ ' i;The fuels prevent the engine from losing power and stalling when the engine is at Weather conditions with relatively high humidity and temperatures below about i6 ° operated will. ■ 'i;

Diese Schwierigkeit tritt bei allen Automobiltypen, bei allen Vergasertypen und bei Verwendung aller handelsüblichen Benzinmarken auf.This difficulty occurs with all types of automobiles, with all types of carburetors, and with all of them commercial gasoline brands.

Die Größe dieser Schwierigkeit geht aus einer in New Jersey durchgeführten Untersuchung hervor, die 2c auf den Erfahrungen von 300 Automobilbesitzern beruht, die während der Herbst- und Winterzeit zwanzig verschiedene Automobilmodelle fuhren. Diese Automobile wurden mit gew^Töhnlichem und mit Super-The magnitude of this difficulty is evident from a study conducted in New Jersey based on the experience of 300 automobile owners who drove twenty different models of automobiles during the fall and winter seasons. These automobiles were öhnlichem with gew ^T and super-

509 696/1S8509 696 / 1S8

St 8643 IVc/46a*St 8643 IVc / 46a *

Winterbenzin gefahren. In Tabelle I sind die erhaltenen Ergebnisse zusammengestellt, es ist jeweils angegeben, wie oft die unter den erwähnten Bedingungen betriebenen Motoren stehenblieben.Driven winter gasoline. In Table I are the obtained Results are compiled, it is indicated in each case how often the operated under the conditions mentioned Engines stopped.

Table I.

ZweimaligesTwice OO (von ](from ] 00 Automobilen)00 automobiles) IIII 1313th 22 33 oder häufigeres Stehenbleibenor stopping frequently 5252 100100 9696 Temperatur, °CTemperature, ° C klarclear 7070 9696 starstar Regenrain relative Feuchtigrelative humid /
be/
be y
leich y
easily kerker keit, % speed,% decktcovers terter Regenrain Wetter weather Regenrain bei VerwendungUsing 55 2121 77th vonfrom 1515th 2020th normalemnormal 66th 4242 22 Winterbenzin..Winter gasoline .. 3838 4040 Super-WinterSuper winter benzin petrol

Die statistischen Werte der Tabelle I in Verbindung mit der allgemeinen Erfahrung 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 Leerlaufdrehzahl von Automobilen mit automatischen Getrieben während des Warmwerdens ■ des Motors ziemlich 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 unangenehmsten Zeitpunkt 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.The statistics in Table I in conjunction with general experience show the size of the Problem that causes the engine to stall in cool, humid weather conditions. It However, it should be noted that this problem arises due to certain specific circumstances has recently gained increased importance. First, most post-war automobiles are no more Equipped with a manually operated throttle, so that the driver can idle the speed can no longer increase while the engine is warming up, in order to avoid the same stopping. Second is the idle speed of automobiles with automatic transmissions during the Warming up ■ of the engine is quite critical; , the highest idle speed that can be used, must not be too high, which increases the risk of standing still. Third, stay with automobiles with automatic transmission, the engine often stops just when the driver is accelerating wants, so that the transmission is switched off again at this most uncomfortable time, the engine restarted and the gearbox switched on again, which is the inconvenience of a frequent Standing still enlarged. A fourth factor affecting engine stall is that Volatility of the fuels available for automobiles today. Through the, in the The increase in volatility in recent years only increases these difficulties.

Bei der Untersuchung dieses Problems Jiat 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 Temperatur abfall 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 st ellung geschlossen ist, so führt das auf der Drosselklappe und den angrenzenden Wänden bereits gebildete Eis plus weitergebildetem Eis zu einer Verengung der feinen Luftöffnungen, so daß der Motor stehenbleibt.In investigating this problem, one called Jiat The cause of the repeated stalling of the engine in cool, damp weather is the formation of ice in the Carburetor recognized. This is how the gasoline evaporating in the carburetor cools down on a cool, damp day strong that the moisture contained in the air flowing into the carburetor condenses and freezes. The evaporation of a normal fuel in the carburetor can reduce the temperature of the metal parts of the Lower the carburetor to 27.8 ° below the temperature of the incoming air. As a result, before the The entire engine and the radiator have become warm, this temperature drop causing ice to form in the carburetor to lead. Ice formation is probably quickest when the engine is working when it is weak Fuel supply. If the engine has been running for a while with low fuel consumption when the If the throttle is closed in the idle position, this will result in the throttle valve and the adjacent walls already formed ice plus advanced ice to a narrowing of the fine air openings, so that the Engine stops.

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 Vergaservereisung in erster Linie von der Temperatur und der Feuchtigkeit der Atmosphäre abhängt. Die Versuche zeigen weiter, daß bei Ver-Wendung von Kraftstoffen von üblicher Flüchtigkeit ein Stehenbleiben des Motors auf Grund von Eisbildung im Vergaser nicht unterhalb — 1 und nicht oberhalb -f- 16° auftritt. Diese Versuche zeigen in gleicher Weise, daß der Motor nur bei einer Luftfeuchtigkeit von über etwa έ>5°/₀ stehenbleibt.In order to further clarify the problem of the engine stalling due to icing up of the carburetor, the results of customer surveys on the behavior of the engine as well as carefully carried out road tests and laboratory tests on the behavior of the engine in cold rooms were compiled. These experiments show that carburetor icing depends primarily on the temperature and humidity of the atmosphere. The tests also show that when using fuels of normal volatility, the engine will stall due to ice formation in the carburettor not below -1 and not above -f- 16 °. These tests show in the same way that the engine only stops when the air humidity is above about έ> 5 ° / ₀ .

Ein anderer Faktor, der die Eisbildung im Vergaser beeinflußt, ist die Flüchtigkeit des verwendeten Kraftstoffs. Zur Untersuchung dieser Erscheinung wurden im Laboratorium Kaltraumversuche durchgeführt, um das Stehenbleiben des Motors während des Warmwerdens bei Verwendung von Brennstoffen verschiedener 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 see aufrechterhalten, danach ließ man den Motor 15 see leer laufen. Wenn der Motor stehenblieb, bevor die 15 see verstrichen waren, wurde er erneut angelassen und seine Drehzahl 30 see lang auf 1500 U/min gebracht; wenn er nicht stehenblieb, wurde die Drehzahl nach den 15 see Leerlauf unverzüglich auf 1500 U/min erhöht. Diese Zyklen von jeweils 30 see bei 1500 U/min und 15 see Leerlauf wurden wiederholt, bis der Motor vollständig warm geworden war. Es wurde notiert, wie oft der Motor während dieses Verfahrens bis zürn vollständigen Warmwerden stehenblieb. Die Versuche wurden bei 4° und bei einer relativen Feuchtigkeit von 100 °/₀ unter Verwendung von drei Kraftstoffen verschiedener Flüchtigkeit durchgeführt. Der flüchtigste Kraftstoff war ein Premium-Benzin des Handels mit einem ASTM-Siedeverhalten von 10% bei 43⁰, 50% bei 88° und 90% bei 146⁰. Es wurde gefunden, daß der Motor bei Verwendung dieses Kraftstoffs während des Warm wer dens etwa vierzehn- bis fünfzehnmal stehenblieb. Es wurdeAnother factor affecting ice formation in the carburetor is the volatility of the fuel used. To investigate this phenomenon, cold room tests were carried out in the laboratory to investigate whether the engine would stall during warming up when using fuels of different volatility. A Chrysler, built in 1947, was housed in a temperature and humidity-controlled room. While the temperature and humidity were maintained at a certain level, the tendency of the engine to stall during the warm-up period was determined. To do this, the engine was started and then immediately brought to a speed of 1500 rpm. This speed was maintained for 30 seconds, after which the engine was allowed to idle for 15 seconds. If the engine stopped before the 15 seconds had elapsed, it was started again and its speed was brought to 1500 rpm for 30 seconds; if it did not stop, the speed was immediately increased to 1500 rpm after idling for 15 seconds. These cycles of 30 seconds at 1500 rpm and 15 seconds idle were repeated until the engine had warmed up completely. The number of times the engine stopped to warm up completely during this procedure was noted. The tests were carried out at 4 ° and at a relative humidity of 100 ° / ₀ using three fuels of different volatility. The most volatile fuel was a premium gasoline trade having an ASTM boiling behavior of 10% at 43 ^0, 50% at 88 ° and 90% at 146 ^0th It was found that using this fuel the engine stalled about fourteen to fifteen times during warmth. It was

696/1SS696 / 1SS

St 8643 IVa/46a*St 8643 IVa / 46a *

weiter ein Kraftstoff von mittlerer Flüchtigkeit untersucht, der aus einem normalen Benzin des Handels bestand (ASTM-Siedeverhalten: IO°/₀ bei 49⁰, 50%' bei 104⁰ und 90% bei 172⁰). Bei Verwendung dieses Kraftstoffs blieb der Motor elf mal stehen. Schließlich wurde ein Benzin von geringer Flüchtigkeit geprüft (ASTM-Siedeverhalten: 10% bei 52⁰, 50% bei 132⁰ und 90% bei 197⁰). Mit diesem Kraftstoff blieb der Motor fünfmal stehen.further investigated a fuel of medium volatility, which consisted of a normal gasoline of the trade (ASTM boiling behavior: 10 ° / ₀ at 49 ⁰ , 50% 'at 104 ⁰ and 90% at 172 ⁰ ). When using this fuel, the engine stopped 11 times. Finally, a gasoline of low volatility was tested (ASTM boiling behavior: 10% at 52 ⁰ , 50% at 132 ⁰ and 90% at 197 ⁰ ). With this fuel, the engine stopped five times.

to Aus diesen Werten ist zu ersehen, daß die Vergaservereisung von der Flüchtigkeit des verwendeten Kraftstoffs abhängt. So blieb der Motor bei Verwendung des oben geprüften Kraftstoffs von niedrigster Flüchtigkeit (5o°/₀ bei 132⁰) nur fünfmal, beiFrom these values it can be seen that carburetor icing depends on the volatility of the fuel used. When using the fuel tested above with the lowest volatility (50 ° / ₀ at 132 ⁰ ), the engine only stayed at five times

Verwendung des am stärksten flüchtigen Kraftstoffs (50% bei 88°) dagegen fünfzehnmal stehen. Ein Extrapolieren dieser Werte in bezug auf die Flüchtigkeit des Kraftstoffs zeigt, daß ein Kraftstoff von einer solchen Flüchtigkeit, daß 50°/₀ bei 154⁰ 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 Warm wer den erforderliche Zeit, die Beschleunigung des kalten Motors, seine Wirtschaftlichkeit und eine Verdünnung des Öls in der Kurbelwanne nicht erwünscht. Es sei weiter erwähnt, daß selbst dann, wenn der Motor nicht vollständig stehenbleibt, doch auf Grund der Vereisung ein merklicher Kraftverlust auftreten kann.Use the most volatile fuel (50% at 88 °), on the other hand, stand fifteen times. Extrapolating these values in relation to the volatility of the fuel shows that a fuel from such a volatility that 50 ° / ₀ at 154 ⁰ or later pass (ASTM), no difficulties by standing still during the hot becoming results. A fuel with such a boiling behavior would, however, not be desirable with regard to the time required to warm up, the acceleration of the cold engine, its economy and a dilution of the oil in the crankcase. It should also be mentioned that even if the engine does not stop completely, a noticeable loss of power can occur due to icing.

Dies ist bei Flugmotoren besonders bedenklich. So sind z. B. 3o°/₀ der Flugzeugunglücke, die sich in den Vereinigten Staaten von Amerika 1947 und 1948 bei Leichtflugzeugen ereigneten, auf die Bildung von Eis im Vergaser oder in den Sammelleitungen zurückzuführen, die die Motorleistung durch Einschränkung des Stromes an zu verbrennendem Gemisch zu den Zylindern herabsetzt.This is particularly worrying in the case of aircraft engines. So are z. B. 3o ° / _0, attributed the accidents which occurred in the United States of America in 1947 and 1948 in light aircraft to the formation of ice in the carburetor or in the headers that the engine performance by limiting the current to be burned mixture to Cylinders.

Man hat gefunden, daß die Arbeitsweise des Motors im Hinblick auf Vereisung und Stehenbleiben durch Zusatz einer verhältnismäßig kleinen, kritischen Menge eines Äthers eines Alkylenglykols zum Treibstoff stark verbessert wird. Die Glykoläther haben die allgemeine Zusammensetzung . ⁽ It has been found that the operation of the engine with regard to icing and stalling is greatly improved by adding a relatively small, critical amount of an ether of an alkylene glycol to the fuel. The glycol ethers have the general composition. ⁽

R-[O- Y—]„ — OZR- [O- Y-] "- OZ

worin R eine Alkyl- oder Arylkohlenwasserstoffgruppe von ι bis 18 C-Atomen, Ywherein R is an alkyl or aryl hydrocarbon group of ι to 18 carbon atoms, Y

CH_S CH _S

-CH₂-CH₂-, -CH-CH₂-,-CH ₂ -CH ₂ -, -CH-CH ₂ -,

CH₃ CH₈ C₂H₅ CH ₃ CH ₈ C ₂ H ₅

— CH-CH- oder -CH-CH₂-- CH-CH- or -CH-CH ₂ -

worin Z gleich R oder Wasserstoff und worin η eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist. Es können beispielsweise folgende Äther verwendet werden: Diäthylenglykolmonobutyläther, Diathylenglykol-monopropyläther, Diäthylenglykol-monoäthyläther, Diäthylenglykolmonomethyläther, Äthylenglykol-monophenyläther, Äthylenglykol-monobenzyläther, Äthylenglykol-mono-2-äthylbutyläther, Äthylengrykol-mono-2-äthylhexyl-where Z is R or hydrogen and where η is an integer from 1 to 6. For example, the following ethers can be used: diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol monobenzyl ether, ethylene glycol monobenzyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono-ethyl

äther; Propylenglykol-monoäther von Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl-, Octyl-, 2-Äthylhexyl-, Decyl-, Oleyl-, Cetyl- oder Stearylalkohol; Di-", Tri- und Tetrapropylenglykol-monoäther von Methyl-, Äthyl-, Butyl-, Nonyl- und Tridecylalkoholen; ferner die Di-äther von Mono-, Di-, Tri- und Tetra-äthylen und die Mono-, Di-, Tri- und Tetrapropylenglykole von Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Amyl-, Dodecyl-, Oleyl- und Stearylalkoholen. Andere ähnliche Mono- und Diäther von Mono-, Di-, Tri- und Tetraalkylenglykolen sind gleichfalls geeignet. Ein besonders erwünschter Äther ist der Mono-butyläther von Diäthylenglykol. ether; Propylene glycol monoether of methyl, ethyl, propyl, butyl, octyl, 2-ethylhexyl, decyl, Oleyl, cetyl, or stearyl alcohol; Di- ", tri- and tetrapropylene glycol monoethers of methyl, ethyl, Butyl, nonyl and tridecyl alcohols; also the di-ethers of mono-, di-, tri- and tetra-ethylene and the mono-, di-, tri- and tetrapropylene glycols of methyl, ethyl, propyl, amyl, dodecyl, Oleyl and stearyl alcohols. Other similar mono- and dieters of mono-, di-, tri- and tetraalkylene glycols are also suitable. A particularly desirable ether is the mono-butyl ether of diethylene glycol.

Der Äther soll in einer Menge von etwa 0,05 bis 0,5, insbesondere etwa 0,1 bis 0,3 Volumprozent, bezogen auf das Volumen des Benzins, im Treibstoff enthalten sein. Man kann im allgemeinen bei Kraftstoffen von verhältnismäßig geringer Flüchtigkeit kleinere Additivmengen verwenden, während für stärker flüchtige Kraftstoffe größere Additivmengen erforderlich sein können.The ether should be in an amount of about 0.05 to 0.5, in particular about 0.1 to 0.3 percent by volume on the volume of gasoline to be contained in the fuel. One can generally use fuels from Use smaller amounts of additive for relatively low volatility, while for more volatile ones Fuels may require larger amounts of additives.

example

Ein Continental-Leichtflugzeugmotor wird mit einem Flugmotorenbenzin (SAE 80) sowie mit einem Gemisch dieses Kraftstoffs mit 0,5 Volumprozent des Monobutyläthers von Di-äthylenglykol betrieben. Der reine Kraftstoff hat folgende Siedegrenzen:A Continental light aircraft engine is fueled with an aircraft gasoline (SAE 80) as well as with a mixture this fuel operated with 0.5 volume percent of the monobutyl ether of diethylene glycol. The pure one Fuel has the following boiling limits:

Engler-DestillationEngler distillation

Siedebeginn, °C 37,8Initial boiling point, ° C 37.8

5o°/o, °C 93,050 ° / o, 93.0 ° C

Siedeende, ⁰C 163,0End of boiling, ⁰ C 163.0

Reid-Dampfdruck, Atm.Reid vapor pressure, atm.

0,480.48

AdditivAdditive

kein no

Mono-butyläther von
Di-äthylenglykol ..Mono-butyl ether of
Diethylene glycol ..

Konzentration
im Brennstoff concentration
in the fuel

Volumprozent Volume percentage

o,5o, 5

nach 3
Minutenafter 3
Minutes

425
O425
O

nach. 10 Minutenafter. 10 mins

425425

Claims

PATENT CLAIMS:

The air drawn in had a temperature of 10 ° and a relative humidity of 97 ± 3% · The den The air surrounding the carburetor had a temperature of 10 °. The throttle was set so that the engine a initial speed of. 1750 rpm; after 3 and 10 minutes of operation the decrease became determined by the speed. The following results were obtained:

Icing of the carburetor
in a light aircraft engine

(The amount of ice that has accumulated in the carburetor depends on the size of the speed loss again- n ° given)

Speed loss due to icing,

RPM

i. Fuel for internal combustion engines, consisting of a mixture of hydrocarbon

509 696 / 18S

St 8643 IVc/46a«St 8643 IVc / 46a «

substances in the boiling range of motor gasoline with a content of about 0.05 to 1 percent by volume, based on the volume of the gasoline, on an alkylene glycol ether the general composition

- CH-2 - CH2 - , - CH - CH2 -, in which R is an alkyl or aryl hydrocarbon group of 1 to 18 carbon atoms, Y

CH ₃ CH ₃

C ₂ H ₅

CH-CH- or - CH- CH, -

Z is R or hydrogen and η is an integer from 1 to 6.

2. Fuel according to claim 1, characterized in that that the hydrocarbon mixture is an aviation engine gasoline.

3. Fuel according to claim 1 and 2, characterized in that the ether is the monobutyl ether of diethylene glycol is.