EP0064253B2 - Vergaserkraftstoff - Google Patents

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EP0064253B2
EP0064253B2 EP82103532A EP82103532A EP0064253B2 EP 0064253 B2 EP0064253 B2 EP 0064253B2 EP 82103532 A EP82103532 A EP 82103532A EP 82103532 A EP82103532 A EP 82103532A EP 0064253 B2 EP0064253 B2 EP 0064253B2
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EP
European Patent Office
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volume
tert
butyl ether
ether
fuel
Prior art date
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EP82103532A
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French (fr)
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EP0064253A2 (de
EP0064253A3 (en
EP0064253B1 (de
Inventor
Hartmut Dr. Bruderreck
Günter Dr. Deininger
Klaus Dr. Gottlieb
Friedel-Heinrich Dr. Wehmeier
Manfred Dr. Haselhorst
August-Wilhelm Dr. Preuss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Veba Oel AG
Original Assignee
Veba Oel AG
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Publication date
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Application filed by Veba Oel AG filed Critical Veba Oel AG
Priority to AT82103532T priority Critical patent/ATE22918T1/de
Publication of EP0064253A2 publication Critical patent/EP0064253A2/de
Publication of EP0064253A3 publication Critical patent/EP0064253A3/de
Publication of EP0064253B1 publication Critical patent/EP0064253B1/de
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Publication of EP0064253B2 publication Critical patent/EP0064253B2/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14—Organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C10L1/023—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only for spark ignition

Definitions

  • the invention relates to high-quality gasoline fuels which are distinguished by high octane numbers, a reduced content of hydrocarbons, carbon monoxide and in particular nitrogen oxides in the exhaust gases of internal combustion engines with spark ignition.
  • the fuels according to the invention reach octane numbers which make it possible to dispense with additional leading altogether.
  • the fuels according to the invention are further characterized in that lower cloud points, increased oxidation stability and a reduction in specific energy consumption are achieved.
  • the compression ratio makes a particular contribution to increasing engine efficiency, which leads to a reduction in specific fuel consumption.
  • the resulting knock tendency of the engine must be taken into account by increasing the octane number of the fuel.
  • anti-knock agents in particular lead alkyls, alkylate petrol or aromatics, are added to the fuel.
  • the associated high exhaust gas pollution has a disadvantageous effect.
  • the octane number can be adjusted by adding more aromatics. Instead of some of the aromatics you can octopane-increasing isoparaffins, contained in large quantities in alkylate gasoline, can also be added.
  • the disadvantages mentioned are eliminated by the present invention and new technical solutions are made possible.
  • the invention has for its object to find combinations of substances that are suitable for the production of leaded or unleaded gasoline for spark ignition internal combustion engines, contribute to the reduction of specific energy and fuel consumption and are characterized by high octane numbers and improved exhaust gas quality.
  • the gasifier fuel according to the invention consists of a hydrocarbon-containing basic component and 2-65, preferably 10-30 vol.% Of an ether-alcohol mixture.
  • the hydrocarbon-containing base component can e.g. B. Any resulting in the refining of hydrocarbon mixtures, including oxygen compounds containing mixture with suitable boiling behavior.
  • a hydrocarbon-containing mixture is also suitable as the basic component, which mixture cannot be processed as such and without the addition of other components apart from the ether mixture according to the invention to a specification-corrected gasoline fuel, such as. B. "straight run" gasoline.
  • the ether-alcohol mixture contains fuel-improving components methyl-tert. butyl ether, isopropyl tert-butyl ether and sec-butyl tert-butyl ether and one or more alcohols from the group tert-butanol, sec-butanol, isopropanol and methanol.
  • the quantitative ratios are determined within certain limits by the basic component.
  • the entire additive is composed of 5 to 35% by volume methyl tert-butyl ether, each 5 to 40% by volume isopropyl tert-butyl ether and sec-butyl tert-butyl ether, 0 to 85% by volume tert-butanol, 0 to 20 vol.% sec-butanol, 0 to 20 vol.% isopropanol and 0 to 15 vol.% methanol, the proportion of alcohols being up to 85 vol.% and preferably up to 50 vol. makes up% of the addition, but is not 0% by volume.
  • Additives in which the volume ratio of methyl tert-butyl ether to isopropyl tert-butyl ether to sec-butyl tert-butyl ether is approximately 1: 1: 1 are particularly advantageous.
  • the improvement in the octane numbers and the reduction in the hydrocarbons and nitrogen oxides in the exhaust gas are observed regardless of the composition of the hydrocarbon fraction used as the basic component if the gasoline fuels contain the additives according to the invention.
  • the carburetor fuels composed in this way can also contain additives such as other alcohols, e.g. B. ethyl alcohol, and / or lead alkyls.
  • the content of methanol should not exceed 15% by volume
  • the content of tert.-butanol should not exceed 85% by volume.
  • tert-butanol contents of 1-50 vol.% And isopropanol or sec-butanol contents of 1-10 vol.% are suitable.
  • Volume ratios of isopropanol to isopropyl tert-butyl ether of 1: 4 to 1:10 and of sec-butanol to sec-butyl tert-butyl ether from 1: 5 to 1:20 are preferred.
  • the fuel additives according to the invention lead to an overall better controlled combustion of the fuel, as a result of which greater economy and higher output as well as a lower pollutant content in the exhaust gas are achieved.
  • a particular advantage is that the lead compounds currently used for the combustion control can be dispensed with.
  • the use of ether or ether-alcohol mixtures according to the invention results in a uniform distribution of the oxygen-containing components over the entire boiling point of the fuel, as a result of which these advantages are guaranteed in all operating states of the engine, such as starting, accelerating, idling, etc.
  • these components not only prevent overheating, which can lead to material damage in the combustion chamber, but also a noticeable temperature drop compared to operation with conventional gasoline fuels.
  • the ether / alcohol mixtures according to the present invention improve the octane number steadily with the concentration, even if none Lead compounds are added.
  • the size of the achievable increase in octane number and the relative reduction in the amount of pollutants in the exhaust gas is from the comparative tests to see.
  • a carburetor fuel can be produced which has such high octane numbers that engines can be operated with compression ratios which go well beyond the engines currently produced in series.
  • compression ratios of z. B. 12: 1 to 14: 1 the specific fuel consumption is significantly reduced and thus the absolute amount of exhaust gas and pollutants.
  • ether-alcohol mixtures is advantageous compared to the use of only one ether, in particular the use of only methyl tert-butyl ether, especially when lead-free fuels according to the invention are produced.
  • B the motor octane number
  • the relative increases in octane number also expressed by the glare values, increase with increasing content.
  • the achievable octane number increases steadily with the amount added to the basic component.
  • the fuels according to the invention are not corrosive to the metallic materials, plastic parts and sealing materials used for fuel tanks, engines etc. Another positive effect is the improved water absorption and solvent behavior compared to other oxygen-containing components such as methanol and ethanol. This prevents the risk of phase separations caused by small amounts of water and very low cloud points are reached.
  • the fuels according to the invention are distinguished by very good motor behavior. They allow an idea of the ignition timing compared to currently available fuels. As a result, the fuels according to the invention can achieve higher street octane numbers than the conventional ones.
  • Ether-alcohol mixture 28.3% by volume of methyl tert-butyl ether 28.3% by volume of isopropyl tert-butyl ether 28.3% by volume sec-butyl tert-butyl ether 5 vol.% Methanol 5 vol.% Isopropanol 5 vol.% Sec.-butanol produced, which is referred to as B2 in the presentation of the results of the following comparison tests.
  • methyl tert-butyl ether (MTB), isopropyl tert-butyl ether (PTB) and sec-butyl tert-butyl ether (BTB) were mixed with 95, 90 and 80 parts by volume of a carburetor base component (GK1) mixed.
  • the basic component was a petroleum hydrocarbon mixture used in the production of super fuel that had an unleaded engine octane number (MOZ) of 84 and a research octane number (RON) of 93.
  • Table 4 demonstrates that the additives according to the invention make it possible without further ado to comply with the specifications according to DIN 51 600 (column 1) both for leaded (column 2) and in particular for leaded (column 3) mixtures. However, this is not possible by adding Methyl tert-butyl ether alone (column 5) z. B. to a "straight run” gasoline (SR) with butane addition (Bu), but from the addition of mixtures according to the invention (column 4) a super fuel that meets the specification of DIN 51 600 can be produced.
  • SR straight run
  • Bu butane addition
  • the favorable engine behavior of the fuels according to the invention results from the following comparative test:
  • the ignition points were made on a 1.2 l engine with a compression of 9: 1 (Opel Kadett), each time the carbon monoxide content in the exhaust gas was set to 2% by volume determined for the knock at full throttle, namely when operating the engine with commercially available super fuel according to DIN 51 600, leaded with 0.15 g per liter and with a leaded and an unleaded fuel according to the invention.
  • Table 6 shows the differences between the ignition times when operating with the fuels according to the invention and those when operating with commercially available super fuel in degrees of the crankshaft (° KW).
  • the additives according to the invention make it possible to significantly increase the octane number glare values of tert-butanol (TBA). This very surprising synergistic effect is advantageous when tert-butanol is used as an octane number improver, especially in lead-free fuels.
  • Table 8 summarizes measurements on a basic component (GK 3) similar to the above-mentioned GK 1 and GK 2 with additions of tert-butanol and the ether-alcohol mixture B2.
  • the basic component GK 3 consisting of hydrocarbons, had an unleaded MOZ of 84.9 and an RON of 95.
  • the corresponding values of tert.-butanol in the unleaded fuel component GK 3 mixed with about 30% of the additive according to the invention were MOZ 95 and ROZ 111.

Description

  • Die Erfindung betrifft hochwertige Vergaserkraftstoffe, die sich durch hohe Oktanzahlen, einen reduzierten Gehalt an Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und insbesondere an Stickoxiden in den Abgasen von Verbrennungsmotoren mit Fremdzündung auszeichnen. Die erfindungsgemäßen Kraftstoffe erreichen Oktanzahlen, die es möglich machen, auf eine zusätzliche Verbleiung ganz zu verzichten.
  • Die erfindungsgemäßen Kraftstoffe zeichnen sich weiterhin dadurch aus, daß niedrigere Trübungspunkte, eine erhöhte Oxidationsstabilität und eine Verringerung des spezifischen Energieverbrauchs erreicht werden.
  • Zur Erhöhung des motorischen Wirkungsgrades, die zu einer Verminderung des spezifischen Kraftstoffverbrauchs führt, trägt das Verdichtungsverhältnis in besonderem Maße bei. Der daraus resultierenden Klopfneigung des Motors muß durch Erhöhen der Oktanzahl des Kraftstoffes Rechnung getragen werden. Hierzu werden dem Kraftstoff Antiklopfmittel insbesondere Bleialkyle, Alkylatbenzin oder Aromaten zugegeben. Nachteilig wirkt sich die damit verbundene hohe Abgasbelastung aus. Neben giftigen Verbrennungsprodukten der Bleiverbindung wird eine Zunahme des Gehaltes an Stickoxiden auf Grund der hohen Brennraumtemperatur beobachtet. Soll der Bleigehalt vermindert werden, so kann die Oktanzahl durch erhöhtes Zugeben von Aromaten eingestellt werden. Anstelle eines Teils der Aromaten können auch die Oktanzahl steigernde Isoparaffine, in großer Menge in Alkylatbenzin enthalten, zugegeben werden.
  • Eine Verminderung der Schadstoffe, insbesondere der Stickoxide wird hierdurch jedoch nicht erreicht.
  • Weiterhin ist bekannt, daß durch Zusatz von Methanol die Oktanzahl gesteigert und die Abgasbelastung gesenkt werden kann. Um jedoch einen fremdgezündeten Verbrennungsmotor mit einem Vergaserkraftstoff zu betreiben, der mehr als 5 Vol.% Methanol enthält, müssen mit solchen Motoren betriebene Fahrzeuge mit methanolresistenten Dichtungsmaterialien ausgerüstet werden. Weiterhin besteht ein schwerwiegender Nachteil einer Beimischung von wesentlich mehr als 5 Vol.% Methanol darin, daß bei Wechselbetrieb zwischen Methanol-Kohlenwasserstoff-Gemisch und reinem Kohlenwasserstoff-Gemisch mit herkömmlichen Vergaser- und Einspritzvorrichtungen das Luft-Kraftstoff-Verhältnis so eingestellt sein muß, daß für reinen Kohlenwasserstoffbetrieb die Abgas-Richtlinien hinsichtlich der Schadstoffmenge eingehalten werden. Ein auf dieses Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellter, fremdgezündeter Verbrennungsmotor kann dann bei Betrieb mit einem Methanolkraftstoff, der mehr als 5 Vol.% Methanol enthält, seine maximal mögliche Leistung nicht mehr erreichen.
  • Aus älteren Veröffentlichungen, z. B. FR-PS 829 581, ist es bekannt, einzelne Äther, wie Methyl-tert.-butylether, Isopropyl-tert.-butylether oder sec.-Butyl-tert.-butylether dem Kraftstoff beizumischen. Von Nachteil ist, daß diese Komponenten für sich allein nicht in beliebig großen Mengen zugegeben werden können, da das für Vergasermotoren nach DIN 51 600 und anderen internationalen Normen vorgeschriebene Flüchtigkeitsverhalten dann nicht mehr eingehalten werden kann.
  • Durch die vorliegende Erfindung werden die genannten Nachteile beseitigt und neue technische Lösungen ermöglicht. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, Kombinationen von Stoffen zu finden, die zur Herstellung von verbleiten oder unverbleiten Vergaserkraftstoffen für fremdgezündete Verbrennungsmotoren geeignet sind, zur Verminderung des spezifischen Energie- und Kraftstoffverbrauchs beitragen und sich durch hohe Oktanzahlen sowie verbesserte Abgasqualität auszeichnen.
  • Der erfindungsgemäße Vergaserkraftstoff besteht aus einer kohlenwasserstoffhaltigen Grundkomponente und 2 - 65, vorzugsweise 10 - 30 Vol.% eines Äther-Alkohol-Gemisches. Die Kohlenwasserstoffe enthaltende Grundkomponente kann z. B. jedes bei der Raffination von Kohlenwasserstoffgemischen anfallende, auch Sauerstoffverbindungen enthaltende Gemisch mit geeignetem Siedeverhalten sein. Insbesondere ist als Grundkomponente auch ein Kohlenwasserstoff enthaltendes Gemisch geeignet, das nicht als solches und nicht ohne Zugabe anderer Komponenten außer dem erfindungsgemäßen Äther-Gemisch zu einem spezifikationsgerechten Vergaserkraftstoff verarbeitet werden kann, wie z. B. "straight run"-Benzin.
  • Das Äther-Alkohol-Gemisch enthält die Kraftstoffqualität verbessernde Bestandteile Methyl-tert. -butylether, Isopropyl-tert.-butylether und sec.-Butyl-tert.-butylether sowie einen oder mehrere Alkohole aus der Gruppe tert.-Butanol, sec.-Butanol, Isopropanol und Methanol. Die Mengenverhältnisse werden innerhalb gewisser Grenzen von der Grundkomponente bestimmt. Der gesamte Zusatz setzt sich zusammen aus 5 bis 35 Vol.% Methyl-tert.-butylether, jeweils 5 bis 40 Vol.% Isopropyl-tert.-butylether und sec.-Butyl-tert.-butylether, 0 bis 85 Vol.% tert.-Butanol, 0 bis 20 Vol.% sec.-Butanol, 0 bis 20 Vol.% Isopropanol und 0 bis 15 Vol.% Methanol, wobei der Anteil der Alkohole bis zu 85 Vol.% und vorzugsweise bis zu 50 Vol.% des Zusatzes ausmacht, aber nicht 0 Vol.% beträgt.
  • Besonders vorteilhaft sind Zusätze, in denen das Volumenverhältnis von Methyl-tert.-butylether zu Isopropyl-tert.-butylether zu sec.-Butyl-tert.-butylether etwa 1 : 1 : 1 beträgt.
  • Die Verbesserung der Oktanzahlen und die Verringerung der Kohlenwasserstoffe und der Stickoxide im Abgas wird unabhängig von der Zusammensetzung der als Grundkomponente verwendeten Kohlenwasserstofffraktion beobachtet, wenn die Vergaserkraftstoffe die erfindungsgemäßen Zusätze enthalten. Daneben können die so zusammengesetzten Vergaserkraftstoffe auch Additive, wie andere Alkohole, z. B. Äthylalkohol, und/oder Bleialkyle enthalten. In dem Äther-Alkohol-Zusatz soll der Gehalt an Methanol 15 Vol.%, der Gehalt an Isopropanol und sec.-Butanol jeweils 20 Vol.% sowie der Gehalt an tert.-Butanol 85 Vol.% nicht überschreiten. Insbesondere kommen tert.-Butanolgehalte des Zusatzes von 1 - 50 Vol.% und Isopropanol- bzw. sec.-Butanolgehalte von jeweils 1 - 10 Vol.% in Betracht. Bevorzugt werden Volumenverhältnisse von Isopropanol zu Isopropyl-tert.-butylether von 1 : 4 bis 1 : 10 und von sec.-Butanol zu sec.-Butyl-tert.-butylether von 1 : 5 bis 1 : 20.
  • Aus DE-OS 24 44 528 sind zwar Kraftstoffzusätze bekannt, die aus Mischungen von sec.-Butanol und/oder tert.-Butanol und Methyl-tert.-butylether und/oder Äthyl-tert.-butylether bestehen, wobei das Verhältnis Alkohol : Äther 20 : 80 bis 80 : 20 betragen soll. Die mit diesen Zusätzen erreichbaren Oktanzahlverbesserungen sind jedoch geringer als die durch die erfindungsgemäßen Mischungen erzielbaren. Außerdem kann durch die neuen Gemische ein weiterer Siedebereich eingestellt werden als dies durch die bekannten Zusätze möglich ist.
  • Die erfindungsgemäßen Kraftstoffzusätze führen zu einer insgesamt besser geregelten Verbrennung des Kraftstoffes, wodurch eine größere Wirtschaftlichkeit und höhere Leistung sowie ein niedriger Schadstoffgehalt im Abgas erreicht wird. Ein besonderer Vorteil liegt darin, daß auf die zur Zeit für die Verbrennungsregelung eingesetzten Bleiverbindungen verzichtet werden kann. Durch die erfindungsgemäße Anwendung der Äther- bzw. Äther-Alkohol-Gemische erfolgt eine gleichmäßige Verteilung der sauerstoffhaltigen Komponenten über die gesamte Siedelage des Kraftstoffes, wodurch diese Vorteile in allen Betriebszuständen des Motors, wie Starten, Beschleunigen, Leerlauf usw. gewährleistet werden. Außerdem werden durch diese Komponenten Überhitzungszustände, wodurch Materialschäden im Brennraum auftreten können, nicht nur vermieden, sondern es tritt sogar eine merkbare Temperaturabsenkung gegenüber dem Betrieb mit herkömmlichen Vergaserkraftstoffen auf.
  • Während die bisher bereits verwendete Komponente - Methyl-tert.-butylether - nur in begrenztem Maße ohne Gegenwart von Bleiverbindungen die Oktanzahl erhöht, erfolgt bei den Äther-Alkohol-Mischungen gemäß vorliegender Erfindung eine stetig mit der Konzentration zunehmende Oktanzahlverbesserung, auch dann, wenn keine Bleiverbindungen zugegeben werden. Die Größe der erreichbaren Oktanzahlsteigerung und der relativen Verringerung der Schadstoffmengen im Abgas ist aus den Vergleichsversuchen zu ersehen.
  • Erfindungsgemäß kann ein Vergaserkraftstoff hergestellt werden, der so hohe Oktanzahlen besitzt, daß Motoren betrieben werden können mit Verdichtungsverhältnissen, die deutlich über die von derzeit serienmäßig hergestellten Motoren hinausgehen. Bei Verdichtungsverhältnissen von z. B. 12 : 1 bis 14 : 1 wird der spezifische Kraftstoffverbrauch deutlich verringert und damit auch die absolute Menge an Abgas und Schadstoffen.
  • Ein weiterer positiver Effekt im Hinblick auf die Abgasverminderung wird dadurch erreicht, daß die erfindungsgemäßen Vergaserkraftstoffe bleifrei hergestellt werden können, wodurch die bekannten Maßnahmen zur Abgas-Nachverbrennung mittels Katalysatoren wirtschaftlich vorteilhaft vorgenommen werden können. Die verfügbaren Nachverbrennungsktalysatoren werden bekanntlich durch Blei deaktiviert und sind deswegen nur von kurzer Lebensdauer, also unökonomisch bei Verwendung verbleiter Kraftstoffe.
  • Die Verwendung von Äther-Alkohol-Gemischen ist gegenüber der Verwendung nur eines Äther, insbesondere der Verwendung nur von Methyl-tert.-butylether vorteilhaft, insbesondere dann, wenn erfindungsgemäße bleifreie Kraftstoffe hergestellt werden. Wie die Vergleichsversuche demonstrieren, nehmen die erreichbaren relativen Oktanzahlsteigerungen, ausgedrückt durch die Blendwerte z. B. der Motoroktanzahl, bei Zugabe von Methyl-tert.-butylether allein mit steigendem Gehalt ab. Bei Zugabe nur von Isopropyl-tert.-butylether und/oder sec.-Butyl-tert.-butylether nehmen die relativen Oktanzahlsteigerungen, ebenfalls ausgedrückt durch die Blendwerte, mit steigendem Gehalt zu. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Äther-Alkohol-Gemische nehmen die erreichbaren Oktanzahlsteigerungen mit der zur Grundkomponente zugegebenen Menge stetig zu.
  • Die Zugabe großer Mengen eines einzelnen Äthers beeinträchtigen außerdem das Flüchtigkeitsverhalten. So wird der bei niedrigen Temperaturen verdampfbare Anteil bei Zugabe von Methyl-tert.-butylether allein unzulässig stark angehoben, was bei herkömmlichen, mit Vergasern ausgerüsteten Motoren zu Störungen führen kann. Bei Zugabe des erfindungsgemäßen Gemisches dagegen werden die Oktanzahl von Benzin erhöht und die Schadstoffe im Abgas verringert, ohne daß es zu solchen Störungen kommt. Der Grund dafür liegt in dem verbesserten Verdampfungsverhalten der erfindungsgemäßen Gemische: Die Siedekurve der Äther-Alkohol-Gemische reicht über einen breiteren Bereich (55 - 115 °C). Dies ist besonders wichtig für Vergaserkraftstoffe, die im Sommer oder in Ländern mit ständig hohen Umgebungstemperaturen eingesetzt werden.
  • Für die Lagerung der erfindungsgemäßen Kraftstoffe ist es von Bedeutung, daß der Zusatz des Äther-Alkohol-Gemisches die Oxidationsstabilität des Kraftstoffes erhöht.
  • Die erfindungsgemäßen Kraftstoffe verhalten sich nicht korrosiv gegenüber den für Kraftstoffbehälter, Motoren usw. verwendeten metallischen Werktstoffen, Kunststoffteilen und Dichtungsmaterialien. Ein weiterer positiver Effekt ist das gegenüber anderen Sauerstoff enthaltenden Komponenten wie Methanol und Äthanol verbesserte Wasseraufnahmevermögen und Lösungsmittelverhalten. Hierdurch wird die Gefahr von Phasentrennungen, hervorgerufen durch geringe Mengen an Wasser, unterbunden und werden sehr niedrige Trübungspunkte erreicht.
  • Die erfindungsgemäßen Kraftstoffe zeichnen sich durch sehr gutes motorisches Verhalten aus. Sie ermöglichen eine Vorstellung des Zündzeitpunktes gegenüber zur Zeit marktüblichen Kraftstoffen. Dadurch können mit den erfindungsgemäßen Kraftstoffen im Vergleich zu den herkömmlichen höhere Straßenoktanzahlen erreicht werden.
    • Beispiele:
  • Durch Vermischen der Komponenten wurde ein
       Äther-Alkohol-Gemisch
       28,3 Vol.% Methyl-tert.-butylether
       28,3 Vol.% Isopropyl-tert.-butylether
       28,3 Vol.% sec.-Butyl-tert.-butylether
       5 Vol.% Methanol
       5 Vol.% Isopropanol
       5 Vol.% sec.-Butanol
    hergestellt, das bei der Ergebnisdarstellung der folgenden Vergleichsversuche als B2 bezeichnet wird.
    • Vergleichsversuche:
  • Je 5, 10 und 20 Volumenteile der einzelnen erfindungsgemäß verwendeten Äther Methyl-tert.-butyether (MTB), Isopropyl-tert.-butylether (PTB) und sec.-Butyl-tert.-butylether (BTB) wurden mit 95, 90 und 80 Volumenteilen einer Vergaserkraftstoff-Grundkomponente (GK1) gemischt. Die Grundkomponente war ein bei der Raffination von Erdöl anfallendes Kohlenwasserstoffgemisch, das zur Herstellung von Superkraftstoff verwendet wird und unverbleit eine Motor-Oktanzahl (MOZ) von 84 und eine Research-Oktanzahl (ROZ) von 93 aufwies.
  • Mittels eines CFR-Prüfmotors wurde die MOZ der einzelnen Gemische, jeweils ohne Bleizusatz und mit 0,15 g pro Liter verbleit (+ Pb), gemessen und aus diesem sowie der MOZ der Grundkomponente unter der Annahme einer linearen Abhängigkeit die MOZ der reinen Äther (Blendwert) berechnet. Die Ergebnisse in Tab. 1 zeigen bei unverbleiten Kraftstoffen ein starkes Abfallen des MOZ-Blendwertes des Methyl-tert.-butylethers mit steigendem Zusatz, während die MOZ-Blendwerte von Isopropyl-tert.-butylether und von sec.-Butyl-tert.-butylether ansteigen Tabelle 1
    Kraftstoff Blendwert der MOZ Blendwert der MOZ
    +Pb
    95 GK1 + 5 MTB 104 103
    90 GK1 + 10 MTB 100 103
    80 GK1 + 20 MTB 99 103
    95 GK1 + 5 PTB 100 108
    90 GK1 + 10 PTB 104 111
    80 GK1 + 20 PTB 105 112
    95 GK1 + 5 BTB 92 106
    90 GK1 + 10 BTB 94 105
    80 GK1 + 20 BTB 97 104

    In gleicher Weise wurden Mischungen aus 95, 90, 80 und 50 Volumenteilen einer ähnlichen Grundkomponente (GK2), die eine MOZ von 84,5 und eine ROZ von 95 aufwies, und 5, 10, 20 und 50 Volumenteilen des Äther-Alkohol-Gemisches B2 hergestellt, MOZ und ROZ der unverbleiten Mischungen gemessen und die Blendwerte des Zusatzes berechnet. Die Ergebnisse sind in Tab. 2 wiedergegeben. Tabelle 2
    Kraftstoff Blendwert der MOZ Blendwert der ROZ
    95 GK2 + 5 B2 95 111
    90 GK2 + 10 B2 98 113
    80 GK2 + 20 B2 99 114
    50 GK2 + 50 B2 100 116
  • Die Verbesserung der Oktanzahlen sowohl von handelsüblichem Superkraftstoff (SVK) nach DIN 51 600, verbleit mit 0,15 g pro Liter, als auch der bereits beschriebenen unverbleiten Grundkomponente (GK2) durch die erfindungsgemäßen Zusätze ergibt sich aus Tab. 3. Tabelle 3
    Kraftstoff MOZ ROZ
    100 SVK 88,2 98,2
    80 SVK + 20 B2 91,4 101,8
    100 GK2 84,5 95,0
    95 GK2 + 5 B2 85,0 95,8
    90 GK2 + 10 B2 85,8 96,8
    80 GK2 + 20 B2 87,3 98,8
    50 GK2 + 50 B2 92,0 105,5
  • Tabelle 4 demonstriert, daß es durch die erfindungsgemäßen Zusätze ohne weiteres möglich ist, die Spezifikationen nach DIN 51 600 (Spalte 1) sowohl für verbleite (Spalte 2) als auch insbesondere für unverbleite (Spalte 3) Gemische einzuhalten. Hingegen gelingt dies nicht durch Zugabe von Methyl-tert.-butylether allein (Spalte 5) z. B. zu einem "straight run"-Benzin (SR) mit Butan-Zusatz (Bu), aus dem aber durch den Zusatz erfindungsgemäßer Gemische (Spalte 4) ein die Spezifikation der DIN 51 600 erfüllender Superkraftstoff hergestellt werden kann. Tabelle 4
    Kenndaten DIN 51 600 80,5 GK1 +19,5 B2 +Pb 75,2 GK1 +24,8 B2 40,5 SR +54 B2 +5,5 Bu +Pb 43,5 SR +51,5 MTB + 5,0 Bu +Pb
    Dichte bei 15 °C, g/ml 0,735 - 0,780 0,740 0,755 0,735 0,733
    Dampfdruck (RVP), bar Sommer:0,6-0,9 0,66 0,71 0,66 0,65
    Winter:0,45-0,7
    ROZ 98 99,6 99,8 98,6 98,6
    MOZ 88 88,0 88,0 92,6 92,6
    Verdampfbare Anteile bei
    70 °C, Vol.% Sommer:15-40 38 37,5 27 59,5
    Winter: 20-45
    100 °C, Vol.% Sommer:42-65 63 54 63 77,5
    Winter:45-70
    180 °C, Vol.% 90 97 95,5 99 99
    Wassergehalt, g/l - 0,8 1 1,1 0,14
  • Zur Messung der Schadstoffe im Abgas wurde ein 2,0 l Einspritz-Motor, Verdichtung 9,4 : 1 (Fabrikat Opel) sowohl mit handelsüblichem Superkraftstoff nach DIN 51 600, verbleit mit 0,15 g pro Liter, als auch mit einer erfindungsgemäßen Straight-run-Benzin-Äther-Alkohol-Mischung betrieben. Zur Vergleichbarkeit der Meßergebnisse wurde jeweils der Gehalt an Kohlenmonoxid im Abgas auf 2,0 Vol.% eingestellt. Die einzelnen Abgasbelastungen sowie der spezifische Energieverbaruch sind in Tabelle 5 zusammengestellt. Tabelle 5
    Meßgröße SVK 40,5 SR + 54,0 B2 + 5,5 Bu + Pb
    2000 Upm 5000 Upm 2000 Upm 5000 Upm
    Kohlenmonoxid, Vol.% 2,0 2,0 2,0 2,0
    Kohlendioxid, Vol.% 13,7 14,2 13,05 13,4
    Kohlenwasserstoffe, ppm 1200 530 810 340
    Stickoxide, ppm 2290 3550 1810 2640
    spez. Energieverbrauch MJ/kWh 12,75 12,88 12,45 12,67
  • Das günstige motorische Verhalten der erfindungsgemäßen Kraftstoffe ergibt sich aus dem folgenden Vergleichsversuch: An einem 1,2 l-Motor mit einer Verdichtung von 9 : 1 (Opel Kadett) wurden, jeweils nach Einstellung des Kohlenmonoxidgehaltes im Abgas auf 2 Vol.%, die Zündzeitpunkte für den Klopfbeginn bei Vollgas ermittelt, und zwar beim Betrieb des Motors mit handelsüblichem Superkraftstoff nach DIN 51 600, verbleit mit 0,15 g pro Liter und mit einem verbleiten sowie einem unverbleiten erfindungsgemäßen Kraftstoff. In der Tabelle 6 sind die Differenzen der Zündzeitpunkte beim Betrieb mit den erfindungsgemäßen Kraftstoffen gegenüber denen beim Betrieb mit marktüblichem Superkraftstoff in Winkelgraden der Kurbelwelle (°KW) angegeben. Tabelle 6
    Drehzahl U/min Differenz der Zündzeitpunkte in °KW gegen SVK
    80,5 GK1 + 19,5 B2 + Pb 75,2 GK1 + 24,8 B2
    2000 + 4,5 + 3,5
    3000 + 3,5 + 1,0
    4000 + 1,5 + 1,0
  • Zur Bestimmung der Oxidationsstabilisierung durch die erfindungsgemäß einzusetzenden Äther wurde die Induktionsdauer nach DIN 51 780 an handelsüblichem Superkraftstoff allein sowie in Mischung mit jeweils 20 Vol.% Methyl-tert.-butylether, Isopropyl-tert.-butylether und sec.-Butyl-tert.-butylether ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 dargestellt. Tabelle 7
    Kraftstoff Induktionszeit Minuten
    100 SVK 465
    80 SVK + 20 MTB 470
    80 SVK + 20 PTB 570
    80 SVK + 20 BTB 525
  • Durch die erfindungsgemäßen Zusätze ist es möglich, die Oktanzahl-Blendwerte von tert.-Butanol (TBA) wesentlich zu erhöhen. Dieser sehr überraschende synergistische Effekt ist von Vorteil, wenn tert.-Butanol als Oktanzahlverbesserer verwendet wird, insbesondere in bleifreien Kraftstoffen.
  • In Tabelle 8 sind Messungen aneiner Basiskomponente (GK 3) ähnlich dem vorstehend genannten GK 1 und GK 2 mit Zusätzen von tert.-Butanol sowie dem Äther-Alkohol-Gemisch B2 zusammengestellt. Die aus Kohlenwasserstoffen bestehende Basiskomponente GK 3 hatte unverbleit eine MOZ von 84,9 und eine ROZ von 95. Die Blendwerte von tert.-Butanol in der unverbleiten Vergaserkraftstoffkomponente GK 3 errechneten sich zu MOZ = 88 und ROZ = 105. Die entsprechenden Werte von tert.-Butanol in der unverbleiten, mit ca. 30 % des erfindungsgemäßen Zusatzes versetzten Kraftstoffkomponente GK 3 waren MOZ 95 und ROZ 111. Tabelle 8
    Kraftstoff 90 GK3 +10 TBA     72 GK3 + 28 B2 65 GK3 + 25 B2 + 10 TBA
    Blendwert der MOZ (unverbleit)
    Gesamtzusatz1) 88     99 98
    TBA allein2) 88     - 95
    Blendwert der ROZ (unverbleit)
    Gesamtzusatz1) 105     114 113
    TBA allein2) 105     - 111
    1) Blendwert bezogen auf Gesamtzusatz; die Basiskomponente ist GK 3
    2) Blendwert bezogen auf TBA; die Basiskomponente ist GK 3 mit allen Zusätzen mit Ausnahme von TBA

Claims (8)

  1. Ether enthaltender Vergaserkraftstoff, dadurch gekennzeichnet, daß er 2 - 65 Vol.% eines Zusatzes enthält, der aus
    a) 5 - 35 Vol.% Methyl-tert.-butylether,
    b) 5 - 40 Vol.% Isopropyl-tert.-butylether,
    c) 5 - 40 Vol.% sec.-Butyl-tert.-butylether,
    d) 0 - 85 Vol.% tert.-Butanol,
    e) 0 - 20 Vol.% sec.-Butanol,
    f) 0 - 20 Vol.% Isopropanol und
    g) 0 - 15 Vol.% Methanol
    besteht, wobei der Anteil der Komponenten d) bis g) bis zu 85 Vol.% und vorzugsweise bis zu 50 Vol.% des Zusatzes ausmacht, aber nicht 0% Vol. beträgt.
  2. Vergaserkraftstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er 10 bis 30 Vol.% des Zusatzes enthält.
  3. Vergaserkraftstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz Methyl-tert.-butylether, Isopropyl-tert.-butylether und sec.-Butyl-tert.-butylether etwa im Volumenverhältnis 1:1:1 enthält.
  4. Vergaserkraftstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz zu 1 - 50 Vol.% aus tert.-Butanol besteht.
  5. Vergaserkraftstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennezeichnet, daß der Zusatz zu 1 - 10 Vol.% aus sec.-Butanol besteht.
  6. Vergaserkraftstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz zu 1 - 10 Vol.% aus Isopropanol besteht.
  7. Vergaserkraftstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz Isopropyl-tert.-butylether und Isopropanol im Volumenverhältnis 4:1 bis 10:1 enthält.
  8. Vergaserkraftstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz sec.-Butyl-tert.-butylether und sec.-Butanol im Volumenverhältnis 5:1 bis 20:1 enthält.
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