EP0505801A1 - Kraftstoff für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoff für Brennkraftmaschinen Download PDF

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EP0505801A1
EP0505801A1 EP92103953A EP92103953A EP0505801A1 EP 0505801 A1 EP0505801 A1 EP 0505801A1 EP 92103953 A EP92103953 A EP 92103953A EP 92103953 A EP92103953 A EP 92103953A EP 0505801 A1 EP0505801 A1 EP 0505801A1
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EP
European Patent Office
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fuel
fuels
internal combustion
fuel according
dicyclopentadiene
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP92103953A
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English (en)
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Klaus Starke
Norbert Dr. Greif
Knut Dr. Oppenlaender
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Publication date
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    • C10L10/00—Use of additives to fuels or fires for particular purposes
    • C10L10/10—Use of additives to fuels or fires for particular purposes for improving the octane number
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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    • C10L1/16—Hydrocarbons
    • C10L1/1608—Well defined compounds, e.g. hexane, benzene

Definitions

  • the invention relates to fuels for internal combustion engines, in particular internal combustion engines, containing dicyclopentadiene as an octane-increasing agent.
  • organometallic compounds such as lead tetramethyl or ethyl or metal carbonyls such as iron pentacarbonyl, cyclopentadienylmanganese tricarbonyl, manganese pentacarbonyl, Mg-cyclopentadienyl or ferrocene to the fuels to increase the knock resistance as anti-knock agents.
  • organometallic compounds such as lead tetramethyl or ethyl or metal carbonyls such as iron pentacarbonyl, cyclopentadienylmanganese tricarbonyl, manganese pentacarbonyl, Mg-cyclopentadienyl or ferrocene
  • the invention was therefore based on the object of providing fuels with additives which do not lead to the formation of metal oxides and nevertheless a noticeable increase in the knock resistance, i.e. the octane number.
  • the additional amounts are, depending on the requirement, between 0.01 and 60% by volume, preferably 0.1 to 30% by volume, in particular 0.1 to 15% by volume, based on the finished total fuel. This prevents the creation of harmful emissions.
  • Fuels are generally mixtures of hydrocarbons, in particular liquid hydrocarbons, which essentially consist of aliphatic hydrocarbons with additions of aromatic or cycloaliphatic components.
  • Fuels in which dicyclopentadiene can be used with particular advantage are fuels with an RON above 95. (The research octane number (RON) is defined in DIN 51 756.)
  • the fuels mentioned are e.g. Eurosuper or Superplus qualities according to DIN 51 607, fuels according to DIN 51 600 (with 0.15 g Pb / l), but also fuels for high and high performance machines.
  • the fuels according to the invention can also contain methanol and ethanol or higher alcohols as solubilizers, acetone or ethers, such as e.g. Contain methyl tert-butyl ether or similar compounds.
  • Dicyclopentadiene is a tricyclic compound whose systematic name is tri-cyclo- [5.2.1.0 2,6 ] deca-3,8-diene and which is commercially available (see Römpp, Chemielexikon, 8th edition, Franckh 'sche Verlags Stuttgart, Stuttgart, 1981, p. 943).
  • the fuels according to the invention can also contain other customary anti-knock agents, such as e.g. Products containing metal and / or carbonyl groups insofar as they are compatible with dicyclopentadiene.
  • the fuel can also contain other gasoline additives, such as carburetor detergents (cf. DE-OS 38 38 918), carburetor icing preventers (anti-icings), corrosion inhibitors, antioxidants and / or inlet system cleaners such as polyisobutylamine and its derivatives in the effective amounts.
  • carburetor detergents cf. DE-OS 38 38 918
  • carburetor icing preventers anti-icings
  • the internal combustion engines include piston engines and gas turbines, with internal combustion engines, in particular gasoline engines, to be mentioned as preferred piston engines.
  • the fuels according to the invention not only increase the octane number and knock resistance, they also optimize the combustion behavior of a gasoline engine in general. In this way, optimal fuel utilization is also achieved, so that the specific consumption is reduced.
  • a fuel containing 57.8 vol.% I-octane 10.2% by volume of n-heptane 15.0 vol% toluene 8.5 vol.% MTBE (methyl tert-butyl ether) 8.5 vol% DCP has an RON of 99.6 and a motor octane number (MOZ) of 90.4. If this fuel is used in a high-performance engine, compared to operating this engine with a fuel-like knocking behavior, a performance that is 2 to 3% higher over the entire speed range with knock-free operation is found.

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Abstract

Kraftstoffe für Brennkraftmaschinen, insbesondere Verbrennungsmotoren, enthaltend Dicyclopentadien als Antiklopfmittel.

Description

  • Die Erfindung betrifft Kraftstoffe für Brennkraftmaschinen, insbesondere Verbrennungsmotoren, enthaltend Dicyclopentadien als Octanzahl-erhöhendes Mittel.
  • Es ist bekannt, den Kraftstoffen zur Erhöhung der Klopffestigkeit metallorganische Verbindungen wie Bleitetramethyl oder -ethyl oder Metallcarbonyle wie Eisenpentacarbonyl, Cyclopentadienylmangantricarbonyl, Manganpentacarbonyl, Mg-Cyclopentadienyl oder Ferrocen als Antiklopfmittel zuzusetzen.
  • Alle diese Substanzen haben den Nachteil, daß sich deren Verbrennungsprodukte (Metalloxide) in störender Weise sowohl im Motor als auch in der Umwelt ablagern und so zur Kontamination führen.
  • Aus der US-4 387 257 ist es bekannt, Kraftstoffen als Antiklopfmittel bicyclische Diolefine zuzusetzen. Als Vertreter dieser Bicyclen ist ausschließlich Norbornadien und seine Derivate genannt. Die damit erreichte Erhöhung der ROZ (Researchoctanzahl) ist jedoch ausweislich der dort angegebenen Versuche gering.
  • Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, Kraftstoffe mit Additiven zur Verfügung zu stellen, die nicht zur Bildung von Metalloxiden führen und trotzdem eine merkliche Erhöhung der Klopffestigkeit, d.h. der Octanzahl, bewirken.
  • Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß durch Zusatz von gegebenenfalls C₁-C₄-alkylsubstituierten Dicyclopentadien eine extrem octanzahlerhöhende Wirkung bei gleichzeitig optimaler Verbrennung erzielt wird.
  • Die Zusatzmengen betragen dabei je nach Anforderung zwischen 0,01 und 60 Vol.%, vorzugsweise 0,1 bis 30 Vol.%, insbesondere 0,1 bis 15 Vol.%, bezogen jeweils auf den fertigen Gesamtkraftstoff. Die Entstehung schädlicher Emissionen wird dadurch ausgeschlossen.
  • Unter Kraftstoffen sind in der Regel Gemische von Kohlenwasserstoffen, insbesondere flüssigen Kohlenwasserstoffen, zu verstehen, die im wesentlichen aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit Zusätzen von aromatischen oder cycloaliphatischen Komponenten bestehen.
  • Kraftstoffe, in denen das Dicyclopentadien insbesondere mit Vorteil eingesetzt werden kann, sind Kraftstoffe mit einer ROZ über 95. (Die Researchoctanzahl (ROZ) wird in der DIN 51 756 definiert.)
  • Bei den genannten Kraftstoffen handelt es sich z.B. um Eurosuper oder Superplus-Qualitäten nach DIN 51 607, um Kraftstoffe nach DIN 51 600 (mit 0,15 g Pb/l), aber auch um Kraftstoffe für Hoch- und Höchstleistungsmaschinen.
  • Die erfindungsgemäßen Kraftstoffe können auch Methanol und Ethanol oder höhere Alkohole als Lösungsvermittler, Aceton oder Ether, wie z.B. Methyl-tert.butyl-ether oder ähnliche Verbindungen enthalten.
  • Bei Dicyclopentadien handelt es sich um eine tricyclische Verbindung, deren systematischer Name Tri-cyclo-[5.2.1.02,6]deca-3,8-dien ist und die im Handel erhältlich ist (siehe Römpp, Chemielexikon, 8. Auflage, Franckh'sche Verlagshandlung, Stuttgart, 1981, S. 943).
  • Neben dem Dicyclopentadien sind auch dessen C₁-C₄-alkylsubstituierte Derivate einsetzbar, wobei das Methylderivat bevorzugt ist.
  • Die erfindungsgemäßen Kraftstoffe können neben dem Dicyclopentadien noch andere übliche Antiklopfmittel enthalten, wie z.B. Metall- und/oder Carbonylgruppen-haltige Produkte, soweit sie mit Dicyclopentadien verträglich sind.
  • Weiterhin kann der Kraftstoff auch andere Benzinadditive, wie z.B. Vergaserdetergents (vgl. hierzu DE-OS 38 38 918), Vergaservereisungsverhinderer (Antiicings), Korrosionsinhibitoren, Antioxidantien und/oder Einlaßsystemreiniger wie z.B. Polyisobutylamin und dessen Derivate in den wirksamen Mengen enthalten. Diese Additive sind allgemein üblich und jeweils im Handel erhältlich. Die jeweils einzusetzenden Mengen sowie die Additive im einzelnen sind dem Fachmann geläufig und mehrfach in der Literatur beschrieben, z.B. M.W. Ranney, "Fuel additives for internal combustion engines, Recent developments", 1978, und M.T. Gillies, "Chemical Additives for fuels, Development since 1978", 1982, beide erschienen bei Noyes Data Corp., Park Ridge, N.J., USA, und die dort zitierte Literatur. Weiterhin ist zu nennen: "Fuel additives: Keys to quality, distribution and performance", Automotive Engineering, October 1985, S. 86-94; M. Rossenbeck in Katalysatoren, Tenside, Mineralöladditive, Hrsg. J. Falbe, U. Hasserodt, S. 223 f., G. Thieme Verlag, Stuttgart, 1978.
  • Die Brennkraftmaschinen umfassen Kolbentriebwerke und Gasturbinen, wobei als Kolbentriebwerke Verbrennungsmotoren, insbesondere Ottomotoren, bevorzugt zu nennen sind.
  • Mit den erfindungsgemäßen Kraftstoffen wird nicht nur eine Erhöhung der Octanzahl und der Klopffestigkeit erreicht, sondern es wird darüber hinaus auch das Brennverhalten eines Ottomotors allgemein optimiert. So wird auch eine optimale Brennstoffausnutzung erreicht, so daß sich der spezifische Verbrauch erniedrigt.
    • Beispiel 1 Prüfmotor:
  • In einem Octanzahlprüfmotor, Bauart CFR wurde nach DIN 51 756 ein Gemisch aus i-Octan und n-Heptan, enthaltend steigende Mengen an DCP, untersucht. Dabei wurde folgende octanzahlerhöhende Wirkung gefunden:
    Kraftstoffgemisch i-Octan/n-Heptan 9:1 ROZ (ohne DCP) DCP (Vol.%) ROZ nach DCP-Zusatz Δ ROZ
    9 : 1 90 0,1 90,5 0,5
    9 : 1 90 0,5 91,3 1,3
    9 : 1 90 1,0 92,0 2,0
    9 : 1 90 5,0 95,3 5,3
    9 : 1 90 10 98,4 8,4
    ROZ = Researchoctanzahl, DCP = Dicyclopentadien
    • Beispiel 2
  • Ein Kraftstoff, enthaltend
    57,8 Vol.% i-Octan
    10,2 Vol.% n-Heptan
    15,0 Vol.% Toluol
    8,5 Vol.% MTBE (Methyl-tert.butyl-ether)
    8,5 Vol.% DCP
    weist eine ROZ von 99,6 und eine Motoroctanzahl (MOZ) von 90,4 auf. Setzt man diesen Kraftstoff in einem Hochleistungsmotor ein, so wird im Vergleich zum Betrieb dieses Motors mit einem Kraftstoff ähnlichen Klopfverhaltens eine um 2 bis 3 % höhere Leistung über dem gesamten Drehzahlbereich bei klopffreiem Betrieb gefunden.
  • Ein um etwa 2 % niedrigerer spezifischer Verbrauch trat ebenfalls auf.

Claims (7)

  1. Kraftstoff für Brennkraftmaschinen, enthaltend 0,01 bis 60 Vol.%, bezogen auf den Gesamtkraftstoff, gegebenenfalls C₁-C₄-alkylsubstituiertes Dicyclopentadien.
  2. Kraftstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er 0,1 bis 30 Vol.%, bezogen auf den Gesamtkraftstoff, des gegebenenfalls substituierten Dicyclopentadiens enthält.
  3. Kraftstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Kraftstoff für Verbrennungsmotoren, vorzugsweise Ottomotoren handelt.
  4. Kraftstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine ROZ von über 95 aufweist.
  5. Kraftstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich andere Antiklopfmittel enthält.
  6. Kraftstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er metallfrei ist.
  7. Kraftstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er neben Antiklopfmitteln andere übliche Benzinadditive in wirksamen Mengen enthält.
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