NO121616B - - Google Patents

Description

Brennstoff til forbrenningsmotorer.

Oppfinnelsen angår et brennstoff til

forbrenningsmotorer, hvis hovedbestanddel er et motorbrennstoff med bensinens koke-grenser, og som inneholder en tilsetning som skal forhindre isdannelsen i motorens karburator.

Forbrenningsmotorer er ofte tilbøye-lige til å stanse, særlig når de arbeider i tomgang og ennu ikke er oppvarmet tilstrekkelig etter starten, på grunn av isdannelse i karburatoren. Denne isdannelse er en følge av den kraftige avkjøling av den i forbrenningsluften tilstedeværende fuktighet ved motorbrennstoffets fordamp-ning. Denne avkjøling vokser med motorbrennstoffets flyktighet, og faren for isdannelse er i den senere tid blitt større, fordi der som motorbrennstoffer mere og mere anvendes bensiner med lave koke-grenser.

Det er kjent å nedsette faren for isdannelse i karburatorer av forbrenningsmotorer ved tilsetning av visse vannopp-løselige stoffer, f. eks. alkoholer, f. eks. glykoler som nedsetter frysepunktet, til motorbrennstoffer, men for å oppnå noen-lunde tilfredsstillende resultater kreves der forholdsvis store konsentrasjoner av disse tilsetninger i motorbrennstoffene, f. eks. 0,1—3 pst. I mange tilfelle volder dette så store omkostninger at det utelukker kommersiell anvendelse av disse tilsetninger. Tilsetningenes fullstendige vannopp-løselighet som er påkrevet, er en ytterligere ulempe. Det er nemlig ikke mulig å hindre at motorbrennstoffene under sin transport og forhandling kommer i berø-ring med vann, fordi tankene normalt all-tid inneholder et vannlag på bunnen. Dette vann vil ekstrahere en del av motorbrennstoffets vannoppløselige tilsetning, og det solgte brennstoff inneholdt derfor ofte ikke lenger en tilstrekkelig mengde av tilsetningen som skal forhindre isdannelsen i motorens karburator.

Oppfinnelsen går ut på å tilveiebringe et brennstoff til forbrenningsmotorer som inneholder en meget liten mengde tilsetning, som virksomt forhindrer isdannelse i karburatoren til en forbrenningsmotor, og ikke mister denne egenskap under brenn-stoffets fordeling og forhandling, fordi tilsetningen er så godt som vannoppløselig.

Brennstoffet ifølge oppfinnelsen inneholder en overveiende mengde av et drivstoff med bensinens kokepunktsområde og en mindre mengde av et N-alkyl-substitu-ert alkylendiamin, og det karakteristiske hovedtrekk ved oppfinnelsen er at dette N-alkyl-substituerte alkylendiamin inneholder minst én alkylgruppe med minst 10 kullstoffatomer.

Det i et brennstoff ifølge oppfinnelsen tilstedeværende motorbrennstoff er fortrinnsvis bensin av det slag som vanligvis anvendes for å drive alminnelige firetakts-eller totaktsmotorer, f. eks. i automobiler, motorbåter, flymaskiner eller motorsykler og hvorav der ved en ASTM-destillasjon ved 127° C, fortrinnsvis ved 116° C og især ved 104° C er destillert minst 50 pst.

Brennstoffet ifølge oppfinnelsen inneholder bare en meget liten mengde av det anvendte N-alkyl-substituerte alkylendiamin. Vanligvis er en diaminkonsentrasjon pa 0,05 pst. tilstrekkelig selv under de mest ugunstige forhold med hensyn til tempe-ratur, fuktighet og bensinens flyktighet, men der kan allikevel av og til anvendes en diaminkonsentrasjon på 0,1 pst. Diaminkonsentrasjoner på 0,0005 pst. kan alle-rede være tilstrekkelige, selv om der vanligvis foretrekkes konsentrasjoner på minst 0,001—0,0015, fortrinnsvis minst 0,002 pst. Særlig egnet er diaminkonsentrasjoner på mellom 0,003 og 0,005 pst. og under særlige omstendigheter på høyst 0,02 pst., fortrinnsvis dog bare 0,01 pst.

Ved en hensiktsmessig utførelsesform for det omhandlede brennstoff inneholder dette ifølge oppfinnelsen et N-alkylsubstituert alkylendiamin av den almene formel

hvor R minst to ganger betegner et vannstoffatom og minst en gang en alkylgruppe med 10—30 kullstoffatomer og Ri en alky-lengruppe med 2—6 kullstoffatomer og en rett kullstoff kjede med høyst 4 kullstoffatomer som ved hver ende av kjeden <!>er direkte bundet til et av forbindelsens to kvelstoffatomer.

Det er av vesentlig beydning at det i brennstoffet tilstedeværende N-alkylsubstituerte alkylendiamin inneholder minst en alkylgruppe med minst 10 kullstoffatomer, for, når alkylgruppens kullstoff kjede er kortere, virker forbindelsen ikke tilstrekkelig mot isdannelsen i karburatoren, og dens vannoppløselighet er for stor, N-alkylsubstituentene i de anvendte alkylendiaminer inneholder tilsammen hensiktsmessig minst 12 kullstoffatomer og fortrinnsvis ikke over 30, helst ikke over 20 kullstoffatomer. Ved den mest hensikts-messige utførelsesform av brennstoffet inneholder det N-alkylsubstituerte alkylen-diamins alkylgruppe 12—18 kullstoffatomer. Den eller de N-alkylgrupper i al-kylendiaminene kan være mettete eller umettete grupper med en rett eller for-grenet kullstoff kjede, og alkylengruppen inneholder hensiktsmessig høyst 4, fortrinnsvis høyst 3 kullstoffatomer.

Særlige vel egnede N-alkylsubstituerte alkylendiaminer som kan anvendes som tilsetning i et brennstoff ifølge oppfinnelsen, er mono-N-alkylsubstituerte alkylendiaminer, særlig propylendiaminer, hvis N-alkyl-substituent har en rett kullstoff kjede med 12—18 kullstoffatomer, eller blandinger av slike propylendiaminer som kan fremstilles ved reaksjon av vegetabilske eller animal-ske fettsyrer, f. eks. av kokusfett, sojaolje eller talg fremskilte fettsyrer, med ammo-niak og reduksjon av de på denne måte dannede amider til aminer, som deretter omsettes med f. eks. akrylo-, kroto- eller metakrylonitril, hvoretter omsetningspro-duktet reduseres til de tilsvarende mono-N-alkyl-substituerte alkylendiaminer Slike blandinger av N-alkylsubstituerte alkylendiaminer finnes på markedet som tekniske produkter med ca. 80 pst. mono-N-alkyl-substituerte 1,3-propylendiaminer som er fremstillet av kokusfettsyre eller talgfett-syre eller sojafettsyre eller laurinsyre.

Som N-alkylsubstituerte alkylendiaminer kan det omhandlede brennstoff også inneholde f. eks. 3-laurylamino-l-butyl-amin, N,N'-didecyl-l,3-propandiamin, N-oktadedecyl-l,3-propandiamin, N-heksade-cyl-1,2-etandiamin, N-oleyl-N'-dodecyl-1,3-propandiamin, N-heksadecyl-N'-metyl-l,2-propandiamin, N-decenyl-N'-sek.-butyl-1,3-propandiamin eller blandinger av disse diaminer.

Ved en hensiktsmessig utførelsesform for det omhandlede brennstoff inneholder dette foruten N-alkylsubstituerte alkylendiamin også en tilsetning av et syntetisk smøremiddel, f. eks. blandinger av poly-oksa-kullstoffhydrider, f. eks. monoalkyl-etere av polyhydroksy-l,2-propylendioler (U.S. patent 2.448.664) eller monohydroksy-heteriserte alifatisk etere av hydroksy-etylen-hydroksy-l,2-propylen (U.S. patent 2.425.755) eller liknende forbindelser som er kjent fra U.S. patenter 2.425.845, 2.520.611 og 2.520.612. Vektforholdet mellom det syntetiske smøremiddel og det N-alkylsubstituerte alkylendiamin i brennstoffet lig-ger hensiktsmessig mellom 0,25 og 500, men det anvendes fortrinnsvis omtrent like vektmengder av begge tilsetninger.

Brennstoffet ifølge oppfinnelsen kan også inneholde andre vanlige bensintilset-ninger, f. eks. antibankningsmidler, f. eks. tetraetylbly, jernkarbonyl, dicyklopentadi-enyljern, xyliden eller N-metyl-anilin, skyllemidler, f. eks. etylendibromid eller etylendiklorid, midler til forhindring av tennpluggenes tilsmussing f. eks. trikresyl-fosfat, farvestoffer, midler som modifiserer forbrenningens forløp, f. eks. alkylborsyrer eller lavere alkylfosfater eller alkylfosfit-ter, oksydasjonsforhindrende stoffer, f. eks. N,N'-di-sek.-butyl-fenylen-diamin, N-n-butyl-p-aminofenol eller 2,6-di-tert.-butyl-4-metylfenol, metalldesaktivatorer som N, N'-di-salicylal-l,2-propandiamin og rust-beskyttelsesmidler som polymerisert lino-lensyre.

Eksempel 1:

Ved forsøk bestemmes virkningen av forskjellige tilsetninger til forhindring av isdannelsen i karburatoren av en ASTM-CFR-forsøksmotor med en Chevrolet-karburator, Carter, modell nr. WA-1-4138.

Man anventde bensin, hvorav der ved en ASTM-destillasjon ved 93° C var destillert 50 pst., og som foruten antibanknings-og skyllemiddel inneholdt følgende tilsetninger for å hindre isdannelsen i karburatoren.

A. Isopropanol.

B. Teknisk N-alkylsubstituert 1,3-propylendiamin, som var fremstilt av talg-fettsyre. C. Teknisk alkylsubstituert 1,3-propy-lendiamin som. var fremstillt av kokusfettsyre.

D. N-lauryl-l,3-propandiamin.

Den i motorens karburator innsugede luft hadde ved alle forsøk en konstant tem-peratur på 5° C og en konstant relativ fuktighet på 75 pst. Hver forsøk ble startet med en kold motor og med karburatorens reguleringsspjeld først 3 min. i 30°-åp-ningsstillingen, hvoretter spjeldet innstil-les i tomgangsstillingen. Deretter bestem-tes tiden før motoren stanset på grunn av isdannelse i karburatoren. Ved å dividere denne tid med den på samme måte be-stemte tid for samme bensin uten tilsetning mot isdannelse i karburatoren ble den ved et stort antall forsøk oppnådde gjen-nomsnittsverdi for stansningstid-forholdet beregnet.

Resultatene fremgår av den følgende tabell.

Eksempel 2:

Ved utførelse av forsøkene ifølge eksempel 1 med 0,002, 0,005 og 0,01 pst. N,N-didecyl-l,2-etandiamin som tilsetning med isdannelsen i karburatoren oppnåddes liknende resultater som med tilsetning C i eksempel 1.

Eksempel 3:

Ved utførelse av forsøkene ifølge eksempel 1 med 0,001, 0,003 og 0,02 pst. N-dodecyl-N'-etyl-l,3-propandiamin som tilsetning mot isdannelsen i karburatoren oppnåddes liknende resultater som med tilsetning B i eksempel 1.

Eksempel 4:

For å vise at det er av vesentlig be-tydning at den som tilsetning anvendte N-alkylsubstiturte alkylendiamin inneholder minst en alkylgruppe med minst 10 kullstoffatomer, ble forsøkene ifølge eksempel 1 gjentatt med følgende tre andre tilsetninger.

E. N,N'-bis-(2-etyl-heksyl)-l,3-propan-diamin.

F. N,N-di-etyl-l,3-propandiamin.

G. 2-metyl-l,3-propandiamin.

Der ble brukt i hvert tilfelle en kon-sentrasjon på 0,005 pst. Gjennomsnitts-verdien for stansningstidforholdet for tilsetningen E var 0,8, for tilsetningen F 1,2 og for tilsetningen G 0,8.

Eksempel 5: Vannoppløseligheten av tilsetningene B og C, eksempel 1, tilsetningen F, eksempel 2, og av N,N-dimetyl-l,3-propandiamin, tilsetning H, bestemmes ved kraftig om-rystning av 2 liter 0,01 pst.'s destillert vann og elektrometrisk titrering av den vandige ekstrakt. Iso-oktanoppløsningen av tilsetningen B inneholdt etter omrystningen 0,008 pst. tilsetning, iso-oktanoppløsning av tilsetningen C 0,0085 pst. tilsetning, iso-oktanoppløsning av tilsetningen F 0,005 pst. tilsetning og iso-oktanoppløsningen av tilsetningen H 0,004 pst. tilsetning.

Eksempel 6:

For å konstatere om de som tilsetning mot isdannelsen i karburatoren anvendte N-alkylsubstituerte alkylendiaminer hadde en skadelig innvirkning på forbrenningsmotorer eller fremkalte avleiringer i kår-buratoren og i innsugningsrøret mellom

denne og motoren, ble der i løpet av 2 måneder kjørt ca. 8000 km med 10 forskjellige

automobiler som ble drevet med kommersiell bensin som ikke inneholdt tilsetning

mot isdannelsen i karburatoren. Derpå ble

hver motor med karburatoren og innsug-ningsrøret undersøkt særlig med hensyn til

avleiringer, hvoretter det igjen i løpet av

2 måneder ble kjørt ca. 8000 km med hver

bil med samme bensin, men nu tilsatt 0,003

pst. av tilsetning C ifølge eksempel 1. Ved

den påfølgende undersøkelse av hver motor med karburatoren og innsugningsrøret

fant man ingen skadelig virkning, særlig

ikke med hensyn til avleiringer.

Claims (9)

1. Brennstoff blanding til anvendelse i

forbrenningsmotorer med forgasser, som hindrer isdannelse og som inneholder en overveiende mengde av et drivstoff med bensinens kokepunktsområde, samt en mindre mengde av et N-alkylsubstituert alkylendiamin, karakterisert ved at det N-alkylsubstituerte alkylendiamin inneholder minst én alkylgruppe med minst 10 kullstoffatomer.

2. Brennstoff ifølge påstand 1, karakterisert ved at det pr. million vektsdeler inneholder 5—1000 vektsdeler, fortrinsvis 10—500 vektsdeler av den N-alkylsubstituerte alkylendiamin.

3. Brennstoff ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at det inneholder en N-alkylsubstituert alkylendiamin av den al- mene formel av hvilken R minst to ganger betegner et vannstoffatom og minst én gang en alkylgruppe med 10—30 kullstoffatomer og Ri en alkylgruppe med 2—6 kullstoffatomer og en rett kullstoff kjede med høyst 4 kullstoffatomer som ved hver av kjedens en-der er direkte bundet til et av forbindelsens to kvelstoffatomer.

4. Brennstoff ifølge påstander 1—3, karakterisert ved at alkylendiaminets alkylgruppe eller alkylgrupper har 12—18 kullstoffatomer.

5. Brennstoff ifølge påstander 1—4, karakterisert ved at alkylendiaminets alky-lengruppe er en propylengruppe.

6. Brennstoff ifølge påstander 1—5, karakterisert ved at alkylendiaminet er et mono-N-alkylsubstituert alkylendiamin.

7. Brennstoff ifølge påstander 1—5, karakterisert ved at alkylendiaminet er et N,N- eller et N,N'-dialkylsubstituert alkylendiamin.

8. Brennstoff ifølge påstander 1—7, karakterisert ved at det inneholder en blanding av N-alkylsubstituerte alkylendiaminer med minst en alkylgruppe med minst 10 kullstoffatomer.

9. Brennstoff ifølge påstander 1—9, karakterisert ved at det som ytterligere tilsetning inneholder et syntetisk smøremid-del.