NO136201B

NO136201B -

Info

Publication number: NO136201B
Application number: NO1608/72A
Authority: NO
Inventors: H Mayerhoffer; W Schneider; H Nuering; W Exner
Original assignee: Oesterr Hiag Werke Ag
Priority date: 1971-05-05
Filing date: 1972-05-05
Publication date: 1977-04-25
Also published as: FI53222C; AR192935A1; IL39307A0; AU466272B2; DD96972A5; BE783089A; CH574491A5; ES402029A1; DK145102C; FI53222B; FR2135251B1; IT955225B; DK145102B; AU4174772A; NO136201C; DE2216880C2; FR2135251A1; DE2265593C2; DE2216880A1; JPS564600B1

Description

Oppfinnelsen vedrorer et drivstoff med redusert C0-innhold i avgass ved drift av forbrenningsmotorer, hvorved varmeverdien til drivstoffet forblir noenlunde konstant, og hvorved drivstoffet inneholder oksygenholdige forbindelser, såsom acetaler, alkoholer og estere, eventuelt anilin eller derivater av dette og i handelen forekommende bensiner, såvel som i disse blandbare losninger.

Sammenstningen til avgassene.fra forbrenningsmotorene avhenger

i fbrste rekke av drivstoff -luftforholdet, nemlig lufttallet. Lufttallet \ uttrykker forholdet av den ved forbrenningen virke-lig nærværende luftmengden til den stbkiometriske nbdvendige luftmengden.

Det for den praktiske drift av motorkjbretbys motorer vanlige lufttall er bestemt av motorkonstruksjonens egenart såvel som av forbrenningsmotorens driftbetirigelser og ligger mellom ca.

0,85, altså luftunderskudd, og 1,1, d.v.s. luftoverskudd, hvorved ved A =0,85 den stbrste effekten oppnås, og ved A = 1,1 det minste forbruk oppnås.

Selv ved omhyggelig innstilling av motoren kan man ikke unngå

at detteforholdet endrer seg, alt etter motorens omdreiningstall og belastning, og at derfor bestandig andeler av uforbrent drivstoff såvel som CO og andre forbrenningsprodukter opptrer i avgassene. Hos forbrenningsmotorene arbeider forgasseren for det meste i et område hvor noe mindre enn den stbkiometriske mengde forbrenningsluft blir tilsatt, hvorved imidlertid motoren oppviser en god effekt og akselerasjon. Av en slik gassblanding fås ved forbrenning i motoren en avgass med et hbyt CO-innhold. Alle de idag i drift forekommende forbrenningsmotorer, spesielt forgassermotorer, gir alt etter deres driftsbetingelser avgasser som inneholder en vesentlig andel giftige bestanddeler.

Videre er forbrenningsmotorens (forgassermotor) effekt bestemt av kompresjonen. Den hbyere kompresjon gir hbyere forbrennings-temperaturer og dermed hbyere slutt-trykk, såvel som en bedre virkningsgrad. For at forgassermotorene skal kunne drives med hbyere kompresjon er det nbdvendig å tilsette drivstoffet såkalte antibankestoffer, og da fremfor alt organiske blyforbindelser såsom blytetraetyl (TEL) eller blytetrametyl (TML). På grunn av den sterke bkningen av motorkjbretbytrafikken utsettes helsen for fare ved de i avgassene inneholdende skadelige stoffene, spesielt karbonmonooksyd (CO), nitrogenoksyd (N0X), uforbrente hydrokarboner (CHx)y, aldehyder, krakningsprodukter såvel som bly. Selv om giftigheten av mange stoffer i luft, f.eks. bly, ennå diskuteres, så har lovgivende i mange land (USA, Vest-Tyskland, Sveits, bsterrike osv..) sett seg foranlediget til å begrense innholdet av skadelige stoffer i avgassene såvel som innholdet av-bly og aromater i 'drivstoff. Det er allerede fore-tatt .mange forsbk for med ulike forholdsregler å oppnå den av lovgivende krevde mindre mengde skadestoffer, dog har det hittil ikke lyktes å oppnå vesentlige resultater med rene motorkonstruktive forholdsregler. Dette, er imidlertid forståelig når man betrakter tilstandsdiagremmet til en forgassermotor under ideal tilstand bg med elektronisk innstbpning, hvorved innholdet med hensyn til de enkelte skadekomponentehe .i avhengighet av .lufttallet blir anskueliggjort (fig. 4)..

Man ser av denne at innholdet av GO^ har oppnådd et maksimum med lufttall 1, og at CO-innholdet samtidig befinner seg ,på et minimum. Innholdet av (CH x ) har .minimum ved et lufttall cpå 1,.15„ ;hvor.ved samtidig NOx-ihrihbldet og aldehydinriholdet oppviser et ^maksimum. 'Da forbrenningen bare forlbper .godt i området hvor A'0/8'5 til 1,1, .så er dette .området ;også ved drift det beste med ihensyn til effekt og forbruk. Utenfor dette .området har man en reduksjon i effekt .bg ,et okt forbr.uk. Videre viser .diagrammet avhengighéten ■ mellom :de -.enkelte skadelige -stoffene .og den kjemiske likevekten. Ved et bestemt "-lufttall .er "liver enkelt komponents stbmélse altså -tvangsmessig gitt, ;f.or.utsatt .at man .har samme drivstoff.. Da drivstoffene er .normert, ;skiller .de seg uvesentlig fra 'hverandre når edet ;gij;elder .C/H-forhold. NOx~innholdet ;er .en funksjon av forbrenriingstemperaturen, :hvilken også .er ;bestemt av lufttallet^ Nitrogenoksyd er pa .grunn av sin katalytiske virkning på oksyda s/j onsrea'ks j onen forlengst ;kjent i den kj.emiske teknologi, .f..éks....ved iblykammer-ipr.osessen .hvor man har\oksydasjon av S02 til SOj, Gut-ehoffnungshutte-jprosess for oksydasjon

av metan til formaldehyd, Monsanto ChemicaltCo.'s .prosess for oksydasjon av alifatiske hydrokarboner til formaldehyd, acetal-dehyd, aceton, alkoholer osv.. Den katalytiske virkningen av NOx er således også gitt ved forbrenningen i forgassermotoren

da ellerede 0,1 vol-% er tilstrekkelig som katalytisk virksom mengde i tekniske prosesser ved lave temperaturer enn de som forekommer i forgassermotoren. Forbrenningsprosessen i forgassermotoren er ikke bare en funksjon av lufttallet, men også en funksjon av drivstoffets forbrenningshastighet.

Hos nedsmussede motorer er forbrenningen ufullstendig. Det skal dessuten bemerkes at også turbulensen gjor seg merkbar under forbrenningen, som er avhengig av omdreiningstallet, for opp-nåelse av likevekt.

Ifblge massevirkningsloven kan en reaksjons likevektstilstand bare forandres ved at man med samme reaktanter endrer trykket og/eller temperaturen. Ut fra disse betraktninger er det altså bare mulig å endre avgassenes sammensetning når man:

a) endrer drivstoffet, elle.r

b) reduserer motorens kompresjon.

Reduksjonen av kompresjonen resulterer i en forringelse av

effekten. Hos de fleste europeiske motorkjbretby ville således motorens effekt reduseres slik at den ikke lenger ville tilfreds-stille kravene.

En annen metode for eliminering av de skadelige stoffene i avgassen består i at avgassen etter at den utkommer fra motoren blandes med luft, og hvoretter de skadelige stoffene forbrennes. For å muliggjøre en etterforbrenning er det imidlertid nbdvendig at den utstrbmmende avgass er så varm at den katalytiske forbrenningen kan holdes i gang. Dertil er det nbdvendig å innstille tenningen slik at den ikke tilsvarer en bkonomisk og effektmessig god innstilling. Videre må en tilsvarende stor luftmengde komprimeres og blandes med avgassen. Dette resulterer i en reduksjon av kjbreeffekten ved et langt stbrre drivstoff-forbruk. Den sykliske driften av et motorkjbretby gjor verdien av en slik etterforbrenning meget tvilsom. Katalysatorene arbeider tilfredsstillende bare under noyaktig definerte og kon-stante betingelser. Man kan ikke forestille seg at en kald kata-lysator ved start av motoren på vinteren, f.eks. ved en ute-temperatur på -20°C, kan fungere når man av nbdvendige årsaker må anvende en fet drivstoffblanding. Hittil kjente kataly-satorer er bare virksomme ved hbyere temperaturer.

Man har med godt resultat forsbkt å oke forbrenningsprosessen

i motoren med visse tilsetningsmidler, og dermed oke motorens

effekt og livslengde. Det viktigste eksempel på et slikt tilsetnings- stoff er blytetraetylet, som tilsatt allerede i små mengder vesentlig forbedrer antibankeverdien til bensinen, hvorved motoren blir skånet. Det .opptrer riktignok helsefarlige blyforbindelser i avgassen.hvis eliminering man intrengende må kreve..

Bestrebelsene på å erstatte blytetraetylet med ét middel som gir en ikke giftig avgass er bl.a. også anilin foreslått, da dette har en god antibankevirkning.og godt lar seg forene med andre drivstoff — tilsetninger. I strid med tidligere antagelser har det imidlertid nylig vist seg at anilin og dets derivater forer til sterke utfellinger av gummiaktige -rester i motor og i suge-ledning, slik at det synes betenkelig med tilsetning av disse stoffer til drivstoffer.

Det gjenstår derfor praktisk talt bare en metode hvorved :man

ved egnede forholdsregler -kan endre selve forbrenningen, slik at innholdet av skadelige .stoffer tvangsmessig blir redusert,. Dette kan ved konstantJkbmpresjon -bare skje ved at man ved <hjelp av oksygenholdige forbindelser reduserer luftbéhovet og "f-or-brenningstemperaturen..Videre kan man ved å anvende ;bksygen-holdige forbindelser .hurtigere oppnå -f orbrenningslikevekt med hbyere forbrenningshastighét, -og derved sogar ytterligere oke virkningsgraden.

Blant den mangfoldighet av organi ske'-oksygenholdige forbindelser kan man med hensyn til ::bkonomlske og f ysikalske årsaker bare be-tegne noen få som egnede for tilsetning. Tilsetningsstoffet får ikke endre drivstoffet slik at det derved ikke lenger stemmer med normen. Videre skal også allerede mindre mengder være mest mulig i virksomhet.

Det er kj"ent at man ved tilsetning av oksygenholdige forbindelser, fremfor alt alkohol, oppnår en forbedring av forbrenningen og dermed bankeforhoIdene. På grunn av faren for separering ved lave temperaturer er imidlertid tilsetning av bare alkohol ikke mulig.

I tider med drivstoffmangel ble det allerede foreslått i det minste delvis å erstatte bensinen med andre stoffer, hvorved igjen fremfor alt lavere alkoholer og andre oksygenholdige forbindelser ble foreslått. Slike forslag beskrives f.eks. i sveitsisk patent nr. 238.693, i fransk patent nr. 890.651 og i de tyske patentskriftene 819.176 og 822.031. De i disse patentskrifter angitte drivstoffer representerer erstatningsdriv-midler som ikke er egnede for drift av moderne forbrenningsmotorer.. Deres innhold av bensin er null og hbyst 80 vol-%.

Deres varmeverdi er liten og er ca. 400 til 9000 Cal mot 10.000 til 10.700 Cal for vanlige drivstoff. For nbdvendig stabilisering av bensin-alkohol-blandinger ble det foreslått tilsetninger av opplbsningsmidler, fremfor alt acetaler, som imidlertid hele tiden bor forekomme i mengder på mer enn 10 vol-% for å holde tilsvarende alkoholmengder i lbsning også ved lavere temperaturer .

For å undersbke disse eldre forslag med hensyn til deres anvendelse for reduksjon av CO-innholdet har det vist seg at det på grunn av de lave varmeverdiene for drivstoffet ikke eller bare med stbrste anstrengelse lykkes å holde motoren i gang, slik at det bare av denne grunn ikke var mulig å lose det aktuelle pro-blem ved hjelp av disse forslag.

Oppfinnelsen vedrbrer et drivstoff, som i virkeligheten har den samme varmeverdi som vanlige drivstoff , men som imidlertid ved forbrenningen oppviser et vesentlig lavere CO-innhold i avgassene.

Ifblge oppfinnelsen karakteriseres dette drivstoff ved at det inneholder

forbindelser med den generelle formel

hvor R1 betyr H .eller CH3, R2 og R^ CH^, C^ i^, C^ H^ eller C4Hg,

og eventuelt en eller flere andre kjente oksygenholdige forbin-

deiser, anilin eller metylanilin, eller vann i en mengde på

0,2 - 12, fortrinnsvis 0,5 - 10 volum-% av den totale mengde drivstoff.

Drivstoffet kan være oppbygget på basis av alle i handelen forekommende bensiner, og likegyldig om disse er tilsatt eventuelle tilsetningsstoffer, hvilke tjener forskjellige formål, f.eks. bking av antibanke-egenskapene eller korrosjonsbestandigheten. Således kan drivstoffet inneholde biy eller ikke inneholde bly.

Drivstoffet ifblge oppfinnelsen kan oppnås ved tilsetning av et tilsetningsstoff til bensinen. Man kan også tilsette de enkelte komponenter til bensinen i vilkårlige rekkefolge. For det meste vil det være fordelaktig å tilsette bensinen ved fremstillingen, altså allerede i raffineriet, en tilsvarende blanding på en gang eller tilsette de enkelte komponenter hver for seg.

Som drivstoffbasis er det også mulig å anvende blandinger av vanlige i handelen forekommende bensiner seg i mellom eller med andre hydrokarbon^fraksjoner.

Det ér ikke nbdvendig at drivstoffet ifblge oppfinnelsen inneholder det nye tilsetningsstoffet alene. Bblge fordelaktigeut-fbrelsesformer inneholder drivstoffet fremfor alt ytterligere aktivstoffer, hvilke tjener forskjellige formål.

Hvor godt drivstoffet ifblge oppfinnelsen kan forenes med slike kjente tilsetningsstoffer, hvorved disse tilsetningsstoffer derfor også kan tilsettes bensinen på vanlig måte også ved fore-komst av det nye tilsetningsstoff , fortjener den omstendighet oppmerksomhet at drivstoffet ifblge oppfinnelsen, foruten de allerede nevnte fordeler, overraskende ytrer seg i at det besitter i" mer eller mindre sterk grad alle virkningskvaliteter fra nesten alle hittil kjente drivstofftilsetninger.. Således ble det funnet at det besitter en forbedret antibanke-egenskap, at det oppviser et redusert nitrogenoksyd-innhold i avgassen, at det befrir motoren for harpikslignende utfellinger, at det eliminerer vannoppsamlinger fremfor alt i forgasseren, bort-leder nærværende vann i tank og forgasser, hindrer isdannelse i forgasseren, virker antikorrosivt og at det nye tilsetnings-midlet forer til en verdi-stigning av mindreverdige drivstoff.

Foruten det ovennevnte gjor anvendelsen av drivstoffet ifblge oppfinnelsen ingen forandring av motorkonstruksjonen nbdvendig, da motoren kan anvendes rasjonelt, uten bly. Drivstoffet ifblge oppfinnelsen kan derfcr også anvendes i motorer med hby kompresjon. Innblandingen av tilsetningsstoff til drivstoffet kan foretas i raffineriet uten noen kostbar forandring av anlegget. På grunn av sine antibankeegenskaper kan man ved det anvendte tilsetningsiffitoffet ifblge oppfinnelsen gjore innsparinger med hensyn til aromater i bensinen.

Spesielt gode resultater kan oppnås med drivstoff ifblge oppfinnelsen når det samtidig istedenfor blytetraetyl som antibankemiddel inneholder anilin eller et av dets derivater, spesielt metylanilin, da en spesiell viktig egenskap ved drivstoffet ifblge oppfinnelsen består i at det suksessivt forer bort i motoren nærværende gummiaktige utfellinger, slik at man på denne måte får en rensing av motoren, på samme måte hindrer stoffet enhver nydannelse og utfelling av slike stoffer, slik

•åt de hittil med hensyn til anvendelse av anilin henholdsvis dets derivater som antibankemiddel ledsagende vanskeligheter

ved samtidig anvendelse av dette drivstoff og anilin bort-faller.

Drivstoffet ifblge oppfinnelsen viser forbedrede forbrennings-egenskaper slik at man med tilsetningsstoffet ikke har iaktatt noen reduksjon i effekt til tross for at totalvarmeverdien til det ved tilsetningsstoffet foredlede drivstoff blir litt redusert.

Det har videre vist seg at CO-innholdet i avgassen synker spesielt sterkt når tilsetningsstoffet i drivstoffet ifblge oppfinnelsen i hovedsak består av minst tre oksygenholdige forbindelser. Eksempler på slike blandinger er dimetylformal, metanol og isopropanol; dimetylacetal, metanol og isobutanol; dimetylformal, metanol, isopropanol og paraldehyd; dimetylformal, metylacetat. isobutanol; dimetylacetal, metanol, di-isopropylformal og isopropanol; og dietylacetal, metanol, etanol, isobutylacetat, paraldehyd.

Som eksempel med hensyn til den volummessige

sammensetning av som tilsetningsstoff egnede blandinger,

hvilke består av tre eller flere oksygenholdige forbindelser av hvilke minst en tilsvarer oven angitte formel, kan fdlgende nevnes: 40 volumdeler dimetylformal, 40 volumdeler metanol, 20 volumdeler isopropanol; 20 volumdeler dimetylacetal, 20 volumdeler dietylacetal, 30 volumdeler isopropanol og 30 volumdeler di-isopropylf ormal; 30 volumdeler dimetylformal, 30 volumdeler metanol, 20 volumdeler isopropanol og 20 volumdeler isobutanol; 30 volumdeler dimetylformal, 30 volumdeler metanol, 20 volumdeler isopropanol og 20 volumdeler paraldehyd; 20 volumdeler metylacetat, 20 volumdeler metylal, 30 volumdeler metanol,

20 volumdier isopropanol og 10 volumdeler paraldehyd .

Innholdet av metanol kan være opptil 60 vol-%, av isopropanol opptil 40 vol-%, av den tilsatte blandingen.

Til tross for at alle forbindelser med oven angitte formel er meget godt virksomme, så foretrekkes forbindelser med lavere m<p>lekylvekt i forhold til forbindelser med hbyere molekylvekt, og da spesielt de som inneholder en eller flere metylgrupper.

Spesielt ved anvendelse av disse lavere molekulare forbindelser inntreffer, som senere skal vises, en markant bkning av research-oktan-tallet sammenlignet med oktantallet for det anvendte utgangsproduktet, slik at det med drivstofftilsetning§stoffet ifblge oppfinnelsen er mulig i det minste delvis og ofte helt å erstatte det ellers anvendte antibankemidlet.

På grunn av bkningen av banketallet ved tilsetningsstoffet ifblge oppfinnelsen kan man således som regel gi avkall på tilblanding av en organisk blyforbindelse, eller denne kan erstattes med en tilsetning av anilin eller et av dets derivater, hvorved man ikke bare oppnår de kjente fordeler med anilintilsetninger, men også muliggjbr, hvis bnsket, en katalytisk etterforbrenning da man ikke lenger har noen blyforbindelse i avgassen som kan forgifte katalysatoren. Istedet for anilin kan man også anvende andre forbindelser som er virksomme som antibankestoff.

Det ble funnet at man oppnådde meget gode resultater med et tilsetningsstoff ifblge oppfinnelsen, hvis sammensetning er slik valgt at når den tilsatte mengde er på 5 til 12 vol-%,

så vil tilsetningsstoffets partialtrykk ved samtlige temperaturer i drivstoffets kokeområde stå i samme forhold til drivstoffets partialtrykk. Således inntreffer f.eks. ved en fler-sylindermotor med fallforgasser som kjent en spaltning av drivstoffet i gass-luft-blanding på en slik måte at de sylinderne som ligger lengst borte fra forgasseren, erholder en blanding som er rik på de i drivstoffet forekommende lavtkokende komponenter, mens de sylinderne som ligger nærmest forgasseren, erholder en blanding som er rik på de i drivstoffet forekommende hbytkokende komponenter. Tilsetningsstoffet ifblge oppfinnelsen er spesielt virksomt når det er gjenstand for denne spaltning, slik at man i enhver delmengde av drivstoffet henholdsvis 1 enhver koke- eller fordampningsfraksjon av drivstoffet har omtrent det samme forhold mellom drivstoff - partialtrykk og tilsetningsstoffets partialtrykk.

Drivstoffet ifblge oppfinnelsen er. hensiktsmessig slik sammensatt at kokekurven til det raffinerte drivstoffet i ålt vesentlig sammenfaller med kokekurven for det uraffinerte driv stoffet.

Eksempler på de begge sistnevnte utfbrelsesformer er drivstoffer som foruten normal bensin inneholder tilsetningsstoffer med fblgende volumsammensetning:

20 volumdeler metylacetat, 18 volumdeler metylal, 30 volumdeler metanol, 20 volmideler isopropanol, 10 volumdeler paraldehyl og 2 volumdeler vann; 30 volumdeler metanol, 10 volumdeler metylal, 30 volumdeler metylacetat, 20 volumdeler isopropanol og 10 volumdeler paraldehyd.

Som allerede kjent ble det ikke bare funnet tilsetningsdriv-stoffer med hoyt innhold av de virksomme bestanddeler ifblge oppfinnelsen sammen med noen prosent vann, men også at drivstoffet ifblge oppfinnelsen med fordel kan inneholde noe vann.

Alt etter drivstoffets sammensetning, fremfor alt drivstoffets innhold av aromater, og alt etter temperatur ved hvilken den raffinerte bensinen med tilsetningsstoffet lagres, kan vann-innholdet være forskjellig. Vanninnholdet er med fordel innen grensen 0,0002 til 0,4 vol-%, beregnet på totale mengden drivstoff..

Hvis man tilsetter drivstoffet bare en forbindelse, opptrer som regel ubnskede virkninger, f.eks., separering under kalde betingelser, isdannelse og korrosjon.

Det ble nå funnet en blanding som ved tilsetning til drivstoffet ikke bare påvirket forbrenningen i bnsket retning, men som også forte med seg betydelige fordeler.

Et slik drivstofftilsetning ifblge oppfinnelsen inneholder en blanding av:

35 til 45 volumdeler metylal

35 til 45 volumdeler metanol

15 til 25 volumdeler isopropanol såvel som fortrinnsvis

10 til 125 volumdeler anilin hhv. dets derivater, spesielt metylanilin, og eventuelt ved siden av andre vanlige tilsetningsstoffer til drivstoffer.

Blandingen er med hensyn til sin sammensetning så justert at såvel de fysikalske forutsetninger, d.v.s. blandbarhet med bensin, kuldebestandighet av blandingen med bensin, såvel som de kjemiske forutsetninger, lavere luftbehov, lavere forbrennings-temperatur og hoy forbrenningshastighet er oppfylt. Derved oppnås at innholdet av N0x ved den lavere forbrenningstemperaturen er tilsvarende mindre, at det reduserte luftbehovet forbedrer masselikevekten og at den hbye. forbrenningshastigheten be-virker en hurtigere innstilling av den kjemiske likevekten. Derved er det mulig allerede ved en tilsetning på 5 vol-% av blandingen til drivstoffet å oppnå en reduksjon av CO-innholdet til 30%, NOx-innholdet til 20% og aldehydinnholdet til 80%. Innholdet av uforbrente hydrokarboner stiger riktignok på grunn av likevekten med 10 til 20%, men beveger seg imidlertid bare innen ppm-området. Forbedringen med hensyn til avgassen fås ved alle tilstander innenfor praktisk motordrift.

I drivstoff ifblge oppfinnelsen kan anvendes istedenfor bly som antibankestoff det kjente anilinet (hhv. dettes derivater), som på grunn av harpiksdannelse i forgasser og utsugningssystem såvel som smussdannelse i lagerbeholdere hittil ikke har blitt anvendt. En blyfri utgangs-bensin ble tilsatt såvel 5 til 10% av den oven angitte blandingen såvel som også 1,25 til 2,5 vol-% anilin. Man oppnådde en bkning av oktantallét med opptil 11 oktantall. Dessuten reduserte man gummidannelsen til halvpar-ten av den som forekommer i vanlig bensin. Ved praktisk drift i et motorkjbretby kunne man- i lbpet av et år ikke konstatere noen smussdannelse. Ved analyse av avgassen fra drivstoffet ifblge oppfinnelsen, hvilket inneholdt en tilsetning av anilin, kunne man overraskende, konstatere at tilsetningen av anilin (hhv. dettes derivater) ikke påvirker mengden av skadelige stoffer. I forhold til et drivstoff uten anilintilsetning kunne man hverken konstatere mer nitrogenoksyd eller aldehyd. -Dette betyr at man ved å tilsette anilin til drivstoffet har muliggjort elimineringen av blyforbindelser.

For den praktiske anvendafee er den omstendighet også meget viktig at man selv med 15 vol-% tilsetningsstoff ifblge oppfinnelsen ennå ikke kan konstatere noen vesentlig effektreduk-sjon. Også forbruket forblir fullstendig det samme. En ytterligere fordel med drivstoffet ifblge oppfinnelsen består i at de ved praktisk drift erholdte vannmengder loses, hvorved man ikke lenger har noen driftsproblemer på grunn av vann i tanken.

Ved eliminering av blyforbindelsene er det ved anvendelsen av drivstoffet og anilin ( dettes derivater, f.eks. metylanilin) ifblge oppfinnelsen mulig å fremstille drivstoff med det idag vanlige banketallet uten å hbye andelen aromater. Som kjent oppstår ved forbrenning åv aromater det kreftfremkallende [3-benzpyren. Det har derfor blitt foreslått i USA såvel som i Vest-Tyskland ikke å oke aromatinnholdet over det idag vanlige innholdet på 25 vol-%. Dessuten representerer aromatene verdi-fulle råstoffer for den kjemiske industrien.

Nærværende oppfinnelse muliggjbr således fremstillingen av blyfrie, drivstoff , hvorved de idag vanlige bensintypene kan anvendes uforandret. De raffinerte drivstoffer med tilsetning av anilin (hhv. dettes derivater) kan ifblge oppfinnelsen anvendes i motorer uten at disse blir gjenstand for noen konstruktiv forandring, og hvorved man ikke får noe tap med hensyn til effekt og heller ikke noe okt forbruk. T<y>ertimot kan de skadelige stoffene vesentlig reduseres.

En reduksjon av de skadelige stoffene til null er ved anvendelse av hydrokarboner som drivstoff ikke mulig ved hjelp av noen konstruksjons-forholdsreg.ler eller ved tilsetning av rensemidler. Innholdet av skadelige stoffer vil innstille seg som folge av naturloven og innenfor rammen av de ved praktisk drift anvendte luftforhold. Alle forholdsregler, såsom mager innstilling, etterforbrenning, tilsetning av avgass o.s.v. resulterer bare i et hbyere forbruk med dårligere effekt, og resulterer således i et unbdvendig slbseri. Med nærværende oppfinnelse er det derfor fremskaffet en mulighet for å oppnå en optimal utnyttelse av drivstoffets energi samtidig som man får de minste mengdene skadelige stoffer.

Ved undersokning og utfbrelseseksemplene i forbindelse med drivstoffet ifblge oppfinnelsen ble fblgende fremgangsmåte anvendt: Det med tilsetningsstoffet forsynte drivstoff, ble tilfort motorer til biler som befant seg på en effekttrommel-anordning, som var innrettet.for måling av biler med et akseltrykk på opptil 10 tonn; en energi på opptil 200 Hk ved hjulets omkrets og en hastighet på trommelen på opptil 200 kmh, hvorved forbrennings-luften ble levert av en blåsemaskin. På denne prbveanordning kan man simulere kjbreforholdene for alle driftstilstander som kan forekomme på veien. Driv stoff blandingene ble undersbkt på biler av forskjellige merker og av forskjellige typer. Driv-

sto f fblandingene ble undersbkt ved normale forhold ifblge de

nå gjeldende DIN- og ASTM-forskriftene. Videre ble ved hjelp av en CFR-4 motor med elektronisk innsprøytning såvel banketallet som også avgassenes sammensetning, og da spesielt avgassenes C0-innhold, hvorved man anvendte infrarbdanalyse, målt hhv. undersbkt. Verdiene ble bestemt ved hjelp av egnede analyseinstrument og oppskrevet. Foruten disse data ble olje-og kjblevann-temperaturen såvel som motorens trekkraft i Kp kontinuerlig målt og registrert. Videre ble av og til også akselerasjon og forbruk målt. Når man ikke har angitt noe annet, henfbrer de angitte verdier seg i de etterfolgende eksempler til full belastning av motoren. Oktantallet ble bestemt ved hjelp av prbvemotorer ifblge DIN 51 756 hhv.ASTM D-908 og D-937.

De enkelte komponentene av tilsetningsstoffet ifblge oppfinnelsen skal ikke oppfattes å være kjemisk rene stoffer, men tekniske produkter av vanlig handelsekvalitet. Det er klart at. de enkelte stoffene ikke nbdvendigvis må tilsettes drivstoffet som blanding, men at de også kan tilsettes hver for seg i rekkefolge, ogr dette gjelder spesielt tilsetningen av de som antibankestoff anvendte aromatiske aminene.

Fblgende eksempler skal anskueliggjbre nærværende oppfinnelse-uten å begrense denne.

EKSEMPEL 1

En i handelen vanlig forekommende normal-bensin med kokegrenser fra 35 til 200°C, densitet 0,731/15°C, et bktantall (RON) 88

og en varmeverdi på 10.200 Cal. ble tilsatt 5 vol-% av en blanding bestående av

80 volumdeler metylal, (CH30)2.CH2

20 volumdeler isopropanol (CH3)2.CH.OH Drivstoffet hadde nå en varmeverdi på 9820Cal. Drivstoffets banketall steg til RON 91, mens co-innholdet i avgassen ble redusert fra 4,65 vol-% til 3,75 vol-%. Blakkingspunktet lå ved -30°C.

EKSEMPEL 2

Normalbensin ifblge eksempel 1 ble tilsatt 10 vol-% av en blanding bestående av

30 volumdeler metanol, CH^OH

60 volumdeler dimetylacetal, (CH-jO)2.CH.CH3

10 volumdeler i-butanol, C4Hg.0H

Drivstoffet hadde nå en varmeverdi på 9660Cal. Drivstoffets banketall steg til RON 93,5, mens CO-innholdet i avgassen ble redusert fra opprinnelig 4,65 vol-% til 1,85 vol-%. Blakkingspunktet lå ved -30°C.

EKSEMPEL 3

En blyfri normalbensin som ikke inneholdt noen tilsetninger, og med kokeområde fra 35 til 200°C, en densitet på 0,734, et oktantair RON på 77 og en varmeverdi på 10.250 Cal., ble tilsatt 7,5 vol-% av en blanding bestående av

30 volumdeler metanol, CH30H

50 volumdeler metylal, (GH-jOjj.CH,,

10 volumdeler dimetylacetal (CH30)2.CH.CH3

10 volumdeler isopropanol (CH3)2.CH.OH

Drivstoffet hadde en varmeverdi på 9870 Cal. Drivstoffets oktantall steg til RON 82,5, mens CO-innholdet i avgassen ble redusert fra 4,9o vol-% til 2,7 vol-%. Blakkingspunktet lå ved -30°C.

EKSEMPEL 4

Den under eksempel 3 angitte bensin ble tilsatt 7,5 vol-%

av det likeledes i eksempel 3 nevnte tilsetningsstoff , samt dessuten 1,25 vol-% anilin.. Drivstoffet hadde nå en varmeverdi på 9850 Cal. Drivstoffets oktantall steg til RON 85, mens CO-innholdet i avgassen ble redusert fra opprinnelig 4,9 til 2,7 vol-%.

EKSEMPEL 5

En i handelen vanlig forekommende superbensin med kokegrenser fra 35 til 195°C, densitet 0,752/15°C, et oktantall RON 98 og en varmeverdi på 10.500 Cal ble tilsatt 10 vol-% metylal. Drivstoffet hadde nå en varmeverdi på 9820Cal. Drivstoffets oktantall steg fra RON 98 til RON 100, mens CO-innholdet i avgassen sank fra opprinnelig 4,50 vol-% til 2,10 vol-%. Blakkings-punktet lå ved -30°C.

EKSEMPEL 6

Superbensinen ifblge eksempel 5 ble tilsatt 5 vol-% av en blanding bestående av

30 volumdeler metanol, CH^OH

60 volumdeler dietylformal,,(C2H5O)2.CH

10 volumdeler isopropanol, (CH3)2 .CH.OH Drivstoffet hadde nå en varmeverdi på 10.290 Cal. Drivstoffets oktantall bkte til RON 99, mens CO-innholdet i avgassen sank , til 3,35 vol-%. Blakkingspunktet lå ved -30°C.

EKSEMPEL 7

En ikke blyholdig superbensin som ikke var tilsatt noen tilsetnings, stoffer og med et kokeområde på fra 35 til 195°C, en densitet på 0,754/15°C, et oktantall på RON 89,0 og en varmeverdi på 10.450' Gal. ble tilsatt lo vol-% av en blanding bestående av

8b volumdeler dietylacetal, (C2H50).CH.0H3

20 volumdeler isopropanol (CH^)2.CH.OH

•'Drivstoffet hadde nå en varmeverdi på 10.140 Cal. Drivstoffets oktantall bkte til RON 94,5, mens CO-innholdet i avgassen sank fra opprinnelig 3,90 vol-% til 1,75 vol-%. Blakkingspunktet lå ved -30°C.

EKSEMPEL 8 •

Bensinen ifblge eksempel 7 ble tilsatt 10 vol-% av en blanding bestående av

20 volumdeler metanol, CH^OH

70 volumdeler metylal, (CH30).CH2

10 volumdeler isobutanol, C^HgOH

Drivstoffet hadde en varmeverdi på 9830 Cal. Drivstoffets oktantall bkte til RON 94,0, mens CO-innholdet sank fra opprinnelig 3,90 col-% til 1,05 vol-%. Blakkingspunktet var -30°C.

EKSEMPEL 9

Et drivstoff som var sammensatt av

10 volumdeler petroleter med et kokeområde fra 40 til 60°C,

10 volumdeler bensinfraksjon med et kokeområde fra 60 til 80°C 20 volumdeler bensinfraksjon med et kokeområde fra 8o til 120°C, 20 volumdeler bensinfraksjon med et kokeområde fra 100 til 140°C, 10 volumdeler testbensinfraksjon med et kokeområde fra 140- til 200°C,

10 volumdeler benzen,

10 volumdeler toluen, og

10 volumdeler xylen,

som oppviste et oktantall på RON 68 og en varmeverdi på

10.620 Cal. ble tilsatt 5 vol-% av en blanding bestående av

30 volumdeler metanol

20 volumdeler metylal

30 volumdeler metylacetat

20 volumdeler isopropanol

Drivstoffet hadde en varmeverdi på 10.380 Cal. Drivstoffets oktantall bkte til RON 73, mens CO-innholdet i avgassen sank fra 2,9 til 2,0 vol-%. Blakkingspunktet lå ved -30°C.

EKSEMPEL 10

Drivstoffet ifblge eksempel 9 ble tilsatt 10 vol-% av en blanding som er beskrevet i eksempel 9. Drivstoffet hadde nå en varmeverdi på 10.040 Cal. Drivstoffets oktantall steg til RON 75, mens CO-innholdet i avgassen sank fra 2,9 til 1,1 vol-%- Blakkingspunktet lå ved -29°C.

EKSEMPEL 11

Drivstoffet ifblge eksempel 9 ble tilsatt 10 vol-% av en blanding som likeledes er beskrevet i eksempel 9, såvel som 1,25 vol-% anilin. Drivstoffet, hadde nå en varmeverdi på 10.020 Cal. Drivstoffets oktantall steg til RON 84, mens CO-innholdet i avgassen sank frå 2,9 vol-% til 1,1 vol-%. Blakkingspunktet lå under -30°C.

EKSEMPEL 12

Den i eksempel 3 angitte bensin ble tilsatt 10 vol-% av den i eksempel 9 angitte blandingen såvel som 1,25 vol-% anilin. Drivstoffet hadde nå en varmeverdi på 9680 Cal. Drivstoffets oktantall steg til RON 88, mens CO-innholdet i avgassen sank fra 1,20 vol-% til 0,21 vol-%. Blakkingspunktet lå ved -30°C.

EKSEMPEL 13

En i handelen vanlig forekommende normalbensin med kokegrenser på 35 til 200°C, densitet på 0,731/15°C, et oktantall på RON 88, og en varmeverdi på 10.200 Cal. ble tilsatt 2 vol-% av en blanding bestående av

20 volumdeler metylacetat

18 volumdeler metylal

30 volumdeler metanol

20 volumdeler isopropanol

IO volumdeler paraldehyd

2 volumdeler vann

Drivstoffet hadde nå en varmeverdi på 10.100 Cal. Drivstoffets banketall steg til RON 88,5, mens CO-innholdet i avgassen sank fra 2,30 til 1,84 vol-%. Motorens trekkraft forble uforandret ved 52 Kp.

EKSEMPEL 14

Forsbket fra eksempel 13 ble gjentatt, hvorved bensinen imidler-•'tid ble tilsatt 12 vol-% av blandingen. Drivstoffet hadde nå

en varmeverdi på 9.580 Cal. Drivstoffets banketall steg til RON 94,4, mens CO-innholdet sank fra 2,30 til 0,34 vol-%. Motorens trekkraft sank fra 52 Kp til 50,5 Kp.

EKSEMPEL 15

Forholdene ved tilsetningen av den i eksempel 13 og 14 angitte blandingen til den i disse eksempler angitte og i handelen vanlig forekommende normalbensin skal anskueliggjbres nærmere ved hjelp av diagrammet i fig. 1, hvorved absissen angir den tilsatte mengde av blandingen i vol-%, og ordinaten angir forbrenning smbtorens trekkraft i Kp, og på den annen side CO-innholdet i avgassen i vol-%. Kurvens forlbp viser at med bkende tilsatt mengde, så reduseres CO-innholdet (kurve 2) i avgassen, mens trekkraften (kurve 1), som er et mål for motorens ydeevne, nesten forblir konstant.

De ovennevnte resultater fås også i de tilfeller hvor varmeverdien til de tilsetnings, stoff rie og de med tilsetningsstoffer blandede drivstoffer ligger betydelig lenger fra hverandre enn det som er tilfellet i eksemplene 13 og 14. Det antas at den ved nærvær av tilsetningsstoff bkede forbrenningen til CC^ ligger til grunn for dette forhold.

EKSEMPEL 16

En blyfri normalbensin, som ikke inneholder noen tilsetninger, og med kokeområde på 35 til 200°C, en densitet på 0,734/15°C,

et oktantall på RON 77 og en varmeverdi på 10.250 Cal. ble tilsatt 5 vol-% av en blanding bestående av 30 volumdeler metanol, 10 volumdeler metylal, 30 volumdeler metylacetat,

20 volumdeler isopropanol, 10 volumdeler paraldehyd og dessuten 1,25 vol-% anilin. Drivstoffet haddet nå en varmeverdi på

9980 Cal. Drivstoffets oktantall bkte til RON 83, mens CO-innholdet i avgassen sank fra 2,50 vol-% til 1,05 vol-%.

EKSEMPEL 17

Forsbket fra eksempel 16 ble gjentatt, hvorved man imidlertid tilsatte 2,5 vol-% anilin istedenfor 1,25 vol-%. Drivstoffet hadde nå en varmeverdi på 9960 Cal. Drivstoffets oktantall bkte til RON 87, mens CO-innholdet i avgassen sank fra 2,5 vol-% til 0,52 vol-%.

EKSEMPEL 18

Arbeidsforholdene ifblge eksemplene 16 og 17, og med andre anilin-innhold anskueliggjbres ved diagram i fig. 2, hvor absissen viser den tilsatte mengde anilin i vol-%, og ordinaten viser RON. Kurve 4 sammenfatter verdiene som fås med bensin når bare anilin anvendes som erstatning for bly-etyl. Kurve 3 viser de. langt bedre banketallene som oppnås når bensinen tilsettes ytterligere 5 vol-% av det i eksemplet angitte tilsetning smidlet .

EKSEMPEL 19

Den blyfrie normalbensinen ifblge eksempel 16 ble tilsatt

7,5 vol-% av en blanding bestående av

33,0 volumdeler anilin

19,0 volumdeler metanol

6,7 volumdeler metylal

19,0 volumdeler metylacetat

13,4 volumdeler isopropanol

6,7 volumdeler paraldehyd,, og

2,2 volumdeler vann

Drivstoffet hadde nå en varmeverdi på 9660Cal. Drivstoffets banketall steg til RON 95, mens CO-innholdet sank fra 2,30 til 0,32 vol-%. Motorens trekkraft sank fra 52 Kp til 51 Kp.

EKSEMPEL 20

Diagrammet i fig. 3 sammenfatter tallrike forsbk, hvorved CO-innholdet i avgassen ved full belastning bestemmes ved hjelp av med hensyn til sin forbrenning tre forskjellige motorer.

På absissen angis mengden tilsetnings.stoff i vol-%, og på ordinaten angis mengden CO i avgass. Kurven 5 ble bestemt med en 4-sylindermotor med fallforgasser, kurve 6 med en 6-sylindermotor med dobbelforgasser og kurve 7 med en 4-sylindermotor med termisk etterforbrenning, og hvorved man anvendte den samme bensin.

Kurvene viser at man tross motorbetingede forskjellige C0-'mengder i avgassen med tilsetningsstoffet ifblge oppfinnelsen oppnår for alle motorer ca. samme, store relative reduksjon i CO-innholdet i avgassen ved anvendelse av tilsetnings, stoff et ifblge oppfinnelsen. Med tilsetningsstoffet ifblge oppfinnelsen forsterkes de motorkonstruktive forholdsregler for minskning av CO-inriholdet i avgassen betydelig uten at man må ta med på kjbpet en redusert ydelsesevne.

EKSEMPEL 21

En i handelen ofte forekommende normalbensin med kokegrenser fra 35 til 200°C, densitet 0,731/15°C, et oktantall RON 88 og en varmeverdi på 10.100 Cal. ble tilsatt 5 vol-% av en blanding bestående av

4o volumdeler metylal (CH30)

40 volumdeler metanol CH^OH

20 volumdeler isopropanol (Cf^^CHOH

Drivstoffet hadde nå en varmeverdi på 9840 Cal. Drivstoffets banketall steg til RON 88,9. CO-innholdet i avgassen sank fra 2,30 vol-% til 1,27 vol-%. Trekkraften forble uforandret ved 52 Kp.

Innholdet av nitrogenoksyd falt fra 4600 ppm til 4000 ppm, aldehydinnholdet fra 20 til 11 ppm. Forbruket var 0,13 liter mer pr. 100 km.

EKSEMPEL 22

En i handelen vanlig forekommende normalbensin som nevnt under eksempel 21, ble tilsatt 5 vol-% av en blanding bestående av 40 volumdeler metylal

40 volumdeler metanol

20 volumdeler isopropanol, og dessuten

1,25 vol-% anilin.

Blandingen hadde nå en varmeverdi på 9840 Cal. Drivstoffets banketall steg til RON 92. CO-innholdet i avgassen sank fra 1,33 vol-% til 1,08 vol-%. Trekkraften forble utforandret ved 61 Kp. Innholdet av nitrogenoksyd falt fra 4600 til 3820 ppm, hvorved aldehydinnholdet forble konstant ved 20 ppm.

EKSEMPEL 23

En i handelen vanlig forekommende normalbensin som angitt under eks. 23, ble tilsatt 10 vol-% av en blanding bestående av

40 volumdeler metylal

4o volumdeler metanol

20 volumdeler isopropanol

Blandingen hadde nå en varmeverdi på 9500 Cal. Oktantallet steg til RON 90,2. CO-innholdet i avgassen falt ved full belastning fra 1,15 vol-% til 0,60 vol-%, ved tomgang fra 4,65 vol-% til 3,75 vol-%. Trekkraften forble uforandret ved 81 Kp. Innholdet av nitrogenoksyd falt fra 4600 til 3600 ppm, og innholdet åv aldehyder fra 20 til lo ppm.

Som bevis for den synergistiske effekten av blandingen ble fblgende sammenligningsforsbk gjennomfbrt:

a) En normalbensin som angitt under 1) ble tilsatt 5 vol-%

metanol. Blandingen ble uklar og separerte ved +8°C.

b) En i handelen vanlig forekommende superbensin med koke-

grensen på 35 til 195°c, en densitet på 0,752/15°C, et

oktantall på RON 98 og en varmeverdi på 10.500 Cal. ble tilsatt 10 vol-% isopropanol. Varmeverdien var nå 10.260

Cal. Oktantallet bkte til RON 98,8, CO-innholdet sank fra

2,30 til 0,78 vol-%. Innholdet av nitrogenoksyder steg fra 4200 til 4620 ppm, og innholdet av aldehyder fra 18

til 30 ppm.

EKSEMPEL 24

En ikke blyholdig superbensin, som ikke var tilsatt noe, og

med kokeområde på 35 til 195°C, densitet på 0,754 ved 15°c, et oktantall RON på 89,0 og en varmeverdi på 10.450 Cal. ble til-

satt 5 vol-% av en blanding bestående av

40 volumdeler metylal

40 volumdeler metanol

20 volumdeler isopropanol, og dessuten 1,25 vol-% mondmetylariilin.

Drivstoffet hadde nå en varmeverdi på 10.340 Cal. Drivstoffets oktantall steg til RON 96,5. CO-innholdet i avgassen falt ved 'full belastning fra 1,37 vol-% til 1,05 vol-%. Innholdet av nitrogenoksydér falt fra 5100 ppm til 4800 ppm, og aldehyd-

innholdet falt frå 18 til 12 ppm. Trekkraften forble ufor-

andret ved 61 Kp.

Claims

Drivstoff med konstant varmeverdi til drift av forbrenningsmotorer, og som gir redusert CO-innhold i avgassene, og som innholder en blanding av en eller flere oksygenholdige forbindelser som acetaler, alkoholer og estere, eventuelt anilin eller derivater av dette, og i handelen vanlig forekommende bensiner,

såvel som i disse blandbare, lesninger, karakterisert ved at det som tilsetningsstoff inneholder en blanding av forbindelser av formelen

hvor R1 betyr H eller CH3, R2 og R3 CH3, C H C^H eller c4Hg/ og eventuelt en eller flere andre kjente oksygenholdige forbindelser, anilin eller rretylanilin, eller vann, i en mende på 0,2 - 12, fortrinnsvis 0,5 - 10 volum% av den totale mengde drivstoff.