NO155394B - Forgasserdrivstoff. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører høyverdige forgasserdrivstoffer som utmerker seg ved høye oktantall, et redusert innhold av hydrokarboner, karbonmonoksyder og spesielt av nitrogenoksyder i avgasser fra forbrenningsmotorer med fremmed-tenning. Drivstoffene ifølge oppfinnelsen oppnår oktantall som muliggjør helt å se bort fra en ekstra blytilsetning.

Drivstoffene ifølge oppfinnelsen utmerker seg videre ved at det oppnås lave uklarhetspunkter, en forhøyet oksydasjonsstabilitet og en nedsettelse av det spesifikke ene rgi fo rbruk.

For økning av den motoriske virkningsgrad som fører til en nedsettelse av det spesifikke drivstofforbruk, bidrar i høy grad komprimeringsforholdet. Den herav resul-terende banketendens av motoren må tas hensyn til ved økning av drivstoffets oktantall. Hertil tilsettes til drivstoffet antibankemidler, spesielt blyalkyler, alkylatbensin eller aromater. Uheldig utvirker er den dermed forbundne høye avgassbelastning. Ved siden av giftige forbrennings-produkter av blyforbindelsen iakttas en økning av innholdet av nitrogenoksyder på grunn av den høyere brennromtemperatur. Skal blyinnholdet nedsettes så kan oktantallet innstilles

ved øket tilsetning av aromater. I stedet for en del av aromaten kan det også tilsettes oktantalløkende isoparafiner inneholdende store mengder i alkylatbensinen.

Nedsettelsen av skadestoffene, spesielt nitrogenoksydene oppnås imidlertid ikke herved.

Videre er det kjent at ved tilsetning av

metanol kan oktantallet økes og avgassbelastningen senkes.

For imidlertid å drive en fremmedtent forbrenningsmotor med

et forgasserdrivstoff som inneholder mere enn 5 vol.%

metanol, må kjøretøy drevet med slike motorer utrustes med metanolresistente tetningsmaterialer. Videre består en tungtveiende ulempe av en tilblanding på vesentlig mere enn 5 vol.% metanol i at ved vekseldrift mellom metanol-hydrokarbonblanding og ren hydrokarbon-blanding med vanlige forgasser-

og innsprøytningsinnretninger må luft-drivstoff-forholdet innstilles således at for ren hydrokarbondrift overholdes avgass-retningslinjene med hensyn til skadestoffmengden.

En på dette luft-drivstoff-forhold innstillet fremmedtent forbrenningsmotor kan da ved drift med et metanoldrivstoff som inneholder mer enn 5 vol.% metanol ikke mer nå en maksimalt mulig ytelse.

Det er også kjent til drivstoffet å blande metyl-tert.-butyleter eller metyl-tert.-amyleter. Av ulempe er at disse komponenter alene ikke kan tilsettes i ønskelige store mengder da det for forgassermotorer ifølge DIN 51 600 og andre internationale normer foreskrevne flyktighets-forhold da ikke mer kan overholdes.

Ved foreliggende oppfinnelse fjernes nevnte ulemper og det muliggjøres nye tekniske løsninger. Oppfinnelsen har til oppgave å finne kombinasjoner av stoffer som er egnet til fremstilling av blytilblandet eller ikke-blytilblandet forgasserdrivstoffer for fremmedtente forbrenningsmotorer, de bidrar til nedsettelse av det spesifikke energi- og drivstoff-forbruk og utmerker seg ved høye oktantall samt forbedret avgasskvalitet.

Oppfinnelsen vedrører forgasserdrivstoffer som inneholder etere og eventuelt alkoholer, idet drivstoffet er karakterisert ved at det inneholder 2-65 vol.% av en tilsetning som består av

a) 5-35 vol.% metyl-tert.-butyleter,

b) 5-40 vol.% isopropyl-tert.-butyleter,

c) 5-40 vol.% sec.-butyl-tert.-butyleter,

d) 0-20 vol.% tert.-butanol,

e) 0-20 vol.% sec.-butanol,

f) 0-20 vol.% isopropanol og

g) 0-15 vol.% metanol

idet summen av a), b), c), d), e), f) og g) utgjør 100 vol.%,

og summen av d), e), f) og g) maksimalt utgjør 50 vol.%.

Forgasserdrivstoffer ifølge oppfinnelsen består av en hydrokarbonholdig grunnkomponent og 2 - 65, fortrinnsvis 10 - 30 volumprosent av tilsetningsmidlet. Den hydrokarbonholdige grunnkomponent kan f.eks. være enhver raffinering av hydrokarbonblandinger dannet også oksygenforbindelseinneholdende blanding med egnet koke-forhold. Spesielt er det som grunnkomponenter også egnet en hydrokarbonholdig blanding som ikke som sådan og ikke uten tilsetning av andre komponenter foruten eterblandingen ifølge oppfinnelsen kan forarbeides til et spesifikasjonsriktig forgasserdrivstoff som f.eks. "straight run"-bensin.

Spesielt fordelaktig er tilsetinger, hvori volumforholdet mellom metyl-tert.-butyleter og isopropyl-tert.-butyleter og sec.-butyl-tert.-butyleter utgjør ca. 1 : 1 :1.

Forbedring av oktantallene og nedsettelse av hydrokarbon og nitrogenoksydene i avgassen iakttas uavhengig av sammensetningen av den som grunnkomponent anvendte hydrokarbonfraksjon, når forgasserdrivstoffet inneholder tilsetningene ifølge oppfinnelsen. Det foretrekkes volumforhold mellom isopropanol og isopropyl-tert . -butyleter fra 1:4 til 1:10 og mellom sec.-

butanol og sec.-butyl-tert.-butyleter fra 1:5 til 1:20.

Drivstofftilsetningene ifølge oppfinnelsen fører til en spesielt bedre regulert forbrenning av drivstoffet, hvorved det oppnås større økonomi og høyere ytdelse, samt et lavere skadestoffinnhold i avgassen. En spesiell fordel ligger deri at det kan sees bort fra de for tiden for forbrenningsregulering anvendte blyforbindelser. Ved anvendelsen ifølge oppfinnelsen av eter- resp. eteralkohol-blandingene foregår en jevn fordeling av de oksygenholdige komponenter over drivstoffet samlede kokeområdet, hvorved disse fordeler sikres alle driftstilstander av motoren som starting, akselerering, tomgang osv. Dessutei blir ved disse komponenter overopphetningstilstander, hvorved det kan opptre materialskader i brennrommet, ikke bare unngåti men det opptrer sogar merkbar temperatursenkning i forhold ti<.>' drift med vanlig forgasserdrivstoff.

Mens de hittil allerede anvendte komponenter-metyl-tert.-butyleter - bare i begrenset grad uten nærvær av blyforbindelser øker oktantallet, foregår ved eter-alkohol-blandinger ifølge oppfinnelsen stadig med kon-sentrasjonen økende oktantallforbedring, også når "de ikke tilsettes blyforbindelser. Størrelsen av den oppnåelige oktantalløkning og den relative nedsettelse av skadestoffmengden i avgassen sees av sammenligningsforsøkene.

Ifølge oppfinnelsen kan det fremstilles et forgasserdrivstoff som har så høye oktantall at motoren kan drives med komprimeringsforhold som går tydelig ut over de for tidligere seriemessig fremstilte motorer. Ved komprimeringsforhold på f.eks. 12 : 1 til 14 :1 nedsettes i tydelig det spesifikke drivstofforbruk og derved også den absolutte mengde avgass og skadestoffer.

En ytterligere positiv effekt med hensyn til avgassnedsettelse oppnås ved at forgasserdrivstoff ifølge oppfinnelsen kan fremstilles blyfri, hvorved de kjente ; forholdsregler til avgass-etterforbrenning ved hjelp av katalysatorer kan foretas økonomisk fordelaktig. De disponerbare etterforbrenningskatalysatorer aktiveres som kjent av bly og er derved bare av kort levetid, altså uøkonomiske ved anvendelse av blytilsatte drivstoffer.

) Anvendelsen av eter- resp. eter-ålkohol-blandingene er fordelaktige i forhold til anvendelsen av bare en eter, spesielt anvendelsen av bare metyl-tert.-butyleter spesielt når det ifølge oppfinnelsen fremstilles blyfrie kraftstoffer. Som sammenligningsforsøkene viser avtar den

; oppnåelige relative oktantalløkning uttrykt ved blindverdier,

f.eks. av motoroktantall, ved tilsetning av metyl-tert.-butyl eter alene med økende innhold. Ved tilsetning bare av isoprc pyl-tert.-butyleter og/eller sek.-butyl-tert.-butyleter øker den relative oktantalløkning, likeledes uttrykt ved blindverdien med økende innhold. Ved anvendelse av eter-alkohol-blandingen ifølge oppfinnelsen øker stadig de oppnåelige oktantalløkninger med de til grunnkomponentene tilsatte mengder.

Tilsetningen av store mengder av en enkelt

eter påvirker dessuten flyktighetsforholdet. Således økes den ved lave temperaturer varmdampbare del ved tilsetning av metyl-tert.-butyleter alene utillatelig sterkt, hvilket med vanlige med forgassere utrustede motorer kan føre til forstyrrelser. Ved tilsetning av blandingen ifølge oppfinnelsen derimot økes bensinens oktantall og skadestoffene i avgassen nedsettes uten at det kommer til slike forstyrrelser. Grunnen dertil ligger i forbedrede fordampnings-forhold av blandingen ifølge oppfinnelsen: Kokekurven av eter-alkohol-blandingene rekker over et bredere område (55 - 115°C). Dette er spesielt viktig for forgasserdriv-stof f er, som anvendes om sommeren eller i land med stadig høye omgivelsestemperaturer.

For lagring av drivstoffene ifølge oppfinnelsen er det av betydning at tilsetningen av eter- resp. eter-alkohol-blandingen øker drivstoffenes oksydasjonsstabilitet.

Drivstoffene ifølge oppfinnelsen korroderer ikke drivstoffbeholder, motor osv. anvendt metallisk virkningsstoff, kunststoffdeler og tetningsmaterialer.

En videre positiv effekt er at overfor andre oksygener inneholdende komponenter som metanol og etanol forbedret vannopptagsevne og oppløsningsmiddelforhold. Herved underbindes faren for faseadskillelse, frembragt med mindre mengder vann, og oppnås meget lave uklarhetspunkter.

Drivstoffende ifølge oppfinnelsen egner seg

ved meget gode motorforhold. De muliggjør en forstilling av tenntidspunktet i forhold til tiden for markedsvanlige drivstoffer. Derved kan det med drivstoffene ifølge oppfinnelsen sammenlignet med de vanlige oppnås høyere gateoktantall.

Eksempler

Ved sammenblanding av komponentene ble det fremstillet en eterblanding

1. 3 3,3 vol.% metyl-tert.-butyleter 33,3 vol% isopropyl-tert.-butyleter

33,3 vol.% sek.-butyl-tert.-butyleter

og en eter-alkohol-blanding

2. 28,3 vol.% metyl-tert.-butyleter 28,3 vol.% isopropyl-tert.-butyleter 28,3 vol.% sek.-butyl-tert.-butyleter

5 vol.% metanol

5 vol.% isopropanol

5 vol.% sek.-butanol

som ved resultatvising ved følgende sammenligningsforsøk betegnes som Bl og B2.

Sammenligningsforsøk:

Hver gang 5, 10 og 20 volumdeler av de enkelte

ifølge oppfinnelsen anvendte eter metyl-tert.-butyleter (MTB), isopropyl-tert.-butyleter (PTB) og sek.-butyl-tert.-butyleter (BTB) ble blandet med 95, 90 og 80 volumdeler av en forgasser-drivstof f-grunnkomponent (GK1). Grunnkomponenten var en ved raffinering av jordolje dannet hydrokarbonblanding som anvendes til fremstilling av superdrivstoff og uten blytilsetning har et motor-oktantall (MOZ) på 84 og et research-oktantall (ROZ) på 93.

Ved hjelp av en CFR-prøvemotor ble det målt

MOZ av de enkelte blandinger hver gang uten blytilsetning

og med 0,15 g pr. liter ublandet (+Pb), og av dette såvel som MOZ av grunnkomponenten under antagelse av en lineær avhengighet beregnet MOZ av den rene eter (blindverdi).

Resultatene i tabell 1 viser ved ikke-blyblandet drivstoffer et sterkt fall av MOZ-blindverdien av metyl-tert.-butyleteren med økende tilsetning, mens MOZ-blindverdien av isopropyl-tert .-butyleter og av sek.-butyl-tert.-butyleter øker.

På samme måte ble det fremstilt blandinger

av 95, 90, 80 og 50 volumdeler av en tilsvarende grunnkomponent (GK2), som har en MOZ på 84,5 og en ROZ på 95, og 5, 10, 20 og 50 volumdeler av eter-alkohol-blandingen i ifølge eksempel 2, målt MOZ og ROZ av de ikke-blytilblandede blandinger og tilsetningens blindverdier beregnet. Resultatene er gjengitt i tabell 2.

Forbedringen av oktantallene såvel av handelsvanlig superdrivstoff (SVK) ifølge DIN 51 600, forblir med 0,15 g pr. liter, som også den allerede omtalte uforblyede grunnkomponent (GK2) ved tilsetningen ifølge oppfinnelsen fremgår av tabell 3.

Tabell 4 viser at det ved tilsetningene ifølge oppfinnelsen uten videre er mulig å overholde spesifikasjonen ifølge DIN 51 600 (spalte 1) såvel for forblyede (spalte 2) som også spesielt for uforblyede (spalte 3) blandinger. Derimot lykkes dette ikke ved tilsetning av metyl-tert.-butyleter alene (spalte 5) f.eks. til en "straight run"-bensin (SR) med butantilsetning (Bu), hvorav det imidlertid ved tilsetning av blandingen ifølge oppfinnelsen (spalte 4) kan fremstilles et superdrivstoff som oppfyller spesifikasjonen ifølge DIN 15 600.

For maling av skadestoffer i avgassene ble

en 2,0 1 innsprøytningsmotor, komprimering 9,4 : 1 (fabrikat Opel) drevet såvel med handelsvanlig superdrivstoff ifølge

DIN 51 600, forblyet med 0,15 g pr. liter, som også med en ifølge oppfinnelsen "straight-run"-bensin-eter-alkoholblanding. For sammenlignbarhet av måleresultatene ble hver gang innholdet av karbonmonoksyd i avgassene innstilt på 2,0 vol.%.

De enkelte avgassbelastninger samt det spesifikke energifor-bruk er sammenstilt i tabell 5.

De gunstige motoriske forhold av drivstoffene ifølge oppfinnelsen fremgår av følgende sammenligningsforsøk: På 3n 1,2 1-motor med en komprimering på 9 :1 (Opel Kadett) ble det hver gang etter innstilling av karbonmonoksydinnholdet i avgassen på 2 vol.%, fastslått tidspunktet for begynnende banking ved full gass, nemlig ved drift av motoren med handelsvanlig superdrivstoff ifølge DIN 51 600, forblyet med 0,15 g pr. liter og med et forblyet samt et ikke-forblyet drivstoff ifølge oppfinnelsen. I tabell 6 er det angitt differansen av tenntidspuhktet ved drift med drivstoffene ifølge oppfinnelsen i forhold til disse ved drift med markeds vanlig superdrivstoff i vinkelgrader av kamakselen(°KW).

For bestemmelse av oksydasjonsstabiliseringen ved eterene som anvendes ifølge oppfinnelsen ble det fastslått induksjonsvarigheten etter DIN 51 780 på handelsvanlig superdrivstoff alene samt i blanding med hver gang 20 vol.% metyl-tert.-butyleter, isopropyl-tert.-butyleter og sek.-butyl-tert.-butyleter. Resultatene er vist i tabell 7.

Claims (9)

1. Forgasserdrivstoffer som inneholder etere og eventuelt alkoholer, karakterisert ved at drivstoffet inneholder 2-65 volum-% av en tilsetning som består av a) 5-35 volum-% metyl-tert.-butyleter, b) 5-40 volum-% isopropyl-tert.-butyleter, c) 5-40 volum-% sec.-butyl-tert.-butyleter, d) 0-20 volum-% tert.-butanol, e) 0-20 volum-% sec.-butanol, f) 0-20 volum-% isopropanol og g) 0-15 volum-% metanol idet summen av a), b), c), d), e), f) og g) utgjør 100 volum-%, og summen av d), e), f) og g) maksimalt utgjør 50 volum-%.

2. Forgasserdrivstoff ifølge krav 1, karakterisert ved at summen av d), e), f) og g) maksimalt utgjør 25 volum-%.

3. Forgasserdrivstoff ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det inneholder 10-30 volum-% av tilsetningen-

4. Forgasserdrivstoff ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at tilsetningen inneholder metyl-tert.-butyleter, isopropyl-tert.-butyleter og sec.-butyl-tert.-butyleter i volumforholdet 1:1:1.

5. Forgasserdrivstoff ifølge krav 1-4, karakterisert ved at tilsetningen til 1-10 volum-% består av tert.-butanol.

6. Forgasserdrivstoff ifølge krav 5, karakterisert ved at tilsetningen til 1-10 volum-% består av sec.-butanol.

7. Forgasserdrivstoff ifølge et av kravene 1-6, karakterisert ved at tilsetningen til 1-10 volum-% består av isopropanol.

8. Forgasserdrivstoff ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at tilsetningen inneholder isopropyl-tert.-butyleter og isopropanol i volumforhold 4:1 til 10:1.

9. Forgasserdrivstoff ifølge et av kravene 1-8, karakterisert ved at tilsetningen inneholder sec.-butyl-tert.-butyleter og sec.-butanol i volumforhold 5:1 til 20:1.