NO793805L

NO793805L - FUEL FOR COMBUSTION ENGINES.

Info

Publication number: NO793805L
Application number: NO793805A
Authority: NO
Inventors: Aldo Bergonzoni; Emilio Bettolo
Original assignee: Aldo Bergonzoni; Emilio Bettolo
Priority date: 1979-07-26
Filing date: 1979-11-23
Publication date: 1981-01-27
Also published as: FI793644A; PT70526A; GT197959656A; NZ192113A; ZA794598B; BR7905410A; IL58695A0; JPS57111387A; DK496579A; CU21007L; GR73906B; AU5310779A; CU35134A

Description

Oppfinnelsen angår brensel for innvendige forbrenningsmotorer . The invention relates to fuel for internal combustion engines.

Det er velkjent at undersøkelser og forsøk stadig utføres for å forbedre egenskapene og oppførselen av brensel for innvendige forbrenningsmotorer, spesielt hva gjelder deres varmekapasitet, antennelsesegenskaper, smøreevne og renseevne og spesielt muligheten for å oppnå en maksimal reduksjon av rester'i ekshaustgassen, som carbonmonoxyd og nitrogenoxyder, som kan virke negativt inn på forurensningen av atmosfæren. It is well known that research and trials are constantly being carried out to improve the properties and behavior of fuels for internal combustion engines, especially as regards their heat capacity, ignition properties, lubricity and cleaning ability and especially the possibility of achieving a maximum reduction of residues' in the exhaust gas, such as carbon monoxide and nitrogen oxides, which can have a negative effect on the pollution of the atmosphere.

Forsøket på å forbedre bruksegenskapene for disse brensler er for tiden stimulert av kjennskapet til den begresede jord-oljemengde i kjente kilder og den konstante økning i prisen på råolje. The attempt to improve the utility properties of these fuels is currently stimulated by the knowledge of the limited amount of ground-oil in known sources and the constant increase in the price of crude oil.

Ut fra undersøkelser som hittil er blitt utført er flere interessante forslag blitt fremmet som er blitt rettslig be-skyttet på grunn av den økonomiske verdi som de representerer. Alle disse gjelder i alminnelighet tilsetningsmidler som når Based on research that has been carried out so far, several interesting proposals have been put forward which have been legally protected because of the economic value they represent. All of these generally apply to additives such as

de tilsettes til naftha, fører til ett eller flere av de efter-søkte forbedrede resultater. Under denne gruppe finnes forslag om rense- og antifrysetilsetningsmidler, oxydasjons- og korrosjonsinhibitorer, midler for å forbedre octantallet og forbindelser som hindrer eller nedsetter motorbanking, for-brenningsforbedrende midler og, spesielt for middels tunge brensler, som de som anvendes i dieselmotorer, flytbarhets-forbedrende midler etc. they are added to naphtha, leading to one or more of the sought-after improved results. Under this group there are proposals for cleaning and antifreeze additives, oxidation and corrosion inhibitors, octane improvers and compounds that prevent or reduce engine knocking, combustion improvers and, especially for medium-heavy fuels such as those used in diesel engines, fluidity enhancing agents etc.

Forskningen har mer nylig befattet seg med oppnåelse av brenselsblandinger hvori andelen av mineralbrensel reduseres noe i forhold til den samlede blanding ved å erstattes med fornybare brensler. The research has more recently dealt with obtaining fuel mixtures in which the proportion of mineral fuel is somewhat reduced in relation to the overall mixture by replacing it with renewable fuels.

Innen denne gruppe kan henvisning gjøres til f.eks. US patentskrift nr. 4022589 som angår et forbedret rensetilset-ningsmiddel som generelt omfatter 10-50 vektdeler polybuten-amin med en molekylvekt av 600-3000 i blanding med en paraffinisk smøremiddelolje som er oppløsningsmiddelraffinert. Within this group, reference can be made to e.g. US Patent No. 4022589 which relates to an improved cleaning additive which generally comprises 10-50 parts by weight of polybutene amine having a molecular weight of 600-3000 in admixture with a solvent-refined paraffinic lubricant oil.

US patentskrift nr. 3877887 angår på sin side et brenselUS patent document no. 3877887, on the other hand, relates to a fuel

av hydrocarboner med et kokepunkt innen kokepunktsområdet for naftha, blandet med 0,03-1,0 vekt% av en paraffinisk olje-fraksjon som består av minst 55% paraf f iniske hydrocarboner og under 16% aromatiske hydrocarboner og med en molekylvekt av of hydrocarbons with a boiling point in the boiling point range of naphtha, mixed with 0.03-1.0% by weight of a paraffinic oil fraction consisting of at least 55% paraffinic hydrocarbons and less than 16% aromatic hydrocarbons and with a molecular weight of

540-850. 540-850.

US patentskrift nr. 3902868 angår en annen side av samme sak og foreslår at et tilsetningsmiddel skal tilsettes i form av en damp til et brensel, som naftha, i det kammer hvori den sistnevnte blandes med luft. Dette tilsetningsmiddel utgjøres av en blanding av alkohol, som methanol og vann, i en mengde av 20-60 volum% for methanolens vedkommende og 80-40 vekt% for vannets vedkommende. Dette tilsetningsmiddel tilsettes i en mengde av 0,2-1,2 vekt% i forhold til den samlede vekt av nafthaen. US Patent No. 3902868 relates to another side of the same issue and proposes that an additive should be added in the form of a vapor to a fuel, such as naphtha, in the chamber in which the latter is mixed with air. This additive consists of a mixture of alcohol, such as methanol and water, in an amount of 20-60% by volume for the methanol and 80-40% by weight for the water. This additive is added in an amount of 0.2-1.2% by weight in relation to the total weight of the naphtha.

Et interessant tilsetningsmiddel er beskrevet i US patentskrift nr. 4036604 som angår en blanding av terpentin, alkohol og aceton, hvori mengden av aceton er avhengig av den anvendte type alkohol og av brukstemperaturen for blandingen. Denne blanding kan også anvendes som et brensel. An interesting additive is described in US Patent No. 4036604 which relates to a mixture of turpentine, alcohol and acetone, in which the amount of acetone depends on the type of alcohol used and on the temperature at which the mixture is used. This mixture can also be used as a fuel.

I US patentskrifter nr. 3901664 og nr. 3988122 er beskrevet brensler som inneholder 1-40 volum% av et oxylat og 99-60 volum% av lette hydrocrackede fraksjoner. Betegnelsen "oxylat" er anvendt for å angi en blanding av tert. butyl-alkohol, isopropylalkdhol og methanol. US patent documents no. 3901664 and no. 3988122 describe fuels which contain 1-40% by volume of an oxylate and 99-60% by volume of light hydrocracked fractions. The term "oxylate" is used to denote a mixture of tart. butyl alcohol, isopropyl alcohol and methanol.

Endelig er i US patentskrift nr. 3925031 et tilsetningsmiddel beskrevet som består av en blanding av nafthalen, kamfer, toluen, benzilisk alkohol og naftha. Denne blanding kan også inneholde en liten mengde av en lavere alkohol. Finally, US Patent No. 3925031 describes an additive which consists of a mixture of naphthalene, camphor, toluene, benzyl alcohol and naphtha. This mixture may also contain a small amount of a lower alcohol.

De ovennevnte patentskrifter utgjør bare en del eksempler på det arbeide som er blitt utført innen dette område i de siste par år og som delvis angår den foreliggende oppfinnelse. Det er av interesse å påpeke at alle disse, bortsett fra The above-mentioned patent documents constitute only a few examples of the work that has been carried out in this area in the last couple of years and which partly relates to the present invention. It is of interest to point out that all these, except

ett patentskrift, angår tilsetningsmidler som må tilsettes i små mengder til hovedvolum av naftha eller lignende hydrocarboner. one patent, concerns additives that must be added in small quantities to the main volume of naphtha or similar hydrocarbons.

Den foreliggende oppfinnelse angår et brensel som i det vesentlige består av en bladning av komponenter som ikke bare utgjør en absolutt balansert sammensetning, spesielt hva gjelder varmekapasitet, jevn forplantning av eksplosjonsbølgen, hurtig antennelse, en eksplosjonsfront som har en jevn tem-peratur, tilveiebringelse av den nødvendige smøring og rensing i matesonen, forbrenning og ekshaustgass uten rester og en tilstrekkelig effektivitet uten uønsket banking, og også hva gjelder rene ekshaustgasser og dermed minimal forurensning av atmosfæren. The present invention relates to a fuel which essentially consists of a leafing of components which not only constitute an absolutely balanced composition, especially in terms of heat capacity, uniform propagation of the explosion wave, rapid ignition, an explosion front which has a uniform temperature, provision of the necessary lubrication and cleaning in the feed zone, combustion and exhaust gas without residues and a sufficient efficiency without unwanted knocking, and also what concerns clean exhaust gases and thus minimal pollution of the atmosphere.

Blant de interessante særtrekk ved det foreliggende brensel kan nevnes at det inneholder minst 15 vekt% brensler som skriver seg fra fornybare kilder, mens det på den annen side kan anvendes i vanlige motorer uten vesentlige for-andringer av disse og med i det vesentlige den samme slitasje som den som kan iakttas under normale arbeidsbetingelser. Among the interesting features of the present fuel can be mentioned that it contains at least 15% by weight of fuels from renewable sources, while on the other hand it can be used in ordinary engines without significant changes to these and with essentially the same wear and tear such as that which can be observed under normal working conditions.

Et spesielt særtrekk, og et meget viktig særtrekk, ved brenslet ifølge oppfinnelsen beror på den kjensgjerning at til tross for at det tilsynelatende utgjøres av en blanding av komponenter, er den virkning som oppnås under bruk av brenslet ikke en virkning som bare utgjøres av en sum av virkningene av hver enkelt av komponentene, men en forskjellig og spesiell virkning ved at enkelte av de iboende egenskaper for komponentene økes, som antennelsen. Samtidig oppnås en lavere arbeidstemperatur for motoren ved anvendelse av det foreliggende brensel enn den forbrenningstemperatur som er vanlig ved anvendelse av hvilke som helst av de vanlige naftha-brensler, med eller uten tilsetningsmidler, så vel som ved anvendelse av blandinger av forskjellige brensler, som alkohol og naftha. A special feature, and a very important feature, of the fuel according to the invention is due to the fact that, despite the fact that it apparently consists of a mixture of components, the effect achieved during use of the fuel is not an effect that consists only of a sum of the effects of each of the components, but a different and special effect in that some of the inherent properties of the components are increased, such as ignition. At the same time, a lower working temperature for the engine is achieved by using the present fuel than the combustion temperature that is common when using any of the usual naphtha fuels, with or without additives, as well as when using mixtures of different fuels, such as alcohol and naphtha.

Brenslet ifølge oppfinnelsen er særpreget ved at det omfatter 15-70 vekt% alkohol fra gruppen alifatiske og aromatiske alkoholer med opp til 9 carbonatomer og blandinger derav, idet alkoholene skriver seg fra vegetabilske kilder foruten at de er resultater av synteser fra andre råmaterialer enn de oljeholdige råmaterialer, og med et vanninnhold av 0-20 vekt%, 5-20 vekt% ethere fra gruppen alifatiske ethere med opp til 8 carbonatomer, aromatiske ethere avledet fra toluen og med opp til 8 carbonatomer og blandinger derav og som skriver seg fra vegetabilske kilder og dessuten fra syntese fra andre råmaterialer enn de oljeholdige råmaterialer, 2-4 vekt% av en hydrocarbonfraksjon som skriver.seg fra primærdestillasjon av jordolje og annen cracking og blandinger derav og med et kokepunkt av 200-400°C, 0,5-30 vekt% primærdestillert naftha og blandinger derav, og minst én av forbindelsene fra de følgende grupper: a) 0,2-35 vekt% kamfer, kamfan, kamfen, nafthalen, derivater derav og blandinger derav, b) 0,1-2,0 vekt% av en olje fra gruppen mineralske, vegetabilske og animalske oljer og oljer som skriver seg fra syntese, alkyl- og arylethere derav og blandinger derav, c) 0,1-1,0 vekt% av et hydrocarbon erholdt ved destillasjon uten pyrolyse av jordolje og med et kokepunkt av 150-300°C, d) 0,2-1,0 vekt% av en hydrocarbonfraksjon som skriver seg fra primærdestillasjon av jordolje og med et kokepunkt av The fuel according to the invention is characterized by the fact that it comprises 15-70% by weight of alcohol from the group of aliphatic and aromatic alcohols with up to 9 carbon atoms and mixtures thereof, the alcohols being obtained from vegetable sources in addition to being the result of syntheses from raw materials other than those containing oil raw materials, and with a water content of 0-20% by weight, 5-20% by weight ethers from the group of aliphatic ethers with up to 8 carbon atoms, aromatic ethers derived from toluene and with up to 8 carbon atoms and mixtures thereof and which are obtained from vegetable sources and also from synthesis from raw materials other than the oily raw materials, 2-4% by weight of a hydrocarbon fraction that comes from the primary distillation of crude oil and other cracking and mixtures thereof and with a boiling point of 200-400°C, 0.5-30 % by weight primary distilled naphtha and mixtures thereof, and at least one of the compounds from the following groups: a) 0.2-35% by weight camphor, camphane, camphene, naphthalene, derivatives thereof and mixtures thereof, b) 0.1-2.0% by weight of an oil from the group of mineral, vegetable and animal oils and oils obtained from synthesis, alkyl and aryl ethers thereof and mixtures thereof, c) 0.1-1.0 % by weight of a hydrocarbon obtained by distillation without pyrolysis of petroleum and with a boiling point of 150-300°C, d) 0.2-1.0% by weight of a hydrocarbon fraction resulting from primary distillation of petroleum and with a boiling point of

60-150°C, og e) 0,2-30 vekt% av en forbindelse fra gruppen benzen, alkylerte derivater av benzen med opp til 4 carbonatomer og blandinger derav. 60-150°C, and e) 0.2-30% by weight of a compound from the group benzene, alkylated derivatives of benzene with up to 4 carbon atoms and mixtures thereof.

De ovennevnte alifatiske og aromatiske alkoholer og ethere som skriver seg fra andre råmaterialer enn de oljeholdige råmaterialer, kan fremstilles ved syntese ut fra kull, anthrasitt og andre fossile kull og lignende mineralske kull, og dessuten ut fra carbondioxyd og carbonmonoxyd. The above-mentioned aliphatic and aromatic alcohols and ethers, which are derived from raw materials other than the oily raw materials, can be produced by synthesis from coal, anthracite and other fossil coals and similar mineral coals, and also from carbon dioxide and carbon monoxide.

Forbindelsene som er derivater av nafthaien, kan påThe compounds which are derivatives of the naphtha, can on

sin side være tetralin og dessuten cis- og trans-decalin. in turn be tetralin and also cis- and trans-decalin.

Endelig kan de hydrocarboner som oppnås ved destillasjon uten pyrolyse av jordolje, fortrinnsvis være av den type som betegnes som "energetisk aktiverte" og som er vel kjent på markedet, som f.eks. "Ergonex". Finally, the hydrocarbons which are obtained by distillation without pyrolysis of crude oil can preferably be of the type which is termed "energetically activated" and which is well known on the market, such as e.g. "Ergonex".

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet ved hjelp av de nedenstående eksempler. The invention will be described in more detail using the examples below.

Eksempel 1Example 1

Et brensel ifølge oppfinnelsen ble fremstilt på basisA fuel according to the invention was produced on the basis of

av de følgende komponenter:of the following components:

Eksempel 2 Example 2

Et annet brensel ifølge oppfinnelsen ble fremstilt på basis av de følgende komponenter: Another fuel according to the invention was produced on the basis of the following components:

Eksempel 3 Example 3

Et tredje brensel ble fremstilt med de følgende komponenter: A third fuel was produced with the following components:

Eksempel 4 Example 4

Et brensel ifølge oppfinnelsen ble på samme måte somA fuel according to the invention was in the same way as

i de ovenstående eksempler fremstilt med de følgende komponenter: in the above examples prepared with the following components:

Dette brensel er spesielt egnet for dieselmotorer. This fuel is particularly suitable for diesel engines.

Eksempel 5Example 5

Det følgende brensel er egnet for turbiner og inneholder de følgende komponenter: The following fuels are suitable for turbines and contain the following components:

Forsøk ble utført med brenslene ifølge de tre første eksempler idet en naftha av spesialkvalitet ble anvendt som standard, i en Renault R12 TS bil med en motor med fire linje-stilte sylindre og med en kapasitet av 1397 cm 3. Experiments were carried out with the fuels according to the first three examples, using a special quality naphtha as standard, in a Renault R12 TS car with an engine with four in-line cylinders and with a capacity of 1397 cm 3.

De oppnådde resultater var lignende for de tre brensler ifølge oppfinnelsen og er gjengitt i den nedenstående tabell som viser de funksjonelle parametre for brenslene sammen-lignet med de funksjonelle parametre for naftha. The results obtained were similar for the three fuels according to the invention and are reproduced in the table below which shows the functional parameters for the fuels compared with the functional parameters for naphtha.

Resten av elementene ifølge spesifikasjoner for begge tilfeller. The rest of the elements according to specifications for both cases.

Det fremgår at ved hjelp av brenslet ifølge oppfinnelsen ble det oppnådd enøkning på 4 2,5% av vakuuminngangen, mens det var mulig å øke fortenningen med 15° uten å forårsake banking under de kraftigste arbeidsbetingelser. Dessuten ble ingen selvtenning, absolutt renhet på tennpluggene, i for-brenningskammerne og stemplene og dessuten i ventiler og ekshaustanlegg, avsetning og tilførsel til forgassersystemer iakttatt. It appears that with the fuel according to the invention an increase of 4 2.5% of the vacuum input was achieved, while it was possible to increase the pre-ignition by 15° without causing knocking under the most powerful working conditions. In addition, no self-ignition, absolute cleanliness of the spark plugs, in the combustion chambers and pistons and also in valves and exhaust systems, deposition and supply to carburettor systems were observed.

Kaldstarten skjedde dessuten øyeblikkelig, mens den høyeste arbeidstemperatur var lavere enn den høyeste arbeidstemperatur for naftha, og en kaldere ekshaustgass og, hvilket er en meget viktig faktor, fravær av merkbare mengder CO og NOx i disse gasser ble iakttatt. The cold start was also instantaneous, while the highest operating temperature was lower than the highest operating temperature for naphtha, and a colder exhaust gas and, which is a very important factor, the absence of noticeable amounts of CO and NOx in these gases were observed.

Det bør til slutt også påpekes at forbrenningen viste seg å være ekvivalent med forbrenningen av spesialnafthaen som ble anvendt som standard, dvs. 8,51 liter for hver 100 km ved 3900 opm og en last på 350 kg. Finally, it should also be pointed out that the combustion proved to be equivalent to the combustion of the special naphtha that was used as standard, i.e. 8.51 liters for every 100 km at 3900 rpm and a load of 350 kg.

Claims

1. Fuel for internal combustion engines, characterized in that it comprises 15-70% of an alcohol from the group of aliphatic and aromatic alcohols with up to 9 carbon atoms and mixtures thereof, as the alcohols are derived from vegetable raw materials and are also the result of synthesis from other raw materials than the oily raw materials, and with a water content of 0-20% by weight, 5-20% by weight ethers from the group of aliphatic ethers with up to 8 carbon atoms, aromatics derived from toluene and with up to 8 carbon atoms and mixtures thereof and which is derived from vegetable raw materials and is also the result of synthesis of raw materials other than the oily raw materials, 2-4% by weight of a hydrocarbon fraction which is derived from primary distillation of petroleum and from 2nd cracking, and mixtures thereof, with one boiling point of 200-400°C, 0.5-30% primary distilled naphtha and mixtures thereof, and at least one of the compounds from the following groups: a) 0.2-35% by weight camphor, camphane, camphene, naphthalene, derivatives thereof and mixtures thereof, b) 0.1-2.0% by weight of an oil from the group of mineral, vegetable and animal oils and oils derived from synthesis, alkyl and aryl ethers thereof and mixtures thereof, c) 0.1-1.0% by weight of a hydrocarbon produced by distillation without pyrolysis of petroleum and with a boiling point of 150-300°C, d) 0.2-1.0% by weight of a hydrocarbon fraction which is written from the primary distillation of petroleum and with a boiling point of 60-150°C, and e) 0.2-30 % by weight of a compound from the group benzene, alkylated derivatives of benzene with up to 4 carbon atoms and mixtures thereof, all the stated percentages being based on the total weight of the fuel.

2. Fuel according to claim 1, characterized in that it comprises 46% by weight ethanol (95°), 20% by weight regular naphtha, 6.3% by weight kerosene, 4% by weight benzene, 3% by weight petroleum ether (c.pt. 60- 80°C), 0.4% by weight of mineral lubricating oil, 1.0% by weight of naphthalene, 10% by weight of tetralin, 9% by weight of ethyl ether, and 0.3% by weight of a hydrocarbon obtained from distillation without pyrolysis of petroleum and with a boiling point of 150-300°C.

3. Fuel according to claim 1, characterized in that it comprises 26.1% by weight ethanol (95°), 9% by weight ethyl ether, 20% by weight benzyl alcohol, 1% by weight camphor, 10% by weight decalin, 20% by weight ordinary naphtha, 6% by weight kerosene, 4% by weight toluene,

3% by weight of petroleum ether (bp. 60-80°C), 0.4% by weight of castor oil, and 5% by weight of a hydrocarbon which is obtained from distillation without pyrolysis of petroleum and with a boiling point of 150-300°C.

4. Fuel according to claim 1, characterized in that it comprises 5% by weight of castor oil esterified with fusel oil, 16.5% by weight of ethanol (95°), 9% by weight of ethyl ether, 5% by weight of 1.3.5-trimethylbenzene, 5% by weight % kerosene, 20% by weight ordinary naphtha, 10% by weight decalin, 1% by weight camphene, 3% by weight petroleum ether (b.p. 60-80°C), 0.5% by weight of a hydrocarbon that is obtained from distillation without pyrolysis of petroleum, and 25% by weight tolylcarbinol.

5. Fuel according to claim 1, characterized in that it comprises 26% diesel oil from 2nd cracking, 10% by weight amyl ether, 10% by weight naphthalene, 5% by weight mineral oil, 1% by weight of a hydrocarbon that is obtained from distillation without pyrolysis of petroleum and with a boiling point of 150-300°C, 30% by weight toluene, 15% by weight benzyl alcohol and 3% by weight water.

6. Fuel according to claim 1, characterized in that it comprises 26% by weight of gas oil, 10% by weight of amyl ether, 10% by weight of naphthalene, 5% by weight of mineral oil, 1% by weight of a hydrocarbon which is obtained from distillation without pyrolysis of petroleum and with a boiling point of 150-300°C, 30% by weight 1.3.5.-trimethylbenzene, 15% by weight benzyl alcohol and 3.% by weight water.