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Kraftstoff für Brennkraftmaschinens insbesondere Vergaserrnaschinen
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Oktanzahl erhöhen, wenn sie in bedeutenden Mengenverhältnissen, z. B. 10%, hinzugefügt werden. Es wurde nun gefunden, dass die in kleinen Mengen zugesetzten Ester aus organischen Säuren und tertiären Alkoholen eine bestimmte gunstige Wirkung ausüben, die nichts mit einer Erhöhung der Klopffestigkeit gemein hat.
Diese Ester, welche in den Kohlenwasserstoffen bei den normalen Bedingungen und Temperaturen, bei denen die Kraftstoffe mit den Zusätzen versehen und gelagert werden, löslich und stabil sind, zersetzen sich bei den im Verbrennungsraum erreichten Temperaturen und ergeben dabei Verbindungen, die geeignet sind, die Bildung der erwähnten Ablagerungen mehr oder weniger vollständig zu verhindern bzw. diese Ablagerungen zu beseitigen. Die erfindungsgemäss verwendeten Zusatzstoffe kommen in Konzentrationen von 0, 005 bis 0, l Vol.-% in Anwendung.
Die nachfolgenden Ester von tertiären Alkoholen, welche an sich bekannt und in der Literatur beschieben sind, kommen beispielsweise im Rahmen der Erfindung in Betracht.
Formiat des tertiären Amylalkohols, Linalolformiat, < x-Terpineolformiat, Acetat des tertiären Butylalkohols (oder Trimethylcarbinol), Acetat des tertiären Amylalkohols (oder Dimethyl-äthyl-carbinol), Acetat des Dimethyl-isopropyl-carbinols, Acetat des Dimethyl-propyl-carbinols, Acetat des Diäthyl- - methyl-carbinols, Linalolacetat, Dihydrolinalolacetat und Tetrahydrolinalolacetat, Acetat des 1-Methyl-cyclohexanols, Acetat des a-Terpineols (sowohl des Racemats als auch der d-und 1-Formen), Di- acetat des Pinakons (oder 2, 3-Dimethyl-butan-2, 3-diol), Propionat des tertiären Amylalkohols, Linalolpropionat, Propionat des a-Terpineols, Butyrat des tertiären Amylalkohols, Butyrat des a-Terpineols,
Isobutyrat des tertiären Butylalkohols, Isobutyrat des tertiären Amylalkohols, Linalolisobutyrat, Isobutyrat des a-Terpineols, n-Valerianat des l- < x-Terpineols, Isovalerianat des tertiären Butylalkohols, Isovalerianat des tertiären Amylalkohols, Linalolisovalerianat, Trimethylacetat des tertiären Butylalkohols, Malonat des tertiären Butylalkohols, Chloracetat des tertiären Butylalkohols, Benzoat des tertiären Butylalkohols, Benzoat des tertiären Amylalkohols, Benzoat des Dimethyl-a-naphthyl-carbinols, Linalolbenzoat, Benzoat des Dihydro-a-terpineols, p-Nitrobenzoat des tertiären Butylalkohols, p-Aminobenzoat des tertiären Butylalkohols, m-Nitrobenzoat des tertiären Butylalkohols, 2, 4, 6-Trimethylbenzoat des tertiären Butylalkohols,
Terephthalat des tertiären Butylalkohols, Cinnamat des tertiären Butylalkohols, Linalolcinnamat.
Ausser den oben aufgezählten Estern wurden noch weitere erstmalig zubereitet, so z. B. die folgenden Ester, von denen der Siedepunkt (Kp) und die Refraktionszahl angegeben werden :
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<tb>
<tb> Oleat <SEP> des <SEP> tertiären <SEP> Butylalkohols <SEP> : <SEP> Kp0,004=146 ; <SEP> nD21=1,4484
<tb> Benzoat <SEP> des <SEP> Diäthyl-methyl-carbinols <SEP> : <SEP> Kp1,5=89 ; <SEP> nK21=1,4950
<tb> Benzoat <SEP> des <SEP> Dimethyl-isopropyl-carbinols <SEP> : <SEP> Kp0,5=78 ; <SEP> nD20=1,4960
<tb> Benzoat <SEP> des <SEP> Methyl-äthyl-isopropyl-carbinols <SEP> : <SEP> Kp0,05=90 ; <SEP> nD20=1,4986
<tb> Benzoat <SEP> des <SEP> Nitro-trimethyl-carbinols <SEP> : <SEP> Kp0,015=98-100 ; <SEP> nD20=1,5220
<tb> Benzoat <SEP> des <SEP> Dimethyl-benzyl-carbinols <SEP> : <SEP> Kp0,03=115 ; <SEP> nD20=1,5498
<tb> miToluat <SEP> des <SEP> tertiären <SEP> Butylalkohols <SEP> :
<SEP> Kp0.2=71 ; <SEP> nD21=1,4900
<tb> m-Amino-benzoat <SEP> des <SEP> tertiären <SEP> Butylalkohols: <SEP> Kp=80
<tb> Pyromuciat <SEP> (Furoat) <SEP> des <SEP> tertiären <SEP> Butylalkohols <SEP> : <SEP> Kp90= <SEP> 131 ; <SEP> nD20=1,4669
<tb> 3-Phenyl-3-benzoyloxy-buttersäureäthylester <SEP> : <SEP> Kp0,05 <SEP> =143-145 ; <SEP> nD20=1,5550
<tb> 3-Methyl-3-benzoyloxy-buttersäureäthylester <SEP> : <SEP> Kp0,05 <SEP> =105 ; <SEP> nD20=1,4911
<tb>
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Soc., 54 [1932], S. 2088, bietet dem Chemiker keinerlei Schwierigkeit.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einiger nicht einschränkender Ausführungsbeispiele erläutert. In diesen Beispielen sind die Oktanzahlen mit einem Einzylindermotor veränderlicher Verdichtung nach den Normen CFR des Cooperative Fuel Research Comitee der Vereinigten Staaten von Amerika zu den Versuchsbedingungen "Research Method" (R. M.) bestimmt.
Beispiel l : Einem Superkraftstoff mit der Zusammensetzung in Vol.-%: 50% gesättigte, 28% aromatische Kohlenwasserstoffe und 22% Olefine, der 0,6 cm3/1 Bleitetraäthyl enthielt (Oktanzahl = 99) wurden 0, 05 Vol.-% Trimethylcarbinolbenzoat zugesetzt.
Mit diesem Kraftstoff wurden drei Versuche durchgeführt :
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a) Ein Versuch wurde mit einem PKW Fiat 1400 A durchgeführt, der 21350 km gelaufen war. Der vor der Versuchsdurchführung auseinandergenommene Motor wies sowhl an den Kolben als auch an den Zylinderköpfen beträchtliche Mengen von Verkrustungen auf, die verschiedentlich Stärken von 0,5 bis 2 mm besassen. Sie waren hauptsächlich in der mittleren Bodenzone der Ventile sehr stark. Auch die Elektroden der Zündkerzen wiesen starke Ablagerungen auf, welche begannen, ein unregelmässiges Funktionieren des Motors hervorzurufen.
Nach 20000 km Fahrt mit dem oben genannten Benzin konnte eine fast vollständige Entfernung der Verkrustungen in den Verbrennungsräumen des Motors und eine vollkommene Reinigung der Zündkerzen festgestellt werden. b) Ein weiterer Versuch wurde während einer Zeit von 25 Stunden mit einem Motor CFR (Versuchsbedingungen "Motor Method") durchgeführt, der Verkrustungen aufwies, die sich während des Betriebes in 250 Stunden gebildet hatten. Die Verkrustungen waren hauptsächlich in der Mittelzone der oberen Stirnfläche des Kolbens und an der Zylinderkopffläche am Boden der Ventile sowie in den benachbarten Zonen vorhanden, ihre Stärke betrug etwa 1, 5 mm.
Nach dem Versuch war nicht nur ein klarer Entkrustungseffekt an den verschiedenen Teilen des Verbrennungsraumes, sondern auch die Entfernung der anfänglich am Ventilstiel und Ventilteller des Einlassventils vorhandenen gummiartigen Ablagerungen festzustellen. c) Schliesslich wurde ein Versuch mit einem PKW Alfa Romeo 1900 mit neuem Motor durchgeführt und es wurden damit 40000 km gefahren. Dieser Versuch lieferte den Beweis, dass das dem Benzin beigemengte Zusatzmittel, auch die Bildung von Verkrustungen verhindert, welche hingegen bei einem Ver- gleichsmotor, der unter analogen Bedingungen, jedoch mit einem Benzin ohne Zusatzmittel betrieben wurde, einwandfrei feststellbar waren.
Beispiel 2 : Mit einem Zweitaktmotor für Motorräder Type Guzzi 65 cms, welcher 40000 km gelaufen war, wurde ein Versuch am Bremsstand während einer Zeit von 100 Stunden durchgeführt, wobei die normalen Betriebsbedingungen so weit als möglich nachgeahmt wurden.
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zugesetzt wurden.
Vor Versuchsbeginn waren Kolben und Zylinderkopf mit dichten und harten Verkrustungen von 2,5 mm Stärke bedeckt. Nach dem Versuch konnte festgestellt werden, dass die Ablagerungen im Verbrennungsraum vollkommen beseitigt waren, und dass die Elektroden der Zündkerze noch rein waren.
Beispiel 3: Ein Motor CFR-MM wurde verkrustet, indem er 40 Stunden lang mit einem Superkraftstoff der Zusammensetzung nach Beispiel l, dem ausser dem Bleitetraäthyl noch 0,53 g/l (Methylcyclopentadienyl) Mangantricarbonyl zugesetzt wurden, um die Oktanzahl von 99 auf 102 zu erhöhen, betrieben wurde. Nach dieser Laufzeit wies der Verbrennungsraum eine vollständige Verkrustungsschicht von rötlicher Farbe, gipsartigem Aussehen und einer Stärke von etwa 2 mm auf. Die Zündkerze musste jeweils nach 4 Stunden gereinigt werden, da der Motor ansonsten stehenbleibt.
Beim Entkrustungsversuch, der 20 Stunden lang geführt wurde, wurde der gleiche Kraftstoff verwendet, dem ausser dem Bleitetraäthyl und dem Manganzusatz 0,075 Vol. -0/0 Trimethylcarbinolbenzoat zugesetzt wurden.
Nach dem Versuch waren die Verkrustungen, obwohl sie die gleiche Farbe beibehielten, wesentlich verrinigert und es war nicht mehr erforderlich, die Kerze zu reinigen.
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Der Versuch wurde über 30000 km mit einem PKW Type Fiat 1100/103 durchgeführt, der bereits 55000 km gefahren hatte.
Die vor Versuchsbeginn geprüften Köpfe der vier Zylinder wiesen ganz offensichtlich sehr harte Verkrustungen von Bleiverbindungen an den Böden der Auspuffventile und verschiedene übereinandergelagerte Schichten von kohlenstoffartigen Ablagerungen an den Ansaugventilen auf. Auch die übrigen Teile des Zylinderkopfes, besonders die Aushöhlungen seitlich der Ventile, wiesen starke Verkrustungsanlagerungen auf, die stellenweise bis zu 3, 5 mm stark waren. Die Kolben waren hingegen in der Mittelzone mit einer glatten, gleichförmigen Ablagerungsschicht bedeckt, die von einem kreisförmigen Kranz schuppenförmiger Verkrustungen umgeben war.
Nach dem Versuch konnte festgestellt werden, dass die Verkrustungen beträchtlich verringert waren und dass die Elektroden der Zündkerzen die anfänglichen Ablagerungen nicht mehr aufwiesen.
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Beispiel 5 : Einem Superkraftstoff gemäss Beispiel 1 wurden 0, 02 Vol.-% Trimethylcarbinololeat als Zusatz beigemengt.
Der Versuch wurde mit einem PKW Type Fiat 1100/103, der 45000 km gefahren hatte, über 25000 km durchgeführt.
Die vor Versuchsbeginn in den Verbrennungsräumen festgestellten Verkrustungszustände waren ähnlich wie im Beispiel 4 geschildert.
Die Entkrustungswirkung dieses Zusatzes hat sich sowohl hinsichtlich der Entfernung der Ablagerungen in den Verbrennungskammern als auch hinsichtlich der Reinigung der Zündkerzen als gut herausgestellt.
Beispiel 6 : Bei diesem Versuch wurde ein Normalbenzin mit folgender Zusammensetzung (in Vol.-%) verwendet : 92% gesättigte, 8% aromatische Kohlenwasserstoffe und 0, 5 cms/1 Bleitetraäthyl (Oktanzahl = 84). Als Zusatz wurden 0,015 Vol.-% Trimethylcarbinolmetatoluat verwendet.
Der Versuch wurde mit einem PKW Type Fiat 600 durchgeführt, der bereits 31000 km gefahren hatte. In den Verbrennungsräumen des Motors wurden vor Versuchsbeginn Verkrustungen mit einer veränderlichen Stärke von 0,5 bis 2 mm festgestellt.
Nach 15000 km, über die der Versuch geführt wurde, waren die Verkrustungen fast vollkommen beseitigt.
Beispiel 7 : Das Gemisch gemäss Beispiel 2, dem 0,05 Volo-% Dimethyl-äthylcarbinol-acetat zugesetzt wurden, wurde für einen Motorradmotor Type Guzzi 65 ems verwendet, der bereits 40000 km gelaufen war. Es wurde ein Versuch am Bremsstand während 100 Stunden durchgeführt, wobei die normalen Betriebsverhältnisse dieses Motors soweit als möglich getreu nachgeahmt wurden. Die Anfangszustände der Verkrustungen entsprachen etwa denjenigen, die im Beispiel 2 angegeben wurden.
Nach dem Versuch konnte festgestellt werden, dass die Ablagerungen in der Verbrennungskammer vollkommen beseitigt waren, und dass die Elektroden der Zündkerze noch rein waren.
Beispiel 8 : Einem Superkraftstoff folgender Zusammensetzung (in Vol.-%) : 49% gesättigte, 40% aromatische Kohlenwasserstoffe, 11% Olefine, nicht äthyliert (Oktanzahl = 97,6), wurden 0,05 Vol.-% 1-Methyl-cyclohexanol-acetat zugesetzt.
Der Versuch wurde während 25 Stunden mit einem Motor CFR-MM durchgeführt, der Verkrustungen aufwies, die sich in 250 Betriebsstunden gebildet hatten. Die Verkrustungen waren vor allem an der Mittelzone der oberen Kolbenstirnfläche, am Boden der Ventile und an den benachbarten Stellen konzentriert, ihre Stärke betrug etwa 1,5 mm. Nach dem Versuch wurde die Entkrustungswirkung an den verschiedenen Teilen des Verbrennungsraumes festgestellt.
Beispiel 9 : Einem Normalbenzin folgender Zusammensetzung (in Vol.-%): 74% gesättigte, 26% aromatische Kohlenwasserstoffe, mit 0, 45 cms/1 Bleitetraäthyl (Oktanzahl = 92) wurden 0,05 Vol.-% Isovalerianat des tertiären Butylalkohols zugesetzt.
Der Versuch wurde mit einem Motor wie im vorherigen Beispiel und unter den gleichen Bedingungen durchgeführt und ergab auch mit diesem Zusatz eine eindeutig an den verschiedenen Teilen der Verbrennungskammer feststellbare Entkrustungswirkung.
Beispiel 10 : Einem Normalbenzin folgender Zusammensetzung (in Vol.-%) : 68% gesättigte, 17% aromatische Kohlenwasserstoffe, 15% Olefine und 0,5 cm3/1 Bleitetraäthyl (Oktanzahl = 89, 5) wurden 0,02 Vol.-% Oleat des tertiären Butylalkohols zugesetzt.
Der Versuch wurde über 25000 km mit einem PKW Type Fiat 1100/103 durchgeführt, der bereits 45000 km gefahren hatte. Die vor Versuchsbeginn in den Verbrennungsräumen festgestellten Verkrustungszustände waren ähnlich, wie sie für den Motor des Beispiels 4 beschrieben wurden.
Die Entkrustungswirkung dieses Zusatzes hat sich als gut erwiesen, sei es was die Entfernung der Verkrustungen in den Verbrennungsräumen, sei es was die Reinigung der Zündkerzen anbelangt.
Beispiel 11 : Einem Superkraftstoff folgender-Zusammensetzung (in Vol.-%) : 40% gesättigte, 60% aromatische Kohlenwasserstoffe und 0,6 cms/l Bleitetraäthyl (Oktanzahl = 104,2) wurden 0,05 Vol.-% Methyl-äthyl-isopropyl-carbinol-benzoat zugesetzt.
Der Versuch wurde über 20000 km mit einem PKW Type Fiat 1400 A durchgeführt, dessen Motor sich in einem Zustand befand, wie er ähnlich für den Motor nach Beispiel 1, Versuch a), beschrieben wurde.
Auch bei Verwendung dieses Zusatzes konnte eine fast vollständige Entfernung der Verkrustungen in den Verbrennungsräumen festgestellt werden sowie eine Reinigung der Elektroden der Zündkerzen von den anfänglichen Ablagerungen.
Beispiel 12 : Einem Superkraftstoff, bestehend aus 47 Vol. -0/0 gesättigten, 50 Vol. aromat- schen Kohlenwasserstoffen, 3 Vol.-% Olefinen und 0,6 cmsil Bleitetraäthyl (Oktanzahl = 101, 4) wurden
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0, 04 Vol.-5 Dimethylbenzyl-earbinol-benzoat zugesetzt. Der Versuch wurde während 25 Stunden mit einem Motor CFR-MM durchgeführt, der Verkrustungen aufwies, die sich in 250 Betriebsstunden gebildet hatten (ähnlich wie im Beispiel 1 für Versuch b beschrieben).
Nach dem Versuch konnte an den verschiedenen Teilen der Verbrennungskammer die Entkrustungswirkung festgestellt werden.
Beispiel 13 : Dem Kraftstoff gemäss Beispiel 6 wurden 0, 06 VoL-% Cinnamat des tertiären Butylalkohols zugesetzt.
Der Versuch wurde während 25 Stunden mit einem Motor CFR-MM durchgeführt, der Verkrustungen aufwies, die sich in 250 Betriebsstunden gebildet hatten (analog wie in Beispiel 12).
Auch dieser Zusatz ergab eine Entkrustung der verschiedenen Teile des Verbrennungsraumes.
Beispiel 14 : Dem im Beispiel verwendeten Superkraftstoff wurden 0, 08 Vol.-% Pyromuciat des tertiären Butylalkohols zugesetzt.
Der Versuch wurde über 25000 km mit einem PKW Type Fiat 1100/103 durchgeführt, dessen Motor Verkrustungen aufwies, ähnlich denjenigen, wie sie für den Motor im Beispiel 4 beschrieben wurden.
Nach dem Versuch konnte festgestellt werden, dass die Verkrustungen massgebend verringert waren, und dass die anfänglich an den Kerzen beobachteten Ablagerungen ebenfalls praktisch verschwunden waren.
Beispiel 15 : Einem Benzin Type AVIO, bestehend aus 63 Vol.-% gesättigten, 37 Vol.-% aromatischen Kohlenwasserstoffen, einem Alkylatgehalt von 30% und 1, 2 cm3/1 Bleitetraäthyl (Oktanzahl = = 105, 5) wurden 0, 05 Vol.-'%) Trimethylcarbinolbenzoat zugesetzt.
Der Versuch wurde über 40000 km mit einem PKW Type Alfa Romeo 1900 durchgeführt, dessen Motor sowohl an den Kolben als auch an den Zylinderköpfen beträchtliche Mengen von Verkrustungen aufwies. Nach dem Versuch wurde auch bei Verwendung dieses Zusatzes eine fast völlige Entfernung der Verkrustungen in den Verbrennungsräumen sowie eine Reinigung der Zündkerzen festgestellt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kraftstoff fur Brennkraftmaschinen, insbesondere Vergasermaschinen, der aus neutralen Estern organischer Säuren und tertiärer Alkohole bestehende Zusätze enthält, dadurch gekennzeichnet, dass er diese Ester in Mengenverhältnissen von über 0, 005 und unter 0, 1 Vol.-% enthält, um die sich in den Verbrennungsräumen der Motoren bildenden Ablagerungen zu entfernen bzw. zu verringern.