EP0640182A1 - Treibstoffzusatz zur verminderung der umweltschädlichen emission von verbrennungsmotoren und seine verwendung - Google Patents

Treibstoffzusatz zur verminderung der umweltschädlichen emission von verbrennungsmotoren und seine verwendung

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EP0640182A1 EP92910020A EP92910020A EP0640182A1 EP 0640182 A1 EP0640182 A1 EP 0640182A1 EP 92910020 A EP92910020 A EP 92910020A EP 92910020 A EP92910020 A EP 92910020A EP 0640182 A1 EP0640182 A1 EP 0640182A1
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    • C10L1/20—Organic compounds containing halogen
    • C10L1/201—Organic compounds containing halogen aliphatic bond

Definitions

  • the invention relates to a fuel additive which can be added to the fuels consisting of liquid hydrocarbons, such as gasoline, gas oil, diesel oil and kerosene, and which significantly reduces the amount of components of the exhaust gases which are particularly harmful to the environment.
  • the invention also relates to the use of this fuel additive.
  • the efficiency and emission of internal combustion engines such as gasoline engines, diesel engines and Wankel engines depend, among other things, on the design of the engine, the degree of compression and the fuel-air ratio.
  • certain additives have also become known, which have been worked out primarily in order to reduce fuel consumption and to increase the efficiency.
  • an additive which contains alkyl acetate, aromatic hydrocarbons and unsaturated hydrogen halides. When added to the fuel, it increases the efficiency of the engine.
  • a similar additive is described in GB-A 2 172 302, it contains chlorinated aromatics, dialkyl ketones and alcohol.
  • US Pat. Nos. 4,289,501, 4,286,969, 4,264,335 and 4,394,134 have disclosed additives which contain halogenated aromatic hydrocarbons and are added to the fuel in order to increase the octane number and the efficiency. According to US Pat. No.
  • halogenated hydrocarbons are used to reduce the lead emission from the lead content of the fuel.
  • These known additives are used in an amount of 0.1% by volume or more, based on the fuel. A significant increase in efficiency can be achieved with these known additives, but it is disadvantageous that the fuel provided with additives gives rise to an exhaust gas which, compared to operation with fuel free of additives, has an increased proportion of CO, soot, NO x and HCl having. The increase in the amount of soot is particularly significant because unsaturated or aromatic compounds are generally used as halogenated hydrocarbons.
  • the invention accordingly relates to a fuel additive which contains at least one saturated aliphatic chlorinated hydrocarbon and at least one organic sodium compound in a ratio in which the amount of sodium is at most equivalent to the amount of chlorine and contains at least one organic solvent.
  • the fuel additive particularly preferably contains 10-30% saturated aliphatic chlorinated hydrocarbon (s), 5-15% organic sodium compound (s) and, in the remaining amount, the solvent.
  • saturated aliphatic chlorinated hydrocarbons for example, partially chlorinated or perchlorinated alkanes, such as methyl chloride (chloromethane), dichloromethane, trichloromethane, carbon tetrachloride, mono- or polychlorinated ethane or mixtures of the listed compounds are suitable.
  • Sodium alcoholates or the sodium salts of carboxylic acids are suitable as organic sodium compounds. Examples include sodium methylate, sodium ethylate, sodium acetate, sodium benzoate and the mixtures of the compounds listed.
  • the fuels themselves i.e. Gasoline, gas oil, diesel oil, kerosene, furthermore with these immiscible solvents, such as alcohols, and the mixtures of the solvents mentioned are suitable.
  • the lower limit of the amount of solvent depends on the solubility of the sodium compound, the upper limit is almost arbitrary.
  • the invention further relates to the use of the fuel additive according to the invention. According to the invention, so much additive is added to the fuel that the amount of saturated chlorinated hydrocarbon in the fuel is 0.001-0.02% by volume.
  • the fuel additive according to the invention significantly reduces the amount of pollutants in the exhaust gas and also leads to a fuel saving of about 2-5%, based on the consumption of additive-free fuel.
  • the reduction in N ⁇ x emissions is 8-18%, that of CO emissions 25-30%, that of C n H m emissions, and that of soot emissions 20-30%.
  • a fuel additive of the following composition was made:
  • the measurements were carried out on a 12PA4-185VG PIELSTIECK motor whose rotational speed was 1400 min -1. 31 ml of the fuel additive were added to the gas oil used as fuel, which corresponds to a dichloromethane content in the fuel of 0.01% by volume. In relation to the operation of the engine without additives, the fuel consumption was 3.7% lower, the NO x content of the exhaust gas decreased by 15%, the CnH ⁇ content by 27.5%, the soot content by 24.7%, and the HCl content was 0.0 ppm.
  • a fuel additive of the following composition was produced:

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Description

TREIBSTOFFZUSATZ ZUR VERMINDERUNG DER UMWELTSCHÄDLICHEN EMISSION VON VERBRENNUNGSMOTOREN UND SEINE VERWENDUNG
Die Erfindung betrifft einen Treibstoffzusatz, der den aus flüssigen Kohlenwasserstoffen bestehenden Kraft- Stoffen, wie Benzin, Gasöl, Dieselöl und Kerosin, zuge-, setzt werden kann und die für die Umwelt besonders schädlichen Komponenten der Auspuffgase mengenmäßig be¬ deutend verringert. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung dieses TreibstoffZusatzes. Wirkungsgrad und Emission der Verbrennungsmotoren, wie Ottomotor, Dieselmotor und Wankelmotor, hängen unter anderem von der Konstruktion des Motors, dem Kompressi¬ onsgrad und dem Treibstoff-Luft-Verhältnis ab. Zur Ver¬ besserung des Wirkungsgrades und zur Verringerung der schädlichen Emissionen sind außer zahlreichen Änderungen der Motorkonstruktion auch gewisse Zusatzstoffe bekannt¬ geworden, die in erster Linie zwecks Senkung des Kraft¬ stoffverbrauchs und für die Steigerung des Wirkungsgra¬ des ausgearbeitet wurden. So ist zum Beispiel aus GB-A 2 115 004 ein Zusatz bekannt geworden, der Essigsäure- alkylester, aromatische Kohlenwasserstoffe und ungesät¬ tigte Halogenwasserstoffe enthält. Dem Treibstoff zuge¬ setzt, erhöht er den Wirkungsgrad des Motors. Ein ähn¬ licher Zusatz ist in GB-A 2 172 302 beschrieben, er ent- hält chlorierte Aromaten, Dialkylketone und Alkohol. Aus den US-P 4 289 501, 4 286 969, 4 264 335 und 4 394 134 sind Zusätze bekanntgeworden, die halogenierte aromati¬ sche Kohlenwasserstoffe enthalten und dem Treibstoff zwecks erhöhung der Oktanzahl und des Wirkungsgrades zu- gesetzt werden. Gemäß US-P 4 430 092 wird Tribrommethan, gemäß GB 2 058 833 werden halogenierte Kohlenwasserstof¬ fe eingesetzt, um die aus dem Bleigehalt des Treibstoffs stammende Bleiemission zu vermindern. Diese bekannten Zusätze werden auf den Treibstoff bezogen in einer Menge von 0,1 Vol.-% oder mehr eingesetzt. Mit diesen bekannten Zusätzen kann eine bedeutende Erhöhung des Wirkungsgrades erzielt werden, jedoch ist nachteilig, daß der mit Zusätzen versehene Treibstoff ein Auspuffgas entstehen läßt, das im Vergleich zu Be¬ trieb mit zusatzfreiem Treibstoff einen erhöhten Anteil an CO, Ruß, NOx und HCl aufweist. Besonders bedeutend ist der Anstieg der Rußmenge, weil im allgemeinen als halogenierte Kohlenwasserstoffe ungesättigte bzw. aroma¬ tische Verbindungen verwendet werden.
Im Hinblick auf die steigenden Umweltschäden und die immer strenger werdenden Umweltschutzvorschriften war es die Aufgabe der Erfindung, einen Treibstoffzusatz be¬ reitzustellen, der die schädlichen Emissionen der Motor¬ treibstoffe auf Kohlenwasserstoffbasis bedeutend ver¬ ringert. Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß eine Lösung, die wenigstens einen gesättigten aliphatischen Chlorkohlenwasserstoff und wenigstens eine organische Natriumverbindung in einem Mengenverhältnis enthält, bei dem die Menge des Natriums der Menge des Chlors höch- stens äquivalent ist, schon in äußerst geringen Mengen die Schadstoffemission von Verbrennungsmotoren bedeutend vermindert.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Treibstoff¬ zusatz, der wenigstens einen gesättigten aliphatischen Chlorkohlenwasserstoff und wenigstens eine organische Natriumverbindung in einem Mengenverhältnis, bei dem die Menge des Natriums der Menge des Chlors höchstens äqui¬ valent ist, und wenigstens ein organisches Lösungsmittel enthält. Besonders bevorzugt enthält der Treibstoffzusatz 10-30 % gesättigte aliphatische Chlorkohlenwasser¬ stoff(e), 5-15 % organische Natriumverbindung(en) und in der verbleibenden Menge das Lösungsmittel. Als gesättigte aliphatische Chlorkohlenwasserstoffe kom¬ men zum Beispiel partiell chlorierte oder perchlorierte Alkane, wie Methylchlorid (Chlormethan) , Dichlormethan, Trichlormethan, Tetrachlormethan, ein- oder mehrfach chloriertes Äthan oder Gemische der aufgeführten Verbin¬ dungen in Frage.
Als organische Natriumverbindungen sind Natriumalko- holate oder die Natriumsalze von Carbonsäuren geeignet. Als Beispiel seien Natriummethylat, Natriumäthylat, Na- triumacetat, Natriumbenzoat beziehungsweise die Gemische der aufgeführten Verbindungen genannt.
Als Lösungsmittel sind die Treibstoffe selbst, d.h. Benzin, Gasöl, Dieselöl, Kerosin, ferner mit diesen un¬ begrenzt mischbare Lösungsmittel, wie zum Beispiel Alko- hole, und die Gemische der genannten Lösungsmittel ge¬ eignet. Die untere Grenze der Lösungsmittelmenge hängt von der Löslichkeit der Natriumverbindung ab, die obere Grenze ist fast beliebig.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des er- findungsge äßen TreibstoffZusatzes. Erfindungsgemäß wird dem Treibstoff so viel Zusatz zugegeben, daß die Menge des gesättigten Chlorkohlenwasserstoffes im Treib¬ stoff 0,001-0,02 Vol.-% beträgt.
Der erfindungsgemäße Treibstoffzusatz verringert die Menge der Schadstoffe im Auspuffgas wesentlich und führt darüber hinaus auch zu einer Treibstoffeinsparung von etwa 2-5 %, bezogen auf den Verbrauch an zusatzfreiem Treibstoff. Die Verringerung der Nθx-Emission liegt bei 8-18 %, die der CO-Emission bei 25-30 %, die der CnHm- Emission , und die der Rußemission bei 20-30 %.
Beim Übergang zur Anwendung des Motorzusatzes ist keine Motoreinstellung erforderlich. Der Zusatz verur- sacht weder Korrosion noch Koksablagerungen. Wenn im
Motor Koksablagerungen vorhanden sind, werden sie durch den erfindungsgemäßen Zusatz außerordentlich schnell entfernt. Im Laufe der Versuche wurde die Zusammensetzung des
Auspuffgases mit einem Gerät des Typs MULTIGAS 488
(Technotest, Italien) , die Rußmenge mit einem BOSCH-Ruß- esser und die HCl-Menge mit einer HCl-Sonde gemessen.
In den Beispielen ist jeweils angegeben, um wieviel sich prozentual der Anteil der Schadstoffe verringert hat; dabei wird der mit. zusatzfreiem Treibstoff gemessene
Wert als 100 % betrachtet.
Beispiel 1
Ein Treibstoffzusatz der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt:
1 Masseteil Dichlormethan
0,5 Masseteile Natriumbenzoat
3 Masseteile Gasöl. Der Zusatz wurde durch einfaches Vermischen der Kompo- nenten hergestellt.
Die Messungen wurden an einem 12PA4-185VG PIELSTIECK Motor vorgenommen, dessen Drehzahl 1400 min-1 betrug. Dem als Treibstoff verwendeten Gasöl wurden auf 100 Li¬ ter 31 ml des TreibstoffZusatzes zugesetzt, was einem Dichlormethangehalt im Treibstoff von 0,01 Vol.-% ent¬ spricht. Bezogen auf den Betrieb des Motors ohne Zusatz war der Kraftstoffverbrauch um 3,7 % geringer, der NOx- Gehalt des Auspuffgases sank um 15 %, der CnH^-Gehalt um 27,5 %, der Rußgehalt um 24,7 %, und der HCl-Gehalt be- trug 0,0 ppm.
Beispiel 2
Ein Treibstoffzusatz der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt:
1 Masseteil Tetrachlorkohlenstoff
2 Masseteile Natriumäthylat
3 Masseteile Benzin Die Messungen wurden an einem Opel-Kadett-Motor des Typs 1,3 S vorgenommen, dessen Drehzahl 2700 min"1 be¬ trug. Als Treibstoff wurde bleifreies Benzin mit der Oktanzahl 95 verwendet. Dem Benzin wurde so viel Zusatz zugegeben, daß die Konzentration des Tetrachlorkohlen- Stoffes im Benzin 0,005 Vol.-% betrug. In dieser Konzen¬ tration beeinflußte der Tetrachlorkohlenstoff die Oktan¬ zahl nicht. Bezogen auf den Betrieb des Motors ohne Zu¬ satz war der Kraftstoffverbrauch um 4,2 %. geringer, der NOx-Gehalt des Auspuffgases sank um 9,8 %, der CO-Ge- halt um 31 %, der CnHm-Gehalt um 18,2 %, und der HCl-Ge- halt des Auspuffgases betrug 0,0 pp .

Claims

Patentansprüche
1. Treibstoffzusatz, enthaltend wenigstens einen gesättigten aliphatischen Chlorkohlenwasserstoff und wenigstens eine organische Natriumverbindung in einem Mengenverhältnis, bei dem die Menge des Natriums der Menge des Chlors höchstens äquivalent ist, und wenig¬ stens ein organisches Lösungsmittel.
2. Treibstoffzusatz nach Anspruch 1, enthaltend 10-30 % gesättigte(n) aliphatische(n) Chlorkohlenwasser- stoff(e) , 5-15 % organische Natriumverbindung(en) und in der verbleibenden Menge das Lösungsmittel.
3. Treibstoffzusatz nach Anspruch 1 oder 2, ent¬ haltend als gesättigten aliphatischen Chlorkohlenwasser- stoff Chlormethan, Dichlormethan, Chloroform, Tetra- chlorkohlenstoff, ein- oder mehrfach chloriertes Äthan oder Gemische der aufgeführten Lösungsmittel.
4. Treibstoffzusatz nach einem der Ansprüche 1-3, enthaltend als organische Natriumverbindung ein Natrium- alkoholat, das Natriumsalz einer Carbonsäure oder Ge- mische der genannten Verbindungen.
5. Treibstoffzusatz nach Anspruch 4, enthaltend als organische Natriumverbindung Natriummethylat, Natrium- äthylat, Natriumacetat, Natriumbenzoat oder Gemische der genannten Verbindungen.
6.. Treibstoffzusatz nach einem der Ansprüche 1-5, enthaltend als Lösungsmittel einen Alkohol, Benzin, Gas¬ öl, Dieselöl, Kerosin oder Gemische der aufgeführten Lösungsmittel.
7. Verwendung des TreibstoffZusatzes gemäß einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Treib¬ stoffzusatz einem flüssigen Treibstoff, wie Benzin, Gas¬ öl, Dieselöl, Kerosin, in einer Menge zugesetzt wird, bei der die Konzentration des Chlorkohlenwasserstoffs im Treibstoff 0,001-0,02 Vol.-% beträgt.
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