DE1128700B

DE1128700B - Treibstoff fuer Verbrennungsmotoren auf Benzinbasis

Info

Publication number: DE1128700B
Application number: DEC24102A
Authority: DE
Inventors: Dr Kurt Weichert; Dr Herwalt Keil
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1961-05-12
Filing date: 1961-05-12
Publication date: 1962-04-26
Also published as: CH469084A; BE610448A; NL271583A; GB997906A

Description

Es ist bekannt, Treibstoffgemischen zur Verhinderung der Eisbildung im Vergaser bestimmte, in Wasser und Benzin lösliche Diole oder Glykoläther zuzusetzen. Die bereits als Antieiszusätze vorgeschlagenen aliphatischen, gesättigten oder ungesättigten Diole mit 6 bis 21 Kohlenstoffatomen und einem Molekulargewicht von 116 bis 400 sollen so beschaffen sein, daß die einander nicht benachbarten Hydroxyl- bzw. Methylolgruppen nicht an endständigen Kohlenstoffatomen gebunden sind und sich mindestens zwei Drittel der Kohlenstoffatome in der längsten Kette des Moleküls befinden. Als typische Beispiele dieser Diole werden Tripropylenglykol (6-Methyl-4,7-dioxadecandiol-2,9), 2-Methylpentandiol-2,4 und Hexandiol-2,5 genannt. Um mit Sicherheit eine Eisbildung im Vergaser zu verhindern, sind Zusatzmengen von 0,1 bis 1 Volumprozent, vorzugsweise 0,5 Volumprozent, erforderlich.

Als wirksame Antieiszusätze für Treibstoffe eignen sich weiter Alkylenglykoläther der allgemeinen Formel

R — [O — Y— ]„ — OZ

in der R eine Alkyl- oder Arylkohlenwasserstoffgruppe von 1 bis 18 C-Atomen, Y eine methyl- oder äthyl-mono- bzw. -disubstituierte Äthylengruppe, Z gleich R oder Wasserstoff und η eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist. Diese Alkylenglykoläther, wie beispielsweise Diäthylenglykolmonobutyläther (Butyldiglykol), müssen zur Verhinderung einer Eisbildung im Vergaser dem Treibstoff in Mengen von mindestens 0,05, zweckmäßig sogar von 0,1 Volumprozent zugesetzt werden. Die genannten Diole wie auch die Alkylenglykoläther beeinflussen in keiner Weise die Oktanzahl des verwendeten Treibstoffgemisches. Auch greifen sie die im Fahrzeug- oder Flugmotorenbau verwendeten Metalle nicht an.

Diole, wie z. B. Äthandiol-1,2, Propandiol-1,2 und Diäthylenglykol, die bekanntlich den Gefrierpunkt des Wassers herabzusetzen vermögen, sind bisher auf Grund ihrer Unlöslichkeit in Benzin als Antieiszusätze für Motorentreibstoffe nicht in Betracht gezogen worden.

Es wurde gefunden, daß man ein nicht zu Vereisungen im Vergaser von Verbrennungsmotoren führendes Treibstoffgemisch auf Benzinbasis erhält, wenn man diesem zwischen 0,02 und 0,05 Volumprozent, bezogen auf das Benzinvolumen, an einem Gemisch aus benzinlöslichen, durch Anlagerung von 1 bis 3 Mol 1,2-Propylenoxyd an 1 Mol Propandiol-1,2 entstehenden Diolen und benzinlöslichen Äthylenglykoläthern der allgemeinen Formel

R — (OCH₂ — CH₂)_re — OH

Treibstoff für Verbrennungsmotoren
auf Benzinbasis

Anmelder:

Chemische Werke Hüls Aktiengesellschaft,
Marl (Kr. Recklinghausen)

Dr. Kurt Weichert und Dr. Herwalt Keil,

Marl (Kr. Recklinghausen),
sind als Erfinder genannt worden

in der R einen Methyl-, Äthyl-, Propyl- oder Butylrest und η 1 und 2 bedeutet, zusetzt.

Als Anlagerungsprodukte von 1,2-Propylenoxyd an Propandiol-1,2 sind Diole, wie beispielsweise Dipropylenglykol, Tripropylenglykol sowie die bei der Anlagerung unter Einhaltung bestimmter niedriger Molverhältnisse erhaltenen benzinlöslichen Gemische zu verstehen. Als benzinlösliche Äthylenglykoläther der angegebenen Formel sind z. B. Äthyldiglykol (Monoäthyläther des Diäthylenglykols), Butyldiglykol, Butyltriglykol geeignet. Die genannten Diole bzw. Äthylenglykoläther können entweder im Gemisch miteinander oder als Gemische der einzelnen Verbindungen gleichen Typs verwendet werden. Die durch die allgemeinen Formeln wiedergegebenen Verbindungen sind in jedem Verhältnis untereinander mischbar und bilden klare und stabile Lösungen. Die Wirksamkeit der Mischungen von Diolen, die schon weit über die der Einzelkomponenten hinausgeht, wird im allgemeinen durch Zugabe eines oder mehrerer Äthylenglykoläther noch erheblich gesteigert. Entsprechend einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Diole oder Äthylenglykoläther bzw. deren Gemische zusätzlich bis zu 20 Volumprozent, vorzugsweise bis zu 10 Volumprozent eines benzinunlöslichen, niedermolekularen Diols mit stark gefrierpunktserniedrigender Wirkung enthalten, wobei ebenfalls klare, stabile Lösungen entstehen. Besonders geeignet sind als Diole Propandiol-1,2 und Diäthylenglykol.

Die erfindungsgemäßen Mischungen zeigen bereits in Mengen von unter 0,05 Volumprozent, bezogen auf das Benzinvolumen, also weit unterhalb der bisher bei Verwendung einzelnen Diole bzw. Äthylenglykoläther erforderlichen Mengen, eine hervorragende vereisungshemmende Wirkung im Vergaser. Auf diese Weise wird es möglich, mit wesentlich geringeren

209 577/223

Zusatzmengen als bei. Verwendung der· Einzelkomponenten einen optimalen Effekt zu erzielen und somit die Zusatzmenge so niedrig zu halten, daß eine Beeinträchtigung der übrigen Treibstoffeigenschaften, wie z. B. die Oktanzahl, in keiner Weise mehr zu befürchten ist. Die guten Lösungseigenschaften der erfindungsgemäßen Diol- und Äthylenglykoläthermischungen gestattendes ferner, auch die als hervorragende gefrierpunktserniedrigende Verbindungen bekannten, aber bisher zufolge ihrer BenzimmlÖslichkeit nicht als Antieiszusätze brauchbaren Diole, wie z. B. Propandiol-1,2, Diäthylenglykol, in Mengen bis zu 20 Volumprozent dem Gemisch der Diole und Äthylenglykoläther . zuzusetzen, wobei klare stabile Lösungen erhalten werden.

Von den bisher verwendeten, bereits im Stand der Technik berücksichtigten Antieiszusätzen sollen die genannten benzinlöslichen Diole in einem Konzentrationsbereich von 0,1 bis 1 Volumprozent wirksam sein.

Für ein einwandfreies Arbeiten von Ottomotoren unter naßkalten Bedingungen ist jedoch eine Menge von mindestens 0,2 Volumprozent notwendig. Bei Verwendung von Äthylenglykoläthern wird als untere Grenze 0,05 Volumprozent angegeben, wobei jedoch 0,1 Volumprozent als Mindestmenge angesehen werden

ίο muß. Zur Nachprüfung der für eine ausreichende Wirksamkeit notwendigen Zusatzmenge wurden die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Verbindungen auf einem Prüfstand, wie er in »Automobiltechnische Zeitschrift«, Jahrgang 59, Nr. 3 (März 1957),

S. 63, beschrieben ist, ausgetestet (ausgeführt im Institut für Kolbenmaschinen der T. H. Braunschweig). Dabei ergaben sich folgende Versuchsdaten:

	+4	Temperatur*),	+6	+8	⁰C	+ 10	+ 12	+ 14-
+2	57	58	59	63	68	88
56	68 70 95	65 72 99	64 76	63 86	70	79
69 69 94	68 82	71 83	74 90	79	92	—
66 82	83 95	84 92	88 95	94 99	—	—
82 96	84 90	83 95	85 96	90	98	—
86 94	96	92 96	95	—	—	—
—

Kurveninhalt**)

Grundbenzin (Winterbenzin)

Butyldiglykol

0,05 Volumprozent

0,1 Volumprozent ,

0,2 Volumprozent

Dipropylenglykolmonoäthyläther

0,05 Volumprozent

0,1 Volumprozent

Diäthylenglykolmonomethyläther

0,05 Volumprozent

0,1 Volumprozent

2-Methylpentandiol-2,4

0,05 Volumprozent ..

0,1 Volumprozent

Dipropylenglykol

0,05 Volumprozent.

0,075 Volumprozent

550

480 280

38

325 125

145 42

183

53

40 15

*) Bei den in der Tabelle aufgeführten Temperaturen wurde ein Abstellen des Motors im Leerlauf bei den angegebenen Werten relativer Luftfeuchtigkeit beobachtet.

**) Rauminhalt der Kurve zwischen 0 und 14° C, begrenzt durch die Linie 100%iger Luftfeuchtigkeit.

Vergleicht man die auf dem Prüfstand gewonnenen Ergebnisse durch einen Praxisversuch, so wurde gefunden, daß ein Zusatz von 0,75 Volumprozent Dipropylenglykol bzw. 0,1 Volumprozent Methyldiglykol zu dem in den Versuchen verwendeten Grundbenzin ausreichend ist, um den Motor in etwa

1 bis 2 Minuten in fahrbereiten Zustand zu bringen. Hierzu wird ein wassergekühlter Viertakt-Automobilmotor eines im Freien stehenden Wagens mit einem Hubraum von 1,51 (Baujahr 1958) bei feuchtem Winterwetter angelassen. Bei einer Außentemperatur von +2 bis +4⁰C braucht der Wagen etwa 7 bis 8 Minuten, bis bei Verwendung des ungedopten Winterbenzins der Vergaser durch die Motorwärme eisfrei wird. Durch Zusatz der bezeichneten Menge Dipropylenglykol bzw. Methyldiglykol trat nach 1 bis

2 Minuten ein ruhiger Lauf des Motors auf, so daß bei fast geschlossener Drosselklappe ein Anfahren möglich war.

Die Versuche zeigen, daß etwa ein Inhalt der planimetrierten Kurve im Diagramm Temperatur/Luf tfeuchtigkeit,begrenztdurch die Kennlinie der 100%igen Luftfeuchtigkeit, von etwa 50 mm² ausreichend ist, eine wirksame Verhinderung der Vereisung eines Vergasers für Ottomotore zu bewirken.

Die vorteilhafte Wirkung der erfindungsgemäßen Mischungen wird an Hand der nachfolgenden Beispiele veranschaulicht:

Beispiel 1

Nachfolgende Gemische werden auf einem Prüfstand gemäß »Automobiltechnische Zeitschrift«, Jahrgang 59, Nr. 3, (März 1957), Seite 63, geprüft:

Dipropylenglykol, Volumprozent
Tripropylenglykol,

Volumprozent

1,2-Propylenglykol,

Volumprozent

Butyltriglykol, Volumprozent
Diäthylenglykol, Volumprozent
Butyldiglykol, Volumprozent ..
Äthyltrigylkol, Volumprozent..

	2	Gemisch	4	⁵
1	—	3	—	20
60	—	—	—	—
20		—	20
20	90	20	40	40
—	10	—
	—		40	—.
—	—	80	—	40
—	—

20 30

Dabei werden folgende Ergebnisse erhalten:

Gemisch	Zusatzmenge des Gemisches zum Grundbenzin	+2	+4	Tei +6	nperatur*), +8	⁰C + 10	+ 12	+ 14	Kurven inhalt**)
■ i	0,04 Volumprozent 0,03 Volumprozent	95	94	97 91	96 93	OO OO ON ON	—	—	15 48
■ (	0,05 Volumprozent 0,04 Volumprozent....	—	96	95	—		—		0 32
■ I	0,05 Volumprozent.... 0,04 Volumprozent	98	95 95	93	95			—	14 50
•1	0,05 Volumprozent 0,04 Volumprozent 0,03 Volumprozent	92	98 90	94 89	96 93	99	—		0 28 91
•1	0,05 Volumprozent 0,04 Volumprozent 0,03 Volumprozent	—	96	98 93	96 91	97		—'	0 28 77
•1	0,05 Volumprozent 0,04 Volumprozent 0,03 Volumprozent	—	98	92	97 90	98	—	—	0 15 76

**) Rauminhalt der Kurve zwischen 0 und 14⁰C, begrenzt durch die Linie 100°/₀iger Luftfeuchtigkeit.

Beispiel 2 ³°

Ein Winterbenzin des Handels mit leicht flüchtigen Anteilen wird mit 0,03 Volumprozent einer Mischung aus

40 Volumprozent Butyltriglykol, ³⁵

40 Volumprozent Äthyltriglykol, 20 Volumprozent Dipropylenglykol

bzw. 0,035 Volumprozent einer Mischung aus

40

40 Volumprozent Butyldiglykol, 40 Volumprozent Butyltriglykol, 20 Volumprozent Propandiol-1,2

versetzt. In beiden Fällen trat in dem oben beschrie- 45 benen Versuchswagen unter naßkalten Witterungsbedingungen keine Vereisung des Vergasers auf. Die Leistung des Motors ist schon nach weniger als 1 Minute zum Anfahren des Wagens ausreichend.

Das verwendete Grundbenzin hat folgende Kenn- ⁵° zahlen:

Dampfdruck nach Reid 0,60 kg/cm²

Siedebeginn 26°C 150%

Siedeende 174,5°Cjbei88°C 55

df 0,719

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Treibstoff für Verbrennungsmotoren auf Benzinbasis, gekennzeichnet durch einen Gehalt zwischen 0,02 und 0,05 Volumprozent, bezogen auf das Benzinvolumen, an einem Gemisch aus benzinlöslichen, durch Anlagerung von 1 bis 3 Mol 1,2-Propylenoxyd an 1 Mol Propandiol-1,2 entstehenden Diolen und benzinlöslichen Äthylenglykoläthern der allgemeinen Formel

R-(OCH₂ — CH₂ — CH₂)» — OH

in der R einen Methyl-, Äthyl-, Propyl- oder Butylrest und η 1 oder 2 bedeutet, das gegebenenfalls im teilweisen oder vollständigen Austausch gegen eine der vorgenannten Mischungskomponenten zusätzlich bis zu 20, vorzugsweise bis zu 10 Volumprozent eines benzinunlöslichen niedermolekularen Diols mit stark gefrierpunktserniedrigender Wirkung enthält.

2. Treibstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als benzinunlösliches Diol Propandiol-1,2 oder Diäthylenglykol verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 948 375;
britische Patentschrift Nr. 709 987.