DE1645884B1 - Treibstoffe fuer Zweitaktmotoren,die keine oder nur unbedeutende Mengen aschebildender Antiklopfmittel enthalten - Google Patents
Treibstoffe fuer Zweitaktmotoren,die keine oder nur unbedeutende Mengen aschebildender Antiklopfmittel enthaltenInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft Treibstoffe für Zweitakt- Zur Herstellung hochoctaniger Benzine wird man
motoren. daher zunächst stets versuchen, Kohlenwasserstoff-Zweitaktmotoren werden für Automobile, Motor- gemische mit einem relativ hohen Gehalt an Olefinen,
roller und für Fahrradhilfsmotoren verwendet. Außer- i-Paraffinen und Naphthenen, vor allem aber einem
dem arbeiten Außenbordmotoren und leichte Indu- 5 möglichst hohen Aromatengehalt als Grundbenzin zu
striemotoren, wie Motoren für Sägen und Mäh- verwenden.
maschinen, zum größten Teil nach dem Zweitakt- So sind beispielsweise aus der österreichischen
prinzip. Patentschrift 271 607 Benzine bekannt, die in amerika-
Während des Betriebes der Zweitaktmotoren werden nischen Automobilmotoren, d. h. großvolumigen Vier-
an einen Kraftstoff, der normalerweise ein Motor- io taktmotoren, außerordentlich klopffest sind und aus
Schmiermittel enthält, hohe Anforderungen gestellt. mit Bleitetramethyl und/oder Bleiäthyltrimethyl ge-
Die tatsächliche Octanzahl, das ist diejenige Octan- Weiten Grundbenzinen bestehen, deren wesentlichstes
zahl, die man für ein Benzin bei in Betrieb befindlichen Merkmal ein hoher Aromatengehalt von mindestens
Motoren feststellt, ist beträchtlich niedriger als die- 20 Volumprozent und ein Olefingehalt von nicht über
jenige Octanzahl, die man für ein Benzin nach der 15 30 Volumprozent ist. Die in Europa gebräuchlichen,
Research-Methode bei einem Einzylinderlabormotor meist kleinvolumigen und insbesondere bezüglich der
mißt. Sie ist in der Regel sogar niedriger als die ge- Zündanlage, vor allem der Kerzen, sehr empfind-
fundene tatsächliche Octanzahl, wenn das Benzin für liehen Zweitaktmotoren stellen jedoch, wie bereits er-
in Betrieb befindliche Vielzylinderviertaktmotoren ver- wähnt, an Kraftstoffe völlig andere Anforderungen als
wendet wird. Bei Automobilen wird diese tatsächliche ao Viertakter, so daß ein für letztere gut geeignetes Ben-
Octanzahl als Straßen-Octanzahl bezeichnet. zin, selbst wenn es in Viertaktautomobilmotoren unge-
Es ist besonders wichtig, ein Benzin, das für die Ver- süßt eine hohe Straßen-Octanzahl besitzt, für Zweiwendung
in Zweitaktmotoren vorgesehen ist, in einer taktmotoren ungeeignet sein kann. m
solchen Weise aus verschiedenen Komponenten zu Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein
mischen, daß die tatsächliche Octanzahl so hoch wie 25 klopffestes, jedoch möglichst von aschebildenden Zumöglich
ist und daß auch die Bildung von Verbren- sätzen freies, d. h. wenig oder nicht gebleites Benzin
nungsniederschlägen vermieden wird, die den »Octan- für Zweitaktmotoren zu schaffen, kann deshalb auch
zahlbedarf« der in Betrieb befindlichen Zweitakt- nicht auf dem naheliegenden Weg, nämlich durch
motoren steigern. einen möglichst hohen Aromatengehalt, sondern nur
Aus wirtschaftlichen und technischen Gründen wer- 30 durch Benzine mit einem möglichst hohen Gehalt an
den oft katalytisch gespaltene Kohlenwasserstoffe als bestimmten i-Paraffinen und einem stark beschränkten
Mischkomponenten für Benzingemische verwendet. Olefingehalt gelöst werden.
Katalytisch gespaltene Kohlenwasserstofffraktionen Gegenstand der Erfindung sind Treibstoffe für
enthalten einen relativ hohen Anteil an Olefinen, bei- Zweitaktmotoren, die keine oder nur unbedeutende
spielsweise 30 bis 60 Volumprozent. Es ist bekannt,-35 Mengen aschebildender Antiklopfmittel enthalten und
daß Zweitaktmotoren ungünstig auf Benzine reagieren, gekennzeichnet sind durch einen Gehalt von minde-
die Olefine enthalten, d. h., sie neigen stark zum stens 20 Volumprozent verzweigter, gesättigter, alipha-
Klopfen. Aus diesem Grunde sind katalytisch ge- tischer Kohlenwasserstoffe mit 5 bis 6 Kohlenstoff-
spaltene Benzine und andere Benzine mit einem atomen, von bis zu 15 Volumprozent Olefinen und
relativ hohen Anteil an Olefinen weniger für die Ver- 40 gegebenenfalls eines Schmiermittels.
Wendung in Zweitaktmotoren geeignet. Die erfindungsgemäßen Treibstoffe weisen eine
Benzine bestehenin der Regel aus zahlreichen, meist relativ hohe tatsächliche Octanzahl auf. Als Minur
nach ihrer Gattung bestimmten Verbindungen, und schungskompönenten können auch Kohlenwasserzwar
vorwiegend aus Kohlenwasserstoffen, deren Ver- Stofffraktionen verwendet werden, die relativ große f
halten im Motor im Gemisch mit anderen Verbin- 45 Mengen an Olefinen enthalten. ^
düngen sich häufig stark und in meist unvorherseh- Kleine Mengen Tetraalkylblei haben praktisch keine
barer Weise von ihrem Verhalten im Motor bei der Steigerung des Octanzahlbedarfs zur Folge und können
Verwendung in reiner Form, d. h. als Einzelstoffe in den Treibstoffen gemäß der Erfindung geduldet
unterscheidet. Die üblichen Kenndaten, z. B. die werden. Unter kleinen Mengen Tetraalkylblei sind
Research- oder die Motorenoctanzahl, können allen- 50 solche Mengen zu verstehen, die nicht mehr als 0,1 g
falls einen gewissen Anhaltspunkt für das Verhalten, Blei pro 3,78 1 Benzin entsprechen.
z. B. die Klopfneigung, einer bestimmten Verbindung Geeignete Benzinkomponenten, die zum Mischen in einem bestimmten Motor geben.-Beidieser Sachlage . der erfindungsgemäßen Treibstoffe verwendet werden kann auch der auf dem Gebiet der Kraftstoffherstel- können, sind solche, die einen relativ hohen Anteil lung erfahrene Fachmann ein bestimmten Anforde- 55 verzweigter, aliphatischer, gesättigter. C5-6-Kohlenrungen in der Praxis genügendes Benzin nicht am Wasserstoffe (nachfolgend auch als i-C5-e-Alkane beReißbrett entwerfen, sondern ist letztlich auf einen zeichnet) und einen relativ geringen Anteil an Olefinen glücklichen Griff angewiesen, der ihm durch seine enthalten. Derartige Komponenten sind Straight-run-Fachkenntnis allenfalls erleichtert wird. Kopffraktionen und katalytisch reformiertes Benzin
z. B. die Klopfneigung, einer bestimmten Verbindung Geeignete Benzinkomponenten, die zum Mischen in einem bestimmten Motor geben.-Beidieser Sachlage . der erfindungsgemäßen Treibstoffe verwendet werden kann auch der auf dem Gebiet der Kraftstoffherstel- können, sind solche, die einen relativ hohen Anteil lung erfahrene Fachmann ein bestimmten Anforde- 55 verzweigter, aliphatischer, gesättigter. C5-6-Kohlenrungen in der Praxis genügendes Benzin nicht am Wasserstoffe (nachfolgend auch als i-C5-e-Alkane beReißbrett entwerfen, sondern ist letztlich auf einen zeichnet) und einen relativ geringen Anteil an Olefinen glücklichen Griff angewiesen, der ihm durch seine enthalten. Derartige Komponenten sind Straight-run-Fachkenntnis allenfalls erleichtert wird. Kopffraktionen und katalytisch reformiertes Benzin
Grundsätzlich gilt, daß η-Paraffine Benzine mit 60 und dessen Fraktionen. Es können natürlich auch
einer besonders geringen Klopffestigkeit, Olefine, i-C5_6-Alkane als solche verwendet werden, indem man
Naphthene und i-Paraffine Benzine^ mit höherer und beispielsweise besondere Gemische herstellt, die diese
Aromaten Benzine mit besonders hoher Klopffestig- Alkane enthalten. Derartige Gemische können durch
keit ergeben, wie z. B. aus »Petroleum Refiner«, Vol. 35 fraktionierte Destillation geeigneter Raffinerieerzeug-
(1956), Nr. 7, S. 148, »Modern Petroleum Techno- 65 nisse, wie isomerisierte Benzine und Alkylierungs-
logy«, The -Institute of Petroleum, London (1954), produkte, isoliert werden. Ein i-C5-e-Alkane enthalten-
S. 397/398, und »The Oil and Gas Journal« (1956), des Gemisch, das beispielsweise durch Destillation
S. 96 bis 99, bekannt ist. von Straight-run-Kopffraktionen isoliert wurde, be-
stand aus etwa 0,4 Gewichtsprozent n-Pentan, 3,1 Gewichtsprozent
2,2-Dimethylbutan, 14,6 Gewichtsprozent Cyclopentan, 18,9 Gewichtsprozent 2,3-Dimethylbutan,
40,9 Gewichtsprozent 2-Methylpentan, 20,4 Gewichtsprozent 3-Methylpentan, 1,7 Gewichtsprozent
η-Hexan, weniger als 0,1 Gewichtsprozent Methylcyclopentan und weniger als 0,1 Gewichtsprozent
Benzol.
Neben i-Cs-6-Alkanen enthalten katalytisch gespaltene
Kohlenwasserstofffraktionen im allgemeinen einen relativ großen Anteil an Olefinen. Die zur Herstellung
der erfindungsgemäßen Treibstoffe verwende-. ten Mengen katalytisch gespaltener Fraktionen müssen
daher mit der Forderung in Einklang gebracht werden, daß das Benzin nicht mehr als 15 Volumprozent Olefine
enthält. Katalytisch gespaltene Kopffraktionen enthalten beispielsweise etwa 60 Volumprozent Olefine
und etwa 30 Volumprozent i-Cs_6-Alkane. Ein katalytisch
gespaltenes Schwerbenzin enthält etwa 20 bis 30 Volumprozent Olefine und keine oder fast keine
i-C5_6- Alkane. Die obenerwähnten Straight-run-Kopffraktionen
und die katalytisch reformierten Benzinfraktionen enthalten etwa bis zu 2 Volumprozent
Olefine und etwa 10 bis 30 Volumprozent i-C5_e-Alkane.
Im allgemeinen haben Motorentreibstoffe eine Destillationskurve
gemäß der ASTM D-86-Norm mit einem Anfangssiedepunkt von etwa 38° C und einem
Endsiedepunkt von etwa 218° C. Eine solche Kurve muß aber nicht unbedingt vorliegen. Unter gegebenen
Umständen können auch Benzine mit einer anderen Destillationskurve verwendet werden. Für ein kaltes
Klima werden beispielsweise zweckmäßig Treibstoffe mit einer relativ hohen Flüchtigkeit hergestellt. Es ist
üblich, die Flüchtigkeit des Treibstoffs durch Zusatz
von Butanen auf den gewünschten Wert zu bringen.
Beim Herstellen der erfindungsgemäßen Treibstoffe ist es wünschenswert, auf die Flüchtigkeit und Destillationskurve
der üblichen Motorentreibstoffe Rücksicht zu nehmen. Treibstoffe, die mehr als 60 Volumprozent
i-C5-e-Alkane enthalten, sind zu leicht flüchtig, was
einen hohen Kraftstoffverbrauch zur Folge hat.
Wie oben auseinandergesetzt wurde, werden Treibstoffe, die einen relativ hohen Anteil Olefine enthalten, wegen des in den Motoren auftretenden Klopfens für die Verwendung in Zweitaktmotoren als nicht geeignet angesehen. Jedoch können erfindungsgemäß
Wie oben auseinandergesetzt wurde, werden Treibstoffe, die einen relativ hohen Anteil Olefine enthalten, wegen des in den Motoren auftretenden Klopfens für die Verwendung in Zweitaktmotoren als nicht geeignet angesehen. Jedoch können erfindungsgemäß
ίο Olefine und Mischungskomponenten verwendet werden,
sofern die fertigen Treibstoffe maximal bis zu etwa 15 Volumprozent Olefine enthalten.
Es werden erfindungsgemäß vorzugsweise solche Treibstoffe hergestellt, die bis zu 5 Volumprozent
Olefine enthalten. Die Straßen-Octanzahl dieser Treibstoffe, die an einem Fahrzeug mit Zweitaktmotor auf
der Straße gemessen wurde, ist relativ höher als die von Treibstoffen mit höherem Olefingehalt.
Die erfindungsgemäßen Treibstoffe werden vorzugsweise hergestellt, indem man als Mischkomponenten Straight-run-Kopffraktionen, katalytisch reformierte Fraktionen, Isomerisierungs- und/oder Alkylierungsprodukte und, wenn gewünscht, i-C5_6-Alkane verwendet.
Die erfindungsgemäßen Treibstoffe werden vorzugsweise hergestellt, indem man als Mischkomponenten Straight-run-Kopffraktionen, katalytisch reformierte Fraktionen, Isomerisierungs- und/oder Alkylierungsprodukte und, wenn gewünscht, i-C5_6-Alkane verwendet.
Die Erfindung wird an Hand der Daten der folgenden Tabelle erläutert. Diese Tabelle enthält die Zusammensetzung
verschiedener Treibstoffe, einschließlich die erfindungsgemäßen Treibstoffe, und die
Straßen-Octanzahlen, die bei einem im Straßenverkehr eingesetzten DKW-F-102-Wagen gefunden wurden
(nach der modifizierten Union-Town-Methode). Die Treibstoffe wurden aus normalen Raffinerieprodukten,
wie sie derzeit für dieZusammensetzung von Motorentreibstoffen
gebräuchlich sind, gemischt. In den Mötorentreibstoffen Nr. 3, 4, 7, 8 und 12 bis 20 einschließlich
werden auch i-C5_6-Alkane, die durch Destillation
von Straight-run-Kopffraktionen erhalten werden, verwendet.
F-1-Octanzahl*) | Aro maten |
Olefine | Zusammensetzung des | i-Q- Alkane |
Treibstoffs | in Volumprozent | Straßen-Octanzahl DKW-F 102 nach der modifizierten Unions-Town-Methode) |
|
Treibstoff Nr. |
79,4 | 18,5 | 1,8 | gesättigte Kohlen wasserstoffe |
7,2 | i-C„- Alkane |
i-Q-e- Alkane insgesamt |
74 |
1 | 80,6 | 20,9 | 5,0 | 79,7 | 6,4 | 10,8 | 18,0 | 74 |
2 | 80,0 | 12,3 | 1,2 | 74,1 | 4,8 | 9,6 | 16,0 | 78,5 |
3 | 81,6 | 14,7 | 4,4 | 86,5 | 4,0 | 37,2 | 42,0 | 78,5 |
4 | 81,0 | 30,6 | 0,7 | 80,9 | 7,2 | 36,0 | 40,0 | 74 |
5 | 78,0 | 24,6 | 1,1 | 68,7 | 7,5 | 10,6 | 17,8 | 72 |
6 | 80,0 | 22,4 | 0,8 | 74,3 | 5,4 | 11,1 | 18,6 | 78 |
7 | 88,5 | 39,0 | 0,7 | 56,8 | 2,6 | 28,0 | 33,4 | 80,6 |
8 | 80 | 16,1 | 33,4 | 60,3 | 7,4 | 28,9 | 31,5 | 72 |
9 | 84,8 | 25,9 | 14,6 | 50,5 | 7,8 | 4,9 | 12,'3 | 74,3 |
10 | 82,0 | 24,6 | 9,7 | 59,5 | 5,2 | 9,3 | 17,1 | 74,3 |
11 | 84,0 | 19,6 | 10,7 | 65,7 | 2,4 | 7,8 | 13,0 | 77,3 |
12· | 84,6 | 30,1 | 1,0 | 69,7 | 1,6 | 33,6 | 36,0 | 78 |
13 | 84,6 | 28,6 | 4,3 | 68,9 | 3,6 | 22,4 | 24,0 | 79,3 |
14 | 84,2 | 30,7 | 4,5 | 67,1 | 4,4 | 25,4 | 29,0 | 79,3 |
15 | 84,1 | 25,5 | 6,7 | 64,8 | 2,5 | 16,6 | 21,0 | 78 |
16 | 84,0 | 29,2 | 6,7 | 67,8 | 3,2 | 32,8 | 35,3 | 77 |
17 | 84,0 | 29,4 | 7,0 | 64,1 | 4,0 | 23,6 | 26,8 | 73 |
18 | 84,1 | 36,2 | 3,7 | 63,6 | 3,9 | 15,7 | 19,7 | 74,3 |
19 | 84,0 | 28,9 | 6,9 | 60,1 | 13,5 | 10,5 | 14,4 | 73 |
20 | 84,0 | 30,8 | 7,5 | 64,2 | 4,4 | 5,9 | 19,4 | 73 |
21 | 84,1 | 34,2 | 4,2 | 61,7 | 4,4 | 6,7 | 11,1 | 74,3 |
22 | 61,6 | 6,6 | 11,0 | |||||
*) Bestimmt nach der ASTM D-908-Nofm.
Claims (8)
1. Treibstoffe für· Zweitaktmotoren, die keine
oder nur unbedeutende Mengen aschebildender ■ Antiklopfmittel enthalten, g e-k e η η zreich.net
d u r ch einen Gehalt,von mindestens 20 Volum-..
prozent verzweigter, gesättigter, aliphatischer Kohlenwasserstoffe mit 5 bis 6 Kohlenstoffatomen, von
•bis zu 15Vplumprpzent Olefinen und gegebenen-"
falls eines Schmiermittels. ;
2. Treibstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekenn- i
, zeichnet, ..daß sie höchstens 60 Volumprozent verzweigte,
-gesättigte; - aliphatische Kohlenwasser-
; stoffe mit 5; bis'6 Kohlenstoffatomen enthalten.
3. Treibstoffe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie bis zu 5 Volumprozent
Olefine enthalten. *
4. Treibstoffe nach Anspruch 1 bis 3a dadurch
gekennzeichnet, daß sie. unter Verwen&ung von
Straight-run-Benzinfräktionen, -katalytisch reformierten Fraktionen, Isomerisierungs- und/oder
: Älkylierungsprödukten und, falls gewünscht, verzweigten,
gesättigten,- aliphatischen C5-6-Kohlenwasserstoffen
als 'Mischkomponenten hergestellt Worden sind.
5. Treibstoffe nach Anspruch 1 bis 4; dadurch
gekennzeichnet,, daß sie Schmiermittel mit einem
• aschefreien Zusatz enthalten. [
6. Treibstoffe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Schmiermittel mit
einem aschefreien Schmiermittelzusatz und einer
. Erdalkaliseife einer organischen Säure enthalten.
7. Treibstoffe nach Anspruch 6, dadurch gekenn-"'
zeichnet, ■ daß sie ein Schmiermittel mit einem
Reaktionsprodukt. aus einer Cao-goo-Alkyl- oder
Alkylenbernsteinsäure oder -anhydrid und einem
Polyalkylenpolyamin und das Calciumsalz einer Erdölsulfonsäure enthalten.
8. Treibstoffe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Schmiermittel enthalten, das
aus 98,5 bis 95 Gewichtsprozent eines Schmieröls vom Typ SAE 30 mit einem Viskositätsindex von
90 bis 100, 1 bis 4 Gewichtsprozent eines Succin-
imidderivatgemisches, das durch Umsetzung von
Cgo-iso-Polyisobutenylbernsteinsäureanhydrid und
einem Gemisch von Polyäthylenpolyaminen entsprechend einer Zusammensetzung von Tetraäthylenpentamin
erhalten worden ist, und 0,5 bis 2 Gewichtsprozent des Calciumsalzes einer Erdölsulfonsäure
mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 450 besteht.
909 550/83
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