DE1015268B

DE1015268B - Method for operating an engine with compression ignition

Info

Publication number: DE1015268B
Application number: DEE11109A
Authority: DE
Inventors: Rowland Scott Bevans
Original assignee: Ethyl Corp
Current assignee: Ethyl Corp
Priority date: 1954-08-05
Filing date: 1955-08-05
Publication date: 1957-09-05
Also published as: FR1130292A; GB795929A

Description

DEUTSCHESGERMAN

kl. 46 a⁶ 6kl. 46 a ⁶ 6

INTERNAT. KL. C 10 1INTERNAT. KL. C 10 1

PATENTAMTPATENT OFFICE

ANMELDETAG:REGISTRATION DAY:

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE OF THE
EDITORIAL:

E 111091 a/46 a^e 5. AUGUST 1955 E 11109 1 a / 46 a ^e AUGUST 5, 1955

5. SEPTEMBER 1957SEPTEMBER 5, 1957

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Motors mit Kompressionszündung¹ und insbesondere ein Verfahren zum Einspritzen von, Alkalimetallen in den Kraftstoff für solche Motoren, wodurch die Cetanzahl erhöht und die Verbrennungseigenschaften geregelt werden.The invention relates to a method of operating an engine with compression ignition ¹ and, more particularly, to a method of injecting alkali metals into the fuel for such engines, thereby increasing the cetane number and regulating the combustion properties.

Es ist wünschenswert, ein Verfahren zur Einverleibung des Alkalimetalls in den Kraftstoff von Motoren mit Kompressionszündung zu schaffen, das die Probleme des Äbsetzens wie auch die Kraftstoff-Verschlechterung und die Gefahren, die sich bei Einwirkung des Wassers oder der atmosphärischen Bedingungen auf das Alkalimetall bei längerer Lagerung ergeben, beseitigt.It is desirable to have a method of incorporating the alkali metal into the fuel Compression ignition engines create the problems of stalling as well as fuel deterioration and the dangers of exposure to water or atmospheric conditions on the alkali metal during prolonged storage surrendered, eliminated.

In einem Verfahren zum Betreiben eines Motors mit Kompressionszündung, bei dem Kraftstoff in eine Verbrennungskammer eingespritzt und darin durch die heiße Komprimierte Luft auf Zündtemperatur erhitzt wird und das Verbrennungsprodukt mit Wirkung auf einen Kolben Energie erzeugt, wird der Kraftstoff an. einer Stelle zwischen, dem Kraftstoffbehälter und den. Einspritzdüsen erfindungsgemäß mit einer festen. Dispersion, feinzerteilten Alkalimetalls in Berührung gebracht, wobei das Metall freigegeben, und im Kraftstoff vor seinem Einspritzen, in die Verbrennungskammer suspendiert wird, wodurch, die Cetanzahl erhöht und die Verbrennungseigenschaften des Kraftstoffs verbessert werden.In a method of operating a compression ignition engine in which fuel is injected into a Combustion chamber injected and in it by the hot compressed air on ignition temperature is heated and the product of combustion generates energy by acting on a piston, becomes the Fuel on. a point between, the fuel tank and the. Injection nozzles according to the invention with a fixed one. Dispersion, finely divided alkali metal brought into contact, whereby the metal is released, and in the fuel prior to its injection, is suspended into the combustion chamber, whereby that The cetane number is increased and the combustion properties of the fuel are improved.

Im allgemeinen wird der Kraftstoff mit der festen Dispersion des feinzerteilten Alkalimetalls an einer Stelle in dem Kraftstoffsystem zwischen dem Kraftstoffbehälter und der Auslaßöffnung oder den Auslaßöffnungen, der Einspritzdüsen in Berührung gebracht, z. B. an einer geeigneten Stelle zwischen der Kraftstoffpumpe und den Auslaßöffnungen der Einspritzdüsen oder zwischen, dem Kraftstoffbehälter und. der Pumpe. Es wird vorgezogen, den Kraftstoff zwischen dem Kraftstoffbehälter und der Pumpe mit der festen Dispersion, in Berührung zu bringen, um die Beaufschlagung des Dispersionsbehälters mit dem hochkomprimierten. Kraftstoff zu vermeiden, welche infolge des damit in der Regel verbundenen Druckverlustes den. Einspritzvorgang in die Verbrennungskammer unter Umständen verschlechtern würde. Die Zeitdauer zwischen, dem Inberührungbringen und der Einspritzung beträgt nur wenige Sekunden, gewöhnlich nicht mehr als ungefähr 1 Minute, vorzugsweise weniger als 30 Sekunden,.In general, the fuel with the solid dispersion of the finely divided alkali metal on a Location in the fuel system between the fuel tank and the outlet port or ports, brought into contact with the injectors, e.g. B. at a suitable point between the fuel pump and the outlet openings of the injection nozzles or between, the fuel tank and. the Pump. It is preferred to keep the fuel between the fuel tank and the pump with the fixed Dispersion, to bring into contact to the admission of the dispersion container with the highly compressed. Avoid fuel which as a result the pressure loss usually associated with it. Injection process into the combustion chamber might worsen. The length of time between contact and injection is only a few seconds, usually no more than about 1 minute, preferably less than 30 seconds.

Zunächst ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren ein wirksames und praktisches Einführen feinzerteilten, Alkalimetalls in: einen Dieselkraftstoff zwecks Verbesserung seiner Verbrennungseigenschaften, und Cetanzahl. Bei der Durchführung der Erfindung wird der Kraftstoff unmittelbar vor dem Verfahren zum Betreiben eines Motors
mit KompressionszündungFirst, the method of the present invention enables the efficient and practical introduction of finely divided alkali metal into: a diesel fuel to improve its combustion properties, and cetane number. In practicing the invention, the fuel is used immediately prior to the method of operating an engine
with compression ignition

Anmelder:Applicant:

Ethyl Corporation,Ethyl Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)New York, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. W. Beil, Rechtsanwalt,
Frankfurt/M.-Höchst, Antoniterstr. 36Representative: Dr. W. Beil, lawyer,
Frankfurt / M.-Höchst, Antoniterstr. 36

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 5. August 1954Claimed priority:
V. St. v. America August 5, 1954

Rowland Scott Bevans, Franklin, Mich. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt wordenRowland Scott Bevans, Franklin, Mich. (V. St. A.),
has been named as the inventor

Einspritzen, in die Verbrennungskammer über die faste Dispersion, geleitet. Auf diese Weise werden; mittels Erosion, und Auflösung des Dispersionsmediums die feinzertailten Alkalimetallteilchen freigegeben und in dem Kraftstoff suspendiert. Die erfindungsgemäß verwendete feste Dispersion enthält ein Gemisch aus feinzerteiltem Alkalimetall, das gleichmäßig in einem festen Medium dispergiert ist. In einer anderen. Ausführungsform enthält die feste Dispersion, ein Gemisch aus feinzertedltem Alkalimetall, einem Dispersionsmedium und einem Modifiziermittel, welches die Dispersion, verändert, um einzelne physikalische Eigenschaften, zu verbessern.Inject into the combustion chamber via the fast Dispersion, passed. Be this way; by means of erosion, and dissolution of the dispersion medium the Finely divided alkali metal particles released and suspended in the fuel. The one used according to the invention solid dispersion contains a mixture of finely divided alkali metal that is uniformly in one solid medium is dispersed. In another. Embodiment contains the solid dispersion, a mixture from fine-grained alkali metal, a dispersion medium and a modifier, which the Dispersion modified to improve individual physical properties.

Die Konzentration des fainzerteilten Metalls kann in weiten Grenzen, und zwar zwischen etwa 10 und 85 Gewichtsprozent, variiert werden. Die besten Ergebnisse werden, jedoch, erreicht, wenn die Konzentration zwischen ungefähr 40 und 65 Gewichtsprozent liegt. Auch die Teilchengröße des Alkalimetalls kann in weiten. Grenzen, und zwar von: sehr winzigen, bis zu ungefähr 1000 μ großen Teilchen, variiert werden. Vorzugsweise soll die Teilchengröße nicht mehr als ungefähr 20 μ betragen,, da diese sich als wirkungsvollste erwiesen hat. Die erfindungsgemäß verwendeten Dispersionismedien sind unter atmosphärischen: Bedingungen feste Körper. Im allgemeinen, können, sie irgendeine feste organische Verbindung oder ein Gemisch; sein, welches im wesentlichen, inert oder zur Reaktion mit einem Alkalimetall nicht fähig ist, im wesentlichen, im Dieselkraftstoff aber löslich ist undThe concentration of the finely divided metal can be within wide limits, namely between about 10 and 85 percent by weight, can be varied. The best results, however, are achieved when focusing is between about 40 and 65 percent by weight. The particle size of the alkali metal can also in wide. Limits, namely from: very tiny, up to about 1000 μ large particles, can be varied. Preferably the particle size should not be more than about 20 microns, since this is found to be the most effective has proven. The dispersion media used in the present invention are under atmospheric conditions solid body. In general, they can be any solid organic compound or a Mixture; be which is substantially, inert or incapable of reacting with an alkali metal, im essential, but soluble in diesel fuel and

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einen Schmelzpunkt hat, der ungefähr bei atmosphärischer Temperatur liegt. Besonders bevorzugt warden solche Dispersionsmedien, welche einen Schmelzpunkt von über etwa, 70° C haben, da, die festen Metalldispersionen,, die als Dispersionsmedium einen Stoff mit solchen physikalischen Eigenschaften enthalten, für die Einführung des Metalls in den Dieselkraftstoff durch. Erosion und Auflösung am praktischsten sind. In einigen Fällen, kann das feste Dispeirsionsmediutn auch einen niedrigeren Schmelzpunkt, z. B. über 60° C, haben, was von den klimatischen Bedingungen abhängt, unter denen die feste Dispersion verwendet werden soll. Ein anderes Kriterium für die Wahl des Dispersionsmediums ist, daß es im wesentlichen im Dieselkraftstoff in einem Temperaturbereich von; —50 bis +70° C löslich ist. So· werden erfindungsgemäß als Dispersionsmedien feste Stoffe verwendet, die vorzugsweise aus Kohlenwasserstoffen oder Äthern gewählt sind. Die festen Kohlenwasserstoffe können nichtaromatisch oder aromatisch sein. Als feste nichtaromatische Kohlenwasserstoffe kommen die festen Alkane, Alkene, Cyclane, Cyclone, Polycyclane und Polycyclene in Frage.has a melting point that is approximately at atmospheric temperature. Be particularly preferred such dispersion media, which have a melting point of about 70 ° C, because, the solid metal dispersions ,, which contain a substance with such physical properties as a dispersion medium, for introducing the metal into diesel fuel by. Erosion and dissolution are most practical. In some cases, the solid dispersion medium can be used also a lower melting point, e.g. B. over 60 ° C, have something of the climatic conditions depends on which the solid dispersion is to be used. Another criterion for choosing the The dispersion medium is that it is essentially in diesel fuel in a temperature range of; -50 is soluble up to + 70 ° C. Thus, according to the invention, solid substances are used as dispersion media are preferably selected from hydrocarbons or ethers. The solid hydrocarbons can be non-aromatic or aromatic. The solid non-aromatic hydrocarbons come as solid Alkanes, alkenes, cyclanes, cyclones, polycyclanes and polycyclanes in question.

Wenn das feste Dispersionsmedium ein aromatischer Stoff ist, so· kann dieser einkernig oder mehrkerniig sein, wobei die Ringe miteinander kondensiert oder nichtkondensiert sein können.When the solid dispersion medium is an aromatic If material is, it can be mononuclear or polynuclear The rings may or may not be condensed with one another.

Wenn die Dispersionsmedien Äther sind,, so· können sie beliebiger Art sein, soweit sie fest sind und im allgemeinen die oben beschriebenen Kennzeichen besitzen. Als Äther kommen sowohl nichtaromatische als auch aromatische Äther in Frage. In vielen. Fällen ist es infolge veränderlicher klimatischer Bedingungen und Handhabung der festen Dispersion wünschenswert, daß diese besondere physikalische Kennzeichen beibehält. Dazu gehört z. B., daß sie ein fester Körper ist, der sich dimensional nicht verändert. Die feste Dispersion soll weder bei Temperaturen von —50 bis + 70° C Hießen noch soll sie ihre Fo>rm verlieren, wenn ein Flüssigkeitsdruck darauf ausgeübt wird. Sie soll auch bruchfest sein und ihre Form nicht verlieren, wenn sie aus einer Entfernung von ungefähr 90 cm auf eine feste Oberfläche fallengelassen wird. Gleicherweise sollte sie bei rascher Temperaturänderung in dem obenerwähnten Bereich keine Wärmeverbiegung zeigen. Die feste Dispersion sollte eine im wesentlichen gleiche Löslichkeit oder Erosion in dem Kraftstoff innerhalb des genannten Temperaturbereichs haben, und die erodierten. Teilchen, sollten nicht größer als 1 mm sein, um das Verstopfen der Kraftstoffleitung und der Einspritzdüse zu vermeiden. Um diesen besonderen, physikalischen Eigenschaften gerecht zu werden, werden die oben beschriebenen Dispersionen, durch das Einverleiben eines Zusatzstoffes, der als »Modifiziermittel« bezeichnet wird, modifiziert.If the dispersion media are ether, so can they can be of any kind, insofar as they are solid and im generally have the characteristics described above. Both non-aromatic ethers come as ethers as well as aromatic ethers. In many. Cases it is desirable due to changing climatic conditions and handling of the solid dispersion, that this retains special physical characteristics. This includes B. that it is a solid body is that does not change dimensionally. The solid dispersion should not be used at temperatures from -50 to + 70 ° C it was supposed to lose its shape, when liquid pressure is applied to it. she is also said to be unbreakable and not lose its shape when viewed from a distance of approximately three feet dropped onto a solid surface. Likewise there should be no heat deflection with rapid temperature change in the above-mentioned range demonstrate. The solid dispersion should have substantially equal solubility or erosion in the fuel within the stated temperature range, and the eroded. Particles should not be larger than 1 mm to avoid clogging the fuel line and injector. To this special to meet physical properties, the dispersions described above, modified by the incorporation of an additive called a "modifier".

Dia erfindungsgemäß verwendeten. Modifiziermittel sind Flüssigkeiten, feste Körper, halbfeste Körper oder Fette. Auch feste Kö'rper, die von dem Dispersionsmedium verschieden sind, können, als Modifiziermittel verwendet werden. Unter »Modifiziermittel« sind Stoffe zu verstehen, die die physikalischen Eigenschaften der festen Dispersion verändern,. Im allgemeinen besteht für die Modifiziermittel die Bedingung, daß sie in, der Dispersion; oder dem Dispersionsmedium im wesentlichen löslich sind, dem Metall und nichtmetallischen Stoffen gegenüber im wesentlichen inert sind und in dem Kraftstoff, in dem die feste Dispersion gelöst oder erodiert werden soll, im wesentlichem löslich sind. Insbesondere werden, solche Stoffe bevorzugt, die bei Einverleibung in das Dispersionsmedium die Erosion und Lösungseigenschaften, der Dispersion] im Kraftstoff derart modifizieren, daß diese innerhalb des Temperaturbereichs von, — 50 bis + 70° C im wesentlichen die gleichen sind. Es ist auch vorteilhaft, wenn das Modifiziermittel einen Schmelzpunkt unter der Temperatur hat, bei welcher die Dispersion, hergestellt werden soll, obgleich dies nicht erforderlich ist, falls das Modifiziermittel aus kleinen Teilchen, vorzugsweise kleiner als ungefähr 100 μ, besteht und in dem Medium dispergierbar ist. Vorzugsweise verwendet man als Modifiziermittel solche Stoffe, die einen über dem Schmelzpunkt des Alkalimetalls liegenden Siedepunkt haben, um bei der Herstellung der Dispersion die Anwendung von Druck zu vermeiden.Dia used according to the invention. Modifiers are liquids, solids, semi-solids or fats. Also solid bodies produced by the dispersion medium are different can be used as modifiers. Under "Modifiers" are to be understood as substances that change the physical properties of the solid dispersion. In general The condition for the modifying agent is that it is in the dispersion; or the dispersion medium are substantially soluble, the metal and non-metallic substances are essentially inert to and in the fuel in which the solid Dispersion to be dissolved or eroded are essentially soluble. In particular, be such Substances are preferred which, when incorporated into the dispersion medium, modify the erosion and dissolution properties of the dispersion] in the fuel in such a way that that these are essentially the same within the temperature range from -50 to + 70 ° C are. It is also advantageous if the modifier has a melting point below the temperature at which the dispersion is to be made, although this is not necessary if the modifier is used consists of small particles, preferably smaller than about 100 microns, and is dispersible in the medium is. Substances which are above the melting point are preferably used as modifiers of the alkali metal have a boiling point in order to be used in the preparation of the dispersion to avoid from pressure.

Wie oben, beimerkt, können als Modifiziermittel Flüssigkeiten,, halbfeste Kö'rper, Fette oder auch feste Körper dienen. Wenn die Modifizietrmittel Flüssigkeiten sind, können sie aus der Gruppe der flüssigen Kohlenwasserstoffe und Äther gewählt werden. Die flüssigen. Kohlenwasserstoffe können nichtaromatische oder aromatische Stoffe sein. Als flüssige nichtaromatische Kohlenwasserstoffe kommen flüssige Alkene, Alkane, Cycloalkane und Cycloalkene in Frage.As noted above, can be used as modifiers Liquids, semi-solid bodies, fats or solid bodies are used. When the modifiers are liquids they can be selected from the group of liquid hydrocarbons and ethers. the liquid. Hydrocarbons can be non-aromatic or aromatic substances. As a liquid non-aromatic Hydrocarbons come in liquid alkenes, alkanes, cycloalkanes, and cycloalkenes Question.

Wenn das Modifiziermittel ein flüssiger Äther ist, so kommen nichtaromatische und aromatische Äther und Polyäther in, Frage. Als nichtaromatische Äther können die einfach, aliphatischen und gemischten Äther verwendet werden.If the modifier is a liquid ether, then non-aromatic and aromatic ethers come and polyether in, question. As non-aromatic ethers, the simple, aliphatic and mixed ethers can be used Ether can be used.

Es ist nicht notwendig, daß das flüssige Modifiziermittel ein reiner Stoff ist. Man kann Gemische der obengenannten, Modifiziermittel, z. B. von Erdöldestillation, Kerosenen, Paraffinen- einschließlich Dieselkraftstoff, Benzin, Gemische von Äthern u. dgl., verwenden. Wenn das Modifiziermittel ein halbfester Stoff ist, kann es aus Vaselin, Erdölwachs und natürlichen, oder synthetischen. Fetten, vorzugsweise auf Kohlenwasserstoffbasis, bestehen. Wenn das Modifiziermittel ein fester Stoff ist, können die oben beschriebenen Dispersionsmedien verwendet werden, vorausgesetzt, daß das Modifiziermittel von dem verwendeten Dispersionsmedium verschieden ist und die physikalischen Eigenschaften der Dispersion, wie oben angegeben, verändert. In einigen Fällen, besonders wenn nur eine kleinere Menge, d. h. weniger als ungefähr 2 Gewichtsprozent, verwendet wird, sind bestimmte anorganische Modifiziermittel geeignet. Zum Beispiel sind Bentone, insbesondere die aktivierten Bentonite, mit guten Ergebnissen verwendet worden. Ähnlicherweise können Gemische von Modifiziermitteln verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Gemisch aus Vaseline und einem Erdöldestillat, das einen Endsiedepunkt von 288° C, ein Gefriermaximum von — 60° C und ein spezifisches Gewicht von ungefähr 0,825 hat, die Erosions- undLöslichkeitseigenschaften ändern und sie innerhalb des Temperaturbereichs von ungefähr — 50 bis + 70° C gleichmäßiger machen. Es wurde gefunden, daß Vaseline die Löslichkeit und Erosion bei den. niedrigeren Temperaturen erhöht und das obengenannte Erdöldestillat bei den höheren Temperaturen, das gleiche tut. Flüssige Kohlenwasserstoffe oder Gemische dieser Stoffe sind bevorzugte Modifiziermittel, da sie sich zur Modifizierung der physikalischen Eigenschaften der Dispersion hervor- · ragend eignen.It is not necessary that the liquid modifier be pure. Mixtures of the above modifiers, e.g. B. of petroleum distillation, kerosene, paraffins including diesel fuel, gasoline, mixtures of ethers and the like., Use. If the modifier is a semi-solid, it can be made from petroleum jelly, petroleum wax, and natural, or synthetic. Fats, preferably based on hydrocarbons, exist. When the modifier is a solid, the dispersion media described above can be used provided that the modifier is different from the dispersion medium used and alters the physical properties of the dispersion as noted above. In some cases, especially when only a minor amount, ie less than about 2 percent by weight, is used, certain inorganic modifiers are useful. For example, bentones, particularly the activated bentonites, have been used with good results. Similarly, mixtures of modifiers can be used. For example, a mixture of petroleum jelly and a petroleum distillate that has a final boiling point of 288 ° C, a freezing maximum of -60 ° C, and a specific gravity of about 0.825 can change the erosion and solubility properties and keep them within the temperature range of about -50 to + 70 ° C make it more even. Petroleum jelly has been found to reduce solubility and erosion in the. at lower temperatures and the above petroleum distillate at higher temperatures does the same. Liquid hydrocarbons or mixtures thereof are preferred modifier because they are outstanding to modify the physical properties of the dispersion hervor- ·.

Es ist bekannt, gewisse Metalle dem Dieselkraftstoff zuzusetzen, um seine Cetanzahl und seine Ver-* brennungseigenschaften zu erhöhen. So sind zuiiif Zwecke der Zuführung feinverteilten Natriums in den?;It is known to add certain metals to diesel fuel in order to increase its cetane number and its * to increase combustion properties. So are tooiiif Purposes of feeding finely divided sodium into the ?;

Verbrennungsraum von Motoren flüssige Natriumdispersionen bekannt, die jedoch, verglichen, mit den erfindungsgetnäßen Dispersionen, Nachteile aufweisen. Wenn man die bekanntem Dispersionen mit dem Treibstoff vermischt, setzt sich bei dessen Lagerung das Metall a.b. Bei Vermischung im Verteilungssystem des Motors, treten, dadurch Nachteile auf, daß sich die Metallteilcheni absetzen und die Konzentration des Metalls im Treibstoff stark schwanken kann. Um die Reaktionsfähigkeit der Metallteilchen mit dem im Treibstoff in geringen' Mengen vorhandenen. Wasser und damit die Feuergefahr herabzusetzen,, überzieht ma.n> dia Metallteilchen mit Kunststoffen, wodurch jedoch deren Wirkung auf die Verbesserung dar Cetanzahl bedeutend vermindert wird. Nach einem weiteren. Verfahren wird an einer Stelle zwischen dem Brennstofftank und den. Injektionsdüsen, des Motors, eine flüssige Dispersion in den Treibstoff eingeführt. Alle diese Maßnahmen bieten nicht die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens, die darin bestehen, daß man den Treibstoff mit einer fasten Dispersion, feinvarteilten Alkalimetalls in Berührung bringt, wodurch das. Alkalimetall auf praktische Weise wirksam und gleichmäßig in dem Treibstoff verteilt und somit die Cetanzahl des Treibstoffs in jeweils erforderlichem Maße verbessert wird.Combustion chamber of engines liquid sodium dispersions known, which, however, have disadvantages compared with the dispersions according to the invention. If the known dispersions are mixed with the fuel, it will settle during storage the metal a.b. When mixing in the distribution system of the engine, disadvantages arise in that the metal particlesi settle and the concentration of the metal in the fuel can fluctuate widely. Around the reactivity of the metal particles with that which is present in small quantities in the fuel. water and thus to reduce the risk of fire, we cover metal particles with plastics, which however whose effect on improving the cetane number is significantly reduced. After a further. Procedure will take place at a point between the fuel tank and the. Injection nozzles, des Motors, a liquid dispersion introduced into the fuel. All of these measures do not offer the advantages of the method according to the invention, which consist in that the fuel is in contact with a fast dispersion, finely divided alkali metal brings the alkali metal in a practical manner effectively and uniformly in the fuel distributed and thus the cetane number of the fuel in each is improved to the extent required.

Das Problem des Absetzeins des Metalls in, dem Kraftstoff wird dadurch, beseitigt, daß das Metall unmittelbar vor dem Einspritzen in den, Motor suspendiert wird. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens· zum Betreiben eines Motors mit Komprassionszündung· besteht darin, daß die Dispersion nicht durch atmosphärische Einwirkung verunreinigt wird und es auch nicht notwendig ist, das Alkalimetall erneut zu dispergieren, was bei Verwendung flüssiger Dispersionen infolge Absetzens während das Lagerns nötig ist.The problem of metal settling in, the fuel, is eliminated by letting the metal is suspended immediately prior to injection into the engine. A particular advantage of the invention Method · for operating an engine with compression ignition · consists in that the dispersion is not contaminated by atmospheric agents, nor is it necessary is to redisperse the alkali metal, which when using liquid dispersions as a result It is necessary to settle down during storage.

Ein; anderer Vorteil ist, daß die Dispersion schnell gehandhabt werden kann und, auch unter extremen Bedingungen nicht absetzt, die häufig erforderlich sind,, wenn, die Motoren an, verschiedenen Orten, betrieben werden. A; Another advantage is that the dispersion can be handled quickly and, even under extreme conditions Conditions that are often required when, the engines are operated in different locations.

example 1

In einen Behälter, der mit einer Vorrichtung zum Erhitzen, unter Rühren, einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung versehen war, wurden. 200 Teile Naphthalin und 200'Teile Natriumstückchien, die eine Größe von ungefähr 1 mm hatten, gebracht. Das Gemisch wurde auf 49° C erhitzt und in einer Atmosphäre von vorher gereinigtem Stickstoff gehalten,. Dann, wurde das Gemisch ungefähr 20 Minuten lang mit einem kreuzförmigen Rührer gerührt, der ungefähr 20^; 000 Umdrehungen, pro· Minute machte. Nach Ablauf dieser Zeit wurde das Gemisch in eine zylindrische Form gegossen, und in einer Atmosphäre von. vorher gereinigtem Stickstoff auf Raumtemperatur abgekühlt. Eine Probe dieser festen Dispersion wurde in.Kerosen gelöst, um die Teilchengröße des Natriums zu bestimmen. Diese bewegte sich im Bereich von 1 bis 20'μ und betrug im Durchschnitt 9 μ.Into a container which was provided with a device for heating, with stirring, an inlet and an outlet opening. 200 parts of naphthalene and 200 parts of sodium pieces, which were approximately 1 mm in size, brought. The mixture was heated to 49 ° C and kept in an atmosphere of previously purged nitrogen. Then, the mixture was stirred for about 20 minutes with a cruciform stirrer that was about 20 ^; 000 revolutions per minute. At the end of this time, the mixture was poured into a cylindrical mold and placed in an atmosphere of. previously purified nitrogen cooled to room temperature. A sample of this solid dispersion was dissolved in keroses to determine the particle size of the sodium. This ranged from 1 to 20μ and averaged 9μ.

Ein zylindrischer Behälter, der zur Aufnahme eines Teils der festen Dispersion, geeignet war und ein Einlaß- und Auslaß rohr hatte, so daß eine Flüssigkeit über die feste Dispersion geleitet werden konnte, wurde an die Kraftstoffleitung eines C. F.R.-Dieselmotors zwischen dem Kraftstoffbehälter und einer Pumpe, die einen Teil des Kraftstoffsystems bildete, angeschlossen. Ein Teil der wie oben beschrieben hergestellten Dispersion wurde in den Behälter gebracht.A cylindrical container, which was suitable for receiving part of the solid dispersion, and an inlet and outlet pipe so that a liquid could be passed over the solid dispersion, was attached to the fuel line of a C. F.R. diesel engine between the fuel tank and a Pump, which formed part of the fuel system, connected. A part of those manufactured as described above Dispersion was placed in the container.

Ein Diesekraftstoff, und zwar Straightrun-Benzin aus· Erdöl, mit einer Cetanzahl von 33 wurde in den Kraftstoffbehälter gebracht und mit solcher Geschwindigkeit über die Dispersion geleitet, daß der Kraftstoff durch Erosion und Auflösen des Dispersionsmediums ungefähr 0,05 Gewichtsprozent Natrium enthielt. Die Cetanzahl nach dem ASTM-Test Nr. D. 613 war auf 75 gestiegen.One fuel, namely straight run gasoline from petroleum, with a cetane number of 33, was placed in the fuel tank and at such speed passed over the dispersion that the fuel contained approximately 0.05 percent by weight sodium by erosion and dissolution of the dispersion medium. The cetane number according to ASTM Test No. D. 613 had risen to 75.

Baispiel 2Example 2

Eine feste Dispersion, dia 200¹TeUe Natrium, 200 Teile Naphthalin, 40 Teile Vaseline und 1 Teil Ölsäure enthielt, wurde wie im Beispiel 1 beschrieben hergestellt und verwandet. Die Größe der Natriumteilchen in dieser Dispersion betrug 1 bis 19 μ und durchschnittlich 8 μ.A solid dispersion ^{containing 200 1} TeUe of sodium, 200 parts of naphthalene, 40 parts of petrolatum and 1 part of oleic acid was prepared as described in Example 1 and used. The size of the sodium particles in this dispersion was 1 to 19 μ and an average of 8 μ.

Example 3

Ähnliche Ergebnisse wurden mit einer festen Dispersion, erhalten, die 200^! Teile Natrium, dessen Teilchengröße, 1 bis 20 μ und im Durchschnitt 8 μ betrug, 196 Teile Diphenyl, 2 Teile Ölsäure und lOTeile Kerosen enthielt.Similar results were obtained with a solid dispersion that was 200 ^! Parts of sodium, the particle size of which was 1 to 20 μ and an average of 8 μ, contained 196 parts of diphenyl, 2 parts of oleic acid and 10 parts of kerosene.

Example 4

Dieser Versuch wurde im wesentlichen ebenso wie oben, durchgeführt, wobei eine feste Dispersion aus 200'Teilen Natrium, dessen Teilchengröße 1 bis 12 μ und im Durchschnitt 6 μ betrug, 198 Teilen Naphthalin, 2 Teilen Ölsäure und 10¹ Teilen eines Erdöldestillats verwendet wurde, das ein Siedepunktmaximum von 288° C und ein Gefrieirpunktmaximum von - 60° C hatte.This experiment was carried out essentially in the same way as above, using a solid dispersion of 200 parts of sodium, the particle size of which was 1 to 12 μm and an average of 6 μm, 198 parts of naphthalene, 2 parts of oleic acid and 10 ¹ parts of a petroleum distillate, which had a maximum boiling point of 288 ° C and a maximum freezing point of -60 ° C.

Example 5

Besteht die verwendete Dispersion aus 198 Teilen Natrium, dessen. Teilchengröße 1 bis 25 μ und im Durchschnitt 10 μ beträgt, 198 Teilen. Naphthalin, 2 Teilen Ölsäure und 4 Teilen Paraffinwachs, so beträgt dia Cetanerhöhung 66 bei einer Natriumkonzentration in dem Kraftstoff von ungefähr 0,25 Gewichtsprozent. If the dispersion used consists of 198 parts of sodium, its. Particle size 1 to 25 μ and im Average 10μ is 198 parts. Naphthalene, 2 parts of oleic acid and 4 parts of paraffin wax, is the cetane increase 66 at a sodium concentration in the fuel of about 0.25 weight percent.

Example 6

Eine Dispersion, die aus 200'Teilen. Natrium, dessen. Teilchengröße 1 bis 30^: μ und. im Durchschnitt 11 μ betrug, und 200 Teilen p-Diäthoxybenzol bestand, wurde in der oben beschriebenen Weise mit dem Kraftstoff erodiert, der mit einer Geschwindigkeit von, 15 cm pro Sekunde floß. In diesem Falle wurde eine Cetanzahl von, 93 erhalten bei einer Natriumkonzenitration von etwa 0,15 Gewichtsprozent im Kraftstoff, im Gegensatz zur Cetanzahl 33 des Ausgangskraf ts toff s.A dispersion made up of 200 parts. Sodium, its. Particle size 1 to 30 ^: μ and. averaged 11 µ and consisted of 200 parts of p-diethoxybenzene was eroded in the manner described above with the fuel flowing at a rate of 15 cm per second. In this case, a cetane number of 93.3 was obtained with a sodium concentration of about 0.15 percent by weight in the fuel, in contrast to the cetane number 33 of the starting fuel.

Example 7

Wird eine Dispersion aus 20¹O¹ Teilen Natrium, dessen, Teilchengröße 1 bis 32 μ und im Durchschnitt 13 μ beträgt, 198 Teilen Durol, 2 Teilen ölsäure und 15 Teilen n-Butyl-n,-propyläther durch den Kraftstoff derart erodiert, daß die Natriumkonzentration in dem Kraftstoff während der Verbrennung etwa 0,2 Gewichtsprozent beträgt, so beträgt die Erhöhung der Cetanzahl 65.If a dispersion of 20 ¹ O ¹ parts of sodium, whose particle size is 1 to 32 μ and an average of 13 μ, 198 parts of durol, 2 parts of oleic acid and 15 parts of n-butyl-n-propyl ether is eroded by the fuel in such a way that the sodium concentration in the fuel during combustion is about 0.2 percent by weight, the increase in cetane number is 65.

Ähnliche, Ergebnisse werden erhalten, wenn in dem erfindungsgemäßen Verfahren statt Natrium andere Alkalimetalle, wie z. B. Kalium, Lithium, Rubidium oder Caesium, verwendet warden,. Gleich gute Ergebnisse werden erhalten, wenn andere als die in den Beispielen angegebenen Dispergiermedien verwendetSimilar results are obtained if other than sodium in the process according to the invention Alkali metals such as B. potassium, lithium, rubidium or cesium, are used. Equally good results are obtained when dispersing media other than those specified in the examples are used

werden, ζ. B. Acenaphthalm, 2-Phenylnaphthalin und ähnlictie der vorher erwähnten Kohlenwasserstoffe und Äther. Zum Beispiel ergeben folgende Di'spersionszusammensetzungen ähnliche Ergebnisse: eine feste Dispersion von feinzerteiltem Kalium in Acenaphthalin und Mineralöl, eine feste Dispersion von feinzerteiltem Lithium in 1-Pheny !naphthalin und Kerosen und eine feste Dispersion von feinzerteiltem Natrium in, Diphenylenoixyd und Mineralöl.become, ζ. B. acenaphthalene, 2-phenylnaphthalene and similar to the previously mentioned hydrocarbons and ethers. For example, the following dispersion compositions result Similar results: a solid dispersion of finely divided potassium in acenaphthalene and mineral oil, a solid dispersion of finely divided lithium in 1-pheny! naphthalene and kerosene and a solid dispersion of finely divided sodium in, diphenylene oxide and mineral oil.

Wie oben bemerkt, werden in.· gewissen. Fällen Di- ίο spergiermittel in der Dispersion verwendet, da diese Dispergiermittel eine Zusammanballung der Metallteilchen verhindern, wenn sie später durch den Kraftstoff erodiert werden, und auch die Erzeugung feiner zerteilter Metalltailchen in der Dispersion' bewirken. Obwohl Dispergiermittel nicht in allen. Fällen erforderlich, sind«, ist es doch vorteilhaft, sie stets zu verwenden.. Solche Mittel sind gut bekannt. Zu den erfindungsgemäß verwendeten; Mitteln gehören Fettsäuren und ihre Salze, Kohlenruß, hochmolekulare Alkohole und Äther, bestimmte Polymeren und Copolymere^.As noted above, in. · Certain. Cases di- ίο Dispersants are used in the dispersion because these dispersants are an agglomeration of metal particles prevent them from being eroded by the fuel later, and also making them finer of divided metal tails in the dispersion 'cause. Though dispersants are not in all. Cases required are «, it is advantageous to use them all the time. Such remedies are well known. To the invention used; Means include fatty acids and their salts, carbon black, high molecular weight alcohols and ethers, certain polymers and copolymers ^.

Das Verhältnis dar einzelnen Bestandteile: in· der festen Dispersion kann geändert werden. Im allgemeinem enthält eine bevorzugte Dispersion 0,8 bis 1,2 Teilei Dispeirsionsmedium. pro Gewichtsteil Alkalimetall. Wenn ein Modifiziermittel verwendet wird, sollte seine Menge etwa 0,005 bis 0,6 Gewichtsteil proi Gewichtsteil Alkalimetall betragen, und die Menge des Dispergiermittels sollte etwa, 0,0 bis 0,25 Gewichtsteil pro Gewichtsteil Alkalimetall sein. Eine besonders bevorzugte Zusammensetzung enthält etwa 0,9 bis 1,05 Teile Dispersionsmedium, etwa 0,01 bis 0,5 Teil Modifiziermittel und etwa 0,0 bis 0,01 Teil Dispergiermittel pro Gewichtsteil Alkalimetall. The relationship between the individual components: in · the solid dispersion can be changed. In general A preferred dispersion contains 0.8 to 1.2 parts of dispersion medium. per part by weight of alkali metal. If a modifier is used, its amount should be about 0.005 to 0.6 parts by weight per part by weight of alkali metal, and the The amount of the dispersant should be about 0.0 to 0.25 part by weight per part by weight of the alkali metal. A particularly preferred composition contains about 0.9 to 1.05 parts dispersion medium, about 0.01 up to 0.5 part modifier and about 0.0 to 0.01 part dispersant per part by weight alkali metal.

Selbstverständlich kann die. äußere Form der Dispersion: je nach der verwendeten Gieß- oder Preßform sehr verschieden, sein. Sie kann, z. B. würfelförmig, zylindrisch, oder rund sein oder einen, festen Körper mit unregelmäßiger Oberfläche darstellen. Ebenfalls können verschiedene Formen, zur Erodierung dar Dispersion in den Kraftstoff verwendet werden,. Ferner können diese Dispersionen,, obwohl sie unter atmosphärischen: Bedingungen, nicht zu reaktionsfähig¹ sind, mit verschiedenen. Kunststoffen,, dia vor dem Gebrauch der festen, Dispersion leicht abgezogen! werden können, odar mit im Kraftstoff löslichen Stoffen, wie z. B. mit festen Kohlenwasserstoffen!, welche die Dispersion vor Verunreinigung schützen und sich beim Gebrauch, auflösen, überzogen werden. Solche Überzüge werden, durch Eintauchen oder Spritzen, aufgetragen.Of course, the. external shape of the dispersion: very different depending on the casting or compression mold used. You can, for. B. cube-shaped, cylindrical, or round or represent a solid body with an irregular surface. Various forms can also be used to erode the dispersion in the fuel. Furthermore, these dispersions, although they are not too reactive ¹ under atmospheric conditions, with various. Plastics ,, slide slightly peeled off before use of the solid, dispersion! can be, or with substances soluble in the fuel, such as. B. with solid hydrocarbons !, which protect the dispersion from contamination and dissolve during use, are coated. Such coatings are applied by dipping or spraying.

Der Kraftstoff wird mit der festen, Dispersion, an einer geeigneten Stelle zwischen dem Kraftstoffbehälter und den Einspritzdüsen, in, Berührung gebracht. Die Berührung kann zwischen, der Kraftstoffpumpe und den Einspritzdüsen, oder vorzugsweise zwischen dem Kraftstoffbehälter und der Pumpe bewerkstelligt werden. In jedem Fall beträgt die Zeit zwischen Kontakt und Verbrennung nur Sekunden, im allgemeinen nicht mehr als etwa 1 Minute und gewöhnlich weniger als 30 Sekunden. Somit kann ein Absetzen und eine schlechte Verteilung des Alkalimetalls· nicht stattfinden. Ein weiteres Kriterium für die Wahl der Stelle des Kontaktes der festen, Dispersion in dem Kraftstoffsystem ist, daß die Rohrleitungen hinter dem Dispersionsbehälter keine Verengungen unter 1 mm haben. Kleinere Verengungen sollen vermieden, werden, um eine etwa eintretende Verstopfung zu vermeiden. In dem Kraftstoffsystem der handelsüblichen Dieselmotoren; sind nur geringe Änderungen) erforderlich. Zum Beispiel kann in einem Motor, in dem überschüssiger Kraftstoff zürn Kühlen der Einspritzdüsen verwendet und dieser Überschuß in, den Kraftstoffbehälter wieder zurückgeleitet wird, das Rückleitungsrohr ein Aufnahmerohr zum Dispersionsbehälter haben, das mit seinem Ausgangsende mittels eines an der Verbindungsstelle das Rückfluß- und des Aufnahmerohres angeordneten! T-Vemtils od. dgl. mit der Kraftstoffleitung· zwischen dem Kraftstoffbehälter und der Pumpe verbunden ist. Der Rückfluß zu. der Kraftstoffleitung kann unterbrochen werden, wenn, das Metall in den Kraftstoff erodiert werden soll, wodurch eine unnötige Erhöhung der Metallkonzentration, vermieden wird. In solchen Motoren, die keinen Rückfluß haben·, wird, wie in den Beispieleini beschrieben ist, der Dispersionsbehälter mit der Kraftstoffleitung verbunden, und bildet einen Teil des Kraftstoffsystems.The fuel is mixed with the solid, dispersion, at a suitable location between the fuel tank and the injectors, brought into contact. The contact can be between, the fuel pump and the injection nozzles, or preferably done between the fuel tank and the pump will. In any case, the time between contact and combustion is only seconds, generally no more than about 1 minute and usually less than 30 seconds. Thus, a Settling and poor distribution of the alkali metal · do not take place. Another criterion for the choice of the point of contact of the solid, dispersion in the fuel system is that of the pipelines do not have any constrictions below 1 mm behind the dispersion tank. Minor constrictions should be avoided, in order to avoid a possible blockage. In the fuel system the commercial diesel engines; only minor changes) are required. For example, in a Engine in which excess fuel is used to cool the injectors and this excess in, the fuel tank is returned again, the return pipe is a receiving pipe to the dispersion tank have, which with its output end by means of a at the connection point the reflux and the receiving tube arranged! T-valve or the like with the fuel line between the fuel tank and the pump is connected. The reflux too. the fuel line can be interrupted when, the metal in the fuel is to be eroded, thereby unnecessarily increasing the Metal concentration, is avoided. In engines that do not have reflux ·, as in the Example one is described, the dispersion tank is connected to the fuel line, and forms a part of the fuel system.

Es können, auch geeignete Mittel zur Umgehung der Dispersion in jenen Fällen vorgesehen werden, in denen, die: vorteilhafte Wirkung· des Alkalimetalls nicht benötigt wird. Dies, wird dadurch leicht erreicht, daß man über die Fläche der festen Dispersion eine Parallelkraftstoffleitung führt, die sich leicht durch mechanische Mittel abschalten läßt. Zum Beispiel kann der Kraftstoff, wenn der Motor in kaltem Zustand angelassen wird, zuerst über die feste Dispersion· geleitet werden, wodurch die Zündfähigkeit des kalten. Anlaßkraftstoffs· infolge Gegenwart des Alkalimetalls verbessert wird. Nachdem der Motor eine kurze Zeit gelaufen, ist, wird die Wirkung des Alkalimetalls vielleicht nicht mehr erforderlich sein, worauf die Kraftstoffleitung unter Umgehung der Dispersion geschaltet wird. Dieses Verfahren kann auch vorteilhaft bei der Beschleunigung nach einer Leerlaufperiode verwendet werden, wo die verbesserten Cetankennzahlen, des Kraftstoffs erforderlich sind. Wenn ein Abzweigungssystem verwendet wird, so kann es sich auch um eine partielle Abzweigung handeln, d. h. daß nur ein kleinerer Teil des Kraftstoffs über ein Ventil oder andere geeignete Mittel über die feste Dispersion geleitet wird und der Rest nicht. Die zwei Ströme werden dann nachträglich zusammengeführt und vor dem Pumpen oder Einspritzen in die Verbrennungskammer gemischt.Appropriate means of bypassing the dispersion in those cases can also be provided in those who: beneficial effect · of the alkali metal is not needed. This is easily achieved by that one leads a parallel fuel line over the surface of the solid dispersion, which is easy through can switch off mechanical means. For example, the fuel can be used when the engine is cold is started, first passed over the solid dispersion, reducing the ignitability of the cold. Starting fuel · is improved due to the presence of the alkali metal. After the engine has a Has run for a short time, the action of the alkali metal may no longer be necessary, after which the fuel line is switched while bypassing the dispersion. This procedure can also be beneficial used in acceleration after an idle period, where the improved Cetane key figures of the fuel are required. If a branch system is used, so it can also be a partial branch, i. H. that only a smaller part of the fuel is passed over the solid dispersion via a valve or other suitable means and the remainder is not. the two streams are then merged afterwards and before pumping or injecting into the Combustion chamber mixed.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Process for operating engines with compression ignition with the addition of alkali metals in finely divided form to the fuel for the purpose of increasing its cetane number, thereby characterized in that the finely divided alkali metal is added in the form of a solid dispersion.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the solid dispersion consists of finely divided sodium and naphthalene.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the solid dispersion consists of a mixture of finely divided sodium, naphthalene and a mineral oil.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the fednverteila alkali metal containing solid dispersion of 0.8 to 1.2 parts by weight: of a dispersion medium 1 part by weight of the alkali metal.

5. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the solid dispersion of finely divided Alkali metal and from a mixture: from 0.8 to 1.2 parts, naphthalene, about 0.005 to;! '

0.6 part by weight of a modifier and up to about 0.25 part by weight of a dispersant to 1 part by weight of alkali metal.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the solid dispersion of finely divided Alkali metal has a concentration of about 10 to 85 percent by weight of the metal in a solid dispersion medium soluble in motor fuels Has.

7. The method according to claim 6, characterized in that that the. Disparsionsmedium made of solid organic. Compounds or mixtures thereof exists, which have a melting point above the normal temperature (20 ° C).

8. The method according to claim 6, characterized in that that the dispersion medium is a solid hydrocarbon.

9. The method according to claim 6, characterized in, that the Disparsionsmedium is a petroleum wax.

10. The method according to claim 6, characterized in that that the alkali metal is sodium.

11. The method according to claim 6, characterized in that the alkali metal sodium in a particle size of about, 1000 μ and the dispersion medium is petroleum wax and that the sodium is contained in the petroleum wax ^{in a concentration of about 40 1 to 45 percent by weight.}

12. The method according to claim 1 to 11, characterized in that the diesel fuel is brought into contact with a solid dispersion of sodium with a particle size below about 20 μ in a concentration of 40 ¹ to 50% by weight in petroleum wax.

In, considered publications:
German Patent No. 844,986;
U.S. Patent Nos. 2,642,345, 2,642,344.