DE1260861B

DE1260861B - Schmieroel-Treibstoffgemische fuer Zweitakt-Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE1260861B
Application number: DEE22808A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Horst Assmann
Original assignee: Esso AG
Current assignee: Esso AG
Priority date: 1962-04-30
Filing date: 1962-04-30
Publication date: 1968-02-08

Description

Schmieröl-Treibstoffgemische für Zweitakt-Verbrennungsmotoren Die Erfindung betrifft Treibstoff-Schmieröl-Gemische für Zweitakt-Verbrennungsmotoren. Zweitakt-Verbrennungskraftmaschinen werden üblicherweise mit einem in dem Benzin gelösten Motorenöl geschmiert. Das Motorenöl wird dem Treibstoff in einem Volumenverhältnis von 1 :14 bis 1:50 zugemischt. Wird die Schmierölmenge im Gemisch darüber hinaus noch weiter verringert, so ist ein einwandfreies Arbeiten des Motors infolge mangelhafter Schmierung und damit verbundenen Fressens des Kolbens nicht mehr gewährleistet. Erfahrungsgemäß werden vom Schmieröl etwa nur 20°/o als Schmiermittel im Motor wirksam, während der Rest zusammen mit dem Treibstoff verbrennt, ohne am Schmiervorgang teilzunehmen. Die für den Schmiervorgang erforderliche, verhältnismäßig große Menge an Schmieröl ist nachteilig, weil die unvollkommen verbrannten Ölanteile stark qualm- und geruchbildend wirken.
Die Erfindung beruht auf der Uberlegung, daß die Qualmbildung bei Zweitaktmotoren verringert werden kann, wenn es gelingt, den Schmierölanteil im 01-Kraftstoff-Gemisch wesentlich herabzusetzen, z. B. auf ein 01-Kraftstoff-Verhältnis von 1 : 100 bis 1 : 150, während bisher 1 : 20 bis 1 : 50 üblich ist. Infolge dieser erheblichen Änderung der Ulkonzentration werden an das Schmieröl besonders hohe Anforderungen im Hinblick auf ein ausreichendes Lastaufnahmevermögen des Schmierfilmes gestellt. Es ist deshalb notwendig, das Lastaufnahmevermögen des Ules durch geeignete Hochdruckzusätze zu erhöhen.
Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, den Anteil des Schmieröles in Treibstoff-Schmieröl-Gemischen für Zweitakt-Verbrennungsmotoren so weit herabzusetzen, daß die Qualmbildung stark vermindert wird, ohne daß die Verminderung des Schmierölanteiles zu einer Verminderung des Schmiervermögens oder zu sonstigen betriebstechnischen Störungen führt, wenn man dem Schmieröl Metallsalze einer N-Alkyldithiocarbaminsäure zusetzt.
Die Erfindung betrifft demgemäß Schmieröl-Treibstoff-Gemische für Zweitakt-Verbrennungsmotoren, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie Metallsalze einer N-Alkyldithiocarbaminsäure in Mengen von 0,1 bis 80 Gewichtsprozent des Schmieröls bei einem Volumenverhältnis von Schmieröl zu Treibstoffbasis im Bereich von 1 : 15 bis 1 : 200 enthalten.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Salze sind als Schmiermittelzusätze bereits bekannt.
Als Metallsalz der N-Alkyldithiocarbaminsäure wird vorzugsweise ein Cadmiumdi-(N-alkyldithiocarbamat) verwendet. Ein besonders geeignetes Cadmiumsalz dieser Klasse von Verbindungen ist Cadmiumdi-(N-amyldithiocarbamat) der Formel Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Treibstoff-Schmieröl-Gemische außerdem noch an sich bekannte Detergentien, wie Calciumsulfonate, Bariumsulfonate oder Bariumphenolate, sowie Korrosionsverzögerer an sich bekannter Art.

Motorische Versuche im thermisch hochbelasteten Ilo-Einzylindermotor (150 ccm Hubraum) ergaben, daß sich bei einem 01-Kraftstoff-Verhältnis von 1 : 150 Cadmiumdi-(N-alkyldithiocarbamat) sehr gut bewährt. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in der Tabelle I zusammengestellt.

Tabelle 1

Motorische Vollastprüfungen im Ilo-Einzylinder-125-cm3-Zweitaktmotor

Schlitz-

Gemisch Ölzusammensetzung 01-Kraftstoff- Laufzeit, verkrustung Kolbenringe Bemerkungen

Nr. Verhältnis Stunden °/o

1 45,0% Cadmiumdi-(N-alkyl-

dithiocarbamat)

5,0% Detergent 1 : 150 50 15 frei

50,0% Mineralöl entspricht einem

Lauf mit normalem

Mischungsverhältnis

2 47,0% Cadmiumdi-(N-alkyl- 1 :25

dithiocarbamat)

3,0% Detergent 1 : 150 50 18 frei

50,0% Mineralöl

Für den Aufbau von Ablagerungen im Auslaßschlitz sind das Gefüge und der Zustand der Verbrennungsrückstände maßgebend. Wenn die Rückstände ein lockeres Gefüge haben und verhältnismäßig trocken sind, werden die Ablagerungen durch den Ausstoß der verbrannten Gase mit hinausgeblasen, so daß der Schlitz immer frei bleibt. Ein Zusetzen der Schlitze erfolgt, wenn die Ablagerungen hart und klebrig sind und durch die erhöhte Temperatur zu einem festen Gefüge zusammenbacken. Die Auspuffgase sind dann nicht mehr in der Lage, die Ablagerungen loszureißen; es erfolgt ein allmähliches Zusetzen der Schlitzöffnung, was gleichzeitig einen immer stärkeren Leistungsabfall des Motors zur Folge hat. Bei der Mischung mit Cadmiumdi-(N-alkyldithiocarbamat) blasen sich die Schlitze immer wieder frei, weil das Gefüge der Ablagerungen locker ist.

Aus Tabelle I geht deutlich hervor, daß unter Verwendung von Metallsalzen der Dithiocarbaminsäure, insbesondere mit Cadmiumdi-(N-alkyldithiocarbamat), nach einer Laufzeit von 50 Stunden unter Vollast Ergebnisse erzielt werden, die etwa den Ergebnissen mit normalen Zweitakterölen bei einem Mischungsverhältnis von 1 : 25 entsprechen. Auch bei längeren Laufzeiten der Gemische Nr. 1 und 2 im DKW-750-ccm-3-Zylindermotor traten keinerlei Störungen auf; der Zustand des Motors war einwandfrei. Zur Prüfung des Lastaufnahmevermögens wurde die Prüfung eines erfindungsgemäßen Zusatzes im FZG-Zahnradverspannungs-Prüfstand nach Prof. N i e m a n n mit folgendem Ergebnis durchgeführt:

Tabelle 1I

FZG Grundöl + 0,5 Ge-

AI8, 3/90 Grundöl wichtsprozent Cd-di-

DIN 51354 (N-alkyldithio- -

carbamat)

Schadenslaststufe Laststufe 5 Laststufe 9

Spez. Verschleiß nicht angeb- <0,2

mg: PSh bar, da die

nach

DIN anzu-

wendende

Formel

0:0

ergibt

Es zeigt sich deutlich, daß Cadmiumdi-(N-alkyldithiocarbamat) das Lastaufnahmevermögen des Mineralöles erheblich steigert.

Weitere Ergebnisse mit verschiedenen Konzentrationen an Cadmiumdi-(N-alkyldithiocarbamat) in Prüfstands- und Fahrversuchen auf der Straße sind in den Tabellen III und IV zusammengestellt.

Tabelle III

Vollastprüfungen im Ilo-Einzylinder-Zweitaktmotor (Hubraum 125 cm3)

Bleidi-

Cadmiumdi- (N-alkyl-

Ölbasis, (N-alkyldithio- Detergent, dithio- 01-Kraftstoff- Laufzeit, Auslaßschlitz-

Ringzonen- Gesamt-

Gewichts- carbamat), Gewichts- carbamat), Verhältnis Stunden verkrustung Bewertung Bewertung *;

Prozent Gewichts- Prozent Gewichts-

prozent Prozent

1o

I I I I I

50,0 45,0 5,0 - 1:150 50 15 3,13 3,66

50,0 47,0 3,0 - 1:150 50 18 2,68 3,40

50,0 50,0 - - 1:150 50 35 1,43 1,73

65,0 30,0 5,0 - 1 :150 50 8 2,38 4,27

53,0 40,0 7,0 - 1:150 50 20 1 2,40 3,73

Fortsetzung

Bleidi-

Cadmiumdi- (N-alkyl-

Ölbasis, (N-alkyldithio- Detergent, dithio- 01-Kraftstoff- Laufzeit, Auslaßschlitz- Ringzonen- Gesamt-

Gewichts- carbamat), Gewichts- carbamat), Verhältnis Stunden verkrustung bewertung bcwertung *)

Prozent Gewichts- Prozent Gewichts-

prozent Prozent I o@

0

63,0 30,0 7,0 - 1:150 50 25 2,53 3,03

60;0 30,0 10,0 - 1:150 50 8 3,80 4,50

73,0 20,0 7,0 - 1:150 50 20 1,40 2,60

70,0 20,0 10,0 - 1 :150 50 6 2,5 3,80

50,0 - 5,0 45,0 1 :150 50 25 1,55 2,20

Handelsübliche Zweitakteröle 1 : 25 50 10 3,05 4,25

1 :25 50 5 3,78 5,08

Als Ulbasis wurde in allen Fällen ein lösungsmittelraffiniertes Mineralöl der Klasse SAE 40 (gemischtbasisch) eingesetzt.

*) Gütebewertung: Minimum = 0, Maximum = 10.

Tabelle IV

Straßenprüfungen mit DKW- und Lloyd-Kraftwagen

GI-Kraftstoff Versuchs- Gesamt- Empfohlenes

des Wagens Olzusammensetzung

Verhältnis Strecke, km Bewertung

Verhältnis

40,0 Gewichtsprozent Cd-di-

(N-alkyldithiocarbamat)

F 7 7,0 Gewichtsprozent

DKW

Detergent 1 : 150 10000 3,85 1 : 25

53,0 Gewichtsprozent Ölbasis

SAE 40

Lloyd 400 53,0 Gewichtsprozent Ölbasis 1 : 150 20000 2,85 1 : 25

SAE 40

DKW 3 = 6 (1000 cm3) 53,0 Gewichtsprozent Ölbasis 1 : 150 26500 4,22 1 : 40

SAE 40

30,0 Gewichtsprozent Cd-di-

(N-alkyldithiocarbamat)

DKW 3 = 6 (1000 cm3) 5,0 Gewichtsprozent 1 : 150 30000 3,79 1 : 40

Detergent

65,0 Gewichtsprozent Ölbasis

SAE 40

DKW 3 = 6 (1000 cm3) Handelsübliches 1 : 40 20000 3,9 -

Zweitakteröl

Lloyd 400 Handelsübliches 1 : 40 10000 3,07 -

Zweitakteröl

. 10,0 Gewichtsprozent Cd-di-

(N-alkyldithiocarbamat) bisher

DKW 3 = 6 (1000 cm3) 10,0 Gewichtsprozent 1 : 150 8000 nicht keine

2 Wagen Detergent beendet Betriebs-

80,0 Gewichtsprozent Ölbasis Störung

SAE 40

Aus Tabelle 111 ergibt sich, daß die Gemische mit 6o 20, 30 und 40°/0 Cadmiumdi-(N-alkyldithiocarbamat) gute Ergebnisse im Ilomotor liefern.

Aus Tabelle IV läßt sich entnehmen, daß sich das erfindungsgemäße Gemisch im Lloyd 400 und im DKW 3 = 6 (1000 cm3) nach Laufstrecken bis zu 65 30 000 km ebensogut verhält wie das bisher übliche und empfohlene 0l-Kraftstoff-Gemisch im Verhältnis 1 : 25. Um die visuelle Beurteilung der Qualmbildung durch exakte Meßergebnisse zu untermauern, wurden auf einem Rollenprüfstand mit einer größeren Anzahl von Zwei- und Viertakt-Personenkraftwagen Abgasdichtemessungen durchgeführt. Als Meßgerät wurde ein Rauchmesser eingesetzt, der unter Verwendung einer Photozelle die Qualmdichte der Abgase im Vergleich mit sauberer Luft mißt. Die Angabe der Meßwerte erfolgt in o/o Rauchgasdichte. 0% Rauchgasdichte bedeutet saubere Luft, während bei 100% Rauchgasdichte die Qualmbildung so stark ist, daß keine Luft mehr durchgeblasen wird.
In dem Diagramm ist die Rauchgasdichte bei Verwendung eines DKW Junior 790 mit verschiedenen UI-Kraftstoff-Verhältnissen zwischen 1 : 20 und 1 : 150 dargestellt. Für die Gemische 1 : 20 und 1 : 40 und 1 : 60 wurde normales Zweitakteröl von folgender Zusammensetzung verwendet: 2,7 Volumprozent Detergent + Korrosionsverzögerer, 97,3 Volumprozent Mineralöl SAE 40 (gemischtbasisch). Für das Gemisch 1 : 150 wurde die Kombination 20,0 Volumprozent Cadmiumdi-(N-amyldithiocarbamat), 10,0 Volumprozent Ca-Sulfonat, 70,0 Volumprozent Mineralöl SAE 40 (gemischtbasisch) eingesetzt.

Claims

Patentansprüche: 1. Schmieröl-Treibstoff-Gemische für Zweitakt-Verbrennungsmotoren, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß sie Metallsalze einer N-Alkyldithiocarbaminsäure in Mengen von 0,1 bis 80 Gewichtsprozent des Schmieröls bei einem Volumenverhältnis von Schmieröl zu Treibstoffbasis im Bereich von 1 : 15 bis 1 : 200 enthalten.
2. Schmieröl-Treibstoff-Gemische nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Cadmiumdi-(N-alkyldithiocarbamat) enthalten.
3. Schmieröl-Treibstoff-Gemische nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Cadmiumdi-(N-amyldithiocarbamat) der Formel enthalten. In Betracht gezogene Druckschriften Deutsche Auslegeschriften Nr. 1020 485, 1030 490, 1083 967; französische Patentschrift Nr. 1 130 726; britische Patentschriften Nr. 693 697, 779 825.