Kraftstoffe für Ottomotoren

Abstract

 Kraftstoffe für Ottomotoren enthaltend geringe Mengen von Amiden, Amidammoniumsalzen oder Ammoniumsalzen einer Aminoalkylenpolycarbonsäure und langkettigen sekundären Aminen als Additive zur Vergaserreinhaltung und Ventilreinigung.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft Kraftstoffe für Ottomotoren mit geringen Mengen an Amiden aus Aminoalkylenpolycarbonsäuren und sekundären langkettigen Aminen.

[0002] Vergaser und Einlaßsystem von Ottomotoren, aber auch Einspritzsysteme für die Kraftstoffdosierung in Otto- und Dieselmotoren werden in zunehmendem Maße durch Verunreinigungen belastet, die durch Staubteilchen aus der Luft, unverbrannte Kohlenwasserstoffreste aus dem Brennraum und die in den Vergaser geleiteten Kurbelwellengehäuseentlüftungsgase verursacht werden.

[0003] Diese Rückstände verschieben das Luft-Kraftstoffverhältnis im Leerlauf und im unteren Teillastbereich, so daß das Gemisch fetter, die Verbrennung unvollständiger und wiederum die Anteile unverbrannter oder teilverbrannter Kohlenwasserstoffe im Abgas größer werden und der Benzinverbrauch steigt.

[0004] Es ist bekannt, daß zur Vermeidung dieser Nachteile Kraftstoffadditive zur Reinhaltung von Ventilen und Vergaser bzw. Einspritzsystemen verwendet werden (vgl. z.B. M. Rossenbeck in Katalysatoren, Tenside, Mineralöladditive, Hrsg. J. Falbe, U. Hasserodt, S. 223 f., G. Thieme-Verlag, Stuttgart, 1978).

[0005] Je nach Wirkungsweise aber auch nach dem bevorzugten Wirkort solcher Detergent-Additive unterscheidet man heute zwei Generationen.

[0006] Die erste Additiv-Generation konnte nur die Bildung von Ablagerungen im Ansaugsystem verhindern, nicht aber bereits vorhandene Ablagerungen wieder entfernen, wohingegen die modernen Additive der zweiten Generation beides bewirken können ("keep-clean-" und "clean-up-Effekt") und zwar, aufgrund veränderter thermischer Eigenschaften, insbesondere auch an Zonen höherer Temperaturen, nämlich an den Einlaßventilen.

[0007] Das molekulare Bauprinzip von Kraftstoff-Detergenzien kann verallgemeinernd angegeben werden als Verknüpfung polarer Strukturen mit meist höhermolekularen, unpolaren oder lipophilen Resten.

[0008] Als Vertreter der zweiten Additiv-Generation haben sich neben Produkten auf der Basis von Polyisobutenen, z.B. Polyisobutylamine gemäß DE-OS 3 611 230, insbesondere Amide, Imide und Imid/Amide verschiedener Carbonsäuren und Polycarbonsäuren bewährt.

[0009] Hervorzuheben sind hier die bekannten Wirkstoffe auf der Basis von Trilonderivaten und höheren verzweigten Aminen wie sie in EP-A2-0 006 527 beschrieben sind.

[0010] Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß der Zusatz zu Kraftstoffen für Ottomotoren in Mengen von 100 bis 500 ppm von Amiden, Amidammoniumsalzen oder Ammoniumsalzen von Aminoalkylenpolycarbonsäuren mit sekundären Fettaminen und deren Gemische der Formeln I und II


in denen

[0011] A einen geradkettigen oder verzweigten Alkylenrest mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen oder den Rest der Formel


R im wesentlichen gradkettige aliphatische Reste, insbesondere Alkylreste mit 10 bis 30, bevorzugt 14 bis 24 C-Atomen bedeutet, wobei die Amidstrukturen auch zum Teil oder vollständig in Form der Ammoniumsalzstruktur der Formel


vorliegen können, besonders wirksam in Bezug auf Vergaser- und Ventilrenigung ist.

[0012] Die Amide bzw. Amid-Ammoniumsalze bzw. Ammoniumsalze z.B. der Nitrilotriessigsäure, der Ethylendiamintetraessigsäure oder der Propylen-1,2-diamintetraessigsäure werden durch Umsetzung der Säuren mit 0,5 bis 1,5 Mol Amin, bevorzugt 0,8 bis 1,2 Mol Amin pro Carboxylgruppe erhalten.

[0013] Die Umsetzungstemperaturen betragen etwa 80 bis 200°C, wobei zur Herstellung der Amide eine kontinuierliche Entfernung des entstandenen Reaktionswassers erfolgt. Die Umsetzung muß jedoch nicht vollständig zum Amid geführt werden, vielmehr können 0 bis 100 Mol.-% des eingesetzten Amins in Form des Ammoniumsalzes vorliegen.

[0014] Als Amine der Formel


kommen insbesondere Dialkylamine in Betracht, in denen R einen geradkettigen Alkylrest mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 14 bis 24 Kohlenstoffatomen, bedeutet. Im einzelnen seien Dioleylamin, Dipalmitinamin, Dikokosfettamin und Dibehenylamin und vorzugsweise Ditalgfettamin genannt.

[0015] Die erfindungsgemäß zu verwendenden Amide bzw. Ammoniumsalze der Aminoalkylenpolycarbonsäuren der Formeln I und II werden den Kraftstoffen in Mengen von 50 bis 1000 ppm, bevorzugt 100 bis 500 ppm, zugesetzt.

[0016] Als Kraftstoffe für Ottomotoren kommen verbleites und unverbleites Normal- und und Superbenzin in Betracht. Die Benzine können auch andere Komponenten als Kohlenwasserstoffe, z.B. Alkohole wie Methanol, Ethanol, tert.-Butanol sowie Ether, z.B. Methyltertiärbutylether enthalten. Neben den erfindungsgemäß zu verwendenden Amiden der Aminoalkylenpolycarbonsäuren enthalten die Kraftstoffe in der Regel noch weitere Zusätze wie Korrosionsinhibitoren, Stabilisatoren, Antioxidantien und/oder Detergents.

[0017] Korrosionsinhibitoren sind meist Ammoniumsalze org. Carbonsäuren, die durch entsprechende Struktur der Ausgangsverbindungen zur Filmbildung neigen. Auch Amine zur Absenkung des pH-Wertes finden sich häufig in Korrosionsinhibitoren. Als Buntmetallkorrosionsschutz werden meist heterocyclische Aromaten eingesetzt.

[0018] Als Antioxidantien oder Stabilisatoren sind insbesondere Amine wie para-Phenylendiamin, Dicyclohexylamin, Morpholin oder Derivate dieser Amine zu nennen. Auch phenolische Antioxidantien wie 2,4-di-tert.-Butylphenol oder 3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxiphenylpropionsäure und deren Derivate werden Kraft- und Schmierstoffen zugesetzt.

[0019] Als weitere Vergaser-, Injector- und Ventildetergents sind ferner gegebenenfalls Amide und Imide des Polyisobutylenbernsteinsäureanhydrids, Polybutenpolyamine sowie langkettige Carbonamide und -imide in den Kraftstoffe enthalten.

Beispiele

A) Herstellung der Nitriloessigsäureamide

[0020] 

1) 240 g (0.48 Mol) Ditalgfettamin und 35 g (0.12 Mol) Ethylendiaminotetraessigsäure wurden aufgeschmolzen und auf 190°C erhitzt, wobei das entstandene Reaktionswasser kontinuierlich abdestillierte. Die Umsetzung wurde nach ca. 25 Stunden bei einer Säurezahl < 5 und einer Aminzahl < 1.1 abgebrochen. Durch Anlegen von Wasserstrahlvakuum (2 Stunden, 120°C) wurde das Reaktionswasser vollständig entfernt. Man erhielt 265 g eines braunen, wachsartigen Feststoffes der zur leichteren Handhabung z.B. mit Xylol verdünnt werden kann.

2) 100 g (0.2 Mol) Ditalgfettamin und 14.6 g (0.05 Mol) Ethylendiaminotetraessigsäure wurden 8 Stunden auf 180°C erwärmt. Nach dieser Zeit waren ca. 50 % des Amins zum Amid abreagiert (Säurezahl 45.8, Theorie 49.7). Man erhielt 97.6 g des Amid/Ammoniumsalzes als hellbraunen, wachsartigen Feststoff.

3) In eine Schmelze von 229.5 (0.45 Mol Ditalgfettamin wurden bei 80°C 28.65 g (0.15 Mol) Nitrilotriessigsäure (Trilon A) eingetragen. Anschließend wurde die Reaktionsmischung 10 Stunden auf 180 bis 190°C erhitzt. Zur vollständigen Entfernung des Reaktionswassers wurde das Produkt noch 2 Stunden bei 120°C am Wasserstrahlvakuum getrocknet. Man erhielt 249 g (Theorie 250 g) hellbraunen, wachsartigen Feststoff.

Ansprüche

1. Kraftstoffe für Ottomotoren, enthaltend geringe Mengen an Amiden, Amidammoniumsalzen oder Ammoniumsalzen von Aminoalkylenpolycarbonsäuren der Formeln I und II

und deren Gemische, wobei A einen geradkettigen oder verzweigten Alkylenrest mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen oder den Rest der Formel

in denen R unabhängig voneinander im wesentlichen geradkettige aliphatische Reste mit 10 bis 30 C-Atomen, wobei die Amidgruppen auch als Alkylammoniumcarboxylat-Gruppen mit den genannten Resten R vorliegen können, bedeutet.

2. Kraftstoffe gemäß Anspruch 1, enthaltend Amide, Amidammoniumsalze und Ammoniumsalze von Aminoalkylenpolycarbonsäuren und deren Gemische, dadurch gekennzeichnet, daß der Rest R einen geradkettigen Alkylrest mit 14 bis 24 C-Atomen bedeutet.

3. Kraftstoffe gemäß Anspruch 1, enthaltend Verbindungen der Formel

in der R einen geradkettigen Alkylrest mit 10 bis 30 Kohlenstoffatomen bedeutet und wobei ein Teil der Amidgruppen oder alle als Dialkylammoniumcarboxylatgruppen der Amine

vorliegen können.

4. Kraftstoffe gemäß Anspruch 1, enthaltend die Verbindungen der Formeln I und II in Mengen von 50 bis 1500 ppm, bezogen auf den Kraftstoff.

5. Kraftstoffe gemäß Ansprüchen 1 bis 4, enthaltend Verbindungen der Formeln I und II, in denen

den Rest die Ditalgfettamins bedeutet.

6. Kraftstoffe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weitere Kraftstoffdetergentien, Vereisungsverhinderer, Korrosionsinhibitoren und/oder Antioxidantien enthalten.