KRALJEVINA JUGOSLAVIJA UPRAVA ZA ZAŠTITU KLASA 10 (2) PATENTNI SPIS JNDUSTRISKE SVOJINE IZDAN 1 DECEMBRA 1938. BR 14486 Ethyl GasoUne Cörporation, New York, U. S. A. Poboljšanja kod goriva za motore sa unutrašnjim sagorevanjem. Prijava od 15 februara 1937. Važi od 1 juna 1938. Naznačeno pravo prvenstva od 4 septembra 1936 (U. S. A.). Ovaj se pronalazak odnosi na postupke za poboljšanje rada motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Kada je olovni tetraetil bio prvi put upotrebljen kao anti-detonaciono sredstvo automobilski motori spadali su u vrstu lako opterećenih motora, što će reći da je oblast brzina bila relativno mala, cevi za »provođenje gsaova imale su relativno male poprečne preseke i zagrevanje ulaznih cevi u znatnom »tepenu bilo je u opštoj upotrebi. Pod ovakvim okolnostima olovni tetraetil pretstav-Ijao je jedno od najuspešnijih antidetona-cionih jedinjenja, koja su bila poznata i mada su i druga olovna jedinjenja, naročito olovna alkilna jedinjenja bila opšte poznata a donekle i ispitana, ova jedinjenja nisu imala sposobnost praktične komercialne primene kakvu je imao olovni tetraetil. Poznato je svima da detonacija u jednom datom motoru pretstavlja posledicu abnormalnog sagorevanja, da se njena pojava i žestina pod kojim bilo okolnostima rada motora upravlja uglavnom, u otsu-stvu dodatka antidetonacionih jedinjenja, prema hemiskom sastavu goriva i da se pitanje poboljšanja okolnosti, koje izazivaju detonaciju okreće uglavnom oko proučavanja osnovnog goriva i izmena u njemu. Benzini su smeše ugljovodonika koje imaju široku oblast tačaka ključanja i molekularnih struktura. Komercialni benzini, koji se obično upotrebljavaju imaju frakcije sa niskom tačkom ključanja, koje se nazivaju »lakim ostatcima« i koje imaju dobru antidetonacionu vred- nost i frakcije sa većim temperaturama ključanja, koje imaju naziv »teži ostatci« i odlikuju se relativno slabom antidetona-cionom vrednošću. Opšte je poznato da se detonacija u automobilskom motoru može javiti pri velikoj brzini kao i pri maloj i da jedan dati motor može detonirati i pri velikim i pri malim brzinama. Utvrđeno je da pri inače nepromenjenim ostalim činiocima, prome-ne u okolnostima rada u motora imaju većeg uticaja na detonaciju pri maloj brzini nego što ga imaju relativne antideto-nacione vrednosti raznih frakcija goriva. Utvrđeno je takođe da »teži ostatci« sa rrtanjom antidetonacionom vrednošću o-bično imaju malo uticaja na pojavu i žestinu detonacije pri maloj brzini. Pod o-kolnostima koje prate detonaciju pri velikoj brzini »teži ostatci« zajedno sa drugim frakcijama goriva određuju opštu ili jediničnu antidetonacionu vrednost datog goriva, ali pri malim brzinama pojavom i žestinom detonacije obično upravljaju lakše frakcije, koje imaju bolju antidetonacionu vrednost. Pri određivanju nastajanja i žestine detonacije karakteristike motora, osnovna goriva i dodana antidetonaeiona jedinjenja nalaze se u međusobnoj zavisnosti. Utvrđeno je da razna alkilna antidetona-ciona jedinjenja olova imaju izvesne različite osobine, koje u odnosu na izvesne osobine osnovnih goriva i odlike konstrukcije motora obrazuju široku pozadi-n'u za poboljšanje rada motora. Utvrđeno je takođe da se ove osnovne karakteristi- Din. 35.— ke mogu staviti u takvu uzajamnu vezu koja će poboljšati sposobnosti motora. Premeti ovog pronalaska sastoje se u tome da se ovoj uzajamnoj zavisnosti da takav pravac koji će omogućiti ostvarenje bolje sposobnosti pod raznim radnim o-kolnostima lako i teško opterećenih motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Pod motorima za tešku službu podrazumevaju se motori, koji su u stanju da rade sa velikim zapreminskim stepenom iskorišćava-nja u širokoj oblasti brzina obrtanja. Utvrđeno je da se radi postizavanja boljih rezultata u motorima promenljive brzine za tešku kao za laku službu nego što su rezultati, koji se u širokoj oblasti radnih okolnosti mogu postići sa kojim bilo jednim olovnim alkilom mogu upo-trebiti mešavine triju metil-etilnih olovnih derivata, sa ili bez drugih olovnih alkifa, sa raiznim vrstama kupovnog benzina. Ova tri pomešana metil-etil olovna derivata jesu olovni trimetil-etil, olovni dime-til dieti! i olovni trietil-metil. Problem detonacije je teži kod motora za tešku službu i ovaj pronalazak ima najveću korist baš na ovom polju. Izabrani olovni alkili za sastav olovne alkilne smeše mogu da se menjaju isto kao i njihove relativne količine da bi se prilagodilo raznim okolnostima kao što su promene u načinu na koji .se kola voze, klimatske okolnosti, osnovno gorivo sa kojim se antidetonator upotrebljava i vrsta i stanje motora. Tamo gde motor može da radi sa velikim razlikama u nekim ili svim ovim okolnostima antide-tonaciona smeša prema ovom pronalasku može da bude tako izabrana da uvek da motoru visoke, prosečne sposobnosti. Da bi se pronalazak mogao što jasnije razumeti, pozvaćemo se sad na priložene crteže koji prikazuju radne okolnosti motora i u isto vreme pokazuju promenu u antidetonacionim sposobnostima raznih olovnih alkilnih jedinjenja pod raznim radnim okolnostima motora, Slika 1 pretstavlja diagram koji pokazuje oktanski broj onog procenta reprezentativnog komercialnog benzina koji se u stanju pare izručuje pomoću cevi u cilindre. Slika 2 je šematički crtež, jednim delom u preseku, koji pretstavlja jedan deo motora sa šest stublina sa usisnim vodom, karburatorom i klipovima. Klipovi su svi pokazani u njihovim donjim mrtvim položajima, tako da u svim stublinama dobija-mo jednake zapremine, da bi se na taj način mogla prikazati raspodela goriva na tri od šest stublina, pri maloj brzini motora, kada se usisna cev zagreva malo ili se uoipšte ne zagreva. Slika đ pretstavlja diagram, koji pokazuje promenu detonacione težnje ovih triju stubluic jednog motora sa više stublina, pod okcmostima nesavršenog raspo-deljivanja gorivu, u zavisnosti od prome-na odnosa vazduka prema gorivu u smeši koju daje karburator i od procenta ispa-ravanja goriva. Slika 4 pretstavlja diagram sa krivim linijama koje pokazuju promenu uspešnosti antidetonacionih olovnih an,'Inih jedinjenja dodanih u podjednakim koncentracijama olova reprezentativnom benzinu i iskorišćenih u najsiromašnijoj stublini jednog motora, koji radi sa malom brzinom i sa raznim procentima goriva, koje napušta usisnu cev u stanju pare. .Slična jedna kriva, pokazana na ovoj slici, može se primeniti na sve stubline istog motora pod uslovom podjednake raspodele goriva na sve stubline. Utvrđeno je da bolje iskorišćavanje antidetonacionih sredstava zavisi na prvom mestu od toga kako mootr raspode-ijuje i iskorišćuje smeše vazduha i benzina. Prilikom ulaženja benzina u vazdušnu struju u karburatoru jednog motora sa unutrašnjim sagorevanjem najlakši ili naj-isparljiviji delovi benzina isparavaju se i mešaju sa vazduhom. Smeša vazduha i pare goriva i neispareno tečno gorivo ulaze u usisni rukav gde je temperatura obično dovoljno visoka da prouzrokuje isparava-nje isparljivijih delova onog dela goriva koji ulazi u usisni rukav u tečnom stanju. Teži delovi goriva, izuzev samo okolnosti veoma visokih temperatura usisnog rukava, koje se teško postižu u normalnom radu automobilskih motora, ostaju u- tečnom stanju sve dok ne uđu u stublme gde se normalno potpuno ispare pre no što započne sagorevanje. Procenat goriva koje se ispari u usisnom rukavu menja se sa konstrukcijom motora, podrazumevajući tu i sam usisni rukav, i sa uslovima rada motora. Povrh gore opisanih činjenica, koje upravljaju detonacijom pod okolnostima rada konstantnom brzinom, dolaze činjenice, koje uvodi ubrzavanje. Kada se leptir iznenada otvori, veća lenjivost tečnog goriva primorava ga da se na putu od karburatora ka stublinama vuče iza smeše vazduha i pare zaostajući za njom što ima za posledicu prekide za vreme prvih nekoliko obrtaja, ako ubrzavajući crpac karburatora ili druga odgovarajuća sredstva ne dadu odgovarajuću dopunsku količinu goriva neposredno po otvaranju leptira. Ovo dopunsko gorivo za ubrzavanje daje dopunske lake ostatke koji, zajedno sa onima, koji se nalaze u smeši stalne brzi- ne, daju smeše približno maksimalne snage u svim stublinama. Frakcije ili delovi goriva, koji se pri napuštanja usisnog rukava nalaze u stanju pare imaju promenljive oktanske brojeve, koji zavise od sastava goriva i procenta goriva, koje je ispareno. Slika 1 pokazuje kako se za reprezentativno gorivo menjaju oktanski brojevi isparenih frakcija ili delova, koji napuštaju usisni rukav, u zavisnosti od veličine isparavanja u rukavu i karburatoru. Izraz »oktanski broj« koji je ovđe upotrebljen treba da pokazuje procenat 2.2.4 trimetil pentana u smeši 2.2.4 trime-til pentana i normalnog heptana koja ima istu detonacionu težnju kao i gorivo ili frakcija goriva, o kojoj je reč pri 'upore-đivanju učinjenom pri odgovarajućim odnosima vazduha prema gorivu, koji daju maksimalnu detonaciju pri široko otvorenom leptiru i maloj brzini. Na diagramu sl. 1 aip&ciise pokazuju procenat benzina, koji je isparen. Ordinate pokazuju oktanski broj isparenog dela. Diagram pokazuje da kada je 55% goriva ispareno, oktanski broj ovih 55% iznosi oko 67. Kada je ispareno 80% goriva oktanskih broj ovih 80% iznosi oko 58. Dodavanje već isparenom delu težih ostataka pomoću novog isparavanja izrazito smanjuje oktanski broj ovako dobivenog isparenog dela. Iz toga sleduje da ukoliko je ispareni deo goriva manji utoliko je njegov oktanski broj veći. Kriva pokazana na sl. 1 može da se odnosi na praktično sve benzine, koji se danas prodaja. Na slici 2 pokazana su šematički u vidu primera tri stubline jednog motora sa šest stublina da bi se prikazala tri razna stanja smeše u stublinama. Na ovoj slici motor 10 ima karburator 11, naniže okrenuti usisni rukav 12 sa horizontalnim razvodećim delom 13, ulaznim otvorima 14, izduvnim otvorima 15 i klipovima 16. Stubline su obeležene slovima A, B i C. Klipovi nisu pokazani u njihovom normalnom uzajamnom rasporedu, koji oni imaju kada su spojeni sa kolenastim vratilom. Um es to toga oni su svi pokazani u svojim donjim mrtvim položajima da bi se pokazala jednaka zapremina stublina sposobna da primi punjenje i da bi se pokazala priroda punjenja, koja stubline dobi jaju kada motor radi pri široko otvorenom leptiru i maloj brzini. Smeše vazduha i pare pretstavljene su na si. 2 isprekidanim linijama poprečnog senčenja, pri čemu je 'relativna koncentracija pare označena relativnom debljinom ovih isprekidanih linija. Neispareni teški ostatci benzina pokazani su na slici u vidu kapljica 17 koje se najzad ispare u uubli-ni toplotam zaostalih izduvmih ; asova, metalnih površina i drugih izvora. Ovakvo prikazivanje je čisto šematsko i nema na-meru da pretstavlja položaj ili da bude kvantitativnog karaktera. Pri radu automobilskog motora onaj deo goriva koji se obične ispari u karburatoru i usisnom rukavu (na primer 55 do 90 procenata) biva raspodeljen uglavnom u podjednakim količinama po svim stublinama sa uglavnom podjednakim količinama vazduha. Kod raspodele težih delova goriva, koji ne budu ispareni u karburatoru ili usisnom rukavu nailazimo u motorima sa više stublina na sledeče tra izrazite okolnosti: 1) Jedna ili više stublina A mogu da dobijaju samo lake ostatke isparene u karburatoru i usisnom, rukavu uglavnom bez tečnih teških ostataka. 2) Jedna ili više stublna B mogu da dobijaju isparene lake ostatke i tečne teške ostatke u takvim srazmerama da su sastav goriva i odnos težine vazduha prema težini goriva uglavnom isti kao i kod smeše, koja napušta karburator. 3) Jedna ili više stublina C mogu da dobijaju isparene lake ostatke i tečne teške ostatke u istom odnosu kao pod okolnostima navedenim pod brojem (.2) i pored toga još i tečne teške ostatke, koji bi pod okolnostima savršene raspodele išli u prvu pomenutu stublina A. Ove tri okolnosti pretstavljaju posledica nejednake raspodele težih tečnih delova goriva na pojedine stubline pri čemu na ovu raspo-'đelu imaju uticaja dimenzije i oblik rukava, brzina motora i druge okolnosti. Teški ostatci, koji ulaze u stubline kao tečnost pod dvema poslednjim okolnostima mogu da budu ispareni neposredno pri dodiru sa vrelim površinama klipa i stubline, ali sa u svakom slučaju obično već ispareni pre no što sagorevanje otpočne. Stubline dobijaju uglavnom istu količinu vazduha ali razne količine i sastav goriva. Bogatstvo smeše ili relativna količina goriva 'n smeši pretstavljena je na slici 2 debljinom ispre-kidanih linija poprečnog senčenja. Prema tome se vidi da stublina A ima veliki odnos vaduha prema gorivu, stublina B već imaj manji a stublina C još marnji odnos vazduha (prema gorivu. Stublina A ima naisiro-, mašniju smešu a stublina C ima najbogatiju. Dopunsko gorivo u stublini C koje prouzrokuje bogatstvo njene smeše sastoji se iz teških ostataka, koji bi pod okolnostima dobre raspodele goriva otišli u stublina A i koji, kao što se to vidi iz si. 1, imaju nisku antidetonacionu vrednost, Stublina A, koja ima najsiromašniju srne- šu, sadr/i onaj deo goriva, koji ima najbolju aidUle'.onacionu vrednost ali s obzirom na sncmasncst sme'e detonaciona težnja snu^e u stublini A je veća nego u stublini B, r-etonaciona težnja smeše u stublini B je, svojim redom, veća nego u stublini C, koja ima najbogatiju smešu, kao što će malo mže bti objašnjeno. Ove okolnosti, kao i okolnosti koje pretstav-Ijaju izvesnu sredinu između ovih postoje obično kada se pojavljuje detonacija pri maloj brzini. Utvrđeno je da pod okolnostima, koje imamo u letnje doba, gore opisana nejednaka raspodela goriva dešava se pri uglavnom konstantnim brzinama automobila sve do nekih četrdeset kilometara na sat. Pod nepovoljnijim okolnostima kao što su naprimer rad u zimnje doba, manje zagrevanje usisnog rukava ili upotreba manje isparljivog goriva nejednaka raspodela goriva može da traje i pri većim brzinama automobila. Pri uglavnom konstantnim brzinama kola približno iznad 55 kilometara na sat brzina smeše vazduha i pare goriva u u-sisnom rukavu obično je dovoljno velka, da povuče sa sobom tečan deo goriva i da ga podeli uglavnom podjednako na sve st'ubline. Pod ovakvim okolnostima sve stubline dobi jaju punjenja, koja su uglavnom ista i punjenja u svim stublinama i-maju karakteristike punjenja stubline B na slici 2. Podjednaka raspodela goriva pri maloj brzini nastaje takođe i tada kada je temperatura usisnog rukava dovoljno visoka da ispari celo gorivo. Ovakvo stanje može slučajno da nastaje prilikom rada po vrućini. Pošto se kola teraju izvesno vreme velikom brzinom po vrućini, toplota stvorena u motoru ponekad je dovoljna da izazove potpuno isparavanje goriva u usisnom rukavu za vreme rada na maloj brzini koji bi odmah posle toga došao. Delovanje povećane temperature i povećane brzine sastoji se u poboljšanju ras-podele, prema tome oblast brzina motora u kojoj nastupa dobra raspodela, zavisi od kombinacije takvih činjenica kao što su brzina i opterećenje motora, klimatski uslo-vi i vrsta i stanje samog motora. Pod okolnostima rada sa široko otvorenim leptirom pri konstantnoj maloj brzini (naprimer pri vožnji uzbrdo), odnos vazduha prema gorivu u karburatoru automobilskih motora, koji se danas prodaju, obično leži u oblasti od 10,0 prema jedan do 12,5 prema jedan a odnos smeše u najsiromašnijoj stublini pod istim okolnostima obično ne prevazilazi približni 14,0 prema 1. Odnosi vazduha prema gorivu kod karburatora u ovoj oblasti upo- trebljavaju se za razvijanje maksimalne snage motora pod okolnostima slabe ras-podele. Utvrđeno je da pod ovakvim okolnostima razne stubline dobijaju smeše, čiji su c .л. vazduha prema gorivu poredani od najsiromašnijeg, koji obično iznosi oko 14,0 prema 1, do najbogatijeg koji je bogatiju nego odnos vazduha prema gorivu kod karburatora od 10 ili 12,5 prema 1. Za vreme ručnog ili automatskog рп-gušivanja vazduha prilikom zagrevanja motora ili veoma niskih temperatura spoljnog vazduha odnosi vazduha prema gorivu kod karburatora mogu da budu mnogo bogatiji nego 10,0 prema 1. Ovi odnosi su takođe obično bogatiji odmah posle brzog otvaranja leptira prilikom u-brzavanja. Oktanski broj goriva i odnos smeše jesu činjenice, koje utiču na konstrukciju motora u smislu proizvođenja maksimuma snage i najštedlivijeg rada. Najviši stepen sabijanja, koji se može iskoristiti bez de? tonacije, obično nazvan najvećim korisnim stepenom sabijanja (N.K.S.S.) pretstavlja merilo korisnosti ovih dveju činjenica pri nepromenljivim ostalim činjenicama. Slika 3 pretstavlja N.K.S.S. stublina A, B i C sa slike 2 pri promeni odnosa vazduha prema gorivu kod karburatora i promeni ispara-vanja goriva u karburatoru i usisnom rukavu. Diagram pretstavljen na slici 3 ima na apscisama razmernike odnosa vazduha prema gorivu kod karburatora i procenta [sparenog goriva, koji napušta usisni ru-kćv. Na ordinatama se nalazi razmernik za najveći korisni stepen sabijanja (N.K. S.[,). S desne strane na ordinatama se nalazi razmernik za odnos vazduha prema gorivu kod stubline C. Krive A, B i C na ovom diagramu pokazuju najviši korisni stepen sabijanja stublina A, B i S sa slike 2 pri prameni odnosa vazduha prema gorivu kod karburatora i pri promeni procenta goriva,koje napušta usisni rukav u stanju pare. Radi Upoređivanja i usled toga što odnos smeše u najsiromašnijim stublinama automobilskih motora nema velike premene ovde su uzeti u rasmatranje samo oni odabrani slučajevi, u kojima je odnos smeše u najsiromašnijoj stublini (A) konstantan i iznosi koliko i4,0 prema 1. Da bi stublimj A radila sa ovim konstantnim odnosom vazduha prema gorivu pri smanjenju procenta goriva, koje bude [spareno u karburatoru i rukavu potrebno je da odnos vazduha prema gorivu kod karburatora bude povećan. Za stublinu B pod-razumeva se da dobija gorivo istog sastava i da ima isti odnos smeše kao što Ih izručuje karburator. Za stublinu C pretpostavlja se da dobija isto gorivo kao i stuiblina B plus ome tečne delove koji bi pri savršenom naspodeljivanju otišli u stublinu A. Stublima C ima najbogatiju smešu i odnosi njenih smeša čitaju se na desnom razmerniku ordinata. Kriva B na si. 3 pokazuje da se najviše korisni stepen sabljanja stabilne B sa si. 2 menja sa promenom odnosa smeše u stublima. Pri odnosu vazduha prema goirvu u stublini od oko 13,8 prema 1 detonacio-, na težnja smeše u stublini je najveća kao što to pokazuje najmanja vrednost N. K. S. S. na krivoj. Ovaj odnos vazduha prema gorivu pri kojem je detonaciona težnja najveća, poznat je pod imenom odnosa vazduha prema gorivu pri maksimalnoj detonaciji. Pri odnosima smeše, koji su bogatiji ili siromašniji od odnosa vazduha prema gorivu pri maksimalnoj detonaciji, detonaciona težnja smeše u stublini je manja i smanjenje detonacione težnje postaje sve veće ukoliko se odnos smeše postepeno obogaćuje ili osiromašuje. Kriva A pokazuje da ukoliko se pro-cenat goriva isparenog u karburatoru i usisnom rukava smanjuje i ukolko se odnos vazduha prema gorivu kod karburatora pravi bogatijim da bi se odnos vazduha prema gorivu u štublini A održao konstantnim, najviši korisni stepen sabija-nja za stabilnu A takođe se povećava bez obzira na činjenicu da njen odnos vazduha 1 prema gorivu ostaje nepromenljiv. Ovo potiče od činjenice da se gorivo, koje ulazi u stublinu A sastoji od sve lakših osta-f taka, koji imaju odgovarajuće veće ok tanske brojeve. Povećanja najvišeg korisnog stepena sabljanja stabline A koja' se javljaju kao posledica veće antidetona-cione vrednosti ovih lakših ostataka nisu toliko velika kao odgovarajuća povećanja N. K. S. S. stubline B postignuta ppopratnim bogaćenjem smeše u istoj. Kad se procenat goriva isparenog u karburatoru i rukavu smanji i smeša u karburatoru u odgovarajućem stepenu obogati, stublina C dobija sve veći deo teških ostataka sa niskim oktanskim brojem tako da se usled toga oktanski broj goriva 'а stublini C smanjuje. Međutim kriva C na slici 3 -pokzuje da ukoliko se smeša u karburatoru obogaćuje stublina C sve manje detonira. Ovo potiče od činjenice da ukoliko se smeša u stublini obogaćuje, rezultujuće smanjenje detonacione težnje je više nego li dovoljno da nadoknadi uticaj1 nižeg oktanskog broja goriva. Rezultat je taj da je pod okolnostima rada motora sa slabim raspodelji-vanjem smeše N. K. S. S. stubline C veći nego* li kod stublina B ili A. Najviši korisni stepeni sabljanja pojedinih stublina menja ju se više usled promena u odnosu vazduha prema gorivu u stublini pod okolnostima nesavršene raspodele nego li Usled .promena u relativnoj antidetona-cionoj vrednosti lakih i teških ostataka goriva. Krive A’ В’ i С’ na slici 3 pokazuju najviši korisni stepen sabljanja za odgovarajuće stubline A, B i C kada goriva, na koja se krive A’ B’ i С’ odnose, sadrže alkii olova u koncentraciji od 3,00 grama olova na 3,785 lit. goriva koga stublina dobije. Dodavanje olova gorivu ne menja niti opšte oblike krivih linija za tri stubline, niti uzajamni položaj ovih krivih. Bogata stabilna C bez olova u gorivu ima viši korisni stepen sabijanja od siromašne stubline A sa olovom u gorivu kada manje nego približno 75% goriva ostavlja usisni rukav u stanju pare. Stublina A koja sadrži uglavnom samo lakše ostatke benzina ima najsiromašniji odnos smeše i 'oseća najveću potreba za pcjmoću alkilnih antidetonacionih je-dinjenja olova. U motoru sa više stublina može da bude više stublina, čije stanje odgovara stanju stubline A i ova stanja mogu da se za vreme rada sele iz stubline u stublinu. Idealno rešenje ovog problema sastojalo bi se u raspodeli antideto-nacionog sredstva u suglasnosti sa potrebama svake stubline, ali je ovo praktično neizvodljivo. Sledeči najpoželjniji rezultat mogao bi se postići upotrebom toliko lako isparljivog olovnog alkila, da bi on uvek bio u isparenom delu punjenja goriva i na taj način bio podjednako raspodeljen međa stublinama. Ovakav olovni alkii, međutim, ne postoji. Druge važne činjenice, koje ovde dolaze u pitanje pored činjenice raspodele olovnog alkila među stublinama jesu an-tidetonaciono delovanje svojstveno raznim olovnim alkilima (antidetonaciono delovanje po jedinici težine olova) i promena ovog svojstvenog antidetonacionog delovanja pod raznim radnim okolnostima. Utvrđeno je da se prividna prednost olovnih alkila sa niskom tačkom ključanja za vreme loše raspodele radne smeše izravnjuje se u raznim stepenima relativno niskim antidetonacionim delovanjem svojstvenim ovim alkilima prilikom dobre raspodele. Utvrđeno je takođe da se iz-vesne prednosti postizavaju Upotrebom smeše, koja sadrži izvesne olovne alkile sa niskom tačkom ključanja i izvesne olovne alkile, kojima je svojstveno jače antidetonaciono delovanje i čije se antidetonaciono delovanje manje menja pri pro- meni radnih okolnosti, pa ma da ovi posljednji plovni alkili imali i višu tačku kljucanja. Krive na slici 4 pokazuju oktanske brojeve isparenih delova smeša osnovnog goriva sa slike 1 i nekih olovnih alkila pod prilikama triju reprezentativnih radnih okolnosti stubline A, naime sa 53°/o (loša raspodela, kriva E), 87u/o (dobra raspode-la, kriva F) i 100%) (savršena raspodela, kriva D) goriva koje. napušta rukav u stanju pare. Stanjem kojem 100% goriva napušta usisni rukav u stanju pare za stublinu A pretstavlja takođe. i isto stanje za stubline B i Ć. Na slici 4 jedan raz-mernik apscisa označava nekoje olovne alkile brojem atoma ugljenika u molekulama olovnog alkila završeno sa 12 atoma ugljenika u molekuli, dok drugi razmernik apscisa pokazuje odgovarajuće tačke ključanja ovih alkila pri pritisku od 13 milimetara žive. Razmernik ordinata pokazuje oktanske brojeve. U svim ovim ■slučajevima osnovno gorivo, koje napušta karburator sadrži jedan jedini olovni alkil u koncentraciji od 3,00 grama olova na 3,785 litra goriva. Razni olovni alkili, čije karakteristike prikazuju krive D, E i F pretstavljeni su na ovim krivim linijama sledečim brojevima: 1. Tetrametil 6. Trietil propil 2. Trimetil etil 7. Dietil dipropil 3. Dimetil dietil 8. Etil tripropil 4. Metil trietil 9. Tetrapropil 5. Tetraetil s.!;; ■ ' «ir f U ’■ - Kriva D na diagramu pokazuje oktanski broj smeše goriva i antidetonacio-nog jedinjenja u svim stublinama motora, koji radi malom brzinom ,sa savršenom raspodelom. Pod ovim okolnostima koncentracija antidetonacionog jedinjenja u gorivu i sastav goriva u svakoj od stublina je isti kao i u gorivu, koje napušta karburator. Ova kriva pokazuje rela^ tivnu uspešnost dejstva olovnih alkila pri maloj brzini motora kada pitanje raspo-dele ne postoji i u docnijem opisu ona će se, pominjati kao kriva svojstvene antide-tonacione vrednosti pri maloj brzini. Kao takva,ona služi kao kriva za upoređivanja. Utvrđeno je da olovna alkilna antideto-naciona jedinjenja, koja sadrže i metilni i normalne propilne radikale, kao što su olovni trimetil propil, i jedinjenja koja •sadrže izopropilne radikale kao što su olovni dietil di-izopropil, imaju niže njima svojstveno antidetonaciono delovanje nego jedinjenja pokazana na krivoj D na slici 4. Pošto ona jedinjenja, koja imaju niže ili manje njima svojstveno antidetonaciono delovanje imaju i manju komer-cialnu korist, ova su jedinjenja radi veće jednostavnosti izostvtjena iz diagrama na si. 4. Olovni trietil metil ima najveću njemu svojstvenu antidetonacionu vrednot pod okolnostima male brzine, pretstavije-nirn krivom D a antid.etonaciona dejstva drugih olovnih alkila smapjuju se ukoliko se broj njihovih atoma ugljenika povećava ili smanjuje. Od alkila pokazanih na krivoj D olovni tetrametil ima najmanju njemu svojstvenu antidetonacionu vrednost. Utvrđeno je da u izvesnim komercialnim benzinima jedinjenje sa 7 atoma (olovni trietil metil) nešto je bolje nego jedinjenje sa 8 atoma ugljenika (olovni tetraetil) i da je u drugim tržišnim benzinima jedinjenje ;sa 8 atoma ugljenika bolje od jedinjenja sa 7 atoma ugljenika. Razlika između ova dva jedinjenja je u svakom slučaju mala, tako da se ona jedinjenja smatraju za jednaka. Kriva E pokazuje relativno antidetonaciono delovanje istih olovnih alkila pod okolnostima male brzine kada se samo 53% goriva izručuje u stanju pare iz usi-sanog rukava u stublinu A sa si. 2. Olovni tetrametil pokazuje najveće antidetonaciono delovanje i uspešnost delovanja drugih alkila smanjuje se sve više sa povećanjem broja atoma ugljenika u molekuli. Veće antidetonaciono delovanje alkila, koji imaju, mali broj atoma ugljenika, potiče otud, što ova jedinjenja imaju veću isparljiyo$t što ima za posledicu ras-podelu većeg procenta sa onim delom goriva, које se nalazi u stanju pare. Kriva F je slična kriva za one radne okolnosti, pri kojima se stublini A na si. 2 izručuje 87% goriva u stanju pare. Iz ovih triju krivih se vidi da ukoliko se stanje motora menja približavajući se savršenoj ras-podeli goriva, uspešnost dejstva olovnog tetrametija i olovnog trimetil etila opada prema njihovim tačkama na njima svojstvenoj krivoj D dok se uspešnost dejstva ostalih alkila povećava približavajući se odgovarajućim tačkama na njima svojstvenoj krivoj D. Visoka uspešnost dejstva plovnih alkila sa malim brojem atoma ugljenika za-paža se prilikom vožnji po zimskom vremenu pre no što se motor zagreje. Ukoliko se motor zagreva, radne okolnosti približavaju se okolnostima pretstavljenim krivom D. Prividno veliko dejstvo olovnog tetrametil,a može da bude korisno samo za vrlo kratko vreme vožnje. Problem raspodelc i korisnosti olovnih alkila naro^ čito se naglašuje prilikom ubrzavanja. Za vreme prvih nekoliko obrta posle brzog otvaranja leptira sve stubline dobijaju uglavnom samo ispareno gorivo i prema tome olovni alkili imaju uspešno dejstvo u toku ovog perioda utoliko, ukoliko su ispareni i ulazne u stubline sa isparenim gorivom. Da bi se postiglo; ovakvo stanje poželjna je dobra isparljiVost alkila. Pri većim brzinama motora ili pri većoj temperaturi usisanog rukava kada nastaje uglavnom jednolika raspodela goriva, antidetonaciono sredstvo raspodelju-'je se uglavnom podjednako i njemu svojstvena uspešnost antidetonacionog dejstva pretstavlja uticajnu činjenicu, jer pri \ eülppi brzinama motora, motori su obično veoma osetljivi na male promene an-tiđetonacione vrednosti goriva. Pri velikim brzinama kola pod okolnostima savršene raspodele olovni alkili koji sadrže od 8 do 12 atoma ugljenika imaju uglavnom njima svojstvene antidetonacione \ rednosti pokazane na krivoj D. Jedinje-nja sa 6 i 7 atoma ugljenika imaju nešto manju antidetonacionu vrednost nego je-đinjenje sa 8 atoma ugljenika i jedinjenja sa 4 i 5 atoma ugljenika znatno manju njima svojstvenu uspešnost dejstva, nego što je pokazano krivom D pri čemu pjpv-ni tetrametil ima najveći gubitak njemu 'svojstvene uspešnosti dejstva pri povećanju brzine motora. Usled većeg gubitka njima svojstvene antidetonacione vrednosti pri većim brzinama kola, olovni, tetrametil i olovni trimetil etil nemaju u odnosu na olovni dimetil dietil i olovni tri-etil metil istu toliku celokupnu uspešnost dejstva, kao što je to i pretstavljeno .tačkama, koje pretstavljaju ova jedinjenja na krivoj D. Tačke ključanja jedinjenja, koja sadrže 6 ili više atoma ugljenika pret-štavljaju prepreku njihovom iskorišćava-nju pod okolnostima loše raispodele. Utvrđeno je da se ,tačke ključanja olovnih alkila nalaze u međusobnom odnosu sa radnim okolnostima motora u mesto da .budu u zavisnosti sa tačkama ključanja raznih frakcija goriva. Dodavanje antidetonacionog sre^dstva osnovnom gorivu povećava najviši korisni stepen sabljanja motora, koji iskoriš-ćava ovo gorivo. Utvrđeno je da najbolje antidetonaciono sredstvo pretstavlja §jne-ša olovnih alkila koja daje najviši i naj-pribhžnije ravnomerni priraštaj najvišeg korisnog stepena savijanja motora u onoj oblasti radnih okolnosti, u kojoj se taj ntotor upotrebljava. Utvrđeno je da ova smeša treba da sadrži u znatnoj količini Plovni alki), koji ima visoku njemu svojstvenu uspešnost antidetonacionog dejstva u širokoj oblasti brzina motora i toliko nisku tačku ključanja, koliko je to u skladu sa ovim zahtevom moguće i da iedinjenje sa 7 atoma ugljenika. olovni trietil metil, najbolje odgovara ovim us-lovima. Utvrđeno je, da pva smeša treba da sadrži takođe u znatnoj količini plovni alki), koji ima nisku tačku ključanja, relativno veliku uspešnost dejstva .pod Okolnostima rdave raspodele i ne suviše pisku njemu svojstvenu uspešnost antide-tonacionp’g dejstva preko široke . oblasti brzina motora i da jedinjenje sa 5 atoma ugljenika, olovni trimetil etil, najbolje od-govara ovim uslovima. Jedinjenje sa 6 a-toma ugljenika, olovni dimetil dietil, ima relativno nisku tačku ključanja i relativno visoku i uglavnom podjednaku uspešnost antidetonacionog dejstva preko široke oblasti brzina motora i utvrđeno je da ovo jedinjenje treba da bude upotrebljeno u smeši u znatnim, pa čak i u preovlađuju-ćim srazmerama. Da bi se prilagodilo najširoj norrnalnoj oblasti radnih okolnosti smeša, koja, se najradije upotrebljava, sastoji se po zapremini iz 25 procenata olovnog trimetil etila, 45 procenata olovnog dimetil dietila i 30 procenata olovnog trietil metila. Sa ovom se .smešom upotrebljava jedno ili više ovakvih jedinjenja kao što šU organske soh haloidovodoničnih kiselina — halidi. Najradije se upotrebljava smeša sledećeg konačnog zapremins-kog sastava 23 procenta etilen dibromida, 14 procenata etilen dihlorida i 63 procenta olpyne , alkilne. smeše. Količina p.vakve, smeše, koja se dodaje gorivima, zavisi od,njihovog sastava i od željenog poboljšanja antidetonacione vrednosti ovih goriva. Na 3,785 litara pro-sečnog tržišnog benzina kakav se prodaje u Sjedinjenim Država Severne Amerike o-bično dodajemo do 4,5 cm3 konačne !>me-še; međutim mogu biti upotrebljene i veće koncentracije. Pri upotrebi ovog pronalaska u praksi smeša goriva i vazduha biva sabijena u motoru s.a unutrašnjim sagorevarijem do pritiska sabijamja koji je veći od kritičnog pritiska ,skijanja oisnoynog goriva i smeša goriva i vazduha sagoreva sa smešom olovnih alkila uz rezultantno . . smanjenje detonadone težnje. Konačna smeša, koja sadrži olovne alkile može da bude pomešana sa osnovnim, gorivom da bi dobilo novo obrađeno gorivo ili, pak, može da bude uštrcavano u usisni rukav. U prvom slučaju konačna smeša učestvuje u spravljanju radne smeše motora i raspodeljuje se zajedno sa smešom goriva i vazduha. U smeši mogu da budu upotrebljem olovni tetra.metij, i olovni tetr^ etil, i k.ada su ova jedinjenja, upotrebljena smeša, koja se najradije upotrebljava ima zapremi-nski sastav od 4, o procenta olovnog tet-rametila, 23 procenta olovnog trimetil eti- la, 40 procenta olovnog dimetil dietila, 27 procenata olovnog trietil metila i 6 procenata olovnog tetra-etila. Srazmere metil etilovih olovnih alkila i tetrametilovih i tetraeti'lovih jedinjenja, ako sa ova upotrebljavana, mogu da se menjaju da bi se prilagodilo raznim klimatskim uslovima, radnim okolnostima i konstrukciji motora. Kada preovlađuju hladno vreme ili se kola voze pretežno malom brzinom može da se upotrebi veća srazmera jedinjenja sa nižom tačkom ključanja i manja srazmera olovnih »likilnih jedinjenja sa višom tačkom ključanja. Ako se u smeši upotrebi olovni tetrametil njegova se koncentracija najradije održava na niskom stupnju tako, da čak i po najhladnijem vremenu njegova koncentracija bude manja od 15 procenata. Kada preovlađuju toplo vreme i vožnja kola relativno velikim brzinama, može da se upotrebi veća srazmera jedinjenja sa višom tačkom ključanja, naročito olovnog tetra etila, i manja srazmera jedinjenja sa nižom tačkom ključanja. Tačne srazmere, koje treba da budu upo-trebljene zavise od posebnih okolnosti kojima treba da se prilagodi. U smeši mogu da budu uipotrebljeni drugi olovni аШН ali ako ih ima onda se najradije postupa tako da oni budu upo-trebljeni u relativno malim koncentracijama. Organski halidi mogu da budu upo-trebljeni sa svim ovim smešama. Primarno ili osnovno antidetonacio-no sredstvo pretstavlja sobom smešu triju metil efciiovih olovnih derivata — olovnog trimetil etila, olovnog dimetil dietila i olovnog trietil metila. Ovo primarno ili osnovno sredstvo može da bude upotreb-Ijeno samo za sebe ili sa drugim antideto-nacionim jedinjenjima, koja menjaju uspešnost ant ide ton a cio nog dejstva stvorenog raznim smešama ova tri jedinjenja. Tamo gde se dodaje tetrametilno olovo najradije se usvaja da njegova koncentracija ne treba da prevazilazi 15 procenata u odnosu na prisutno olovo. Kao što je gore rečeno olovni trietil metil i olovni tetraeti! približno su jednaki izuzev samo tačka ključanja a razlika u tačkama ključanja ova dva jedinjenja nije toliko važna po vrućem vremenu. Iz ovih razloga olovni tetraetil uzima se kao ekvivalent olovnom trietil metilu u anti-detonacionoj smeši za vruće vreme i takva smeša može da ima relativno veliku koncentracija jednog ili drugog ili oba ova jedinjenja. Izuzimajući ovu smešu za vruće vreme najradije se postupa tako, da koncentracija drugih antidetonacionih jedinjenja bude relativno mala da bi se na taj način samo menjale osobine primarnog ili osnovnog antidetonacionog sredstva. Utvrđeno je da prilikom upotrebe gore opisane ili gore opisanih smeša pod okolnostima nesavršene raspodele goriva, opisanim u vezi sa stublinama A, B i C detoniranje stubline A smanjuje se do minimuma, koji se dobro slaže sa dobrim is-poljavanjem sposobnosti motora u celo-kupnoj oblasti radnih okolnosti. Problemi raspodele goriva i iskoriš-ćavanja olovnih alkila kao antidetonatora bili su primenjeni na osnovno gorivo takve vrste kakva je prikazana na si. 1. U slučaju osnovnih goriva, koja imaju uglavnom pljosnatu (slabo iskrivljenu) karakterističnu krivu što znači da sve frakcije imaju približno jednaki oktanski broj, najviši korisni stepen sabijanja stubline A sa si. 2 ostaje nepromenljiv prilikom pro-mena odnosa vazduha prema gorivu u karburatoru usled čega kriva A na si. 3 postaje uglavnom prava vodoravna linija. U-koliko se odnos vazduha prema gorivu kod karburatora učini bogatijim od onog, koji odgovara maksimalnoj detonaciji, najviši korisni stepen sabijanja stabilna B i C povećava se brže nego li u slučaju goriva, čije karakteristike pretstavlja si. 1 pošto ovđe nema snižavajućeg uticaja teških ostataka sa niskom antidetonacio-nom vrednošću. Stoga stublina A u odnosu prema stublinama B i C oseća veću potrebu za pomoću olovnih alkilnih antidetonacionih jedinjenja. Kada osnovno gorivo ima karakterističnu krivu, čije je ispupčenje okrenuto na suprotnu stranu nego kod krive na si. 1, t. j. kada ovo gorivo ima teške ostatke sa višom antidetonacionom vrednošću od lakših ostataka, najviši korisni stepen sabijanja stubline A sa si. 2 smanjuje se ukoliko se odnos vazduha prema gorivu u karburatoru učini bogatijim od onog, koji odgovara maksimalnoj detonaciji i najviši korisni stepen sabijanja stu-blina B i C povećava se brže nego u jednom ili drugom prethodnom slučaju kada su teški ostatci visoke antidetonacione vrednosti dodani. Stoga stublina A ima najveću moguću potrebu za pomoću olovnih alkila. Utvrđeno je da upotreba goriva poslednjih dveju vrsta ne menja bitno problem odabiranja najbolje smeše olovnih alkila. Kriva D na slici 4 može da bude pri-menjena na rezerve osnovnog goriva, koje sačinjavaju uveliko veći deo benzina, koji se prodaje u Sjedinjenim Državama Severne Amerike. Nekoliko neobičnih benzina imaju krive njima svojstvene antidetonacione vrednosti olovnih alkila, koje se razlikuju od krive D na si. 4 utoliko, što jedinjenje koje ima najveća uspešnost dejstva nije jedinjenje sa sedam ili osam atoma ugljenika. Međutim i kod ovih je goriva utvrđeno da gore opisane smeše koje se najradije upotrebljavaju daju najbolje opšte rezultate. Pronalazak nailazi na najveću prime-nu kod motora za tešku službu. On je ta-kođe koristan i kod motora za laku službu naročito po zimskom vremenu ili pod promenljivim radnim okolnostima. Iz gornjeg se opisa da oceniti da se pronalazak ne sastoji samo u načinu pogona benzinskih motora sagorevanjem benzina sa gorepomenutom antidetonaci-onom smešom ili smešama nego se sastoji takođe u raznim antidetonacionim smešama kakve su gore opisane, samim za sebe ili pomešanim sa benzinom. Lako je, takođe, uvideti da se pronalazak može primeniti ne samo radi upotrebe sa bezinom, kao što je obični težišni benzin, nego se takođe može primeniti radi upotrebe sa smešama benzina sa drugim gorivom kao što je naprimer alkohol ili benzol-benzinske smeše. Patentni zahtevi: 1. Postupak za obradu ugljovodonič-nih goriva za upotrebu u motorima sa U-nutrašnjim sagorevanjem, koji sadrži dodavanje pogonskom gorivu metalnog an-tidetonacionog materijala koji povećava kritično sabljanje goriva i sprečava detonaciju, naznačen time, što se antidetona-cioni materijal sastoji uglavnom ili u celosti iz smeše tri metiletilnih olovnih derivata. 2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što se upotrebljava antidetona-ciona smeša u kojoj preovlađuje koncentracija dimetil dietila olova. 3. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što antidetonacicna smeša sadrži olovni tetrametil u koncentraciji, koja ne prevazilazi 15 procenata. 4. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što antidetonaciona smeša sadrži olovni tetraetil i što je najveća koncentracija olova u smeši u grupi, koja se sastoji iz olovnog trietil metila i olovnog tetraetila. 5. Postupak prema zahtevu 4, naznačen time, što antidetonaciona smeša sadrži i olovni tetrametil i olovni tetraetil u relativno malim koncentracijama. 5. Postupak prema kojem bilo zahtevu od 1 do 5, naznačen time što se u antide-tonacionoj smeši nalazi i organski halid.. 7. Antidetonaciono sredstvo za upotrebu u postupku prema kojem bilo od zahteva od 1 do 6, nazrfačeno time što se većim delom ili u celosti sastoji iz smeše tri metil etilnih derivata olova. 8. Antidetonaciono sredstvo prema zahtevu 7, naznačeno time, što u antideto-nacionoj smeši preovlađuje koncentracija olovnog dimetil dietila. 9. Antidetonaciono sredstvo prema zahtevima 7 ili 8, naznačeno time, što sadrži olovni tetrametil u koncentraciji koja ne prevazilazi 15 procenata. 10. Antidetonaciono sredstvo prema zahtevu 7 ili 8, naznačeno time što sadrži olovni tetraetil i što je najveća koncentracija olova u grupi koja se sastoji iz olovnog trietil metila i olovnog tetraetila. 11. Antidetonaciono sredstvo prema zahtevu 10, naznačeno time, što u dodatku sadrži olovni tetrametil, pri čemu su o-lovni tetrametil i olovni tetraetil pris'utni u'relativno malim koncentracijama. 12. Antidetonaciono sredstvo prema kojem bilo zahtevu od 7 do 11, naznačeno time, što je njemu dodan i kakav organski halid. ■ - ,, .v, ;.'o , U ’ . . ; ■ * ■ ■ ■ ' ■ ' . . . - ■ ■ nvofo ■ . iš 5 v, § ! 0 01 CQ $ S C § FIG.I. PROCENT GOR/VA KO)! NAPUŠTA USISNI RUMAV U 67'ANJU P ARG I ' 7 t 6.Ö FIG.3. f G/t A. 1A OL >VA /V/ GORIVA USTf&UNt OLOVA U VÜ 12.00 $ 13. ÖZ § 60 70 60 90 100 PROCENT GORIVA ROJ! NAPUŠTA USISNI RUKAV U STANJU PARE в 10 12, п 16 ODNOS VAZDUHA PREMA GORIVU U KARBURATORU