Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "USO DE MELHORADORES DE COMBUSTÃO EM ÓLEO LUBRIFICANTE SINTÉTICO OU MINERAL PARA MOTOR DE COMBUSTÃO, E USO DE ÓLEO LUBRIFICANTE SINTÉTICO OU MINERAL PARA LIMPAR MOTOR E REDUZIR EMISSÕES PROVENIENTES DO MOTOR", A presente invenção refere-se a óleos lubrificantes para motores, em particular a óleos lubrificantes para motores a diesel, que são formados usando-se pelo menos dois inensificadores de combustão que contêm diferentes íons de metal. Preferivelmente, os intensificadores de combustão contêm íons de cério e íons de ferro, respectiva mente.
Emissões provenientes de veículos tais como carros, caminhões e ônibus, motores para estradas de ferro a diesel, porém, especialmente ônibus e caminhões antigos, frequentemente compreendem uma quantidade substancial de fuligem e hidrocarbonetos que não sofreram combustão ou que sofreram combustão parcial, óxidos de nitrogênio (NOx), enxofre (SOx e sais de enxofre) e metais como cálcio (óxidos e sais). A maior parte da poluição do ar nas áreas urbanas provém destes veículos, especialmente de caminhões e de ônibus, tanto da fumaça do óleo do motor como da fumaça proveniente do próprio combustível, Este problema é mais grave ainda em grandes áreas metropolitanas em que são usados ônibus e caminhões antigos, tais como na America Central e na America do Sul e em muitas áreas do mundo em desenvolvimento. Em todo o mundo, porém, em particular, nas cidades em desenvolvimento, há uma demanda de ar mais limpo para aliviar os problemas da poluição do ar.
Muitos inventores tentaram produzir veículos com menores emissões. Os governos no Ocidente agora forçam os fabricantes de veículos e de combustíveis a fabricar veículos e combustíveis que dêem origem a níveis muito baixos de emissões. A tecnologia moderna dos motores combinada com a moderna preparação de combustíveis permite que isto ocorra, É mais comum, portanto, que os inventores reduzam as emissões através do uso de um motor altamente eficiente ou pelo uso de um combustível ultra-moderno.
As emissões também são reduzidas, porém, pela adição de aditivos ao combustível. A US 2004/0261313 descreve um combustível que compreende um composto de ferro e/ou de cério que ê usando em associação com um gel. A US 4474580 descreve o uso de uma mistura de enoiato de ferro e enoiato de cério como um aditivo para combustível. A US 4568360 descreve outras composições de aditivos para combustível formadas partindo de composições organometálicas mistas. A US 6096104 descreve uma mistura de pelo menos três compostos de metal diferentes como aditivos para combustíveis. A US 2005/0160663 descreve um combustível diesel de combustão mais limpa que emprega um catalisador de metal contido no combustível. O problema com a adição destes materiais aos combustíveis é que os veículos usam uma grande quantidade de combustível. Até mesmo a concentrações muito baixas, portanto, os veículos ainda estão usado quantidades muito significativas do aditivo para o combustível.
As maneiras acima de reduzir as emissões se baseiam, no entanto, na tecnologia moderna. No Mundo em Desenvolvimento, tal tecnologia é freqüentemente demasiadamente onerosa para ser usada de modo que os presentes inventores procuraram maneiras de reduzir as emissões em motores mais antigos usados em todo o Mundo em Desenvolvimento que pudessem funcionar em um combustível de qualidade inferior. Seria bastante vantajoso, portanto, se as emissões pudessem ser reduzidas sem recorrer a novos motores, aditivos para combustível ou combustível de alto grau.
Os presentes inventores constataram surpreendentemente que podem ser conseguidas a redução das emissões e numerosas outras vantagens pela adição de certos melhoradores de combustão ao óleo lubrificante_ para motor em oposição ao combustível. Como os motores usam muito menos óleo lubrificante do que combustível, as quantidades de aditivo que um veículo utiliza são maciçamente reduzidas. Além disso, foi descoberto que a adição da embalagem para melhoria da combustão melhora as emissões em veículos mais antigos tornando-os ideais para uso no Mundo em Desenvolvimento. Há, evidentemente, numerosos pedidos de patente depositados para óleos lubrificantes para motores de veículos. A US 2149856 descreve um óleo lubrificante que contém uma mistura de sais de de metal beta dice- tona para evitar a íormação de depósitos de carbono endurecido que possam bloquear as válvulas e provocar perda de compressão. Alguns inventores procuraram reduzir as emissões pela adição de material ao lubrificante em um motor. Na DE 3926817, são descritos óleos lubrificantes que compreendem cério ou ligas de cério para reduzir o teor de poluente nos gases de exaustão. A EP-A-334248 descreve um óleo lubrificante para motor que contém um composto de ferro tal como um ferroceno para ajudar a prolongar a vida útil do filtro de partícula para diesel. É evidentemente desejável que se seja capaz de fornecer um lubrificante para motor que reduza as emissões, em particular pequenos par-ticulados tais como fuligem, hidrocarbonetos que sofreram combustão parcial e hidrocarbonetos que não sofreram combustão que contribuem para a fumaça do motor. Além disso, seria desejável um lubrificante para melhorar a vida útil de um motor e manter limpas as válvulas do motor.
Os inventores descobriram surpreendentemente que um óleo lubrificante que compreende uma mistura especial de melhoradores de combustão tem a capacidade de não apenas reduzir as emissões, mas também de limpar o motor em um veículo.
Sumário da Invenção Desse modo, observado de um aspecto a invenção fornece um óleo lubrificante que compreende um primeiro melhorador de combustão que compreende pelo menos um íon de metal selecionado dentre os lantanídeos ou os actinídeos; ___ e um segundo melhorador de combustão que compreende pelo menos um íon de metal selecionado dentre os metais de transição, Sn, Pb, Sb e Bi.
Mais especificamente, a invenção fornece um óleo lubrificante que compreende um primeiro melhorador de combustão que compreende íons de cério; e um segundo melhorador de combustão que compreende íons de ferro.
Observado de um outro aspecto é fornecido o uso de um óleo lubrificante que compreende um primeiro melhorador de combustão que compreende pelo menos um íon de metal selecionado dentre os lantanídeos ou os actinídeos; e um segundo melhorador de combustão que compreende pelo menos um íon de metal selecionado dentre os metais de transição, Sn, Pb, Sb e Bi; para reduzir emissões, em particular emissões de fumaça de um motor.
Observado de um outro aspecto, a invenção fornece o uso de um óleo lubrificante que compreende um primeiro melhorador de combustão que compreende pelo menos um íon de metal selecionado dentre os lantanídeos ou os actinídeos; e um segundo melhorador de combustão que compreende pelo menos um íon de metal selecionado dentre os metais de transição, Sn, Pb, Sb e Bi; para limpar um motor, por exemplo, para reduzir depósitos car-bonáceos dentro de um motor.
Observado de um outro aspecto, a invenção fornece o uso de um óleo lubrificante que compreende pelo menos dois melhoradores de combustão tanto para limpar o motor como para reduzir as emissões provenientes do motor em que cada melhorador de combustão compreende independentemente um íon de metal selecionado dentre os lantanídeos ou os actinídeos, metais de transição, Sn, Pb, Sb e Bi. ___________ Observado de um outro aspecto, a invenção fornece o uso de um óleo lubrificante que compreende um primeiro melhorador de combustão que compreende pelo menos um íon de metal selecionado dentre os lantanídeos ou os actinídeos; e um segundo melhorador de combustão que compreende pelo menos um íon de metal selecionado dentre os metais de transição, Sn, Pb, Sb e Bi; para aumentar a vida útil de um motor, por exemplo, para aumentar a distância percorrida por um veículo que faz funcionar o motor entre serviços.
Observado de um outro aspecto, a invenção fornece um processo de reduzir as emissões de um motor, em particular as emissões de fumaça, que compreende fazer funcionar o dito motor usando um óleo lubrificante que compreende um primeiro melhorador de combustão que compreende peio menos um íon de metal selecionado dentre os lantanídeos ou os actiní-deos; e um segundo melhorador de combustão que compreende pelo menos um íon de metal diferente do primeiro melhorador de combustão selecionado dentre os metais de transição Sn, Pb, Sb e Bi.
Em particular, a invenção fornece um processo de reduzir as emissões de fumaça de um motor pelo menos uns 5 % que compreende fazer funcionar o dito motor usando um óleo lubrificante que compreende um primeiro melhorador de combustão que compreende pelo menos um íon de metal selecionado dentre os lantanídeos ou os actinídeos; e um segundo melhorador de combustão que compreende pelo menos um íon de metal diferente do primeiro melhorador de combustão selecionado dentre os metais de transição Sn, Pb, Sb e Bi.
Observado de um outro aspecto, a invenção fornece um processo para limpeza de um motor, por exemplo, remoção de depósitos carboná-ceos de um motor que compreende fazer funcionar o dito motor usando um óleo lubrificante que compreende um primeiro melhorador de combustão que compreende pelo menos um íon de metal selecionado dentre os lantanídeos _ ~ou õs actinídeos; e um segundo melhorador de combustão que compreende pelo menos um íon de metal selecionado dentre os metais de transição Sn, Pb, Sb e Bi.
Observado de um outro aspecto, a invenção fornece um processo que aumenta a vida útil de um veículo que compreende fazer funcionar o dito motor no dito veículo usando um óleo lubrificante que compreende um primeiro melhorador de combustão que compreende pelo menos um íon de metal selecionado dentre os lantanídeos ou os actinídeos; e um segundo melhorador de combustão que compreende pelo menos um íon de metal selecionado dentre os metais de transição Sn, Pb, Sb e Bi.
Observado de um outro aspecto, a invenção fornece um processo para reduzir o consumo de um óleo lubrificante em um motor que compreende fazer funcionar o dito motor no dito veículo usando um óleo lubrificante que compreende um primeiro melhorador de combustão que compreende pelo menos um íon de metal selecionado dentre os lantanídeos ou os actinídeos; e um segundo melhorador de combustão que compreende pelo menos um íon de metal selecionado dentre os metais de transição Sn, Pb, Sb e Bi.
Observado de um outro aspecto, a invenção fornece o uso de íons de cério e de ferro como um aditivo para um óleo lubrificante para limpeza de um motor ou para redução das emissões provenientes do mesmo. Descrição Detalhada da Invenção A expressão "um óleo lubrificante" abrange qualquer óleo lubrificante útil em um motor de combustão tal como um motor de quatro cilindros ou de dois cilindros, especialmente um motor a diesel. O óleo lubrificante pode ser um lubrificante sintético ou mineral tal como HDDO mineral (Óleo Diesel Para Serviço Pesado). A natureza real do óleo do motor não é por si mesma crítica. Os óleos para motores são tipicamente formados de uma fração de gás óleo a vácuo de óleo bruto. Um óleo adequado para uso nesta invenção é o Statoil's PowerWay 15W-40.
Por "redução das emissões de um motor" entende-se que pelo menos um dos componentes indesejáveis de exaustão do motor é reduzido em relação a um motor que opera na ausência de um óleo lubrificante que contém os aditivos da invenção (isto é, um que opera com o óleo lubrificante, porém sem aditivos). Assim, por exemplo, os particulados de NOx, e/ou a fumaça liberada pelo motor durante a operação são reduzidos em relação a um motor que opera na ausência de um lubrificante que contém os aditivos da invenção. Em particular, o óleo lubrificante com os aditivos melhoradores de combustão da invenção reduz as emissões de fumaça de um motor.
Pela limpeza do motor entende-se que os depósitos carboná-ceos que se formam durante a operação do motor, por exemplo, nas tampas da válvula ou na caixa do cárter do motor, são evitados, reduzidos ou eliminados em relação a uma operação do motor que opera na ausência de um óleo lubrificante com os aditivos da invenção (isto é, um que opera com o óleo lubrificante, porém, sem aditivos).
Por "aumento da vida útil de um motor / veículo" entende-se que a distância percorrida por um veículo ou o número de horas de operação do veículo, entre serviços é aumentada em relação a um motor que opera na ausência de um óleo lubrificante da invenção (isto é, um que opera com o óleo lubrificante, porém, sem aditivos).
Por "redução de um consumo de óleo lubrificante" entende-se que um motor que usa o óleo lubrificante da invenção usa menos óleo lubrificante do que operando na ausência de um óleo lubrificante da invenção (isto é, um que opera com o óleo lubrificante, porém, sem aditivos). O óleo lubrificante da invenção compreende uma mistura de me-Ihoradores de combustão que compreende íons de meta! selecionados entre os metais de transição, actinídeos, lantanídeos ou Sn, Pb, Sb e Bi. A composição, portanto compreende pelo menos um primeiro melhorador de combustão e um segundo melhorador de combustão. O primeiro melhorador de combustão preferivelmente compreende pelo menos um íon de metal selecionado entre lantanídeos ou actinídeos. Embora o^ffmêTro melhorador de combustão possa compreender uma mistura de íons de metal, preferivelmente o primeiro melhorador de combustão compreende um único íon de metal (isto é, íons de cério somente em oposição a uma mistura de íons de cério e de európio, por exemplo). É preferível que este primeiro melhorador de combustão compreenda um íon de metal que tem vários estados de oxidação estável, por exemplo, dois ou três estados de oxidação estável. Os íons de metal adequados, portanto incluem particularmente aqueles da série dos lantanídeos. Os íons de metal altamente preferidos incluem íons de Ce ou de Eu, especi- almente Ce3+. Ce pode assumir o estado de oxidação 3+ ou 4+ e é o íon de metal mais preferido de todos de uso no primeiro melhorador de combustão. É também altamente preferível que o íon de metal esteja presente no melhorador de combustão em uma forma que seja facilmente solúvel ou dispersível no óleo lubrificante. Os íons de metal podem, portanto, estar em uma forma molecular ou particulada que seja solúvel ou dispersível no óleo lubrificante. O melhorador de combustão é preferivelmente um sal ou um complexo. Os contra-íons preferidos ao íon de metal, portanto incluem alquil sulfonatos (por exemplo, etil sulfonato), alquilbenzeno sulfonatos e fe-natos. Alternativamente, o íon pode ser coordenado como parte de um complexo tal como um metaloceno, um enolato, carboxilatos ou acetilacetonato e outros tais ligandos. Mais preferivelmente ainda, o primeiro melhorador de combustão é um alquilbenzeno sulfonato de cério.
Foi descoberto surpreendentemente que o primeiro melhorador de combustão opera mais eficazmente dentro da área do cilindro de um motor. O segundo melhorador de combustão compreende um íon de metal preferivelmente selecionado entre metais de transição, Sn, Pb, Sb e Bi. Embora o segundo melhorador de combustão possa compreender uma mistura de íons de metal, preferivelmente o segundo melhorador de combustão compreende um único íon de metal (por exemplo, íons de ferro em oposição a uma mistura de íons de ferro e de vanádio, por exemplo). É preferível que este segundo melhorador de combustão compreenda um íon de meta! que tenha vários estados de oxidação, por exem-pfór^õTs^iTlrêslístados de oxidação estáveis. Os íons de metal adequados, portanto incluem particularmente aqueles provenientes da primeira série de transição (Sc a Zn), em particular aqueles da primeira fileira de elementos de transição e aqueles dos grupos 8 e 10.
Especialmente preferidos são os compostos de vanádio (V), de manganês (Mn) e de níquel (Ni), de paládio (Pd), de platina (Pt) e os compostos do Grupo 8: ferro (Fe), rutênio (Ru) e ósmio (Os). Mais preferivelmente ainda, o segundo melhorador de combustão compreende íons de ferro, especialmente íons de Fe2+.
De novo, é altamente preferível que o segundo melhorador de combustão esteja em uma forma que é solúvel ou dispersível no óleo lubrificante. Os contra-íons preferidos, portanto incluem sulfonatos, alquil sulfona-tos, alquilbenzeno sulfonatos, naftenatos, hidróxidos e carbonatos. Alternativamente, o íon pode ser coordenado como parte de um complexo tal como um metaloceno como ferroceno, enolato, carboxilatos, alquil carboxilatos, acetilacetonato ou bipiridina. Mais preferivelmente ainda, o segundo melhorador de combustão é um alquil carboxilato de ferro ou ferroceno.
Foi descoberto surpreendentemente que o segundo melhorador de combustão opera mais eficazmente dentro do sistema de ventilação do cárter de um motor.
Os aditivos adequados que contêm, por exemplo, íons de cério ou íons de ferro são comercialmente disponíveis pelos fornecedores.
Os aditivos melhoradores de combustão de uso no óleo lubrificante agem como pró-catalisadores. Quando o motor estiver em operação, os melhoradores de combustão entram em combustão no local pretendido, por exemplo, na câmara de ventilação do cárter ou nos cilindros do motor, gerando o catalisador ativo. O catalisador ativo é assim tipicamente um metal, por exemplo, óxido de ferro ou de cério, por exemplo, Fe203, Ce02, Ce203. Ele podia estar em forma molecular, nanoparticulada, particulada ou em qualquer outra forma de óxido de metal agregado. Teoricamente, entretanto, o catalisador gerado pelos aditivos melhoradores de combustão da invenção é nanoparticu^ lado, põf^éxemjbfõ.^Jêlamanho da partícula menor do que 500 nm, especialmente menor do que 250 nm de tamanho da partícula. A reação catalisada pelo óxido de metal é a formação de dióxido de carbono (C02) e/ou de monóxido de carbono (CO) pela combustão auxiliada por catalisador de hidrocarboneto pesado e/ou por resíduos de coque que se originam do combustível incompletamente queimado e/ou do óleo lubrificante base, eliminando assim todas as formas de partículas geradoras de fumaça à base de carbono ou que contenham carbono, agregados, aerossóis etc. A razão em peso dos melhoradores de combustão entre si pode variar de desde 1:1000 até 1000:1 em peso, preferivelmente de 1:100 até 100:1, mais preferivelmente de desde 1:50 até 50:1, especialmente de desde 1:25 até 25:1, mais especialmente ainda de desde 1:10 até 10:1. É preferível que o segundo melhorador de combustão esteja presente em excesso comparado ao primeiro melhorador de combustão. As razões em peso mais preferidas são, portanto, primeiro melhorador: segundo melhorador de 1:100 até 1:1, preferivelmente de 1:50 até 1:5, mais preferivelmente de 1:25 até 1:8, por exemplo, até 1:10. A quantidade de cada melhorador de combustão empregado (em termos de peso) no óleo lubrificante pode estar na faixa de desde 0,1 até 2000 ppm, por exemplo, de 1 até 1000 ppm, preferivelmente de 1 até 100 ppm em relação ao íon de metal em questão.
De acordo com uma modalidade preferida do primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um lubrificante em que o primeiro melhorador de combustão, que opera preferivelmente na área do cilindro de um motor, está presente em uma concentração de desde 0,1 até 1000 ppm, preferivelmente de desde 1 até 100 ppm, mais preferivelmente de 2 até 50, mais preferivelmente ainda de 5 até 12 ppm em relação ao íon de metal em questão.
Preferivelmente, o segundo melhorador de combustão, que opera teoricamente na ventilação do cárter de um motor, está presente em uma concentração de desde 0,1 até 2000 ppm, preferivelmente de desde 1 até ^ItfOOppffiTThãTs prêTérivelrhente de desde 2 até 200 ppm, especialmente de 5 a 150 ppm, mais especialmente ainda de desde 10 até 120 ppm em relação ao íon de metal em questão. O óleo lubrificante da invenção pode conter outros aditivos para óleo lubrificante além dos melhoradores de combustão aqui descritos. De acordo com uma modalidade preferida da invenção, é fornecido um óleo lubrificante que adicionalmente compreende um agente de redução de ruído, preferivelmente um abaixador de ponto de fluidez (PPD). O dito PPD é preferivelmente um poli (metacrilato de alquila) de cadeia curta (PAMA). Mais pre- ferivelmente ainda, o dito PPD é adicionado de modo que seja obtida uma concentração relativamente alta, por exemplo, de 1 a 5 % aproximadamente 3 % em peso no óleo. Sem que se deseje ficar limitado à teoria, acredita-se que a adição destas altas quantidades de agente de redução de ruído torne o óleo mais pegajoso ao mesmo tempo que também serve para reduzir o ruído.
Observado de um outro aspecto, portanto, a invenção fornece o uso de um abaixador de ponto de escoamento como um aditivo para redução de ruído. O combustível no motor no qual pode ser usado o lubrificante, de acordo com a invenção, pode ser qualquer combustível usado para motores em veículos e pode preferivelmente ser um combustível d hidrocarboneto líquido que pode ser um combustível destilado hidrocarbonáceo de petróleo tal como gasolina para motor como definida pela ASTM Specification D481 ou combustível diesel ou óleo combustível como definido pela ASTM Speci-fication D975. Normalmente, os combustíveis hidrocarbonetos líquidos que compreendem materiais não hidrocarbonáceos tais como álcoois, éteres, compostos organo-nitro e similares (por exemplo, metanol, etanol, dietil éter, dimetil éter, metil etil éter, metil terc-butil éter, nitrometano) também estão incluídos como combustíveis líquidos derivados de fontes vegetais ou minerais tais como milho, alfalfa, xisto e carvão mineral.
Normalmente, também estão incluídos os combustíveis de hidrocarboneto líquido, que são misturas de um ou mais combustíveis hidrocarbonáceos e de um ou mais materiais não hidrocarbonáceos. Exemplos de - tais misturas^ãõ^WmBinãçacTde gasolina e etanol, combustível diesel e é-ter, diesel combustível e metil ésteres de óleos vegetais ou animais. Estão incluídos os combustíveis conhecidos como combustíveis Gás-para-Liquidos, GTL. O combustível também pode conter chumbo ou ser isento de chumbo. O combustível também pode ser um combustível emulsificado, seja uma macroemulsão, a microemulsão ou combinações das mesmas.
Será considerado que quando um motor estiver operando haverá um grau de misturação entre o óleo lubrificante e o combustível. Se o combustível contiver aditivos melhoradores de combustão como aqui descri- tos, estes podiam, portanto, acidentalmente ser misturados com o óleo lubrificante. Uma tal mistura de combustível e um óleo lubrificante não constitui um óleo lubrificante da invenção. A invenção requer que os aditivos estejam presentes no óleo lubrificante adicionado ao veículo, não no combustível adicionado ao veículo. A invenção, portanto, refere-se a um óleo lubrificante, como descrito aqui anteriormente sem estar no motor, por exemplo, embalado em um recipiente. O óleo lubrificante da invenção pode ser usado em associação com qualquer motor de combustão interna, por exemplo, motores de quatro tempos, mas também motores de dois tempos, especialmente um motor a diesel. O veículo pode ser um veículo para estrada de rodagem ou para estrada de ferro, navio / embarcação ou aeronave, especialmente um ônibus. O óleo lubrificante da invenção é de especial utilidade com motores mais antigos, por exemplo, motores anteriores a 2000, preferivelmente motores anteriores a 1997, mais preferivelmente motores anteriores a 1995, especialmente motores anteriores a 1993.
Será considerado que um motor antigo irá ser submetido a re-condicionamento e reparos, no entanto, isto não diminui o fato de que o motor ainda é antigo. A data do motor para as finalidades acima, portanto, é a data na qual ele primeiro começou a funcionar, por exemplo, como evidenciado pelo número de série do motor.
Observado alternativamente, o motor é um que já percorreu uma grande quilometragem, por exemplo, pelo menos de 75.000 km, preferivel-m^f^^de^etermeT^^OÜXlOOlmi;preferivelmente pelo menos 125.000 km. Tais motores são usados em veículos em todo o Mundo em Desenvolvimento. É especiaimente preferível que o óleo lubrificante seja empregado em um grande veículo com motor a diesel tal como um ônibus ou caminhão ou um veículo agrícola ou um motor para estrada de ferro.
Observado por um outro aspecto, portanto, a invenção fornece um motor que compreende o óleo lubrificante da invenção.
Foi descoberto, surpreendentemente, que quando for empregado o óleo lubrificante da invenção em um motor, especialmente em um motor antigo, melhorias notáveis são observadas. Em primeiro lugar, as e-missões do motor, em particular emissões de fumaça, são bastante reduzidas. Além disso, a limpeza do motor é acentuadamente melhorada. Desse modo, quando anteriormente se formarem depósitos de lama, nenhum depósito será formado. De fato, os exemplos demonstram que o óleo lubrificante da invenção pode realmente permitir a remoção ou a redução nos depósitos de lama de um motor. Quando aplicado em motores mais novos, a limpeza é melhorada de modo a permitir a utilização de combustíveis de uma faixa mais ampla de especificação e/ou de qualidade mais baixa.
Como observado a seguir, isto leva a muitas vantagens resultantes, tais como maior economia de combustível, menos necessidade de revisões, menos trocas de óleo, menos período de tempo parado, menos trabalho para a manutenção de uma frota de veículos etc. A redução em emissões de fumaça, medida como descrito no exemplo 7 utilizando um medidor de fumaça, pode ser pelo menos de 3 %, por exemplo, de pelo menos 5 %, por exemplo, de pelo menos 10 %, preferivelmente de pelo menos 20 % em relação a um motor que funcione de modo idêntico com um óleo lubrificante idêntico sem os melhoradores de combustão da invenção. A fumaça eliminada pela invenção pode derivar da combustão incompleta do próprio óleo ou do combustível. A redução de fumaça proveniente do combustível é particularmente eficaz em motores que usem um sistema de ventilação fechado do cárter.
Os aditivos da presente invenção podem reduzir o consumo de - um óteo Hjbrifrcarrte^Tn peTcT menõs^dê 3 %, por exemplo, pelo menos de 5 %, por exemplo, pelo menos de 10 %, preferivelmente pelo menos de 20 % em relação a um motor que funcione com um óleo lubrificante de outra maneira idêntico sem os melhoradores de combustão da invenção.
Os aditivos da presente invenção podem aumentar a vida útil de um motor em pelo menos 3 %, por exemplo, pelo menos 5 %, por exemplo, pelo menos 10 %, preferivelmente pelo menos 20 % em relação a um motor que funcione com um óleo lubrificante de outra maneira idêntico sem os melhoradores de combustão da invenção.
Os aditivos da presente invenção podem reduzir os depósitos carbonáceos dentro de um motor, por exemplo, os depósitos carbonáceos em um cilindro em pelo menos 3 %, por exemplo, pelo menos 5 %, por e-xemplo, pelo menos 10 %, preferivelmente pelo menos 20 % em relação a um motor que funcione com um óleo lubrificante de outra maneira idêntico sem os melhoradores de combustão da invenção.
Os aditivos da presente invenção podem aumentar a distância percorrida por um veículo entre trocas de óleo em pelo menos 3 %, por exemplo, pelo menos 5 %, por exemplo, pelo menos 10 %, preferivelmente pelo menos 20 % em relação a um motor que funcione com um óleo lubrificante de outra maneira idêntico sem os melhoradores de combustão da invenção. O lubrificante da invenção pode ser fabricado simplesmente pela adição dos melhoradores de combustão da invenção em quantidades apropriadas a um óleo de motor. O mercado está repleto de óleos de motor a-propriados tais como o PowerWay 15W-40 comercializado pela Statoil.
Também se encontram dentro do âmbito de alguns aspectos da invenção aditivos melhoradores de combustão a serem comercializados em uma forma pronta para adição pelo usuário a um óleo de motor padronizado, por exemplo, um óleo diesel. Desse modo, observada por um outro aspecto a invenção fornece um kit que compreende uma fonte de íons de cério e uma fonte de íons de ferro separada com instruções em relação à quantidade de cada uma a adicionar a uma quantidade fixa de óleo de motor, por exemplo, para se conseguir uma concentração de 10 ppm de íons de Ce e 100 ppm de íons de Fe. A invenção é descrita ainda nos seguintes exemplos não limitati-vos em associação com as Figuras anexas.
Breve Descrição das Figuras A figura 1 apresenta a instalação de um arranjo principal do teste no exemplo 1.
As figuras 2 - 7 apresentam os resultados do teste apresentado no exemplo 5. Mais especificamente, as Figuras 2 a 4 descrevem CO, C02, fumaça e teores de hidrocarboneto para ventilação de cárter fechado para óleos lubrificantes da invenção em comparação a um óleo sem os aditivos. As figuras 5 a 7 descrevem CO, C02, fumaça e teores de hidrocarboneto para ventilação de cárter fechado para óleos lubrificantes da invenção em comparação a um óleo sem os aditivos.
As figuras 8 a 18 são fotografias de várias partes do motor dos ônibus usados nos testes no Exemplo 6 antes, durante depois dos testes.
Mais especificamente, as Figuras 8a e 8b apresentam a tampa da válvula do ônibus 05178 antes do uso do óleo lubrificante da invenção (denominado Cityway nas Figuras). A lama estava presente até uma profundidade de 15 mm.
As figuras 9a e 9b apresentam o cabeçote do cilindro do ônibus 05178 antes do uso do óleo lubrificante da invenção. Como é evidente, as características do cabeçote do cilindro não estão visíveis. A figura 10 apresenta a tampa da válvula de Bus 05178 depois de 28.000 km usando o óleo lubrificante da invenção.
As figuras 11a e 11b apresentam o cabeçote do cilindro de Bus 05178 depois de 28.000 km usando o óleo lubrificante da invenção. As características do cabeçote do cilindro agora estão visíveis. A figura 12 apresenta a tampa da válvula de Bus 05178 depois de 33.000 km usando o óleo lubrificante da invenção.
As figuras 13a e 13b apresentam o cabeçote do cilindro de Bus 05178 depois de 33.000 km usando o óleo lubrificante da invenção. As características do cabeçote do cilindro agora estão visíveis.
As figuras 14 a-c apresentam uma comparação lado a lado da tampa da válvula antes, depois de 28.000 km e depois de 33.000 km usando o óleo lubrificante da invenção.
As figuras 15a, 15b, 16a e 16b apresentam a tampa da válvula de Bus 01801 depois de 13.000 km e 26.000 km usando o óleo lubrificante da invenção. A figura 17 apresenta o cabeçote do cilindro de bus 01801 depois de 13.000 km usando o óleo lubrificante da invenção.
As figuras 18a e 18b apresentam o cabeçote do cilindro de Bus 01801 depois de 13.000 km e 26.000 km usando o óleo lubrificante da invenção.
As figuras 19 a 31 apresentam os resultados de emissão do Exemplo 7 na forma gráfica. Mais especificamente, a Figura 19 apresenta emissões de CO provenientes do teste a 60 km/h. A figura 20 apresenta emissões de CO provenientes do teste de Braunschweig. A figura 21 apresenta emissões de hidrocarboneto provenientes do teste a 60 km/h. A figura 22 apresenta emissões de hidrocarboneto provenientes do teste de Braunschweig. A figura 23 apresenta emissões de NOx provenientes do teste a 60 km/h. A figura 24 apresenta emissões de NOx provenientes do teste de Braunschweig. A figura 25 apresenta emissões de partícula provenientes do teste a 60 km/h. A figura 26 apresenta emissões de partícula provenientes do teste de Braunschweig. A figura 27 apresenta consumo de combustível proveniente do teste a 60 km/h. A figura 28 apresenta consumo de combustível proveniente do teste de Braunschweig. A figura 29 apresenta distribuição de número e de tamanho da partícula provenientes do teste a 60 km/h. A figura 30 apresenta distribuição de número e de tamanho da partícula provenientes do teste de Braunschweig. A figura 31 apresenta medida de fumaça proveniente do teste a 60 km/h. A figura 32 apresenta o ciclo de teste de ônibus de Braunschweig.
Exemplos Exemplo 1 Testes primários foram reali2ados em uma companhia de des- manche de ônibus na Suécia. A companhia de desmanche de ônibus forneceu 3 ônibus que estavam prontos para virar sucata tendo motores inclinados da Volvo. Foi usado um processo do teste especialmente adaptado para aquecimento do óleo, com uma modificação mínima. O óleo é queimado em um forno para aquecimento de óleo (1) e foram retiradas amostras pela exaustão do mesmo (2) usando-se um testadorde fumaça True Spot (3). Foram usados 15 cilindros de bomba para amostragem, {ver na Figura 1). O gás de e-xaustão é retirado através de uma membrana do filtro por ação de bombea-mento. Este filtro é então examinado para variações de cor e/ou aparência das partículas. Quaisquer partículas encontradas podem ser contadas e dimensionadas por microscopia óptica. O resultado do teste é uma classificação do tipo passa / falha. Foram adicionados aditivos ao óleo do motor em diferentes concentrações e foi observado o efeito sobre a geração de fumaça.
Em um primeiro teste de seleção, foi usado um aditivo como relacionado a seguir: Ônibus NB Número de Registro: Solução de Estoque para tes- te contendo: 1 MMT 082 Ferroceno, 150 ppm de íons de Fe 2 DHA 422 Alquilbenzeno sulfonato de cério (lll), 30 ppm íons de Ce 3 OSA 091 PIB (poliiso-butileno) + detergente Neste primeiro teste, foi descoberto que tanto ferroceno como composto de cério tinha um efeito positivo sobre a supressão da fumaça, porém o PIB e o detergente não forneceram efeito (Ônibus 3), Exemptõ 2 Em um segundo teste de seleção, foram testados vários aditivos em várias concentrações e foi descoberto que a combinação de aditivos de cério e ferrosos funcionava melhor. A geração de fumaça foi suprimida como uma função do aumento da concentração de íon de cério até que fosse alcançado um patamar e o efeito nivelado. O aditivo de cério usado foi alquilbenzeno sulfonato de cério. O efeito do aditivo de ferro adicionado era similar ao de cério, com a adição de um efeito de segunda fase em que o aditivo de ferro começou a afetar a fumaça gerada pelo combustível (isto é, um ou- tro mecanismo). Este efeito podia ser ligado e desligado por abertura e fechamento da ventilação do cárter. O aditivo de ferro usado foi o ferroceno. Foi observado que a fumaça proveniente do combustível foi diminuída significativamente. Isto pareceu estar relacionado à ventilação do cárter para o sistema de entrada. Foi observada uma relação possível envolvendo o fato de que o aditivo de cério funcionou na fase fluida nos cilindros e as válvulas de entrada e o aditivo ferroso funcionou na fase de névoa na ventilação do cárter e influenciou a combustão do combustível de uma maneira positiva. Exemplo 3 Foi realizado um terceiro conjunto de testes nos ônibus 1 e 2. Os ônibus começaram a funcionar já depois de o motor aquecido, deixando funcionar parados durante aproximadamente 40 minutos depois do que foi retirada uma primeira amostra de fumaça do tubo de exaustão e ao mesmo tempo foi adicionada uma primeira dose com o respectivo aditivo diretamente para o tanque de lubrificante do ônibus. O aditivo era uma pré-mistura de aproximadamente 1 dl de óleo do motor com aditivos de cério e de ferro (os mesmos componentes que nos Exemplos 1 e 2) fornecendo uma concentração final no óleo do motor (aproximadamente 18 litros de óleo no motor) de 4 ppm de íons de cério e 10 ppm de íons de Fe. Depois de mais uns 70 minutos aproximadamente, foi retirada uma segunda amostra de fumaça da mesma maneira como acima e foi adicionada uma outra dose do mesmo aditivo, resultando em uma concentração no motor de aproximadamente 8 ppm de íons de cério e 20 ppm de íons de Fe. — Aproximadamente 35 minutos depois, foi retirada uma terceira e última amostra de fumaça e foi interrompido o funcionamento dos motores dos ônibus.
Os testes nos dois ônibus apresentaram resultados acentua-damente melhorados. Depois da adição da segunda dose, a fumaça desapareceu e assim foi eliminado o problema da fumaça visual.
Foi realizado um teste de oxidação separado em um óleo de motor com estes aditivos. O óleo do motor PowerWay 15W-40 com estes aditivos foi testado com estes aditivos em relação ao RBOT (Teste de Oxidação de Bomba Giratória) e ponto de fulgor sem quaisquer variações mensuráveis.
Exemplo 4 Progressão do Desgaste do Cilindro Durante a Combustão do Óleo. O teste foi realizado em um motor a diesel Lister Petter, modelo 4X90, que realiza um ciclo simulando o tráfico de ônibus em uma cidade, durante 536 horas. O motor era um motor novo que tinha um tempo de rodagem de apenas aproximadamente 100 horas antes do teste. O óleo do teste era o novo óleo reivindicado na invenção, em uma formulação que contém alquilbenzeno sulfonato de cério (10 ppm de íons de cério (III)) e alquil-carboxilato de ferro (II) (100 ppm de íons de ferro) adicionados a um óleo padronizado para motor PowerWay 15W-40. O óleo do teste foi colocado no cárter. O combustível do teste continha 440 ppm de enxofre.
Como se pode observar pela Tabela 1 a seguir que apresenta o desgaste, não ocorreu desgaste durante o teste.
Tabela 1. Teste de desgaste em um motor a diesel de Lister Petter depois de 536 horas funcionando com um ciclo simulando ônibus em tráfico de cidade. Medidas do cilindro no motor de Lister Petter em associação com o lubrificante do teste. A hipótese investigada neste teste foi uma preocupação de que o füme de lubrificante iria desaparecer e que isto resultaria em maior desgaste nos cilindros. Esta hipótese foi assim falsificada.
Exemplo 5 Análise do Gás de Exaustão Usando-se o motor do Exemplo 4, foi feita a análise dos gases de exaustão utilizando-se um instrumento especial para análise de emissões fornecidas por Boo Instrument AB em Nacka, Suécia, um chamado multiins-trumento. O óleo do teste era idêntico ao óleo utilizado no Exemplo 4 e foi testado sob o nome "PowerWay Low Smoke" (abreviado LS) As características de PowerWay Low Smoke 15W-40 são fornecidas a seguir, na Tabela 2. PowerWay é uma marca registrada possuída pela Statoil. No teste, havia uma concentração de 10 ppm dos íons de cério e 100 ppm dos íons de ferro no dito PowerWay Low Smoke 15W-40.
Foram usadas durante o teste as seguintes qualidades dos produtos de óleo para motor / produto combustível a diesel; 1 PowerWay LS, 440 ppm S, com ventilação do cárter fechada 2 PowerWay LS, 440 ppm S, sem ventilação do cárter fechada 3 PowerWay LS, 919 ppm S, com ventilação do cárter fechada 4 PowerWay LS, 919 ppm S, sem ventilação do cárter fechada 5 PowerWay Standard, 440 ppm S, com ventilação do cárter fechada 6 PowerWay Standard, 440 ppm S, sem ventilação do cárter fechada Os produtos 1, 2, 3 e 4 correspondem a um óleo (PowerWay) com aditivos de baixo teor de fumaça de acordo com a presente invenção, em combinação com duas qualidades diferentes de diesel contendo 440 ppm de enxofre (S) e 919 ppm de enxofre, respectivamente. Os aditivos u-sados em PowerWay foram 10 ppm de íons de cério como o alquilbenzeno sulfonato e 100 ppm de íons de ferro, como o alquilcarboxilato. Os produtos 5 e 6 representam óleo HDDO padronizado sem quaisquer aditivos da invenção. gás de exaustão Os resultados do teste na Tabela 2, com ventilação do cárter fechada, também estão ilustrados nas Figuras 2 - 4. Os resultados do teste na Tabela 2, com ventilação do cárter aberta, estão ilustrados nas Figuras 5-7. Nestas Figuras são usadas as abreviações a seguir: PW Standard PowerWay 15W-40 PW LS 1 PowerWay Low Smoke e 440 ppm de combustível de enxofre PW LS 2 PowerWay Low Smoke e 919 ppm de combustível de enxofre Os resultados do teste do gás de exaustão demonstram que a fumaça foi influenciada em uma direção positiva. Os resultados na Tabela 2 demonstram melhor economia de combustível, pois a concentração de CO e 0O2 é mais baixa quando forem usados aditivos do que sem aditivos. As concentrações de NOx e HC também são reduzidas, resultando em emissões que são menos prejudiciais ao ambiente. Também é sabido e pode ser observado pela Tabela 2, que o índice de fumaça irá aumentar quando diminuir a quantidade de enxofre no combustível.
Estes resultados são obtidos usando-se um motor moderno novo. Para motores antigos usados, é provável que as vantagens da invenção sejam muito maiores. Desse modo, pode sein;õncluído^üê a presente in-_ venção pode fazer uma contribuição substancial para resolver o problema de gases de exaustão com odor e pouco saudáveis e fuligem em grandes cidades e em áreas densamente populosas, em particular quando os veículos são de uma data anterior e, portanto os problemas com a poluição do ar são substantivos.
Exemplo 6 Teste com Ônibus de Moscou - Limpeza do Motor Foi usado o óleo lubrificante da invenção em testes em ônibus Mosgotrans. O ônibus Mosgotrans Depot NQ 5 referência 05178 tinha completado 135.600 km antes do início da experiência. O óleo lubrificante foi trocado pelo óleo da invenção (PowerWay 15W-40 com 10 ppm de íons de cério como o alquilbenzeno sulfonato e 100 ppm de íons de ferro como o alquil carboxilato. Depois de 8000 km, o óleo foi mudado por causa dos injeto-res defeituosos. Depois de 33.000 km foi feita a revisão do estado do motor.
As fotografias nas Figuras 8 a 13 apresentam várias partes do motor antes do uso do óleo da invenção e depois de 28.000 km e 33.000 km. A remoção da lama do motor é apresentada claramente.
Foi conduzido um teste similar no Ônibus Mosgotrans Depot 18 Bus Ne 18101. Depois da troca do óleo lubrificante da invenção e de uma outra troca de óleo depois de 13.000 km, são apresentados resultados depois de 26.000 km e são apresentados nas Figuras 14 a 18.
As capacidades notáveis de limpeza do motor do óleo lubrificante da invenção o tomam muito atraente para uso em companhias de ônibus e similares. Um motor mais limpo significa um motor que pode usar menos combustível e um que tem emissões significativamente menores. Um motor limpo significa um motor com maior vida útil, uso de menos peças de reposição, menos necessidades de reparos e consequente redução na mão-de-obra de reparos. Em virtude do motor limpo, um óleo lubrificante necessita realmente ser trocado menos freqüentemente do que os óleos convencionais 0 que significa menos óleo lubrificante usado e menos trabalho para troca de óleo. Menos trocas de óleo significam menos tempo de interrupção de funcionamento para um veículo e, portanto a possibilidade de manutenção de uma frota menor.
Exemplo 7 Emissões de Ônibus Antigo Foi usado neste teste um Ônibus Volvo B10M-70 juntamente com combustível diesel Comercial com 500 ppm de enxofre. Foram testados três óleos lubrificantes diferentes, 1 PowerWay 15W-40 2. PowerWay 15W-40 com 10 ppm de íons de Ce (como o alquilbenzeno sulfonato) e 100 ppm de íons de Fe (como o alquilcarboxilato) 3. PowerWay 15W-40 combinado com 20 ppm de íons de Ce (como o alquilbenzeno sulfonato) e 200 ppm de íons de Fe (como o alquilcarboxilato de ferro). A especificação do veículo é fornecida na Tabela 4.
Tabela 4 Dinamômetro do Chassis O ônibus foi testado em um dinamômetro do tipo "berço" com diâmetros do cilindro de 515 mm à temperatura ambiente de 22°C. O ajuste do dinamômetro foi feito por simulação das condições na Estrada de um veículo sobrecarregado (usando inércia típica do veículo e curva de carga na estrada).
Ciclo de Direção Teste no estado estacionário e teste transiente foram realizados neste projeto. O teste no estado estacionário foi realizado com o veículo a 60 km/h durante 10 minutos. O teste transiente foi feito usando-se um ciclo de teste de Braunschweig para ônibus. O ciclo transiente de Braunschweip4íara veículo simula condições realistas de carga na estrada como apresentado na Figura 32.
Amostragem e Medição da Emissão de Exaustão Foram medidas emissões de CO, C02, HC, NOx, massa da partícula (PM), distribuição de número e de tamanho da partícula e fumaça. A medição da fumaça foi realizada apenas nos testes de velocidade constante a 60 km/h. A medição de fumaça foi realizada por amostragem direta da corrente de gás bruto de exaustão. A medida de CO, CO2, HC, NOx, massa da partícula (PM), distribuição de número e de tamanho da partícula são realizadas usando-se um método de amostragem diluída. O método de amostragem diluída está baseado em um sistema de diluição de fluxo completo, isto é, a exaustão total é diluída usando-se o conceito da Amostra de Volume Constante (CVS). O volume total da mistura de gás de exaustão e de ar de diluição é medido por um sistema de Fluxo de Venturi Crítico (CFV).
Foi usado Horiba Mexa 9000 série (9400D) par análise de CO, HC, NOx e COx. O consumo de combustível foi calculado usando-se um método de balanço de carbono. Foi usado o AVL Smoke Meter 415S para medição da fumaça. As medições de distribuição do número e do tamanho da partícula foram realizados usando-se um Electrical Low-Pressure Impactor (ELPI) (Dekati). O instrumento fornece uma resolução do tamanho da partícula de 7 nm a 6 pm.
Os princípios de medição para os diferentes componentes são fornecidos na Tabela 5 a seguir.
Tabela 5: Princípios de Medição Programa do Teste A testagem de um óleo lubrificante foi realizada de acordo com as etapas a seguir: 1. PowerWay 15W-40 2. PowerWay 15W-40 mais 100 ppm de íons de ferro (como o alquilcar-boxilato) e 10 ppm de íons de cério (como o alquilsulfonato). (Neste teste, o óleo foi chamado Cityway nas Figuras) 3. PowerWay 15W-40 4. PowerWay 15W-40 mais 200 ppm de íons de ferro (como o alquiicar-boxilato) e 20 ppm de íons de cério (como o alquilbenzeno sulfonato) (Denominado SL 06-306 nas Figuras) 5. PowerWay 15W-40 Para cada etapa foi realizado um programa de teste de acordo com o procedimento a seguir: 1. Trocar o óleo (drenar-lavar-drenar-recarregar) 2. Condicionamento do veículo a 60 km/h durante 30 minutos 3. Teste de emissão a 60 km/h durante 10 minutos 4. Teste de emissão usando ciclo do teste de ônibus de Braunschweig Resultados Os resultados de emissão dos testes de velocidade constante e dos testes de ciclo de ônibus de Braunschweig estão ilustrados nas Figuras 19-31 e nas Tabelas 6-9. Para o PowerWay 15W-40 foram realizados testes triplos, assim os desvios padrão estão ilustrados nas Figuras.
Tabela 6: Emissões de CO, HC, NOx, CO2 PM, consumo de combustível e fumaça de testes a 60 km/h.
Tabela 7: Distribuição de número e dfe tamanho da partícula de testes a 60 km/h, Tabela 8: Emissões de CO, HC, NOx, C02 PM, consumo de combustível provenientes de testes de Braunschweig.
Tabela 9: Distribuição de número e di tamanho da partícula provenientes de testes de Braunschweig.