BRPI0821473B1 - “Uso de um componente que aumenta a viscosidade em uma composição de combustível diesel” - Google Patents

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Richard Buttery Ian
Johannes Jacobus Louis Jurgen
Glyn Williams Rodney
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Shell Internationale Research Maatschappij B.V.
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Description

(54) Título: USO DE UM COMPONENTE QUE AUMENTA A VISCOSIDADE EM UMA COMPOSIÇÃO DE COMBUSTÍVEL DIESEL (51) Int.CI.: C10L 10/00; C10L 1/02; C10L 1/10; C10L 1/14; C10L 1/16; F02B 1/14 (30) Prioridade Unionista: 28/12/2007 EP 07124137.6 (73) Titular(es): SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ B.V.
(72) Inventor(es): IAN RICHARD BUTTERY; JURGEN JOHANNES JACOBUS LOUIS; RODNEY GLYN WILLIAMS “USO DE UM COMPONENTE QUE AUMENTA A VISCOSIDADE EM
UMA COMPOSIÇÃO DE COMBUSTÍVEL DIESEL”
A presente invenção diz respeito a usos inéditos de determinados tipos de componentes de combustível diesel, e aos métodos para melhorar o desempenho dos motores a diesel carregados turbo.
Muitos motores de veículo acionados a diesel são equipados com turbocompressores, que melhoram a sua potência aumentando a quantidade de ar que entra nos cilindros de combustão. A operação do turbocompressor é geralmente regulada por um sistema de gerenciamento do motor do veículo.
Embora com motores a diesel menos sofisticados fosse muitas vezes possível melhorar o desempenho através da otimização do teor e/ou propriedades dos combustíveis diesel introduzidos neles, as opções para melhorar o desempenho através da formulação combustível tendem a ser mais limitadas para os motores com turbocompressor modernos, uma vez que sistemas de gerenciamento de motor são frequentemente programados para compensar as mudanças no consumo de combustível.
A WO-A-2005/054411 descreve o uso de um componente que aumenta a viscosidade em uma composição de combustível diesel, com a finalidade de melhorar o esforço de tração do veículo (TEV) e/ou capacidade de aceleração de um motor a diesel em que a composição é introduzida. O documento exemplifica melhorias no tempo de aceleração da válvula toda aberta médio (WOT), excesso de velocidade do motor varia de em torno de
1300 rpm para cima, e em testes de esforço de tração em estado estável (TEV) em velocidades do motor constantes de 2.000 rpm e superior, tanto para motores com turbocompressor quanto sem turbocompressor. Não se menciona nada específico, no entanto, de melhorar o desempenho da aceleração um velocidades do motor mais baixas. Ainda é nas velocidades mais baixas, onde
Petição 870170044644, de 27/06/2017, pág. 11/14 o condutor pode ser mais propenso a notar melhorias na resposta de aceleração.
Seria desejável ser capaz de melhorar o desempenho de um motor a diesel com turbocompressor, alterando a composição e/ou as propriedades do combustível introduzido nela, uma vez que isto pode ser esperado para fornecer uma via mais simples, flexível e econômica para otimização de desempenho do que fazer mudanças estruturais e operacionais no motor em si.
De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção não está prevista a utilização de um componente que aumenta a viscosidade em uma composição de combustível diesel com a finalidade de aumentar, ou seja, melhorar o desempenho de aceleração em velocidades baixas de motor de um motor a diesel com turbocompressor em que a composição de combustível é ou deve ser introduzida ou de um veículo acionado por um motor desse tipo.
Por “motor a diesel” entende-se um motor de combustão interna de ignição por compressão, que é adaptado para funcionar com um combustível diesel.
Por “motor a diesel com turbocompressor” significa um motor a diesel, que é alimentado através de uma turbocompressor, tipicamente sob o controle de um sistema de gerenciamento de motor eletrônico.
“Desempenho de aceleração” inclui geralmente a capacidade de resposta do motor à maior aceleração, por exemplo, a taxa na qual ele acelera a velocidade de um dado motor. “Velocidades baixas de motor” significa geralmente as velocidades até 2.200 rpm, em especial até 2.000 rpm, por exemplo, 500 a 2.200 rpm ou 1.200 a 2.000 rpm. Um motor de “baixa velocidade” pode ser uma velocidade do motor abaixo do nível no qual sistema de gerenciamento do motor que controla a operação do turbocompressor começa a restringir a admissão fornecida pelo turbocompressor e/ou regular a pressão de ar da carga do motor.
Observou-se surpreendentemente que, mesmo sob o controle do sistema de gerenciamento do motor, combustíveis com maiores viscosidades podem dar benefícios de desempenho em motores a diesel com turbocompressor, e que estes benefícios são significativamente maiores em velocidades baixas de motor (por exemplo, as faixas referidas anteriormente) que em altas velocidades. Isso não é de nenhuma forma previsível a partir dos dados de velocidade geralmente mais elevada em WO-A-2005/054411, que no caso das figuras TEV foram obtidas em velocidades fixas e, no caso de tempos de aceleração WOT foram dispostos em média em uma velocidade de motor de até 3.500 rpm ou superior. As vantagens de desempenho fornecidas pela presente invenção podem afetar a subida do turbocompressor, um efeito transitório observado quando se acelera com taxas de velocidade mais baixas, enquanto que as investigações descritas em WO-A-2005/054411 foram direcionadas mais no sentido das condições de estado estável do motor.
Também se pode esperar que os combustíveis de viscosidades mais elevadas podem prejudicar o desempenho do motor a diesel, por exemplo, prejudicialmente impactando no jato de combustível injetado, reduzindo assim a taxa de evaporação de combustível e, por sua vez causando perda de energia e/ou aumentando perdas de bombeamento no equipamento de injeção de combustível. Ao contrário, observou-se que os benefícios de aumentar a viscosidade do óleo diesel podem substituir qualquer tipo de efeitos potencialmente prejudiciais.
Investigações posteriores levaram à hipótese de que um combustível de alta viscosidade causas aceleração mais rápida do turbocompressor, que assim atinge sua velocidade máxima a uma velocidade mais baixa do motor. Nos motores a diesel com turbocompressor modernos, a velocidade do turbocompressor acelera à medida em que a carga e a velocidade do motor aumentam, até que uma velocidade do turbocompressor máxima predeterminada seja atingida. Uma admissão “precoce” no motor, com a velocidade do turbocompressor aumentando mais rapidamente em baixas velocidades do motor, por sua vez, pode causar uma melhora perceptível no desempenho de aceleração em baixas velocidades do motor, que o motorista irá experimentar como ima resposta de “retomada” ou aceleração mais rápida.
Também se tem observado recentemente que o sistema de gerenciamento do motor (EMS) pode, em alguns casos, aumentar este efeito. Sob aceleração de carga completa, a utilização de um combustível de alta viscosidade leva a um aumento na quantidade de combustível injetado, com mais energia, portanto, sendo mantida nos gases de exaustão que acionam o turbocompressor. Isto, por sua vez, resulta em maior pressão de ar que entra no motor e, portanto, uma carga maior de ingestão de ar. O sistema de gerenciamento do motor é provável de reagir a isto injetando mais combustível, acionando assim o turbocompressor ainda mais rápido. Este ciclo de realimentação positiva é interrompido quando o turbocompressor atinge a velocidade máxima e o sistema de gerenciamento do motor então aplica controles para limitar a admissão e regular a pressão do ar de carga. Acredita-se agora que estes efeitos são explicados por que os benefícios de desempenho observados usando combustíveis com maior viscosidade podem ser amplificados em velocidades do motor mais baixas. Ao contrário, em velocidades mais elevadas do motor, pressão de ar de carga é mais intimamente controlada pela EMS e os benefícios de desempenho de um combustível de alta viscosidade podem ser reduzidos e/ou menos facilmente detectáveis.
Assim, a presente invenção pode ser usada para melhorar o desempenho de um turbocompressor em velocidades baixas de motor, tipicamente em uma maior extensão do que a esperada com base apenas nas propriedades de uma composição combustível contendo um componente que aumenta a viscosidade.
A presente invenção envolve a utilização adequada de componentes que aumentam a viscosidade para o propósito de reduzir a velocidade do motor na qual o turbocompressor atinge a sua velocidade máxima quando a aceleração, ou de aumentar a taxa na qual o turbocompressor aumenta a sua velocidade (em particular com o motor em baixas velocidades) ou reduzir o tempo leva para o turbocompressor para atingir sua velocidade máxima.
Velocidades do motor podem ser convenientemente medidas pelo interrogatório do sistema de gerenciamento do motor durante os testes de aceleração controlada. Elas podem, alternativamente, ser medidos com um dinamômetro. Tais testes são tipicamente realizados em válvula toda aberta. Eles podem envolver acelerar o motor a uma taxa fixa de uma velocidade de motor baixa a alta, por exemplo, conforme descrito nos exemplos a seguir.
Velocidade do turbocompressor está relacionada com a pressão de entrada de ar no motor (ou seja, a pressão de admissão do turbocompressor), que pode ser tanto medida usando sensores de pressão convencionais quanto, em alguns casos, pela interrogação do sistema de gerenciamento do motor, tipicamente usando testes conforme descrito anteriormente. Isto, por sua vez, pode permitir a determinação do momento em que o turbocompressor atinge a sua velocidade máxima, ou a taxa de aumento da velocidade do turbocompressor.
O desempenho da aceleração também pode ser estimado por um condutor devidamente experiente que acelera um veículo que é alimentado pelo motor em teste, por exemplo, 0 a 100 km/h, em uma estrada. O veículo deve estar equipado com instrumentação adequada, como um indicador de velocidade do motor, para permitir que as mudanças no desempenho da aceleração sejam relacionadas com a velocidade do motor.
Uma outra consequência deste aumento da taxa de aceleração do turbocompressor é que o motor alcançará o seu torque máximo mais rapidamente. Assim, o componente que aumenta a viscosidade pode ser utilizado para o propósito de reduzir o tempo levado para o motor atingir o seu torque máximo na aceleração ou de aumentar a taxa na qual o motor atinge seu torque máximo, ou de reduzir a velocidade do motor na qual o motor atinge seu torque máximo.
Mais geralmente, o componente que aumenta a viscosidade pode ser utilizado para aumentar o torque do motor em qualquer dada velocidade, na faixa de velocidade baixa do motor.
O torque do motor pode ser derivado da força exercida sobre um dinamômetro de roda (s) de um veículo, que é alimentado pelo motor em teste. Este pode, utilizando adequadamente os equipamentos especializados (por exemplo, o Kistler™, RoaDyn™), ser medido diretamente das rodas de tal veículo.
Ainda uma conseqüência adicional de usar um componente de aumento da viscosidade de acordo com a invenção é que a pressão de ar de carga no motor irá atingir o seu nível máximo (antes da EMS intervenha para regular a pressão da carga) mais rapidamente. Assim, o componente que aumenta a viscosidade pode ser utilizado para o propósito de reduzir o tempo levado para a pressão de ar de carga atingir o seu valor máximo na aceleração, ou de reduzir a velocidade do motor na qual a pressão de ar de carga atinge seu valor máximo. Pode ser usado com o propósito de reduzir a velocidade do motor no qual o sistema de gerenciamento do motor começa a regular a pressão de ar de carga, ou o tempo levado para que tal regulação comece.
Pressões de ar de carga podem ser medidas usando um sensor de pressão comercialmente disponível, por exemplo, posicionado na faixa de consumo de um veículo acionado pelo motor em teste, imediatamente a jusante do turbocompressor.
A presente invenção é de uso para melhorar o desempenho da velocidade de aceleração baixa de um motor a diesel com turbocompressor ou de um veículo acionado por um motor desse tipo. O desempenho da aceleração em velocidade baixa pode ser avaliado através da aceleração do motor e monitoramento das mudanças na velocidade do motor, torque do motor, pressão de carga de ar e/ou velocidade do turbocompressor com o tempo. Esta avaliação pode ser realizada adequadamente por uma faixa de velocidades do motor, por exemplo, 1.200 a 2.000 rpm ou 1.400 a 1.900 rpm.
No geral, uma melhoria no desempenho de velocidade de aceleração baixa pode ser manifestada tempos de aceleração reduzidos e/ou por qualquer um ou mais dos efeitos descritos anteriormente, por exemplo, um aumento mais rápido no torque do motor ou velocidade do turbocompressor, ou um aumento no torque do motor em qualquer velocidade dada.
No contexto da presente invenção, uma “melhoria” no desempenho de velocidade de aceleração baixa engloba qualquer grau de melhoria. Similarmente uma redução ou aumento em um parâmetro medido por exemplo, o tempo levado para o turbocompressor atingir a velocidade máxima - abrange qualquer grau de redução ou aumento, conforme o caso pode ser. A melhora, redução ou aumento - como o caso pode ser - pode ser comparado ao parâmetro relevante usando a composição combustível antes da incorporação do componente que aumenta a viscosidade, ou usando uma composição de combustível de outra forma análoga de menor viscosidade. Pode ser em relação ao parâmetro relevante medido quando o mesmo motor é executado em uma composição de combustível de outra forma análoga, que se destina (por exemplo, comercializado) para uso em um motor a diesel com turbocompressor, antes da adição de um componente que aumenta a viscosidade no mesmo.
A presente invenção pode, por exemplo, envolvem ajustar as propriedades e/ou desempenho e/ou efeitos da composição de combustível diesel, em especial o seu efeito sobre o desempenho da velocidade de aceleração baixa de um motor a diesel com turbocompressor, por meio do componente que aumenta a viscosidade, a fim de atingir o alvo desejado.
Conforme descrito em WO-A-2005/054411 (ver em especial a página 3, linha 22 a página 4, linha 17), uma melhoria no desempenho da velocidade de aceleração baixa também pode atingir a diminuição, em pelo menos um grau, de uma diminuição, ou seja, deterioração no desempenho de aceleração, devido a uma outra causa, em particular devido a um outro componente combustível ou aditivo incluído na composição de combustível diesel. A título de exemplo, uma composição combustível pode conter um ou mais componentes destinados a reduzir a sua densidade global, de modo a reduzir o nível de emissões geradas na combustão; uma redução na densidade pode resultar em perda de potência do motor, mas esse efeito pode ser superado ou pelo menos atenuado pelo uso de um componente de aumento da viscosidade de acordo com a presente invenção.
Uma melhoria no desempenho de velocidade de aceleração baixa também pode englobar a restauração, pelo menos parcialmente, do desempenho da aceleração que foi reduzida por qualquer outro motivo, como o uso de um combustível contendo componentes oxigenados (por exemplo, os chamados “biocombustíveis”), ou a construção de combustão relacionada aos depósitos no motor (tipicamente nos injetores de combustível).
Onde a presente invenção é usada para reduzir a velocidade do motor em que o sistema de gerenciamento do motor começa a regular a pressão de ar de carga (que também pode ser a velocidade do motor em que o turbocompressor atinge a sua velocidade máxima, e na qual a pressão do ar atinge seu valor máximo), a redução pode ser, por exemplo, de 5 rpm ou superior, preferivelmente de 10 rpm ou superior, ou de 15 ou 20 ou 25 ou 50 ou 75 ou 80 rpm ou maior, nos casos até cerca de 100 rpm. Devido ao ciclo de realimentação positiva discutido anteriormente, uma redução relativamente pequena nestas velocidades do motor podem levar a diferenças relativamente grandes na potência, torque e desempenho geral de aceleração. A velocidade do motor relevante pode ser reduzida em pelo menos 0,25 %, preferivelmente, pelo menos, 0,50 %, ou, pelo menos, 0,75 ou 1 ou 1,25 ou 1,5 ou 2, 3 ou 4 %, nos casos até cerca de 5 %.
Onde a presente invenção é utilizada para aumentar o torque do motor, durante um período de aceleração, em uma determinada velocidade de motor, o aumento pode ser de pelo menos 0,5 %, preferivelmente de pelo menos 1 ou 2 ou 3 %, em comparação ao obtido no funcionamento do motor na composição de combustível antes da incorporação do componente que aumenta a viscosidade, e/ou no funcionamento do motor em uma composição de combustível diesel de outra forma análoga de menor viscosidade. O aumento pode ser em relação ao torque do motor na velocidade relevante quando o mesmo motor é executado em uma composição de combustível de outra forma análoga, que se destina (por exempLo, comercializado) ao uso em um motor a diesel com turbocompressor, antes de adicionar um componente que aumenta a viscosidade a ele.
Onde a presente invenção é usada para aumentar a pressão de admissão do turbocompressor, durante um período de aceleração (ou seja, durante aumento do turbocompressor), em uma determinada velocidade de motor, o aumento pode ser de pelo menos 0,5 %, preferivelmente de pelo menos 1 ou 1,5 ou 2 %, em comparação à obtida quando o motor funciona na composição de combustível antes da incorporação do componente que aumenta a viscosidade, e/ou quando no funcionamento do motor em uma composição de combustível diesel de outra forma análoga de menor viscosidade. O aumento pode ser comparado à pressão de admissão do turbocompressor na velocidade relevante quando o mesmo motor é executado em uma composição de combustível de outra forma análoga, que é (por exemplo, comercializado) para uso em um motor a diesel com turbocompressor, antes de adicionar um componente que aumenta a viscosidade a ele.
De acordo com a presente invenção, componente que aumenta a viscosidade também pode ser usado para melhorar o desenvolvimento da potência do motor em velocidades baixas de motor. Em outras palavras, pode ser utilizado para aumentar a potência média à medida em que o motor acelera a velocidade através de uma faixa particular baixa, por exemplo, de 1.200-1.900 rpm (ou, por exemplo, 40 a 60 km/hora na 4a engrenagem). Observou-se que o uso de um componente de aumento da viscosidade leva a benefícios de motor significativamente maiores em velocidades baixas de motor do que seria esperado apenas com a mudança associadas às propriedades do combustível.
A potência do motor pode ser adequadamente derivada do torque do motor e valores da velocidade do motor medidos, conforme conhecido na tecnologia.
O componente que aumenta a viscosidade também pode ser usado para o propósito de aumentar a potência do motor ou torque, a pressão de ar de carga e/ou o volume de combustível injetado, em qualquer velocidade de motor determinada para um motor a diesel com turbocompressor, em particular em velocidades baixas de motor.
O uso de um combustível de densidade maior também pode melhorar o desempenho da aceleração em velocidades baixas de motor, de forma semelhante à descrita anteriormente. Em particular, o uso de uma maior viscosidade juntamente com uma maior densidade pode melhorar o desempenho do motor desta maneira, da forma descrita em mais detalhes a seguir.
A composição de combustível diesel, em que o componente que aumenta a viscosidade é usado, de acordo com a presente invenção, pode ser qualquer tipo de composição de combustível diesel adequada para uso em um motor a diesel.
A composição pode ser usada em, e/ou pode ser adequada e/ou adaptada e/ou destinado para ser usada em qualquer tipo de motor de ignição por compressão que é equipado com um turbocompressor, seja motor a diesel de injeção direta (Dl), por exemplo, a bomba rotatória, bomba em linha, bomba de unidade, tipo injetor de unidade eletrônica ou de trilho comum, ou uma motor a diesel de injeção indireta (IDI). A composição pode ser apropriada e/ou adaptada e/ou destinada para ser usada para uso em um motor a diesel pesado e/ou leve.
A presente invenção pode em particular ser aplicável a um motor de injeção direta IDI, e/ou de alta velocidade (HSDI), de alta velocidade-alta pressão (HP-HSDI), de trilho comum (CRDI), ou de unidade eletrônica (EUDI) operando, por exemplo, a uma pressão na faixa de 15 a 250 MPa. Em uma modalidade, a presente invenção é aplicável a um motor IDI ou EUDI.
Além de componentes que aumentam a viscosidade, uma composição de combustível diesel preparada de acordo com a presente invenção pode compreender um ou mais componentes do combustível diesel do tipo convencional. Esses componentes tipicamente incluem óleo(s) combustível destilado médio de hidrocarboneto líquido, por exemplo, gasóleo derivado de petróleo. Em geral, tais componentes combustíveis podem ser orgânica ou sinteticamente derivados, e são convenientemente obtidos por destilação de uma faixa desejada de frações de um óleo bruto. Eles tipicamente têm pontos de ebulição na faixa usual de diesel de 150 a 410°C e 170 a 370°C, dependendo do grau e da utilização. Tipicamente, composição combustível incluirá um ou mais produtos trincados, obtidos separando hidrocarbonetos pesados.
O gasóleo derivado de petróleo pode, por exemplo, ser obtido refinando e opcionalmente (hidro)processando uma fonte de petróleo bruto. Pode ser uma única corrente de óleo gasoso, obtida de um processo de refinaria como este ou uma mistura de diversas frações de óleo gasoso obtido no processo de refino através de diferentes vias de processamento. Exemplos de tais frações de óleo gasoso são óleo de gás de corrida reto, óleo de gás de vácuo, óleo de gás obtido em um processo de craqueamento térmico, óleos de ciclo leve e pesado obtidos em uma unidade de craqueamento catalítico e óleo de gás obtido a partir de uma unidade hidrocraqueadora. Opcionalmente, um gasóleo derivado de petróleo pode incluir alguma fiação de querosene derivada de petróleo.
Gasóleos podem ser transformados em uma unidade de hidrogenodessulfurização (HDS), de modo a reduzir o seu teor de enxofre a um nível adequado para inclusão em uma composição de combustível diesel.
Em uma composição de combustível preparada de acordo com a presente invenção, o combustível base pode em si incluir uma mistura de dois ou mais componentes de combustível diesel dos tipos descritos anteriormente. Ela pode ser ou conter o então chamado componente combustível de “biodiesel”, como um óleo vegetal ou óleo vegetal derivado (por exemplo, um éster de ácido graxo, em particular o éster metílico de ácidos graxos) ou um outro oxigenado como um ácido, cetona ou éster. Tais componentes não precisam necessariamente ser bioderivados. Eles podem conter também os combustíveis derivados de óleos vegetais hidrogenados.
O combustível base pode conter um combustível derivado de Fischer-Tropsoh, em particular um óleo de gás derivado de Fischer-Tropsch.
Componentes do combustível diesel contidos em uma composição preparada de acordo com a presente invenção tipicamente têm uma densidade de 0,750 a 0,900 g/cm3, preferivelmente 0,800-0,860 g/cm3, a 15°C (por exemplo ASTM D-4502) e/ou VK 40 de 1,5 a 6,0 mm2/s (centistokes) (ASTM D-445). Densidade e viscosidade são fortemente correlacionadas para combustíveis destilados, em virtude da sua composição similar de aromáticos e teor de parafina. Isto significa que a seleção de um componente de combustível diesel por uma viscosidade maior ou menor desejada tenderá a implicar em um aumento ou diminuição correspondente da densidade.
Uma composição de combustível a diesel automotiva que resulta da realização da presente invenção adequadamente cumprirá as especificações aplicáveis da norma atual como, por exemplo, EN-590 (para a Europa) e ASTM D-975 (para os E.U.A.). A título de exemplo, a composição o
de combustível global pode ter uma densidade 0,82 a 0,845 g/cm a 15°C (ASTM D-4052), um ponto de ebulição T95 (ASTM D-86) de 360°C ou menos, um número de cetano medido (ASTM D-613) de 51 ou maior, um VK 40 (ASTM D-445) 2 a 4,5 mm2/s (centistokes), um teor de enxofre (ASTM D2622) de 50 mg/kg ou menos, e/ou teor de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH) (IP 391 (mod)) menor que 11 %/m. Especificações pertinentes podem, no entanto, diferir de país para país e de ano para ano, e podem depender do uso pretendido da composição de combustível.
A composição de combustível diesel preparada de acordo com a presente invenção pode conter componentes de combustível com propriedades fora destas faixas, uma vez que as propriedades de uma mistura global podem ser diferentes, frequentemente significativamente, a partir dos seus componentes individuais.
A composição de combustível diesel preparada de acordo com a invenção adequadamente contém mais de 5.000 ppm em peso (partes por milhão em peso) de enxofre, geralmente 2.000 a 5.000 ppm em peso ou 1.000 a 2.000 ppm em peso ou, altemativamente, até 1.000 ppm em peso. A composição pode, por exemplo, ser um combustível de teor de enxofre baixo ou ultra baixo, ou um combustível sem enxofre, por exemplo, contendo no máximo 500 ppm em peso, preferivelmente não mais 350 ppm em peso, mais preferivelmente não mais que 100 ou 50 ou mesmo ppm em peso 10 de enxofre.
A composição pode ser aditivada conforme conhecido na tecnologia, por exemplo, conforme descrito a seguir.
Devido à presença de componente que aumenta a viscosidade, o VK 40 de uma composição de combustível diesel preparada de acordo com a presente invenção pode ser adequadamente 2,7 ou 2,8 mm2/s (centistokes) ou superior, preferivelmente 2,9 ou 3,0 ou 3,1 ou 3,2 ou 3,3 ou 3,4 mm /s (centistokes) ou superior, nos casos em 3,5 ou 3,6 ou 3,7 ou 3,8 ou 3,9 ou até 4 mru2/s (centistokes) ou superior. Seu VK 40 pode ser até 4,5 ou 4,4 ou 4,3 mm /s (centistokes). Referências à viscosidade nesta especificação destinamse, salvo indicação em contrário, a viscosidade cinemática média.
A viscosidade máxima de uma composição de combustível diesel pode frequentemente ser limitada pelas especificações legais e/ou comerciais pertinentes - a especificação do combustível diesel Européia EN590, por exemplo, prevê uma viscosidade cinemática máxima de 40°C (VK 40) de 4,5 mm2/s ( centistokes), enquanto que um combustível diesel sueco de classe 1 deve ter VK 40 não superior a 4,0 mm /s (centistokes). Combustíveis diesel automotivos comerciais típicos são fabricados atualmente com viscosidades muito inferiores que estes, no entanto, tal como cerca de 2 a 3 mm2/s (centistokes). Assim, a invenção pode envolver a manipulação de uma outra forma padrão de composição de combustível diesel de especificação, para aumentar sua viscosidade, de modo a melhorar o desempenho de aceleração em baixa velocidade dos motores com turbocompressor nos quais ela é introduzida.
A composição de combustível diesel preparada de acordo com a invenção pode ser, por exemplo, uma composição, tal como descrita em WO-A-2005/054411, cujos conteúdos estão aqui incorporados pela referência.
O componente que aumenta a viscosidade utilizado na presente invenção pode ser qualquer elemento capaz de aumentar a viscosidade cinemática de uma composição de combustível diesel na qual ele está incluído. Desta forma, deve ter uma viscosidade cinemática que é maior que a da composição de combustível antes de sua incorporação nele. Ele pode em si ser um componente de combustível que foi formulado para ter uma alta viscosidade, por exemplo, dentro das faixas descritas a seguir.
O componente que aumenta a viscosidade, na incorporação na composição de combustível diesel, devidamente aumenta o VK 40 da composição de pelo menos 0,1 mm/s (centistokes), preferivelmente, pelo menos, 0,2 ou 0,25 ou 0,3 ou 0,4 ou 0,5 mm /s (centistokes ), mais preferivelmente pelo menos 0,6 ou 0,7 ou 0,8 ou 0,9 ou 1 mm /s (centistokes), 2 nos casos, pelo menos, 1,2 ou 1,5 ou 1,8 ou 2 mm s/(centistokes).
I
No contexto da presente invenção, “uso” de um componente que aumenta a viscosidade em uma composição de combustível diesel significa incorporar e o componente que aumenta a viscosidade na composição, geralmente como uma mistura (ou seja, uma mistura física) com um ou mais componentes do diesel e outros combustíveis opcionalmente com um ou mais aditivos de combustível. O componente que aumenta a viscosidade é convenientemente incorporado antes de a composição ser introduzida em um motor de combustão interna ou um outro sistema que deve correr na composição. Em vez disso, ou além disso, o uso pode envolver a execução de um sistema de consumo de combustível, tais como um motor, na composição de combustível que contém o componente que aumenta a viscosidade, tipicamente introduzindo a composição em uma câmara de combustão do sistema.
“Uso” de um componente que aumenta a viscosidade, de acordo com a presente invenção, também pode englobar fornecer tal componente junto com as instruções para seu uso em uma composição de combustível diesel para alcançar um ou mais efeitos descritos anteriormente, em particular para melhorar o desempenho de aceleração em baixa velocidade de um motor a diesel com turbocompressor em que a composição é introduzida.
O componente que aumenta a viscosidade é adequadamente compatível com as especificações de combustível diesel relevantes, de maneira que ela possa misturar de forma eficaz e executar de forma eficaz como parte de uma composição de combustível diesel. Assim, não é necessário que o componente em si seja adequado para uso como combustível para motores a diesel, somente que composição de combustível global que contém o componente seja apropriada para o uso dessa forma. Adequadamente, no entanto, o componente que aumenta a viscosidade terá uma faixa de ebulição que atende uma especificação do combustível diesel, por exemplo, EN-590. Alguns óleos de alta viscosidade que podem servir para aumentar a viscosidade têm uma faixa de ebulição superior a da especificação usual de combustível diesel e podem, portanto, ser menos adequados para utilização na presente invenção.
Os constituintes do componente que aumenta a viscosidade (ou a maioria dos mesmos, por exemplo, 95 % em peso ou superior), preferivelmente, portanto, pontos de ebulição na faixa de óleo de gás típica (“óleo de gás”), isto é, de cerca de 150 a 490°C para um óleo de faixa de ebulição superior ou de 170 a 415°C para um óleo de faixa de ebulição inferior. Eles adequadamente terão 90 % em peso de temperatura de destilação de 300 a 470°C ou de 300 a 400°C. Faixas de ebulição podem ser determinadas, por exemplo, usando o método padrão de teste ASTM D-86 ou EN ISO 3405.
Adequadamente, o componente que aumenta a viscosidade compreende, ou mais preferivelmente consiste essencialmente em, compostos que contêm apenas carbono e hidrogênio. Uma quantidade limitada de contaminantes como os compostos contendo enxofre também podem estar presentes. Preferivelmente, 80 % em peso ou mais dos seus constituintes são compostos constituídos por carbono e hidrogênio somente, preferivelmente no máximo 90 % em peso ou mais.
O componente que aumenta a viscosidade pode ser selecionado, em especial, a partir de um componente de combustível derivado de Fischer-Tropsch, um óleo, e combinações dos mesmos.
No contexto da presente invenção, o termo “derivado FischerTropsch” significa que um material é, ou deriva de, um produto de síntese de um processo de condensação de Fischer-Tropsch. O termo “não-derivados de Fischer-Tropsch” pode ser interpretado desta maneira. Um combustível derivado de Fischer-Tropsch ou componente de combustível, serão, desta forma, um fluxo de hidrocarbonetos no qual uma parcela substancial, com exceção de hidrogênio adicionado, é derivada direta ou indiretamente de um processo de condensação Fischer-Tropsch.
A reação de Fischer-Tropsch converte monóxido de carbono e hidrogênio em hidrocarbonetos de cadeia mais longa, tipicamente, parafínica:
n (CO + 2¾) = (-CH2 -)n + nNH2 + calor, na presença de um catalisador adequado e tipicamente em temperaturas elevadas (por exemplo, 125 a 300°C, preferivelmente de 175 a 250°C) e/ou pressões (por exemplo 0,5 a 10 MPa, preferivelmente 1,2 a 5 MPa). Razões de hidrogênio monóxido de carbono a não ser 2:1 podem ser empregadas, se desejado.
O monóxido de carbono e hidrogênio podem se ser derivados de fontes orgânicas, inorgânicas, naturais ou sintéticas, tipicamente de gás natural ou de metano organicamente derivado.
O componente que aumenta a viscosidade de uso na presente invenção pode ser obtido diretamente a partir do refino ou da reação de Fischer-Tropsch, ou indiretamente, por exemplo, fracionamento ou hidrotratamento do produto de refino ou de síntese para dar um produto fracionado ou hidrogenado. Hidrotratamento pode envolver hidrocraqueamento para ajustar a faixa de ebulição (ver, por exemplo GB-B2077289 e EP-A-0147873) e/ou hidroisomerização que pode melhorar as propriedades de fluxo a frio aumentando a proporção de parafinas ramificadas. EP-A-0583836 descreve um processo de hidrotratamento de duas etapas em que um produto de síntese de Fischer-Tropsch é primeiramente submetido à hidroconversão em condições tais que não sofra substancialmente nenhuma isomerização ou hidrocraqueamento (este hidrogena os componentes olefínicos e contendo oxigênio) e, em seguida, pelo menos, parte do produto resultante é hidroconvertido em condições tais que hidrocraqueamento e isomerização ocorram para produzir um combustível de hidrocarboneto substancialmente parafínico. A fração desejada (s), tipicamente fração de óleo de gás (s), pode posteriormente ser isolada, por exemplo, por destilação.
Outros tratamentos pós-síntese, como a polimerização, alquilação, destilação, craqueamento-descarboxilação, isomerização e hidroreforma, podem ser usados para modificar as propriedades dos produtos de condensação de Fischer-Tropsch, conforme descrito, por exemplo, em US-A4125566 e nos EUA-A-4478955.
Catalisadores típicos para a síntese de Fischer-Tropsch de hidrocarbonetos parafínicos incluem, como o componente cataliticamente ativo, um metal do Grupo VIII da tabela periódica dos elementos, em particular de rutênio, ferro, cobalto ou níquel. Catalisadores adequados são descritos, por exemplo, em EP-A-0583836. Um exemplo de um processo de Fischer-Tropsch é a tecnologia da Shell™ “Gás-para-líquidos” ou “GTL” (anteríormente conhecida como a SMDS (Síntese de destilado médio da Shell) e descrito em” The Shell Middle Destillate Synthesis Process”, van der Burgt et al, papel distribuído na quinta Synfuels Worldwide Symposium, Washington DC, novembro de 1985, e em novembro de 1989 a publicação do mesmo título da Shell International Petroleum Company Ltd, Londres, UK).
Neste último caso, as características preferenciais do processo de hidroconversão podem ser da forma aqui descrita. Este processo produz produtos de faixa de destilado média pela conversão de gás natural em uma cera de hidrocarboneto pesado de cadeia longa (parafina) que pode ser hidroconvertida e fracionada.
Para uso na presente invenção, um componente combustível derivado de Fischer-Tropsch preferivelmente um componente derivado de um gás de síntese líquido adequado (a seguir um componente GTL), ou um componente derivado de um análogo da síntese de Fischer-Tropsch, por exemplo, a conversão de gás, biomassa ou carvão a líquido (a seguir um componente XTL). Um componente derivado de Fischer-Tropsch é preferivelmente um componente GTL. Em geral, um componente XTL adequado pode ser um componente de combustível destilado médio, por exemplo, selecionado a partir de querosene, diesel e de frações de óleo gás, conhecido na tecnologia, esses componentes podem ser genericamente classificados como combustíveis de processo sintético ou óleos de processo sintético. Preferivelmente um componente XTL para uso como um componente que aumenta a viscosidade é um óleo de gás.
Um óleo pode ser um óleo mineral ou sintético, ou seja, de origem mineral ou sintético, ou uma combinação dos dois. Pode-se ser derivado de Fischer-Tropsch, por exemplo, um óleo base derivado de FischerTropsch.
Um óleo mineral é adequadamente selecionado a partir de um óleo lubrificante mineral e óleo de processo mineral.
Óleos lubrificantes minerais e óleos de processo incluem óleos líquidos de petróleo e/ou são produzidos por refino com solvente, tratamento ácido ou hidroprocessamento (severo) (como o hidrocraqueamento ou hidroacabamento), e podem ter cera removida por qualquer solvente ou de um processo catalítico. Óleos lubrificantes minerais são vendidos por empresas
Shell sob as designações “HVI” ou “MVIN”.
Um óleo sintético pode ser selecionado a partir de qualquer óleo lubrificante sintético, ou seja, um óleo lubrificante de origem sintética. Óleos lubrificantes sintéticos são conhecidos ou disponíveis comercialmente e incluem o tipo fabricado pela hidroisomerização de cera, como as vendidos pelas empresas Shell, sob a denominação Shell XHVI™, e as misturas de polímeros de hidrocarbonetos Cl0-50 e interpolímeros, por exemplo, polímeros líquidos e interpolímeros de alfa-olefmas e ésteres convencionais, por exemplo, ésteres de poliol. Preferivelmente, um óleo lubrificante sintético é selecionado a partir de oligômeros de alfa-olefinas, tais como um copolímero octeno-l/deceno-1; ésteres de ácidos dicarboxílicos, como sebacato de di-2-etil-hexila; caproato de óleos éster de impedido, como caprilato de trimetilolpropano e pentaeritritol e vários outros óleos sintéticos, tais como óleos poliglicol, óleos de silicone, óleos de éter de polifenila, de hidrocarbonetos halogenados e óleos de alquilbenzeno.
O componente que aumenta a viscosidade pode ser um componente combustível diesel padrão (seja derivado de petróleo ou de Fischer-Tropsch), com uma viscosidade mais elevada do que teria sido usada em uma composição de combustível diesel.
O componente que aumenta a viscosidade pode ser um óleo vegetal, por exemplo, o óleo de sebo, óleo de canola, óleo de palma ou óleo de soja.
O componente que aumenta a viscosidade pode ser um alquil éster de ácidos graxos (FAAE), por exemplo, um éster metílico de ácidos graxos (FAME). Esses componentes são conhecidos como combustíveis diesel renováveis (o chamado combustível de “biodiesel”). Eles contêm moléculas de cadeia longa do ácido carboxílico (geralmente 10 a 22 átomos de carbono de comprimento), cada uma com uma molécula de álcool ligado a uma extremidade. Óleos organicamente derivados, tais como óleos vegetais (incluindo óleos vegetais reciclados) e gorduras animais podem ser submetidos a um processo de transesterificação com um álcool (tipicamente o álcool Cl a C5) para formar os ésteres de ácidos graxos correspondentes, geralmente mono-alquilados. Este processo, que é adequadamente tanto catalisado por ácido quanto por base, por exemplo, com KOH, converte os triglicérides contidos nos óleos em ésteres de ácidos graxos e glicerol livre, separando os componentes de ácidos graxos dos óleos de sua espinha dorsal de glicerol.
O FAAE pode ser qualquer ácido graxo alquilado ou mistura de ácidos graxos. Seu componente ácido graxo (s) é preferivelmente derivado de uma fonte biológica, mais preferivelmente uma fonte vegetal. Eles podem ser saturados ou insaturados, neste caso, eles podem ter uma ou mais ligações duplas. Eles podem ser ramificados ou não-ramificados. Adequadamente eles terão 10 a 30, mais apropriadamente 10 a 22 ou 12 a 22 os átomos de carbono, além do grupo do ácido(s) -CO2H. O FAAE tipicamente incluirá uma mistura de diferentes ésteres de ácidos graxos de diferentes comprimentos de cadeia, dependendo da sua origem. Por exemplo, o óleo de rícino comumente disponível contém misturas de ácido palmítico (Cl6), ácido esteárico (Cl8), ácido oléico, linoleico e linolênico (Cl8 com um, dois e três ligações insaturadas carbono-carbono, respectivamente) e às vezes também ácido erúcico (C22) - destes os ácidos oléico e linoleico formam a maior proporção. Oleo de soja contém uma mistura de ácido palmítico, esteárico, oléico, linoleico e linolênico. O óleo de palma geralmente contém uma mistura de ácido palmítico, componentes de ácido esteárico e linoleico.
O FAAE usado na presente invenção é preferivelmente derivado de um óleo graxo natural, por exemplo, um óleo vegetal como óleo de canola, óleo de soja, óleo de coco, óleo de girassol, óleo de palma, óleo de amendoim, óleo de linhaça, óleo de camelina, óleo de cártamo, óleo de babaçu, óleo de sebo ou óleo de farelo de arroz. Ele pode em particular ser um éster alquila (adequadamente o éster metílico) de óleo de rícino, soja, coco ou óleo de palma.
O FAAE é preferivelmente um éster de alquila Cl a C5, preferencialmente éster metílico, etílico ou propílico (adequadamente isopropílico), ainda mais preferivelmente um éster metílico ou etílico e em particular o éster metílico.
Ele pode, por exemplo, ser selecionado do grupo que consiste de éster metílico de rícino (RME, também conhecido como éster metílico do óleo de rícino ou éster metílico de rícino), éster metílico de soja (SME, também conhecido como éster metílico de soja), éster metílico de óleo de palma (POME), éster metílico de coco (CME) e os ésteres etílicos correspondentes, bem como suas misturas. Pode ser selecionado do grupo que consiste de éster metílico de rícino, éster metílico de soja, éster metílico de óleo de palma e os ésteres etílicos correspondentes, como bem como suas misturas. Em geral, podem ser naturais ou sintéticos, refinados ou não refinado (bruto). Em alguns casos, os ésteres etílicos de viscosidade superior podem ser preferidos.
Em geral, pode ser preferível para o FAAE se adaptar com a especificação européia EN 14214 de ésteres metílicos dos ácidos graxos para uso como combustível para motores a diesel.
Preferivelmente, o componente que aumenta a viscosidade tem um VK 40 (ASTM D-445) na faixa de 2 a 500 mm2/s (centistokes), preferivelmente 3,5 a 500 mm /s (centistokes), mais preferivelmente 10 a 200 mm /s (centistokes), ainda mais, preferivelmente a partir de 8, 10 ou 20 até 100 mm /s (centistokes). Um componente de alta viscosidade deve ter, por
A 2 exemplo, um VK 40 de 3,5 a 45 mm s/(centistokes) ou 6 a 45 mm s/(centistokes), por exemplo, 12 a 40 mm s/(centistokes) ou a partir de 15 a 35 mm2/s (centistokes). Um componente de alta viscosidade deve ter VK 40 de 45 a 200 mm /s (centistokes). Outros componente de s viscosidade superior podem ter um VK 40 de 3,5 a 6 mm /s (centistokes) ou 3,5 a 5,5 mm /s (centistokes).
Um componente que aumenta a viscosidade derivado de Fischer-Tropsch particularmente adequado (XTL), que pode ser um componente do óleo combustível ou conforme definido a seguir pode ter, por exemplo, um VK 40 (ASTM D-445) de 3 a 200 mm2/s (centistokes) e/ou uma densidade a 15°C (ASTM D-4052 g) de 0,76 a 0,83 g/cm3. Óleos derivados de Fischer-Tropsch sintéticos de alta viscosidade podem ser derivados de óleos de uso particular como componentes que aumentam a viscosidade.
Um óleo lubrificante ou processo mineral particularmente adequado para uso como um componente que aumenta a viscosidade é um óleo mineral branco, ou é um óleo como HVI 55 tendo, por exemplo, um VK 40 18 a 22 mm2/s (centistokes), e/ou uma densidade a 15°C de 0,845 a 0,855 •5 g/cm . Altemativamente, o óleo pode ser óleo de um processo como Gravex 925 ™ (por exemplo, Shell), que pode ter, por exemplo, um VK 40 30 a 34 mm/s (centistokes), e/ou uma densidade a 15°C de 0,88 a 0,91 g/em . Altemativamente, o óleo pode ser um óleo extremamente hidroprocessado como Ondina ™ (por exemplo, Shell), que destila na faixa de 315 a 400°C que pode ter, por exemplo, um VK 40 de 14 a 16 mm2/s (centistokes) e/ou uma densidade a 15°C de 0,845 a 0,86 g/cm3.
Um óleo lubrificante sintético particularmente adequado para uso como um componente que aumenta a viscosidade é uma cera fraca hidroisomerizada obtida pela hidroisomerização de cera, como a que foi vendido pelas empresas Shell, sob a denominação Shell XHVI™.
A densidade do componente que aumenta a viscosidade em 15°C (ASTM D-4502) pode ser 0,750 a 0,980 g/cm3, como 0,750 a 0,850
O g/cm ou 0,770 a 0,820 g/cm . Nos casos pode ter uma densidade a 15°C de 0,800 a 0,950 g/cm3, preferivelmente no máximo 0,820 a 0,915 g/cm3.
O componente que aumenta a viscosidade pode ter qualquer tipo de especificação, como o teor de enxofre e índice de cetano, dependendo da concentração em que é utilizado na composição de combustível diesel e as propriedades necessárias da composição geral. Por exemplo, pode ser que em certos casos um componente que aumenta a viscosidade adequado tem um alto teor de enxofre de até 10.000 ppm em peso, mas é usado em níveis baixos a fim de que o aumento que ela provoca no teor de enxofre ainda deixe a composição de combustível diesel geral em uma especificação desejada, como a EN-590.
O componente que aumenta a viscosidade pode, portanto, conter qualquer teor de enxofre, por exemplo, até 10.000 ppm em peso. Pode ter componentes de teor de enxofre baixo ou moderadamente alto que podem ser utilizados na composição de combustível em qualquer quantidade desejada, como em excesso de 25 % v/v, ou de 30 a 70 % v/v, ou podem ser um componente de alto teor de enxofre que pode ser usado em uma quantidade de inferior a 35 % v/v, como de 3 a 30 % v/v. Pode conter 5.000 a 10.000 ppm em peso de enxofre, ou 2000 a 5000 ppm em peso ou 1000 a 2000 ppm em peso. Pode ser um componente com teor baixo ou ultra baixo de enxofre ou sem enxofre, por exemplo, contendo no máximo 1000 ppm em peso, por exemplo, no máximo 500 ppm em peso, preferivelmente não mais de 350 ppm em peso, mais preferivelmente não mais que 100 ou 50 ou mesmo 10 ppm em peso de enxofre.
O componente que aumenta a viscosidade pode ter uma ou mais propriedades benéficas. Pode, por exemplo, ser capaz de aumentar o número de cetano da composição de combustível diesel e/ou melhorar as suas propriedades de fluxo a frio, e/ou reduzir o nível de emissões geradas na combustão da composição. Pode, por exemplo, incluir um óleo parafínico tendo um índice de cetano superior ao do restante da composição. O componente que aumenta a viscosidade pode em si ser aditivado, como é conhecido na tecnologia, ou conforme descrito a seguir com relação à composição de combustível em geral.
Em uma composição de combustível diesel preparada de acordo com a presente invenção, componente que aumenta a viscosidade é adequadamente usado na concentração de 2 % v/v ou mais, preferivelmente de 3 % v/v ou mais, preferivelmente no máximo 4 ou 5, ou em casos 10 ou 15 ou 20 ou 25 ou 30 % v/v ou mais. Pode ser usado em uma concentração de até 95 % v/v, preferivelmente até 90 ou 80 % v/v, como a partir de 5 ou 10-90 % v/v. Estas concentrações são baseadas no volume da composição de combustível em geral. Sempre que uma combinação de dois ou mais componentes que aumentam a viscosidade são usados na composição a mesma faixa de concentração pode se aplicar à combinação geral.
A concentração de componente que aumenta a viscosidade usado dependerá da viscosidade desejada da composição de combustível em geral e da diferença de viscosidades entre o componente que aumenta a viscosidade e o restante da composição. Por exemplo, o componente que aumenta a viscosidade pode ser um componente de viscosidade moderadamente alta, que pode ser utilizado em quantidades superiores a 25 % v/v, tais como 30 a 70 % v/v ou, alternativamente, pode ser um componente de alta viscosidade que pode ser utilizado em quantidades de v inferior a 35 % p/v, como de 3 a 30 % v/v.
As proporções relativas do componente que aumenta a viscosidade, outro componente combustível diesel (s) e quaisquer outros componentes ou aditivos, com uma composição de combustível diesel preparada de acordo com a presente invenção, também podem depender de outras propriedades desejadas, tais como densidade, desempenho e número de emissões de cetano, na densidade particular.
Em particular, a composição de combustível diesel preparada de acordo com a presente invenção podem conter, em volume:
a) 90 a 95 % de combustível diesel e de 5 a 10 % de componente que aumenta a viscosidade como um óleo de processo mineral altamente refinado ou óleo lubrificante mineral, ou
b) 5 a 50 % de combustível diesel e 50 a 95 % de componente que aumenta a viscosidade como um componente XTL;
c) 2 a 50 % de combustível diesel e 50 a 98 % de componente que aumenta a viscosidade, que é uma mistura de 15 a 40 % de um processo de óleo mineral altamente refinado mineral ou óleo lubrificante e 40 a 85 % de um componente XTL.
De acordo com a presente invenção, dois ou mais componentes que aumentam a viscosidade podem ser usados em uma composição de combustível diesel para o efeito (s) descrito anteriormente.
A composição de combustível preparada de acordo com a presente invenção pode ou não conter aditivos, que serão tipicamente incorporados juntamente com o componente de combustível diesel (s) contido na composição. Assim, a composição pode conter uma pequena proporção, preferivelmente 1 % em peso ou menos, preferivelmente no máximo 0,5 % em peso (5000 ppm em peso) ou menos e mais preferivelmente de 0,2 % em peso (2000 ppm em peso) ou menos, de um ou mais aditivos de combustível diesel.
De um modo geral, no contexto da presente invenção qualquer componente combustível ou outra composição de combustível pode ser aditivado (contendo aditivo) ou não aditivado (sem aditivos). Esses aditivos podem ser adicionados em várias etapas durante a produção de um componente ou composição de combustível; os adicionados a uma base de combustíveis na refinaria, por exemplo, podem ser selecionados de agentes anti-estáticos, redutores de draga em tubulação, melhoradores de fluxo (por exemplo, copolímeros de etileno/acetato de vinila ou copolímeros de acrilato/anidrido maleico), melhoradores de lubricidade, agentes antioxidantes e anti-sedimentação da cera. Outros aditivos podem ser adicionados a jusante da refinaria, como o componente que aumenta a viscosidade.
A composição de combustível preparada de acordo com a presente invenção pode incluir, por exemplo, um detergente, pelo qual se entende um agente (adequadamente um agente tensoativo) que pode agir para remover e/ou para evitar o acúmulo de depósitos relacionados à combustão em um motor, em particular um sistema de injeção de combustível, como nos bicos injetores. Esses materiais são frequentemente referidos como aditivos dispersantes.
Onde a composição de combustível inclui um detergente, concentrações preferidas caem na faixa de 2 a 50 ppm em peso de detergente de matéria ativa com base na composição de combustível em geral, mais preferivelmente 4 a 50 ppm em peso, mais preferivelmente 4 a 30 ppm em peso ou 100 a 300 ppm em peso ou 150 a 300 ppm em peso.
Exemplos de aditivos detergente adequados incluem succinimidas substituídas por poliolefinas ou succinamidas de poliaminas, por exemplo, poliisobutileno succinimidas ou poliisobutileno succinamidas, aminas alifáticas; bases de Mannich ou aminas e poliolefinas (por exemplo, poliisobutileno) anidridos maleico. Aditivos dispersantes succinimida são descritos, por exemplo, em GB-A-960493, EP-A-0147240, EP-A-0482253, EP-A-0613938, EP-A-0557516 e WO-A-98/42808. Particularmente preferidas são succinimidas substituídas por poliolefina.
Aditivos para combustíveis diesel contendo detergente são conhecidos e disponíveis comercialmente.
Outros componentes que podem ser incorporados em aditivos para combustíveis, por exemplo, em combinação com um detergente, incluem melhoradores de lubricidade, ésteres metílicos de ácidos graxos (FAMES) e aditivos a base de amida; anti-riscos, por exemplo, polímeros de fenol formaldeído alcoxilados, agentes anti-espumantes (por exemplo, os polissiloxanos modificados por poliéter); melhoradores de ignição (melhoradores de cetano) (por exemplo, nitrato de 2-etil-hexil (NHE), nitrato de cicloexila, peróxido de di-terc-butila e os descritos em US-A- 4208190 na coluna 2, linha 27 da coluna 3, linha 21), anti-ferrugem (por exemplo, um semi-éster de propano-1, 2-diol de um derivado de ácido succínico, ou ésteres de álcool pol-hídrico de um derivado de ácido succínico, os derivados de ácido succínico tendo, pelo menos, em um de seus átomos de carbono alfa um grupo hidrocarboneto alifático não substituído ou substituído contendo de 2 a 500 átomos de carbono, por exemplo, o diéster pentaeritritol de ácido succínico substituído por poliisobutileno), inibidores de corrosão; reodorantes, aditivos anti-desgaste, anti-oxidantes (por exemplo, compostos fenólicos, como 2, 6-di-terc-butilfenol, ou fenilenodiaminas como N, N'-disec-butil-p-fenilenodiamina); desativadores de metal; melhoradores de combustão; aditivos dissipadores de estática; melhoradores de fluxo e agentes anti-sedimentação de cera.
A menos que de outra forma estabelecido, a concentração (matéria ativa) de cada componente adicional da composição de combustível total é preferivelmente até 1 % em peso (10.000 ppm em peso), mais preferivelmente na faixa de 0,1 ou 1 ou 2 ou 5 ppm em peso de 1.000 ppm em peso, vantajosamente 75 a 300 ppm em peso, como 95 a 150 ppm em peso. (Todas as concentrações dos aditivos citadas nesta especificação referem-se, a menos que de outra forma indicado, à concentração de matéria ativa em massa.)
E particularmente preferido que melhorador de lubricidade seja incluído na composição de combustível, especialmente quando se tem um baixo (por exemplo, 500 ppm em peso ou menos) teor de enxofre. O melhorador de lubrificação está convenientemente presente em uma concentração de até 1.000 ppm em peso, preferivelmente até 500 ou 300 ou 200 ppm em peso, com base na composição de combustível em geral. Melhoradores de lubrificação adequados comercialmente disponíveis incluem aditivos a base de éster e ácido. Quando presente como um melhorador de lubrificação, um éster metílico de ácidos graxos (FAME) pode estar presente na faixa de 0,5 a 2 % em peso.
A concentração (mataria ativa) de qualquer removedor de turvação na composição de combustível será preferivelmente na faixa de 0,1 ou 1 ppm em peso a 20 ppm em peso, mais preferivelmente 1 a 15 ppm em peso, ainda mais, preferivelmente 1 a 10 ppm em peso e vantajosamente 1 a 5 ppm em peso. A concentração (matéria ativa) de qualquer melhorador de ignição será preferivelmente de 2600, 2000 ou 1000 ppm em peso ou menos, mais preferivelmente menos 600 ppm em peso, como 300 a 1.500 ppm em peso ou 300 a 500 ppm em peso. Se desejado, um ou mais componentes aditivos, conforme listado anteriormente, podem ser co-misturados preferivelmente junto com diluente adequado (s) - em um concentrado de aditivo, e o concentrado de aditivo pode ser disperso em uma base de combustível diesel, a fim de preparar uma composição de combustível.
Um aditivo de combustível diesel pode, por exemplo, conter um detergente, opcionalmente em conjunto com outros componentes, da forma descrita anteriormente, e um diluente compatível com o combustível diesel, por exemplo, um solvente hidrocarboneto não-polar, como tolueno, xileno, bebidas brancas e os vendidos pelas companhias Shell com o nome comercial de “SHELLSOL”, e/ou um solvente polar, tal como um éster ou em particular o álcool, por exemplo, hexanol, 2-etilexanol, decanol, isotridecanol e misturas de álcool, mais preferivelmente 2-etilexanol. O componente que aumenta a viscosidade, de acordo com a presente invenção, deve ser incorporado como uma formulação de aditivos.
O teor de aditivo total na composição de combustível pode ser adequadamente 5 a 10 ppm em peso, preferivelmente abaixo de 5.000 ppm em peso.
Conforme discutido anteriormente, também se observou que em alguns casos o aumento da densidade, bem como da viscosidade de uma composição de combustível diesel pode levar a melhor desempenho de aceleração em motores a diesel com turbocompressor, em especial em velocidades baixas de motor. Assim, em uma modalidade da presente invenção, tanto um componente que aumenta a viscosidade quanto um componente que aumenta a densidade podem ser utilizados na composição de combustível diesel para o propósito de melhorar o desempenho de aceleração em um motor a diesel com turbocompressor de baixa velocidade ou de um veículo acionado por um motor desse tipo, e/ou para qualquer dos efeitos descritos anteriormente em relação ao primeiro aspecto da presente invenção.
O componente que aumenta a densidade pode, por exemplo, ser selecionado de componentes do combustível diesel de alta densidade, óleos, tais como os descritos anteriormente para uso como componentes que aumentam a viscosidade e correntes de refinaria de alta densidade. O componente combustível diesel de “alta densidade” deve tipicamente ter uma densidade a 15°C (ASTM D-4052) de 0,835 a 1,2 g/cm3, enquanto que uma corrente de refinaria de “densidade alta” tipicamente tem uma densidade de 15°C (ASTM D-4052) de 0,83 a 0,9 g/cm . Um óleo usado como um componente que aumenta a densidade pode ser um óleo vegetal como óleo de sebo.
Em termos gerais, o componente que aumenta a densidade pode ter uma densidade a 15°C (ASTM D-4052) de 0,83 g/cm ou maior, por β
exemplo 0,83 a 1,2 g/cm .
De acordo com a presente invenção, um componente que aumenta a densidade pode ser utilizado na composição de combustível diesel com uma concentração de 5 a 80 % v/v.
A composição de combustível preparada de acordo com a presente invenção, assim, preferivelmente tem uma densidade relativamente alta, por exemplo 0,830 g/cm3 ou maior a 15°C (ASTM D-4052), preferivelmente 0,832 g/cm ou mais, como 0,832 a 0,860 g/cm . Adequadamente a sua densidade não será superior a 0,845 g/cm a 15°C, que é o limite superior da especificação EN-590 atual para combustível diesel.
De acordo com a presente invenção, dois ou mais componentes que aumentam a densidade podem ser utilizados em uma composição de combustível diesel para o efeito (s) descrito anteriormente. A composição de combustível preparada de acordo com a presente invenção adequadamente também tem um alto poder calorífico. Isso, como uma alta densidade, pode ajudar a aumentar o conteúdo energético do combustível e, consequentemente, melhorar o desempenho em um motor a diesel que funciona com o combustível. Preferivelmente, a composição de combustível preparada de acordo com a presente invenção tem um valor calorífico (ASTM D-240) de 36 MJ/kg ou mais, por exemplo, 40 ou 42 ou
42,5 MJ/kg ou mais. A composição pode conter um ou mais componentes de combustível, ou outros ingredientes adequados, a fim de alcançar um valor total calórico desejado. Por exemplo, pode conter um ou mais componentes de combustível “BtL” derivados de Fischer-Tropsch.
Em termos gerais, desta forma, uma composição de combustível preparada de acordo com a presente invenção é preferivelmente formulada de maneira a aumentar a energia dos gases de exaustão de um motor que funciona com a composição. Assim, a composição adequada tem um alto conteúdo de energia volumétrico (alta densidade e/ou alto poder calorífico), bem como uma alta viscosidade.
De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido o uso de uma composição de combustível diesel de maior viscosidade com a finalidade de aumentar, ou seja, melhorar o desempenho de aceleração em velocidades baixas de motor, de um motor a diesel com turbocompressor no qual a composição combustível é ou deve ser introduzida ou de um veículo acionado por um motor desse tipo, e/ou para qualquer um ou mais dos propósitos descritos anteriormente com relação ao primeiro aspecto da presente invenção.
A “maior viscosidade” pode ser comparada à de uma composição de combustível diesel análoga antes da realização, de acordo com a presente invenção, que um componente que aumenta a viscosidade pode ser usado para melhorar o desempenho de aceleração a baixa velocidade e/ou antes da introdução de um componente que aumenta a viscosidade na composição. Pode ser comparado ao de uma composição de combustível diesel de outra forma análoga, que se destina (por exemplo, comercializada) para uso em um motor a diesel com turbocompressor, antes da adição de um componente que aumenta a viscosidade nele. Pode ser em comparação com a viscosidade média de composições de combustível diesel disponíveis comercialmente destinadas a ser utilizadas no mesmo mercado, como, por exemplo, determinado por pesquisas, tal como a SGS Worldwide Diesel Survey. Assim, o segundo aspecto da presente invenção tipicamente envolve deliberadamente formular uma composição de combustível diesel que tem uma viscosidade mais elevada do que antes, ou que as composições de combustível diesel convencionais.
A viscosidade da composição de combustível pode ser nas faixas descritas anteriormente. Ela pode, por exemplo, ter um VK 40 (ASTM D-445) de 2,7 mm2/s (centistokes) ou superior, por exemplo, 3 ou 3,2 ou 3,5 ou 3,8 ou 4 mm /s (centistokes) ou superior.
A composição de combustível também pode ser de densidade maior, por exemplo, em comparação com a composição de combustível diesel de outra forma análoga, antes da realização, de acordo com a presente invenção, que um componente que aumenta a densidade pode ser usado com um componente que aumenta a viscosidade para melhorar o desempenho de aceleração a baixa velocidade e/ou antes da introdução de um componente que aumenta a densidade na composição. Ela pode ser comparada ao de uma composição de combustível diesel de outra forma análoga, que se destina (por exemplo, comercializada) ao uso em um motor a diesel com turbocompressor, antes da adição de um componente de aumento da densidade nele.
A densidade da composição de combustível pode ser nas faixas descritas anteriormente, por exemplo, 0,830 g/cm ou superior a 15°C (ASTM D-4052), adequadamente 0,833 ou 0,840 g/cm3 ou superior.
No contexto do segundo aspecto da invenção, o “uso” de uma composição de combustível para motores a diesel significa introduzir a composição em um motor a diesel com turbocompressor, cujo desempenho deve ser melhorado, e/ou no tanque de combustível do veículo alimentado por tal motor. O uso tipicamente envolve a introdução da composição de combustível em uma câmara de combustão do motor. Tipicamente envolverá o funcionamento do motor na composição de combustível.
Um terceiro aspecto da presente invenção fornece um método para preparar uma composição de combustível diesel, tal como uma composição de acordo com o primeiro aspecto, o método envolvendo misturar uma componente que aumenta a viscosidade com um ou mais componentes do combustível diesel, opcionalmente com um ou mais aditivos de combustível para motores a diesel e, opcionalmente, também com um componente que aumenta a densidade. Esta mistura pode ser efetuada por um ou mais dos propósitos descritos anteriormente em conjunto com o primeiro e segundo aspectos da presente invenção.
De acordo com um quarto aspecto, a presente invenção fornece um método de operação de um motor a diesel com turbocompressor, e/ou um veículo que é alimentado por um motor desse tipo, cujo método consiste em introduzir no motor uma composição de combustível diesel que contém um componente que aumenta a viscosidade para os propósitos especificados em qualquer um do primeiro ao terceiro aspectos da presente invenção. Este método pode ser realizado com vista a alcançar melhor desempenho de aceleração em baixa velocidade do motor, e/ou para qualquer um ou mais dos propósitos descritos anteriormente com relação ao primeiro aspecto da presente invenção.
Em toda a descrição e reivindicações desta especificação, a expressão “compreender” e “incluir” e variações das palavras, por exemplo, “com” e “compreende”, significa “incluindo, mas sem limitações”, e não excluem outras frações, aditivos, componentes inteiros ou etapas.
Em toda a descrição e reivindicações desta especificação, o singular inclui o plural a menos que o contexto requeira de outra maneira. Em particular, onde o artigo indefinido é usado, a especificação deve ser entendida como contemplando a pluralidade, bem como a singularidade, a menos que o contexto requeira de outra maneira.
Características preferidas de cada aspecto da presente invenção podem ser descritas com relação a qualquer um dos outros aspectos.
Outras características da presente invenção ficarão evidentes a partir dos exemplos a seguir. De um modo geral, a presente invenção se estende a qualquer um inédito, ou qualquer combinação inédita, das características descritas nesta especificação (incluindo todas as reivindicações e os desenhos em anexo). Assim, características, números inteiros, compostos, frações químicas ou grupos descritos em conjunto com um aspecto particular, modalidade ou exemplo da presente invenção devem ser entendidos como aplicáveis a qualquer outro aspecto, modalidade ou exemplo aqui descrito, a menos que incompatível com eles.
Além do mais, a menos que de outra forma estabelecido, qualquer característica aqui descrita pode ser substituída por uma característica alternativa que serve para o mesmo propósito ou similar.
Os seguintes exemplos ilustram as propriedades de composições de combustível diesel preparadas de acordo com a presente invenção e estima seus efeitos no desempenho dos motores a diesel com turbocompressor.
Exemplo 1
Esses experimentos investigaram o efeito da viscosidade e densidade do combustível no desempenho da aceleração de motores a diesel com turbocompressor ao longo de uma faixa de velocidade do motor, demonstrando como a presente invenção pode ser usada para melhorar o desempenho em baixa velocidade.
Três composições de um combustível diesel foram testadas. Combustível A foi formulado para ter a viscosidade e densidade mínimas exigidas pela norma EN-590 (2,0 mm /s (centistokes) a 40°C e 0,820 g/cm a 15°C, respectivamente). Combustível B foi formulado para ter uma densidade EN-590 mínima, mas a viscosidade EN-590 máxima (4,5 mm2/s (centistokes) a 40°C). Combustível C teve a densidade EN-590 máxima (0,845 g/cm3 a 15°C) e viscosidade. Assim, enquanto os combustíveis A e C representaram dois extremos em termos de viscosidade e densidade, o combustível B foi testado de maneira a desacoplar os efeitos da viscosidade e densidade.
Para atingir estas especificações os três combustíveis foram definidos da seguinte forma:
Combustível A: 41,2 litros de combustível de um combustível de base a diesel sueco de classe 1 (por exemplo, Shell, densidade = 0,811 g/cm3; VK 40 = 1,95 mm2/s (centistokes) ) misturado com 25,8 litros de XKTVI 5,2 (um óleo base com índice de viscosidade extra alto, por exemplo, Shell, densidade = 0,81 g/cm , 40 VK tipicamente = 4,8 mm /s (centistokes)), 13,0 litros de ShellSol™ A (por exemplo, Shell; densidade tipicamente = 0,875 g/cm3; VK 40 = 0,76 mm2/s (centistokes)) e 16,4 g de aditivo de lubricidade Paradyne™ 655 (por exemplo, Paramins).
Combustível B: 37,6 litros de HVI 115 (um óleo base de índice de viscosidade alto derivado mineral, por exemplo, Shell; densidade tipicamente = 0,875 g/cm e 40 VK tipicamente - 3,4 mm /s (centistokes)) misturado com 29,1 litros de XHVI 5.2, 4,7 litros de Ondina ™ EL (por exemplo, Shell; densidade = 0,85 g/cm , VK 40 = 15,5 mm /s (centistokes)), 4,4 litros de combustível para motores a diesel de base sem de enxofre (por exemplo, Shell, densidade - 0,839 g/cm3; VK 40 = 2,92 mm2/s (centistokes))
4,2 litros de Jet3 * 1 Al (um combustível de jato de querosene, por exemplo,
Shell, densidade = 0,797 g/cm3; VK 40 = 1,11 mm2/s (centistokes)) e 16,4 g de Paradyne™ 655.
Combustível C: 63,2 litros de combustível de base de diesel sem enxofre usado em combustível B, misturado com 12,7 litros de Risella™ EL □ (um óleo mineral, por exemplo, Shell, densidade = 0,822 g/cm ; VK 40 = 13,6 mm2/s (centistokes )), 4,1 litros de Ondina ™ EL e 16,4 g de Paradyne™ 655.
As propriedades dos três combustíveis estão resumidas na 10 tabela 1 a seguir.
Tabela 1
Propriedade Método de teste Combustível A Combustível B Combustível C
Densidade a 15°C (g/cm3) ASTM D-4052 0,8212 0,8203 0,8455
Destilação (°C) ASTM D-86
IBP 168,2 197,2 195,6
10% 186,1 243,1 250,9
20% 196,2 262,8 264,7
30% 208,7 278 276,8
400 225,6 291,3 287,3
50% 244,2 303,3 297,7
60% 259,8 314,2 307,8
70% 275,1 324,9 318,2
80% 295,5 336,5 329,9
90% 327,9 352,4 346,1
95% 347,3 364,9 359,2
FBP 353 369,5 362,6
Rec. a240°C (%v/v) 47,6 8,9 4,9
Rec. a250°C (%v/v) 53,6 12,9 9,6
Rec. a 340°C (%v/v) 93,1 82,5 86,9
Rec. a 350°C (%v/v) 95,8 88,7 91,8
Cetano — medido BASF 53,9 68,5 58,2
Número de cetano derivado IP 498/06 58,8 69,5 64,1
CCI IP 364/84 51,6 64,0 54,3
CCI IP 380/94 51,5 69,9 57,2
VK 40 (mm2/s (centistokes)) ASTM D-445 1,971 4,057 4,179
Ponto de turvação (°C) ASTM D-5773 -20, -21 * -4, -5* -14, -15*
Enxofre (WDXRF) (mg/kg) ASTM D-2622 5 53 27
Carbono(% em peso) ASTM D-5291 86,1 85,6 86,3
Hidrogênio (% em peso) ASTM D-5291 13,8 14,4 13,8
Valor calorífico (Cal (IT)/g): Gross Net ASTM D-240 10960 10260 11050 10320 10980 10280
Aromáticos de HPLC IP 391 (mod)
Mono (% em peso) 19,6 9,4 20,3
Di (% em peso) <0,1 1,6 1,3
Tri (% em peso) <0,1 0,2 0,1
Total (% em peso) 19,6 11,2 21,7
Lubricidade (mícron) ISO 12156 377,420 220,218 311,365
* medições repetidas
Dois veículos foram usados nos testes para demonstrar o uso da invenção presente em diferentes tipos de motor (diesel) de ignição por compressão com turbocompressor e sistemas diferentes sistemas de gerenciamento de motor (EMSs). As propriedades chave dos dois veículos estão resumidas na tabela 2 a seguir.
Tabela 2
Motor 1 Motor 2
Nome Toyota™ Avensis™ 2.0 D4-D Vauxhall GM™ Vectra™ 1.9 CDTi
Descrição do motor Projeto do motor D4-D liberado em 2003 Motor de colaboração da Fiat/GMTM novo em 2003
Código do motor/ deslocamento/ planejamento 1CD-FTV/2.0/4L Z19-DTH/1.9/4L
Rendimento (kW) 81 110
Sistema de injeção de combustível Trilho comum Trilho comum
EMS Denso™ Bosch™EDC 16
O procedimento de ajuste do veículo foi o seguinte. Antes do teste, os veículos de teste foram verificados para segurança. Todos estavam equipados com linhas de combustível para permitir o abastecimento de uma fonte externa e permitir mudança de combustível mais fácil.
Como parte do processo de seleção de veículos, checagens foram feitas para assegurar que a pressão de ar de carga, o volume de injeção, o tempo de injeção e velocidade do motor pudessem ser registrados todos do sistema de gerenciamento do motor (EMS), utilizando ferramentas de diagnóstico no quadro (OBD).
No caso do Vauxhall™ Vectra™, todos os parâmetros EMS estavam disponíveis utilizando a ferramenta do fabricante EMS (Tech-II). No caso do Toyota™ Avensis ™, apesar de todos os parâmetros que estarem disponíveis, apenas quatro podem ser registrados a qualquer momento para dar uma resolução de registro suficiente, estes parâmetros sendo registrados usando a ferramenta do fabricante EMS (Toyota/Denso™ Intelligent Tester). Devido a esta capacidade mais limitada de registro EMS, algumas alterações tiveram que ser feitas na sequência de testes para o motor Toyota ™, em particular, corridas de força foram realizadas em duplicata, a fim de permitir que o tempo de injeção fosse registrado durante a segunda corrida.
O procedimento de teste do motor para cada veículo foi como se segue. O veículo foi conduzido até a velocidade inicial escolhida e colocado na engrenagem desejada. Válvula totalmente aberta (WOT) foi aplicada e um período de oito minutos de estabilização foi executado. Esta estabilização permitiu que o dinamômetro portátil utilizado atingisse o controle da velocidade do rolo, uma vez que um pequeno excesso inicial da porta de baixa velocidade ocorre no ponto de aplicação do WOT, devido à carga do veículo súbita no dinamômetro.
Depois do período de estabilização, a parte de medição do processo começou. A medição da curva de força vinculou o acionamento do dinamômetro de um ponto de baixa velocidade (40 km/h, combinando um motor de baixa velocidade normal) até um ponto de alta velocidade (140 km/h, combinando um motor de alta velocidade típica), em um tempo fixo (18 segundos), a uma taxa de aceleração constante. Durante o teste, o pedal do acelerador do veículo foi mantido em 100 % e o dinamômetro absorveu a energia produzida pelo veículo à medida em que ele foi acelerado através da faixa de velocidade do motor. A potência nos rolos foi registrada em uma alta taxa de aquisição (~ 50 Hz) em toda a curva de potência.
A sequência de teste foi projetada para testar cada combustível quatro vezes ao longo de um período de um único dia em cada um dos veículos. Isso deu uma matriz de doze combustíveis aleatorizada para cada dia com uma quebra natural no meio:
Ordem do teste diário = ABCBCA-CABABC.
Usando esta sequência de teste de combustível, os testes foram concluídos seguindo o protocolo da tabela 3 a seguir.
Tabela 3
Estágio Descrição Combustível
1 Aquecimento do veiculo & dinamômetro Tanque
2 Jato de combustível & estabilização A
3 Curva de potência + log SEM (xl) A
4 lato de combustível & estabilização B
5 Curva de potência + log SEM (xl) B
6 Etc...(repetido de acordo com a sequência do combustível)
Os resultados obtidos durante o período de 18 segundo de aceleração são mostrados nas tabelas 4 a 9 a seguir. Destes:
• Tabelas 4 e 5 mostram como a potência e torque do motor variam com a velocidade do motor para os motores Toyota™ e Vauxhall™, respectivamente, em cada caso, para os três combustíveis A, B e C.
• Tabelas 6 e 7 mostram como a pressão de ar de carga (pressão de alimentação) variou com a velocidade do motor para os motores Toyota™ e Vauxhall ™, respectivamente, mais uma vez em cada caso, para os combustíveis A, B e C.
· Tabelas 8 e 9 mostram como o volume/quantidade de injeção de combustível varia com a velocidade do motor para o Toyota ™ e os motores Vauxhall™, respectivamente, em cada caso, para os combustíveis de A, B e C.
Tabela 4
Combustível A Combustível B Combustível C
Velocidade do motor Potência Torque Potência Torque Potência Torque
(rpm) (kW) (Nm) (kW) (Nm) (fcW) (Nm)
1100 14,51 126,0 14,83 128,8 14,75 128,1
1200 16,36 130,2 16,70 133,0 16,69 132,9
1400 21,94 149,7 22,68 154,8 22,80 155,6
1600 29,87 178,4 30,91 184,6 31,35 187,2
1650 31,78 184,0 33,13 192,0 33,55 194,1
1700 33,90 190,5 34,95 196,3 35,25 198,1
1750 35,83 195,6 40,68 222,2 42,35 231,3
1800 41,42 219,8 43,29 229,8 43,81 232,5
1850 42,65 220,3 42,75 220,7 43,53 224,8
1900 42,98 216,2 44,23 222,4 45,33 227,8
2000 46,75 223,3 47,92 228,9 48,40 231,2
2200 51,21 222,4 52,55 228,2 48,44 231,3
3000 64,33 204,9 66,24 211,0 66,66 212,3
3800 66,90 168,2 70,48 177,2 71,04 178,6
Tabela 5
Combustível A Combustível B Combustível C
Velocidade do motor Potência Torque Potência Torque Potência Torque
(rpm) (kW) (Nm) (kW) (Nm) (kW) (Nm)
1200 15,28 121,6 16,84 134,1 16,51 131,4
1400 18,33 125,1 19,01 129,7 19,13 130,5
1600 20,85 124,5 22,36 133,5 22,49 134,3
1800 30,99 164,5 30,62 162,5 32,24 171,1
1850 33,30 172,1 34,20 176,6 35,18 181,7
1900 36,05 181,4 37,67 189,3 38,58 193,9
1950 39,03 191,3 41,47 203,2 41,85 205,1
2000 42,08 201,0 44,37 212,0 46,43 221,8
2050 45,25 210,7 53,70 250,2 54,85 255,7
2100 51,68 235,2 58,27 265,1 59,00 268,3
2150 57,10 253,5 62,20 276,4 63,05 280,2
2200 61,68 267,9 64,20 278,7 64,23 278,8
2250 64,03 271,8 64,30 273,0 64,60 274,4
2300 65,30 271,3 65,47 271,7 65,75 273,1
2350 66,48 270,2 66,63 270,8 67,40 274,2
2400 68,03 270,7 68,43 272,3 68,73 273,6
2600 72,10 264,8 73,90 271,7 74,65 274,4
2800 75,33 257,0 77,63 265,0 77,90 266,0
3000 81,58 259,7 83,17 264,8 83,38 265,5
4000 91,00 217,3 92,87 221,7 93,70 223,8
Tabela 6
Combustível A Combustível B Combustível C
Velocidade do motor (rpm) Admissão (kPa) Admissão (kPa) Admissão (kPa)
1100 120,5 121,2 121,2
1200 122,5 124,4 124,4
1400 133,9 135,2 135,8
1600 150,8 154,3 155,2
1800 177,8 182,3 182,4
2000 177,5 179,1 179,2
2200 174,6 175,8 176,0
3000 177,2 178,8 179,1
3800 183,5 188,1 189,8
Tabela 7
Combustível A Combustível B Combustível C
Velocidade do motor (rpm) Admissão (kPa) Admissão (kPa) Admissão (kPa)
1200 121,0 124,0 124,0
1400 130,0 131,8 132,0
1600 147,4 151,0 151,1
1800 177,4 182,8 183,4
2000 213,4 226,6 228,8
2200 230,2 220,6 220,5
3000 233,0 233,0 233,0
4000 234,0 234,0 234,0
Tabela 8
Combustível A Combustível B Combustível C
Velocidade do motor (rpm) Quantidade de injeção (mm3/tentativa) Quantidade de injeção (mm3/tentativa) Quantidade de injeção (mm3/tentativa)
1100 38,9 39,2 39,3
1200 39,5 40,0 40,0
1400 41,6 42,5 42,7
1600 47,5 48,5 48,7
1800 56,5 58,2 58,5
2000 57,1 57,5 57,7
2200 56,3 56,7 56,7
3000 56,3 56,7 56,8
3800 50,4 51,1 51,3
Tabela 9
Combustível A Combustível B Combustível C
Velocidade do motor (rpm) Quantidade de injeção (mm3/tentaliva) Quantidade de injeção (mm3/tentaliva) Quantidade de injeção (mm3/tentativa)
1200 42,6 43,5 43,4
1400 42,6 43,4 43,5
1600 48,5 50,5 50,9
1800 57,3 61,5 63,6
2000 72,1 72,7 73,0
2200 72,0 72,0 72,0
3000 67,9 67,9 67,9
4000 60,6 60,6 60,6
Note que os dados EMS foram registrados usando a ferramenta de comunicação OBD de OEM apropriado (fabricando do equipamento original). Desta forma, a precisão dos sensores utilizados e, assim, a confiabilidade das medições é desconhecida. Em particular, os volumes de injeção foram inferidos a partir da largura do pulso de injeção, vazões do injetor calculadas e propriedades do combustível estimadas; eles não podem, portanto, ser usados para quantificar as quantidades injetadas, mas podem ajudar a identificar tendências direcionais nos volumes de injeção de combustível.
Observe também que a ferramenta Tech II usada para interrogar o EMS do motor Vauxhall™ sofreu períodos de parada durante todos os testes, apesar de sua taxa de conexão relativamente alta (—20 Hz). Assim, enquanto que para os testes da Toyota™ os valores médios dos dados foram produzidos a partir de todos os testes concluídos em cada um dos combustíveis, os dados de Vauxhall™ estão apresentados para todas as corridas de teste concluídas de maneira a dar uma melhor indicação visual do comportamento do EMS, uma vez que a média do conjunto de dados incompleto pode ser enganosa.
Os dados nas tabelas 4-9 mostram claras diferenças no desempenho do motor dependendo do tipo de combustível. Em relação às medições de potência, por exemplo, um benefício do desempenho é evidente durante todo o período de aceleração para os dois combustíveis de alta viscosidade B e C em comparação com o combustível mais convencional A. Este benefício é particularmente visível em rotações mais baixas, onde os motores podem ser vistos a alcançar sua potência e torque máximos em uma menor velocidade do motor durante a execução dos combustíveis B e C que quando se utiliza combustível A.
A vantagem da pressão do ar de carga também é evidente com os combustíveis B e C com relação à menor viscosidade do combustível A. Para o motor Toyota™ esta vantagem está presente em toda a curva de potência, enquanto que para Vauxhall™, as diferenças de pressão parecem ser perdidas uma vez que a regulagem do ar de carga começa (ou seja, em rotações mais altas). No entanto, para ambos os motores o pico inicial na pressão ocorre a uma velocidade mais baixa do motor usando os dois combustíveis de maior viscosidade.
Um aumento do volume de injeção também é evidente usando os combustíveis B e C em comparação a A, esse aumento está presente em toda a faixa de velocidade do motor para o Toyota™ e até o início da regulagem do ar de carga para o Vauxhall™.
Dos dois combustíveis de viscosidade mais elevada, o combustível C de maior densidade parece em geral fornecer a vantagem de melhor desempenho, em particular em baixas velocidades.
O mesmo efeito é observado para ambos os motores testados, apesar do fato de que marcas diferentes de motores, e os diferentes tipos de sistema de gerenciamento do motor, estarem envolvidos.
De maneira a quantificar esses benefícios de desempenho as curvas de potência podem ser divididas em duas partes distintas. Primeiramente, uma faixa de velocidade baixa é definida como o ponto do início da curva de potência até o ponto quando a regulagem da pressão de ar de carga se toma evidente. O ponto de regulagem pode ser definido como o primeiro ponto em que a pressão de alimentação para de aumentar. Perfis de admissão montados a partir de dados gerados durante os testes anteriores mostram que a regulagem da pressão do ar ocorre mais tarde (isto é, em maior velocidade do motor) usando o combustível A de baixa viscosidade, baixa densidade que usando B e C. A segunda faixa de alta velocidade é definida como o ponto de início da regulagem da admissão e o final da curva de potência.
Usando os dados montados, as faixas de velocidade baixa e alta foram desta forma definidas para ambos os veículos de teste e para cada um dos combustíveis, para ajudar na análise dos dados subsequentes. Estas faixas são mostradas nas tabelas 10 e 11 para os motores Toyota™ e Vauxhall™, respectivamente.
Tabela 10
Região Faixa de ver/minuto Combustível
Velocidade baixa 1200- 1830 A
1200- 1790 B + C
Velocidade alta 2100-3950 A
2050-3950 B + C
Tabela 11
Região Faixa de ver/minuto Combustível
Velocidade baixa 1200-2100 A
1200 - 2050 B + C
Velocidade alta 2100-4100 A
2050-4100 B + C
Usando os dados montados da forma descrita anteriormente, o desenvolvimento da potência média para cada motor, sobre cada uma das duas faixas de velocidade, foi determinado para os três combustíveis do teste. Os resultados são mostrados nas tabelas 12-15 a seguir, das quais a tabela 12 contém os dados de baixa velocidade de alimentação do motor Toyota ™, a Tabela 13 os dados de velocidade de alta potência para o motor Toyota ™ e tabelas 14 e 15 os dados de baixa e alta velocidade de respectivamente para o motor Vauxhall™.
Tabela 12
Potência média (kW)
Combustível A B
Corrida 1 26,20 26,87 28,07
Corrida 2 27,17 27,04 27,78
Corrida 3 27,71 27,60 28,03
Corrida 4 27,73 28,32 27,96
% de beneficio com relação ao combustível A 0,92 2,72
Média (kW) 27,20 27,45 27,96
Limite de confiança (kW) 1,00 0,91 0,18
Tabela 13
Potência média (kW)
Combustível A B
Corrida 1 58,95 60,44 61,42
Corrida 2 59,50 60,45 61,39
Corrida 3 59,95 61,08 61,67
Corrida 4 59,64 61,63 61,47
% de beneficio com relação ao combustível A 2,29 3,22
Média (kW) 59,51 60,90 61,49
Limite de confiança (kW) 0,58 0,79 0,18
Tabela 14
Potência média (kW)
Combustível A B
Corrida 1 24,04 25,04 26,58
Corrida 2 25,13 25,61 25,83
Corrida 3 25,58 26,01 26,35
Corrida 4 25,06 n/a* 26,96
% de beneficio com relação ao combustível A 2,34 5,59
Média (kW) 24,95 25,55 26,43
Limite de confiança (kW) 0,91 0,90 0,66
Tabela 15
Potência média (kW)
Combustível A B
Corrida 1 80,06 81,51 82,04
Corrida 2 80,96 81,55 81,69
Corrida 3 80,78 81,77 82,00
Corrida 4 80,49 n/a* 82,26
% de benefício com relação ao combustível A 1,27 1,74
Média (kW) 80,57 81,61 82,00
Limite de confiança (kW) 0,54 0,25 0,33
* (corrida 4B não incluída na análise devido à EMS entrar em um evento de regeneração durante o teste.)
As tabelas 12 e 14 mostram uma clara vantagem no desenvolvimento da potência, na faixa de baixa velocidade, usando os combustíveis B e C, apesar das barras de erro grandes para ambos os combustíveis A e B que resultam da dispersão entre as corridas de teste individuais.
Conforme visto nas tabelas 13 e 15, uma vantagem no desenvolvimento da potência também é fornecida pelos combustíveis B e C na faixa de alta velocidade. A margem de benefício durante a seção de alta velocidade é um pouco maior que na área de baixa velocidade da curva de potência.
Outros dados registrados durante os testes anteriores mostraram (a) perfis de pressão no trilho comum média muito semelhante, através de toda a faixa de velocidades para os três combustíveis e (b) não houve diferença no tempo de injeção entre os três combustíveis de teste.
Vale ressaltar que nos testes anteriores, benefícios de desempenho maiores foram observados com o motor Toyota™ que com o Vauxhall ™ em toda a faixa de velocidades do motor. Na faixa de menor velocidade, maior energia de exaustão presente com a maior densidade e viscosidade dos combustíveis leva a um aumento na velocidade do turbocompressor e, assim, uma maior pressão de ar de carga em ambos os veículos. O SME reconhece esta vantagem e a quantidade de combustível injetada é aumentada. Consequentemente, o torque de pico é atingido a uma velocidade mais baixa do motor. Na faixa de maior velocidade, pressão de ar de carga é controlada na Vauxhall™ pelo EMS do Bosch™, por ajuste adequado da VGT (turbina de geometria variável), para eliminar as diferenças de admissão entre os combustíveis. Isto, por sua vez, elimina as diferenças de pressão que são vistas na faixa de baixa velocidade. Similarmente, as vantagens na quantidade de combustível injetada também são eliminadas na faixa de maior velocidade para o motor Vauxhall ™. No motor Toyota™, ao contrário, uma maior pressão de ar de carga é mantida com os combustíveis de maior densidade e/ou viscosidade em alta velocidade, bem como a faixa de baixa velocidade. Consequentemente, uma maior quantidade de combustível injetada também é mantida em toda a faixa, e o benefício de potência resultante média é maior para este carro do que para o Vauxhall™.
Dado o nível de sofisticação dos sistemas EMS modernos, no entanto, é surpreendente ver um benefício tão importante no desempenho da aceleração em resposta às mudanças nas propriedades de combustível. Também é surpreendente que, pelo menos em faixas de velocidades mais baixas do motor, o benefício é observado para os diferentes tipos e marcas de motor e no sistema particular de gerenciamento de motor.
Os benefícios do desempenho demonstrados nos testes são prováveis de se manifestar, em uso, como uma aceleração de carga completa mais rápida. Em outras palavras, o condutor do motor deve perceber o chamado benefício de “retomada” na aceleração de carga completa. Em particular, no caso de um combustível de alta densidade, este efeito pode muito bem ser percebido em toda a faixa de velocidades do motor, devido à maior massa injetada, mas o efeito tende a ser enfatizado em rotações mais baixas e, em particular em tomo do valor do torque de pico (geralmente em tomo de 2.000 rpm), torque máximo a ser alcançado - por meio da presente invenção - de forma mais rápida e em uma velocidade mais baixa do motor.
Conforme discutido anteriormente, acredita-se que os efeitos subjacentes da presente invenção podem ser devido ao seguinte mecanismo. Um combustível de maior viscosidade, adequadamente também maior densidade, dará um aumento na massa de combustível injetada, e por sua vez, um aumento na energia de exaustão. Esta energia será aproveitada pelo turbocompressor, que irá então distribuir uma pressão de ar mais elevada em velocidade mais baixa do motor. A pressão de ar de carga será reconhecida pelo EMS, que aumentará o volume de combustível injetado (por meio da largura do pulso), a fim de utilizar o ar de carga extra, aumentando assim ainda mais a potência. O resultado é que o torque do motor de pico pode ser alcançado em menor velocidade do motor, devido ao melhor desempenho do turbocompressor.
Efeitos semelhantes aos descritos anteriormente, ou seja, melhorias no desempenho da velocidade de aceleração baixa, devido ao aumento da viscosidade do combustível, também foram observados nos testes realizados em outros motores a diesel com turbocompressor, inclusive os descritos nos exemplos 2 e 3 a seguir.
O benefício na potência que é evidente para os combustíveis B e C com relação ao A pode estar relacionado às densidades e viscosidades do combustível através da análise de regressão linear sobre os dados de potência média. Um resumo desta análise é apresentado a seguir.
Primeiramente com relação ao motor Toyota™, olhando apenas os dados da faixa de alta velocidade (uma vez que o desempenho aqui é menos transitório), a tabela 16 a seguir mostra os dados utilizados na análise.
Tabela 16
Combustível Teste no. Potência média (kW) Densidade a 15°C (g/cm3) (ASTM D-4052) Viscosidade a 40°C (mm2/s (cSt)) (ASTM D-445)
A 1 58,95 0,8212 1,971
B 1 60,44 0,8203 4,057
C 1 61,42 0,8455 4,179
A 2 59,50 0,8212 1,971
B 2 60,45 0,8203 4,057
C 2 61,39 0,8455 4,179
A 3 59,95 0,8212 1,971
B 3 61,08 0,8203 4,057
3 61,67 0,8455 4,179
A 4 59,64 0,8212 1,971
B 4 61,63 0,8203 4,057
C 4 61,47 0,8455 4,179
Análise de regressão linear dos dados de potência na faixa de velocidade alta da Toyota ™ deu os resultados mostrados na tabela 17 a seguir.
Tabela 17
Coeficientes Erro padrão Estat. t Valor-p 95 % inferior 95 % superior
Interseção 41,718 9,698 4,302 0,002 19,779 63,657
Densidade 20,046 11,980 1,673 0,129 -7,054 47,146
Viscosidade 0,675 0,138 4,891 0,001 0,363 0,987
Isto dá um coeficiente de regressão relacionado à densidade de
20,05 a 87,1 % de confiança (P = 0,129), e também um coeficiente de regressão para viscosidade de 0,675 a 99,9 % de confiança (P = 0,001). Esta análise mostra que um benefício de potência significativo (95 % de confiança) vem do aumentando da viscosidade do combustível.
Para quantificar os coeficientes em termos absolutos,um aumento de 1 mm /s (centistokes) na viscosidade do combustível resulta em um aumento de potência de cerca de 0,68 kW no motor Toyota™ testado. Um □ aumento de 10 kg/m3 (0,010 g/cm ) na densidade do combustível rende um aumento na potência de 0,20 kW.
Com relação ao motor Vauxhall™, novamente olhando apenas os dados da faixa de alta velocidade a tabela 18 a seguir mostra os dados utilizados na análise.
Tabela 18
Combustível Teste no. Potência média (kW) Densidade a 15°C (g/cm3) (ASTM D-4052) Viscosidade a 40°C (cSt) (ASTM D-445)
A 1 80,06 0,8212 1,971
B 1 81,51 0,8203 4,057
C 1 82,51 0,8455 4,179
A 2 80,96 0,8212 1,971
B 2 81,55 0,8203 4,057
C 2 81,69 0,8455 4,179
A 3 80,78 0,8212 1,971
B 3 81,77 0,8203 4,057
C 3 82,00 0,8455 4,179
A 4 80,49 0,8212 1,971
B 4 81,6* 0,8203 4,057
Ç 4 82,26 0,8455 4,179
* (a corrida B4 é calculada como a média dos testes Bl, B2 e B3, uma vez que um valor real foi necessário para completar uma análise de regressão. Nenhum valor verdadeiro foi de fato registrado para o teste de B4, uma vez que o SME entrou em um evento durante o teste de regeneração.)
Análise de regressão linear para os dados de potência de alta velocidade de Vauxhall™ deu os resultados apresentados na Tabela 19.
Tabela 19
Coeficientes Erro padrão Estat. t Valor-p 95 % inferior 95 % superior
Interseção 65,128 7,274 8,953 0,000 48,672 81,584
Densidade 17,595 8,986 1,958 0,082 -2,732 37,922
Viscosidade 0,505 0,104 4,878 0,001 0,271 0,739
Isto dá um coeficiente de regressão relacionado à densidade de 17,60 a 91,8 % de confiança (P = 0,082), e também um coeficiente de regressão para viscosidade de 0,505 a 99,9 % de confiança (P = 0,001). Novamente, essa análise mostra um benefício de potência significativo (95 % de confiança) de aumento da viscosidade.
Para quantificar os coeficientes em termos absolutos, um aumento de 1 mm2/s (centistokes) na viscosidade do combustível resulta em um aumento de potência de cerca de 0,51 kW no motor Vauxhall™. Um aumento de 10 kg/m3 (0,010 g/cm ) na densidade do combustível rende um aumento da potência de 0,18 kW.
Devido à similaridade das respostas dos veículos para viscosidade e densidade do combustível é necessário realizar uma análise de regressão conjunta nos dois veículos. Isso resulta em coeficientes de regressão para viscosidade de 0,60 KW/(mm2/s) (kW/centistokes) e para densidade de 19 kW/(g/cm). Ambos os coeficientes são significativos em acima de 95 % de confiança.
Exemplo 2
Experimentos análogos aos do exemplo 1 foram realizados em um carro Audi ™ equipado com um motor a diesel injetor de unidade de turbocompressor e um SEM da Bosch™.
Duas composições de um combustível diesel foram testadas, combustível D com uma viscosidade e densidade na extremidade inferior da especificação do combustível diesel EN-590 (2,0 mm /s (centistokes) a 40°C (ASTM D-445) e 0,821 g/cm3 a 15°C (ASTM D-4052), respectivamente) e combustível E com viscosidade e densidade na extremidade superior da especificação (4,0 mm2/s (centistokes) a 40°C e 0,845 g/cm3 a 15°C, respectivamente). Essas composições foram formuladas conforme mostrado a seguir.
Combustível D: 308,8 litros de combustível de base diesel sueco de classe 1 (por exemplo, Shell, densidade = 0,811 g/cm ; VK 40 = 1,95 mm2/s (centistokes)) misturado com 193,8 litros de XHVI 5,2, 97,4 litros de Shellsol ™ A (por exemplo, Shell) e 123,2 g de Paradyne™ 655.
Combustível E: 159,7 litros de combustível de base diesel sem enxofre (por exemplo, Shell, densidade = 0,832 g/cm e VK 40 - 2,86 mm /s (centistokes)) misturado com 169,8 litros de XHVI 5,2, 19,6 litros de um combustível a diesel (GtL) derivado de Fischer-Tropsoh (por exemplo, Shell; densidade = 0,7846 g/cm3; VK 40 = 3,497 nnm2/s (centistokes)), 225,8 litros de HVI 115, 25,0 litros de Ondina™ EL Shell (por exemplo,) e 126,3 g de Paradyne™ 655.
O desempenho da aceleração foi medido utilizando um dinamômetro de chassis portátil, medindo também ao mesmo tempo a potência em condições de carga completa em estado estacionário, em 2.000, 2.600 e 3.300 rpm. Software VAGCOM™ (por exemplo, Volkswagen AG) foi usado para registrar a velocidade do motor, a quantidade de injeção, tempo de injeção, o fluxo de massa, pressão ambiente e pressão de admissão (VAGCOM™ designação: blocos de medição 1, 4 e 10).
Os resultados são apresentados nas tabelas 20 e 21 a seguir, mas quais a tabela 20 mostra como as quantidades de combustível injetadas e pressões turbo de admissão variaram com a velocidade do motor, para ambos os combustíveis, e a tabela 21 mostra como o torque do motor e a potência variam com a velocidade do motor.
Tabela 20
Velocidade do motor (rpm) Quantidade de combustível injetada (mg/tentativa) Pressão turbo de admissão (mBar)
Combustível D Combustível E Combustível D Combustível E
1100 32,9 34,2 1255 1314
1200 33,5 34,7 1262 1363
1400 36,9 39,5 1360 1581
1600 44,3 52,2 1594 1969
1800 58,3 60,4 1982 2419
2000 59,4 59,5 2440 2237
2200 59,3 59,3 2242 2414
3000 55,1 55,1 2344 2322
4000 49,0 49,0 2174 2220
Tabela 21
Velocidade do motor (rpm) Torque (Nm) Potência (kW)
Combustível D Combustível E Combustível D Combustível E
1100 126,1 127,7 14,5 14,7
1200 130,2 135,3 16,4 17,0
1400 149,3 158,2 21,9 23,2
1600 184,3 202,6 30,9 34,0
1800 253,1 284,7 47,7 53,7
2000 288,8 290,7 60,5 60,9
2200 289,7 303,8 66,7 70,0
3000 277,5 348,5 87,2 73,6
4000 218,2 509,3 91.4 95,1
Novamente estes dados mostram um benefício de desempenho claro usando o combustível E com viscosidade mais alta, maior densidade, as diferenças entre os dois combustíveis sendo particularmente acentuada em velocidades mais baixas. O torque e pressão turbo de admissão de pico foram alcançados em uma menor velocidade do motor usando o combustível E. Quantidades de injeção também foram significativamente mais elevadas usando o combustível E na faixa de baixa velocidade até o início da regulamentação da admissão (que ocorreu a uma velocidade mais baixa do motor que utiliza combustível E (em tomo de 1.800 rpm) em relação ao combustível D (em tomo de 1.950 rpm)).
Exemplo 3
Experimentos análogos aos do exemplo 1 foram realizados em veículos com turbo compressor adicionais:
a) um Volkswagen™ Passat™ 2.5 V6 TDI, primeiramente registrado em 2004, equipado com um sistema de injeção Bosch ™ de bomba de distribuição rotativa;
b) um GM ™ Corsa™ 1.3 CDTI, primeiramente registrado em 2005, equipado com um motor a diesel de trilho comum Bosch ™ EMS;
c) um BMW 320D ™ SE, primeiramente registrado em 2004, equipado com um motor a diesel de trilho comum Bosch ™ EMS.
Duas composições de combustível de teste foram utilizadas.
Combustível F (baixa potência) tinha uma viscosidade de 1,473 mm /s (centistokes) a 40°C (ASTM D-445), uma densidade de 0,8222 g/cm3 a 15°C (ASTM D-4052) e um poder calorífico inferior (ASTM D-240) de 42,73
MJ/kg. Combustível G (alta potência) teve uma viscosidade de 4,527 mm /s □ (centistokes) a 40°C, uma densidade de 0,8413 g/cm a 15°C e um poder calorífico inferior de 43,07 MJ/kg. Essas composições foram formuladas conforme mostrado a seguir.
Combustível F: 57,9 litros de Shellsol™ A misturados com 435,8 litros de querosene (por exemplo, Shell; densidade = 0,799 g/cm , VK 40 = 1,14 mm2/s (centistokes)) e 106,3 litros de Risella ™ EL (um óleo mineral, por exemplo, Shell, densidade = 0,822 g/cm ; VK 40 = 13,6 mm /s (centistokes)).
Combustível G: 166,6 litros de querosene inodoro (por exemplo, Shell, densidade = 0,788 g/cm3; VK 40 ~ 1,1 mm2/s (Centistokes)) misturados com 21,5 litros de XEM1 5.2, 126,8 litros de combustível de base diesel de alta de ebulição (por exemplo, Shell, densidade = 0,835 g/cm3; VK 40 = 4,01 mm2/s (centistokes)) e 285,8 litros de Risella ™ EL.
A tabela 22 a seguir apresenta, para cada um dos veículos testados, a porcentagem do benefício da potência e a porcentagem de aumento da pressão de admissão usando o combustível G em comparação com combustível F.
Tabela 22
Velocidade do motor VW™I ’assat™ GM™ Corsa™ BMW™
Benefício da potência (%) Aumento na pressão de admissão (%) Benefício da potência (%) Aumento na pressão de admissão (%) Benefício da potência (%) Aumento na pressão de admissão (%)
1300 2,4 7,2 1,2 2,9 1,3 4,6
1500 4,6 9,1 2,4 4,1 2,6 5,9
1700 6,6 9,3 4,7 4,0 3,3 -1,1
1900 7,2 4,2 4,4 4,1 2,6 0,0
2100 7,0 -1,6 3,9 1,4 3,1 0,0
2300 6,5 0,1 3,3 0,6 2,6 0,8
3000 6,7 -0,8 2,9 0,4 1,5 -0,3
4000 5,7 0,2 4,5 -0,2 1,0 0,0
Como para aos outros motores testados, observou-se que maior viscosidade e densidade do combustível G deu melhorias significativas no desempenho de aceleração em velocidades mais baixas do motor. Como para o motor Vauxhall™ testado no exemplo 1, as diferenças de desempenho entre os dois combustíveis de teste tomou-se, em geral, menos perceptível em todas as velocidades mais elevadas do motor.
Em baixas velocidades do motor, teste de maior viscosidade e densidade do combustível resultou em uma pressão de admissão maior, e uma pressão de alimentação máxima precoce, que usando o combustível de menor viscosidade e densidade.
Para o motor BMW™, por exemplo, entre as velocidades do motor de cerca de 1.300 e 1.700 rpm, a diferença de potência entre os dois combustíveis de teste aumentou rapidamente até cerca de 3 % ou mais, em tomo de 1.700 rpm. Isto é provavelmente devido à retroalimentação positiva do turbocompressor que, conforme descrito anteriormente, que subiu descontroladamente. Nesta faixa de velocidade a pressão de admissão também foi significativamente (até cerca de 6 %) maior com a maior viscosidade e densidade do combustível G. Em velocidades mais altas, essas diferenças desapareceram à medida em que a pressão de admissão ficou mais firmemente controlada pelo EMS. Tendências semelhantes foram observadas em todos os motores testados.
Realizando experimentos análogos, usando uma faixa de outros veículos, efeitos similares foram observados: a maior viscosidade e densidade do combustível causou melhorias significativas no desempenho da aceleração em baixas velocidades do motor, ao menos até o momento em que a regulagem do EMS da pressão de ar de carga começa. Os motores testados incluíram motores a diesel de EUI com turbocompressor, de trilho comum e de bomba de distribuição rotativa, com sistemas de gerenciamento de motor tanto Bosch™, Delphi™, Denso™ quanto Fiat™. Os veículos de teste incluíram Volkswagen™, Toyota™, Ford™, Renault™, GM™, Honda™, Mercedes™, BMW™, Fiat™, Peugeot™ e Audi™.

Claims (8)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Uso de um componente que aumenta a viscosidade em uma composição de combustível diesel, caracterizado pelo fato de ser para o propósito de reduzir a velocidade do motor de um motor a diesel com turbocompressor no qual
    5 a composição de combustível é ou deve ser introduzida, ou de um veículo acionado por um tal motor, na qual o turbocompressor atinge sua velocidade máxima quando acelerado a uma velocidade de motor na faixa de 1.200 a 2.200 rpm.
  2. 2. Uso de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as velocidades de motor são na faixa de 1.200 a 2.200 rpm.
    10
  3. 3. Uso de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as velocidades de motor são na faixa de 1.200 a 1.900 rpm.
  4. 4. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que tem o propósito de diminuir, pelo menos em um grau, uma deterioração no desempenho de aceleração do motor devido a uma
    15 outra causa.
  5. 5. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a viscosidade cinemática a 40°C (VK 40) da composição de combustível diesel, incluindo o componente que aumenta viscosidade usado na mesma, é de 2,8 mm2/s (centistokes) ou superior.
    20
  6. 6. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o componente que aumenta viscosidade é selecionado de um componente de combustível derivado de Fischer-Tropsch, um óleo, um alquil éster de ácido graxo e combinações dos mesmos.
  7. 7. Uso de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de
    25 que o óleo é um óleo derivado de Fischer-Tropsch.
  8. 8. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que um componente que aumenta a densidade é usado na composição de combustível diesel, juntamente com o componente que aumenta viscosidade.
    Petição 870170085110, de 06/11/2017, pág. 7/7
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