ES2343759T3

ES2343759T3 - Procedimiento de funcionamiento de un motor que utiliza una composicion lubricante que comprende una dispersion coloidal de una tierra rara para catalizar la combustion de hollines.

Info

Publication number: ES2343759T3
Application number: ES07703988T
Authority: ES
Inventors: Virginie Harle; Stephan Verdier; Claire Pitois; Gilbert Blanchard
Original assignee: Rhodia Operations SAS
Current assignee: Rhodia Operations SAS
Priority date: 2006-01-30
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2010-08-09
Anticipated expiration: 2027-01-18
Also published as: CN101375027A; CN101375027B; US20090241523A1; WO2007085561A1; ATE462875T1; EP1989407B1; EP1989407A1; FR2896824A1; FR2896824B1; DE602007005615D1

Abstract

Un procedimiento de funcionamiento de un motor susceptible de producir gases de escape que contienen partículas y equipado con un tubo de escape provisto de un filtro de partículas, en el que las partículas se atrapan sobre dicho filtro y se procede periódicamente a la combustión de las partículas atrapadas y en el que, con vistas a catalizar la combustión de dichas partículas, se utiliza como composición lubricante del motor una composición que resulta de la mezcla de: - un aceite lubricante; - una dispersión coloidal; caracterizada porque la dispersión coloidal comprende partículas de un compuesto de cerio y de hierro y un agente anfífilo, partículas que son como mínimo 90% monocristales y presentan un d50 comprendido entre 1 y 5 nm.

Description

Procedimiento de funcionamiento de un motor que utiliza una composición lubricante que comprende una dispersión coloidal de una tierra rara para catalizar la combustión de hollines.

La presente invención se refiere a un procedimiento de funcionamiento de un motor que utiliza una composición lubricante que comprende una dispersión coloidal de una tierra rara para catalizar la combustión de hollines.

Se sabe que durante la combustión del gasóleo en un motor diesel, los productos carbonados tienen tendencia de formar hollines, que se consideran nocivos tanto para el medio ambiente como para la salud. Se investigan, desde hace tiempo, técnicas que permitan reducir la emisión de estos hollines o partículas carbonadas. El mismo problema se plantea para los motores de gasolina que funcionan con mezcla pobre (en inglés, motores "lean-bum") que emiten también tales partículas.

Una solución satisfactoria y utilizada actualmente a gran escala consiste en recoger las partículas sobre un filtro que se regenera regularmente para evitar su colmatación. La regeneración del filtro se facilita tanto más cuanto que la temperatura de autoinflamación de los hollines es baja, lo que se puede obtener mediante la introducción de un catalizador en medio mismo de los hollines durante la combustión. Esta tecnología, conocida con el nombre de "Catálisis soportada sobre combustible" o FBC (por sus siglas en inglés) se utiliza también ampliamente. Los hollines con estos aditivos presentan una temperatura de autoinflamación suficientemente baja para estar frecuentemente al alcance durante una marcha normal del motor o durante los ciclos de regeneración específicos.

Así, el documento FR 2 833 862 describe una dispersión coloidal de hierro utilizable como adyuvante de la combustión de hollines para un motor diesel. Esta dispersión se aplica en el carburante.

El documento DE 41 33 137 A1 describe un aceite lubricante que contiene un aditivo para la combustión de hollines para un motor diesel. La naturaleza de este aditivo no se ha precisado.

Aunque la tecnología FBC sea satisfactoria, existe sin embargo una necesidad de otras tecnologías alternativas de forma que se pueda disponer de la gama más amplia posible de soluciones y que se pueda así responder al problema de reducción de la emisión de las partículas nocivas que son las condiciones en las que se plantea este problema.

Luego el objeto de la invención es proponer tal nueva tecnología.

Con este objetivo, la invención se refiere a un procedimiento de funcionamiento de un motor susceptible de producir gases de escape que contienen partículas y equipado con un silenciador provisto de un filtro de partículas, en el que se atrapan las partículas sobre dicho filtro y se procede periódicamente a la combustión de las partículas atrapadas y que se caracteriza porque con vistas a la combustión de dichas partículas, se utiliza como composición lubricante del motor una composición que resulta de la mezcla de:

- un aceite lubricante;

- una dispersión coloidal que comprende partículas de un compuesto de al menos una tierra rara y un agente anfífilo.

El procedimiento de la invención tiene la ventaja de suprimir la presencia de depósito específico para el catalizador de la combustión de los hollines y de un dispositivo de dosificación del mismo en el carburante, contrariamente al procedimiento que utiliza la tecnología FBC.

Otras características, detalles y ventajas de la invención irán apareciendo de forma todavía más completa con la lectura de la descripción siguiente, así como con los diversos ejemplos concretos pero no limitantes, destinados a ilustrarla.

Por tierra rara se entiende en esta misma descripción los elementos del grupo constituido por itrio, escandio y los elementos de la tabla periódica de número atómico comprendido entre 57 y 71, ambos inclusive.

La composición de la invención proviene de una mezcla de dos elementos esenciales: el aceite lubricante y la dispersión coloidal.

Los aceites lubricantes son muy conocidos por el experto en la técnica. Se puede recordar que estos productos contienen un aceite de base con propiedades lubricantes. Este aceite a base puede ser un aceite mineral derivado del petróleo, a base de parafinas, de compuestos aromáticos o de isoparafinas y de mezclas de estos compuestos. El aceite mineral se puede obtener por destilación a vacío de un petróleo bruto, a continuación el destilado obtenido se hidrocraquea, se trata con hidrógeno y en un segundo paso se desparafina y/o se hidroisomeriza de forma que se mejoran propiedades como la viscosidad y las de flujo del aceite de base así obtenido.

Estos aceites de base pueden ser también aceites sintéticos a base de polialfaolefinas o de ésteres orgánicos.

El índice de viscosidad de los aceites minerales puede estar comprendido, por ejemplo, entre 90 y 100 (índice medido según la norma ASTM D2270), el de los productos tratados con hidrógeno entre 120 y 130 y este índice puede ser superior a 140 para los aceites sintéticos a base de polialfaolefinas y puede incluso alcanzar 200 para aquellos a base de ésteres orgánicos.

De forma también conocida, los aceites lubricantes contienen otros aditivos diferentes que los pueden clasificar en tres grupos: los destinados a mejorar la estabilidad química del aceite o a inhibir los efectos de los productos de degradación, los que mejoran las propiedades reológicas y los que protegen las superficies metálicas y tienen un efecto antidesgaste.

En el primer grupo se encuentran los aditivos antioxidantes a base, por ejemplo, de fenoles, de arilaminas sustituidas o de compuestos azufrados o también de dialquilditiofosfatos de cinc. Se encuentran también los aditivos detergentes del tipo sales de ácidos orgánicos o de fenoles y de metales divalentes y los aditivos dispersantes del tipo tensioactivos orgánicos.

Los aditivos del segundo grupo son los que actúan sobre el punto de fluencia de los aceites y son del tipo de oligómeros que poseen cadenas de alquilo o incluso los productos denominados anticongelantes del tipo alquilnaftalenos, poliacrilatos de alcoholes de cadena larga o incluso del tipo de poliestirenos alquilados. Se encuentran también en este segundo grupo los aditivos que mejoran el índice de viscosidad. Estos aditivos son a base de polímeros hidrocarbonados (copolímeros de etileno-propileno, por ejemplo) o de polímeros con función éster (del tipo polimetacrilato). Por último, en este segundo grupo de aditivos se encuentran también los productos antiespumantes, por ejemplo a base de siliconas.

El tercer grupo de aditivos comprende los productos con efecto antidesgaste. Se trata generalmente de productos orgánicos que contienen azufre, cloro o fósforo del tipo de derivados ditiofosfóricos o derivados de fosfomolibdatos.

El segundo elemento esencial de la composición de la invención es la dispersión coloidal.

La expresión "dispersión coloidal" designa, en la presente descripción, todo sistema constituido por finas partículas sólidas de dimensiones coloidales a base de un compuesto de una tierra rara, en suspensión en una fase líquida, dichas partículas pueden contener además, eventualmente, cantidades residuales de iones unidos o adsorbidos tales como por ejemplo nitratos, acetatos, citratos o amonio. Por dimensiones coloidales, se entienden dimensiones comprendidas entre aproximadamente 1 nm y aproximadamente 500 nm. Más particularmente, las partículas pueden presentar un tamaño medio de aproximadamente como máximo 250 nm, especialmente de como máximo 100 nm, de preferencia como máximo 20 nm y todavía con mayor preferencia de como máximo 15 nm. Se apreciará que en tales dispersiones, el compuesto de la tierra rara se puede encontrar o, preferentemente, totalmente en forma de coloide, o en forma de coloide y parcialmente en forma de iones.

La granulometría que se ha tenido en cuenta anteriormente y para el desarrollo de la descripción, salvo indicación en contra, se determina por microscopía electrónica de transmisión (MET), de forma clásica, sobre una muestra previamente secada y depositada sobre una membrana de carbono soportada sobre una rejilla de cobre.

La tierra rara se puede elegir más particularmente entre cerio, lantano, itrio, neodimio, gadolinio y praseodimio. El cerio se puede elegir muy particularmente.

Según una primera variante de la invención, la dispersión coloidal se caracteriza porque comprende partículas de un compuesto de cerio y de otra tierra rara.

Según otra variante, la dispersión coloidal de la invención se caracteriza porque comprende partículas a base de un compuesto de cerio, eventualmente de otra tierra rara, y de hierro.

Más particularmente, cuando las partículas de la dispersión de la invención son a base de un compuesto de varios elementos, es decir, cerio, otra tierra rara y/o hierro, estos elementos están mezclados en el seno de cada partícula, estos elementos se presentan generalmente en forma de óxidos mixtos y/o de óxidos mixtos hidratados (oxihidróxidos).

En el caso de una dispersión coloidal de cerio, este elemento está preferentemente principalmente en forma de cerio IV. Por ejemplo, el contenido de cerio III con respecto a cerio IV (contenido expresado por la relación atómica Ce III/Ce total) es generalmente como máximo 40%. Puede variar en función de los modos de realización de las dispersiones utilizadas y ser así como máximo 20%, más particularmente como máximo 10%, y aún más particularmente, como máximo 1%.

En el caso de la primera variante citada anteriormente, la tierra rara distinta de cerio puede ser más particularmente lantano o praseodimio. Por supuesto, la presente variante contempla el caso en el que la partícula es un compuesto de cerio y de otras varias tierras raras en combinación.

La proporción de tierra rara distinta de cerio es preferentemente como mínimo 10%, más particularmente como mínimo 20%, y aún más particularmente como máximo 50%, en moles con relación al número total de moles de cerio y de tierra rara expresados como óxido.

En el caso de la segunda variante, la proporción de cerio es preferentemente como máximo 50%, más particularmente como máximo 20% y aún más particularmente como máximo 10%, proporción que está expresada en moles de óxido de cerio CeO_{2} con relación al número total de moles de óxido de cerio y de óxido de hierro Fe_{2}O_{3}.

Se pueden combinar las dos variantes, es decir, que las partículas pueden ser de los compuestos de cerio, de al menos otra tierra rara y de hierro.

Como se ha indicado anteriormente, las partículas de la dispersión coloidal están en suspensión en una fase líquida que en la presente memoria es una fase orgánica.

Esta fase orgánica puede estar constituida por el aceite de base con propiedades lubricantes descrito anteriormente o puede ser también una mezcla de este aceite de base con otra fase orgánica, miscible con este aceite. Efectivamente, y como se verá más adelante, la composición lubricante de la invención se puede obtener por mezcla del aceite lubricante con una dispersión coloidal preparada previamente. En este caso, esta dispersión comprende una fase orgánica que puede ser un hidrocarburo, más particularmente apolar.

Como ejemplo de fase orgánica, se pueden citar hidrocarburos alifáticos tales como hexano, heptano, octano, nonano, hidrocarburos cicloalifáticos inertes tales como ciclohexano, ciclopentano, cicloheptano, hidrocarburos aromáticos tales como benceno, tolueno, etilbenceno, xilenos, naftenos líquidos. Igualmente son convenientes los cortes petrolíferos de tipo Isopar o Solvesso (marcas registradas por la sociedad EXXON), especialmente Solvesso 100 que contiene esencialmente una mezcla de metiletilbenceno y trimetilbenceno, el Solvesso 150 que contiene una mezcla de alcoilbencenos, en particular de dimetilbenceno y tetrametilbenceno y el Isopar que contiene esencialmente hidrocarburos iso- y ciclo-parafínicos de C-11 y C-12. También se pueden citar, como otros cortes petrolíferos, aquellos de tipo Petrolink® de la sociedad Petrolink o de tipo Isane® de la sociedad Total.

Para la fase orgánica se pueden emplear igualmente hidrocarburos clorados tales como el clorobenceno o el diclorobenceno, el clorotolueno. Pueden tenerse en cuenta los éteres, así como las cetonas alifáticas y cicloalifáticas como por ejemplo el éter de isopropilo, el éter de dibutilo, la metiletilcetona, la metilisobutilcetona, la diisobutilcetona, el óxido de mesitilo.

Se pueden considerar los ésteres, pero éstos presentan el inconveniente de correr el riesgo de ser hidrolizados. Como ésteres susceptibles de ser utilizados, se pueden citar aquellos que proceden de la reacción de ácidos con alcoholes de C1 a C8 y, especialmente, los palmitatos de alcoholes secundarios tal como el isopropanol. Como ejemplo, se puede citar el acetato de butilo.

Debe entenderse que la fase orgánica puede ser una base de una mezcla de dos o varios hidrocarburos o compuestos del tipo descrito anteriormente.

Por último, como se ha indicado anteriormente, la elección de la fase orgánica entre los ejemplos que se acaban de ofrecer, se hará en función de su compatibilidad o miscibilidad con el aceite lubricante.

Por otra parte, la dispersión coloidal comprende un agente anfífilo.

Este agente anfífilo interacciona, al menos en parte, sea por injerto, sea por unión electrostática, con las partículas del compuesto de tierra rara y, eventualmente, de hierro.

Este agente puede ser más particularmente un ácido.

El ácido se elige más particularmente entre ácidos orgánicos que comprenden al menos 6 átomos de carbono, aún más particularmente de 10 a 60 átomos de carbono, preferentemente de 10 a 50 átomos de carbono y aún más preferentemente de 15 a 25 átomos de carbono.

Estos ácidos pueden ser lineales o ramificados. Pueden ser ácidos arílicos, alifáticos o arilalifáticos, presentando eventualmente otras funciones a condición de que estas funciones sean estables en los medios en los que se desea utilizar las dispersiones según la presente invención. Así, se puede aplicar, por ejemplo, a ácidos carboxílicos alifáticos, ácidos sulfónicos alifáticos, ácidos fosfóricos alifáticos, ácidos alcoilarilsulfónicos y ácidos alcoilarilfosfónicos que poseen de aproximadamente 10 a aproximadamente 40 átomos de carbono, sean naturales o sintéticos. Bien entendido, es posible utilizar los ácidos mezclados.

También se pueden utilizar ácidos carboxílicos cuya cadena carbonada porte funciones cetónicas como los ácidos pirúvicos sustituidos en posición alfa de la función cetona. Igualmente pueden ser ácidos alfa-halogenocarboxílicos o ácidos alfa-hidroxicarboxílicos. La cadena unida al grupo carboxílico puede portar insaturaciones. La cadena puede estar interrumpida por funciones éter o éster a condición de no alterar demasiado el carácter lipófilo de la cadena portadora del grupo carboxílico.

Como ejemplo, se pueden citar los ácidos grasos de resina de lejías celulósicas (Tallol), aceite de soja, sebo, aceite de linaza, el ácido oleico, ácido linoleico, ácido esteárico y sus isómeros, ácido pelargónico, ácido cáprico, ácido laúrico, ácido mirístico, ácido dodecilbencenosulfónico, ácido etil-2-hexanoico, ácido nafténico, ácido hexoico, ácido toluensulfónico, ácido toluenfosfónico, ácido laurilsulfónico, ácido laurilfosfónico, ácido palmitilsulfónico, y ácido palmitilfosfónico.

Como agente anfífilo se pueden mencionar igualmente los alquiléteres fosfatos polioxietilénicos. En la presente memoria se prefieren los organofosfatos de fórmula:

1

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o aún más los fosfatos de dialcoilo polioxietilénicos de fórmula:

2

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en las que:

\sqbullet R^{1}, R2, R3, idénticos o diferentes representan un radical alquilo lineal o ramificado, especialmente de 2 a 20 átomos de carbono; un radical fenilo; un radical alquilarilo, más particularmente un radical alquilfenilo, especialmente con una cadena alquílica de 8 a 12 átomos de carbono; un radical arilalquilo, más particularmente un radical fenilarilo;

\sqbullet n el número de óxido de etileno que, por ejemplo, puede ser de 0 a 12;

\sqbullet M representa un átomo de hidrógeno, sodio o potasio.

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El radical R^{1} puede ser especialmente un radical hexilo, octilo, decilo, dodecilo, oleilo, nonilfenilo.

Como ejemplo de este tipo de compuestos anfífilos, se pueden citar aquellos comercializados bajo las marcas Lubrophos® y Rhodafac® vendidos por Rhodia y, especialmente, los productos siguientes:

- los poli-oxi-etilen-alquil(C8-C10)éteres fosfatos Rhodafac® RA 600

- el poli-oxietilen-trideciléter fosfato Rhodafac® RS 710 o RS 410

- el poli-oxi-etilen-oleocetiléter fosfato Rhodafac® PA 35

- el poli-oxi-etilen-nonilfeniléter fosfato Rhodafac® PA 17

- el poli-oxi-etilen-nonil(ramificado)éter fosfato Rhodafac® PA 610

La cantidad del agente anfífilo presente en la dispersión se puede definir por la relación molar r:

r = número de moles de agente anfífilo/número de moles de compuesto E. E designa en la presente memoria la o las tierras raras o el conjunto de tierra(s) rara(s) e hierro.

Esta relación molar puede estar comprendida entre 0,2 y 1, preferentemente entre 0,4 y 0,8.

La dispersión utilizable en el procedimiento de la invención se puede presentar según un modo de realización específico.

Según este modo de realización, la dispersión es tal que al menos 90% de las partículas son monocristalinas. Por partículas "monocristalinas" se entiende partículas que, cuando se las examina en la dispersión por MET (microscopía electrónica de transmisión de alta resolución), aparecen individualizadas y constituidas por una sola cristalita.

Para determinar el estado de agregación de las partículas elementales también se puede utilizar la técnica de crío-MET. Ésta permite observar por microscopio electrónico de transmisión (MET) las muestras que se mantienen congeladas en su medio natural que es o bien agua o bien diluyentes orgánicos tales como disolventes aromáticos o alifáticos como, por ejemplo, Solvesso e lsopar o bien ciertos alcoholes tal como el etanol.

La congelación se efectúa sobre películas finas de aproximadamente 50 a 100 nm de espesor ya sea en etano líquido para las muestras acuosas, ya sea en nitrógeno líquido para las demás.

El estado de dispersión de las partículas se preserva bien por crío-MET y es representativo de lo que se presenta en el medio real.

Según este modo de realización, las partículas presentan una granulometría fina y estrecha. En efecto, presentan un d_{50} comprendido entre 1 y 5 nm, de preferencia entre 2 y 3 nm.

Generalmente, y sólo a modo de ejemplo, la concentración en la dispersión de la tierra rara y, eventualmente, de hierro, está comprendida entre 1 y 40% en peso de óxido(s) de tierra(s) rara(s) o de óxido(s) de tierra(s) rara(s) y de hierro Fe_{2}O_{3} con relación al peso total de la dispersión.

Por último, de una forma general y a título de ejemplo para las dispersiones coloidales de un compuesto de una tierra rara, eventualmente de una tierra rara y de hierro y su preparación, podrá remitirse al conjunto de la descripción de cada una de las solicitudes de patente EP 0671205, WO 01/10545 y WO 97/19022.

La composición lubricante utilizable en el procedimiento de la invención se puede preparar por mezcla de un aceite lubricante con una dispersión coloidal de un compuesto de tierra rara, o de un compuesto de tierra rara y de hierro. Esta mezcla se puede hacer en proporciones que no son críticas y que pueden variar en una amplia gama. A modo de ejemplo, estas proporciones pueden ser tales que el contenido de tierra rara, eventualmente en tierra rara e hierro, en la composición lubricante, expresado como elemento metálico, y proveniente de la dispersión coloidal sea como máximo 15% en masa del conjunto de la composición, más particularmente como máximo 10%, siendo posibles solamente proporciones de ciertos porcentajes.

Se observa que la composición así obtenida es estable, es decir, que no se observa decantación de la dispersión y así pues tampoco depósito de partículas de cerio o de hierro en el fondo del depósito que contiene la composición lubricante. Por otra parte, esta estabilidad se mantiene incluso cuando la composición lubricante se expone a una temperatura elevada, que es el caso durante el funcionamiento del motor para el que se usa como lubricante la composición. Además, se constata de una forma inesperada, que la utilización de esta composición en el funcionamiento del motor comporta una catálisis de la combustión de los hollines.

El procedimiento de la invención se aplica a un motor que, durante su funcionamiento, es susceptible de producir partículas nocivas, como los hollines, y que se encuentran en los gases de escape. Se puede tratar, más particularmente, de un motor diesel o de un motor de gasolina que funcione con mezcla pobre.

Este procedimiento se aplica a un motor que, de una forma conocida, está equipado con una línea o tubo de escape en los que está integrado un filtro de partículas. Clásicamente, este filtro comprende un filtro de tipo de pared filtrante de cerámica o de carburo de silicio a través del cual circulan los gases de escape. No obstante, se puede tratar igualmente de uno o varios tamices de tela metálica o incluso de un filtro de tipo espuma de cerámica o material fibroso.

El procedimiento de la invención pretende catalizar la combustión de partículas u hollines atrapados sobre el filtro de partículas. En el caso de la invención, el compuesto de tierra rara o de hierro y de tierra rara se utiliza como catalizador para la combustión de estos hollines y se aporta mediante la composición lubricante y no mediante el carburante, como en los procedimientos de la técnica anterior. La composición lubricante, preparada previamente a su utilización en el motor y que comprende, así pues, la dispersión de tierra rara o de hierro y tierra rara, se introduce en el depósito de aceite del motor por ejemplo durante un cambio de aceite. La composición lubricante pasa así al circuito de lubricación del motor. Se constata que el compuesto de tierra rara o de tierra rara e hierro incluso, introducido mediante la composición lubricante se encuentra en los hollines y puede contribuir así a catalizar su combustión.

Por supuesto, es posible, sin salir del marco de la presente invención, aplicar el procedimiento anterior utilizando para el funcionamiento del motor un carburante que contiene por otra parte un catalizador de combustión de los hollines. Este catalizador puede ser también una dispersión coloidal tal como la descrita anteriormente. Es incluso posible aplicar el procedimiento de la invención en un sistema en el que el tubo de escape está equipado con un filtro de partículas catalizado. Este tipo del filtro es muy conocido, se trata de un filtro en el que se incorpora, durante su fabricación, un catalizador de oxidación de las partículas o los hollines.

Ahora, se van a indicar ejemplos.

Ejemplo 1

Este ejemplo se refiere a la preparación de una composición lubricante utilizable en un procedimiento según la invención.

Para esta preparación, se utiliza una dispersión coloidal a base de cerio preparada según un procedimiento del tipo del ejemplo 4 de la solicitud de patente EP 671205 pero con una temperatura de 160ºC para el tratamiento en autoclave. La fase orgánica de esta dispersión es Isopar y el agente anfífilo es ácido isoesteárico. El contenido de nitrato cérico comprometido se ajusta de forma que se obtiene una dispersión coloidal que contiene 25% en peso de cerio metálico. Los coloides presentan un tamaño medio de 5 nm.

Se añade a esta dispersión un aceite comercial (Total Activa Diesel 10W40) de forma que se obtiene una composición lubricante que contiene 43% en peso de este aceite comercial y 57% en peso de la dispersión coloidal.

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Ejemplo 2

Este ejemplo se refiere a la preparación de una segunda composición lubricante utilizable en un procedimiento según la invención.

Para esta preparación se utiliza una dispersión coloidal a base de cerio y de hierro en una proporción molar en metal de 50/50, preparada según un procedimiento del tipo del ejemplo 3 de la solicitud de patente WO 01/10545. La fase orgánica de esta dispersión es Isopar y el agente anfífilo es ácido isoesteárico. La dispersión contiene 10% en peso de metal (cerio e hierro). Los coloides presentan un tamaño comprendido entre 3 y 4 nm y están perfectamente individualizados.

Se añade a esta dispersión un aceite comercial (Total Activa Diesel 10W40) de forma que se obtiene una composición lubricante que contiene 28% en peso de este aceite comercial y 72% en peso de la dispersión coloidal.

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Ejemplo 3

Este ejemplo se refiere a una prueba de oxidación catalítica de los hollines realizada en presencia de una composición lubricante utilizable en un procedimiento según la invención. Las propiedades catalíticas de oxidación de los hollines se miden mediante análisis termogravimétrico. Se utiliza una termobalanza Setaram equipada con una barquilla de cuarzo en la que se coloca una muestra que contiene aproximadamente 20 mg de muestra.

La muestra está constituida por una mezcla de 20% en peso de la composición lubricante del ejemplo 1 y 80% en peso de negro de humo. El negro de humo utilizado para simular los hollines emitidos por el motor diesel es negro de humo comercializado por la sociedad Cabot con la referencia Elftex 125. La mezcla de composición lubricante y negro de humo se homogeneíza gracias a un mezclado con espátula. La pasta así obtenida se seca previamente en una estufa ventilada a 60ºC después hasta 120ºC.

Se introducen 20 mg de la muestra así preparada y tratada, en la barquilla de la termobalanza, después de hace circular un flujo gaseoso constituido por una mezcla aire/agua en proporciones volumétricas respectivas de 87 y 13%. Después de un escalón de 30 minutos a 150ºC, se comienza el aumento de temperatura hasta 900ºC con una rampa de 10ºC/min y se registra la pérdida de masa en la muestra en función de la temperatura.

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Ejemplo 4

Este ejemplo se realiza según el mismo protocolo que el ejemplo 3, pero con la composición lubricante descrita en el ejemplo 2.

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Ejemplo 5 comparativo

Este ejemplo se refiere a una prueba de oxidación de los hollines realizada en presencia de una composición lubricante de la técnica anterior. El ensayo se realiza según el mismo protocolo pero utilizando el aceite comercial Total Activa Diesel 10W40 puro. La muestra así evaluada se compone, así pues, de una mezcla de 20% en peso del aceite comercial puro y 80% en peso de negro de humo.

Los resultados se indican en la tabla 1: están expresados en temperatura de semioxidación de los hollines (T50% (hollines)) correspondiente a la temperatura requerida para obtener la mitad de la pérdida de masa medida entre 200 y 900ºC.

TABLA 1

3

Se constata que la adición de aceite comercial puro no tiene o tiene poco efecto sobre la temperatura de semiconversión de los hollines mientras que el empleo de una composición lubricante que contiene un aceite comercial y una dispersión coloidal que contiene cerio o cerio e hierro permite rebajar de forma muy significativa la temperatura de combustión de los hollines.

Ejemplo 6

En este ejemplo se retoma la dispersión coloidal de cerio y de hierro del ejemplo 2 y se le añaden 10 gramos de esta dispersión con 10% en masa de cerio y de hierro metal a 160 g de un aceite de motor (Elf Prestigrade 15W40) de forma que se obtiene una composición lubricante que contiene 94% en masa de este aceite comercial y 6% en masa de la dispersión coloidal comercial. El contenido de hierro metal de esta composición lubricante es, así, de 0,20% en peso mientras que la de cerio metal es de 0,45% en peso.

Esta composición lubricante se introduce a continuación en un recipiente tapado parcialmente, colocado en un recinto ventilado mantenido a 110ºC. Se mide a continuación con regularidad mediante una técnica de valoración química (ICP, por sus siglas en inglés, plasma acoplado inductivamente) el contenido de hierro y de cerio de la composición en la parte alta del recipiente.

La tabla 2 siguiente indica los contenidos de hierro y de cerio así medidos después de diferentes tiempos de estancia en el recinto a 110ºC.

TABLA 2

4

Se constata así pues que la estabilidad térmica de esta composición lubricante es muy importante teniendo en cuenta que los contenidos de hierro y de cerio no evolucionaron durante 79 días de calefacción continua a 110ºC. Esta duración de la estabilidad determinada en estas condiciones se puede considerar como suficiente para asegurar la estabilidad de la composición lubricante entre dos cambios de aceite del circuito de aceite del motor.

Claims

1. Un procedimiento de funcionamiento de un motor susceptible de producir gases de escape que contienen partículas y equipado con un tubo de escape provisto de un filtro de partículas, en el que las partículas se atrapan sobre dicho filtro y se procede periódicamente a la combustión de las partículas atrapadas y en el que, con vistas a catalizar la combustión de dichas partículas, se utiliza como composición lubricante del motor una composición que resulta de la mezcla de:

- un aceite lubricante;

- una dispersión coloidal;

caracterizada porque la dispersión coloidal comprende partículas de un compuesto de cerio y de hierro y un agente anfífilo, partículas que son como mínimo 90% monocristales y presentan un d_{50} comprendido entre 1 y 5 nm.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la dispersión coloidal comprende además partículas de un compuesto de una tierra rara elegida entre lantano, itrio, neodimio, gadolinio, praseodimio.

3. Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el agente anfífilo es un ácido.

4. Un procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque el ácido susodicho es un ácido carboxílico que comprende de 10 a 60 átomos de carbono, más particularmente de 15 a 25 átomos de carbono.

5. Un procedimiento según una de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado porque el ácido se elige entre los ácidos grasos de resina de lejías celulósicas (Tallol), de aceite de soja, de sebo, de aceite de linaza, ácido oleico, ácido linoleico, ácido esteárico y sus isómeros, ácido pelargónico, ácido cáprico, ácido laúrico, ácido mirístico, ácido dodecilbencenosulfónico, ácido etil-2-hexanoico, ácido nafténico, ácido hexoico, ácido toluensulfónico, ácido toluenfosfónico, ácido laurilsulfónico, ácido laurilfosfónico, ácido palmitilsulfónico, y ácido palmitilfosfónico.

6. Un procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las partículas de la dispersión coloidal presentan un d_{50} comprendido entre 2 y 3 nm.

7. Un procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el contenido de cerio y de hierro, eventualmente de tierra rara susodicha, expresado como elemento metálico, que proviene de la dispersión coloidal en la composición lubricante es como máximo 15% en masa del conjunto de la composición.

8. Un procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se utiliza una composición lubricante que comprende el aceite lubricante y la dispersión coloidal y que se ha preparado previamente a su utilización en el motor.

9. Un procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el motor es un motor diesel o un motor de gasolina que funciona con mezcla pobre.

10. Un procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se aplica a un motor que funciona con un carburante que contiene un catalizador de combustión de partículas o a un motor equipado con un tubo de escape que comprende un filtro de partículas catalizado.