ES2887624T3 - Composiciones de aditivos para combustibles, y procedimiento de uso de los mismos - Google Patents

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Abstract

Una composición de aditivo de combustible para controlar la formación de depósitos y para reducir los depósitos ya formados en un sistema de inyección de combustible y motor, o en un motor de combustión interna, en la que la composición de aditivo de combustible comprende un derivado de óxido de (a) iso - borneol o (b) borneol; en la que el derivado de óxido de (a) iso - borneol o (b) borneol es un producto de reacción de un compuesto de oxirano y el isoborneol o el borneol; en la que el compuesto de oxirano se selecciona del grupo que comprende (i) óxido de etileno, (ii) óxido de propileno, (iii) óxido de butileno.

Description

DESCRIPCIÓN
Composiciones de aditivos para combustibles, y procedimiento de uso de los mismos
Campo de la invención :
La presente invención se refiere a las composiciones de aditivos para combustibles, y al procedimiento de uso de los mismos.
En particular, la presente invención se refiere a composiciones de aditivos para combustibles para controlar la forma­ ción de depósitos, y para reducir los depósitos ya formados en un sistema de inyección de combustible y motor, o en un motor de combustión interna, y procedimiento de uso de los mismos.
Antecedentes de la invención :
El sistema de inyección de combustible y motor están diseñados para proporcionar un mejor control de las emisiones del vehículo, del rendimiento del combustible, de la economía de combustible y de la durabilidad. Sin embargo, en la combustión del combustible, se forman depósitos en el sistema de suministro de combustible, tales como en los in­ yectores de combustible, en la válvula de admisión y/o en la cámara de combustión, que interfieren con el funciona­ miento del motor y, por lo tanto, conducen a una combustión incompleta del combustible, lo que da lugar a una mayor emisión de gases del motor, a una menor potencia y a una peor economía de combustible.
La interferencia de los depósitos de la cámara de combustión (CCDI) y la formación de escamas en los depósitos de la cámara de combustión (CCDF) son problemas de depósitos del motor que pueden ocurrir en algunos motores. La CCDI puede manifestarse como un ruido de golpeteo del motor en frío, resultante del contacto físico entre los depósitos del motor en la cabeza del pistón y la culata en algunos diseños de motor. La CCDF se produce cuando los depósitos de la cámara de combustión se desprenden y se alojan entre la cara de la válvula y el asiento de la misma, provocando bajas presiones de compresión debido a un mal sellado de la válvula.
Los inyectores de combustible, los carburadores y las válvulas de admisión son también regiones de preocupación en los que se puede producir la formación de depósitos. Los depósitos en los pequeños conductos de los inyectores de combustible, tales como los depósitos de los inyectores de pivote, pueden reducir el flujo de combustible y alterar el patrón de pulverización, lo que puede afectar negativamente a la potencia, al ahorro de combustible y a la capacidad de conducción del motor. Los depósitos pueden causar problemas similares en los motores carburados, ya que los carburadores también utilizan pequeños canales y orificios para medir el combustible. Además, los depósitos que se forman en las válvulas de admisión alteran la estequiometría del combustible y el aire, lo que da lugar a una combustión incompleta, lo que a su vez puede provocar un aumento de las emisiones del motor y una reducción de su eficiencia.
En los últimos tiempos, se han proporcionado algunas composiciones de aditivos para controlar la formación de de­ pósitos en un motor de combustión interna.
Una de las composiciones de aditivos actualmente conocidas comprende un producto de reacción de etilendiamina (EDA), poliisobutileno (PIB) fenol y formalina, es decir, un aditivo que contiene nitrógeno. Cuando el inventor de la presente invención hizo dicha composición aditiva conocida haciendo reaccionar etilendiamina (EDA), poliisobutileno (PIB) fenol y formalina en una proporción molar de aproximadamente 1 : 2 : 2, entonces encontró que dicha composi­ ción de aditivo conocida (la composición de aditivo comparativa de la técnica anterior ) no resuelve los problemas de la industria que se han explicado más arriba porque incluso con una dosificación de aproximadamente 93 ppm de la composición de aditivo comparativa de la técnica anterior, los depósitos de la válvula de admisión (DIV) se reducen de 149 mg/v para la prueba en blanco a 98 mg/v para el combustible tratado con la composición de aditivo comparativa de la técnica anterior, y los depósitos de la cámara de combustión (CCD) se reducen de 6367 mg/motor para la prueba en blanco a 5433 mg/motor para el combustible tratado con la composición de aditivo de la técnica anterior comparativa cuando se probó por medio de la prueba de evaluación de la limpieza del motor "Mercedes", M102E (CEC - 05 - A -93) que no indica ninguna mejora sobre el valor base. En consecuencia, el inventor observa que dicha composición aditiva conocida en la técnica anterior no puede ser una opción preferida por la industria.
Por lo tanto, todavía existe la posibilidad de desarrollar una composición de aditivos mejorada para controlar la forma­ ción de depósitos y para reducir los depósitos ya formados del sistema de inyección de combustible y/o de la cámara de combustión, que se puede convertir en una opción preferida por la industria para resolver los problemas industriales que se han mencionado más arriba, a los que se hace referencia en la presente memoria descriptiva.
Necesidad de la invención :
Por lo tanto, la industria necesita composiciones aditivas para controlar la formación de depósitos y para reducir los depósitos ya formados en el sistema de inyección de combustible y motor, o en el motor de combustión interna, que puedan resolver uno o más de los problemas industriales que se han mencionado más arriba, a los que se hace referencia en la presente memoria descriptiva.
Problema que debe ser solucionado por la invención :
Por lo tanto, la presente invención tiene como objetivo proporcionar una solución a los problemas industriales existen­ tes que se han explicado más arriba, a los que se hace referencia en la presente memoria descriptiva, proporcionando composiciones de aditivos de combustible para controlar la formación de depósitos y para reducir los depósitos ya formados en un sistema de inyección de combustible y motor, o en un motor de combustión interna.
Objeto de la invención :
Por lo tanto, el objeto principal de la presente invención es proporcionar composiciones de aditivos de combustible para controlar la formación de depósitos y para reducir los depósitos ya formados en un sistema de inyección de combustible y motor, o en un motor de combustión interna que pueda resolver uno o más de los problemas industriales que se han explicado más arriba, a los que se hace referencia en la presente memoria descriptiva.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar composiciones de aditivos de combustible para controlar la for­ mación de depósitos y para reducir los depósitos ya formados en un sistema de inyección de combustible y motor, o en un motor de combustión interna, de manera que se controlen las emisiones del vehículo, y se mejore o al menos no se pierda el rendimiento del combustible, la economía de combustible y la durabilidad.
Todavía otro objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un uso de las composiciones de aditivos para combustible de la presente invención para controlar la formación de depósitos y para reducir los depósitos ya formados en un sistema de inyección de combustible y motor, o en un motor de combustión interna, de manera que se controlen las emisiones del vehículo y se mejore o al menos no se pierdan el rendimiento del combustible, la economía de combustible y la durabilidad,.
Todavía otro objeto de la presente invención es proporcionar composiciones de aditivos de combustible para controlar la formación de depósitos y para reducir los depósitos ya formados en un sistema de inyección de combustible y motor, o en un motor de combustión interna, de manera que el rendimiento de los depósitos de la válvula de admisión (DIV), y/o el rendimiento de los depósitos de la cámara de combustión (DCC) se mejore en comparación con el aditivo cono­ cido.
Todavía otro objeto de la presente invención es proporcionar composiciones de aditivos de combustible para controlar la formación de depósitos y para reducir los depósitos ya formados en el sistema de suministro de combustible y en la cámara de combustión del motor de combustión interna.
Otros objetos y ventajas de la presente invención se harán más evidentes a partir de la siguiente descripción cuando se lea junto con los ejemplos, que no pretenden limitar el alcance de la presente invención.
Descripción y realizaciones preferidas de la invención :
Con el fin de superar los problemas industriales de la técnica anterior que se han mencionado más arriba y de lograr los objetos de la presente invención que se han mencionado más arriba, el inventor ha encontrado, de forma sorpren­ dente e inesperada, que cuando se añade un aditivo no nitrogenado a un combustible no sólo se resuelven los pro­ blemas de formación de depósitos en el sistema de inyección de combustible y motor, o en el motor de combustión interna, sino que también se evita la liberación (formación) de óxido de nitrógeno (NOX). El inventor ha descubierto que dicho aditivo no nitrogenado comprende un derivado de óxido de borneol o isoborneol. Como se puede observar el borneol o el isoborneol es un aditivo no nitrogenado, que no libera NOX.
Por lo tanto, en una realización, la presente invención se refiere a una composición de aditivo de combustible para controlar la formación de depósitos y para reducir los depósitos ya formados en un sistema de inyección de combus­ tible y motor, o en un motor de combustión interna, en el que la composición de aditivo de combustible comprende el derivado de óxido de borneol o del isoborneol.
De acuerdo con una de las realizaciones de la presente invención, el isoborneol tiene el nombre de la Unión Interna­ cional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) de (1R,3R,4R) - 4,7,7 - trimetilbiciclo [2.2.1] heptan - 3 - ol.
De acuerdo con una de las realizaciones de la presente invención, el isoborneol puede comprender (a) un isómero D de borneol, (b) un isómero L de borneol, o (c) una mezcla de los mismos.
El inventor ha encontrado además que cuando el borneol o el isoborneol se hace reaccionar con un compuesto de oxirano y se utiliza el derivado de óxido resultante del borneol o del isoborneol, entonces, sorprendente e inesperada­ mente, los problemas industriales que se han explicado más arriba de formación de depósitos en el sistema de inyec­ ción de combustible y motor, o en el motor de combustión interna, se resuelven además sin adición o formación de óxido de nitrógeno (NOX) (adicional) en el sistema. El inventor ha descubierto además que el compuesto de oxirano debe seleccionarse del grupo que comprende el óxido de etileno, el óxido de propileno y el óxido de butileno.
Por lo tanto, en otra realización, la presente invención se refiere a una composición de aditivo de combustible para controlar la formación de depósitos y para reducir los depósitos ya formados en el sistema de inyección de combustible y motor, o en el motor de combustión interna, en el que la composición de aditivo de combustible comprende un derivado de óxido de borneol o del isoborneol.
De acuerdo con la presente invención, el derivado de óxido de borneol o del isoborneol es un producto de reacción del borneol o del isoborneol y un compuesto de oxirano.
De acuerdo con la presente invención, el compuesto de oxirano se selecciona del grupo que comprende óxido de etileno, óxido de propileno y óxido de butileno.
De acuerdo con la presente invención, el compuesto de oxirano se hace reaccionar con el isoborneol o el borneol dando lugar a la formación del derivado de óxido de isoborneol o del borneol.
De acuerdo con una de las realizaciones de la presente invención, el compuesto de oxirano puede reaccionar con el isoborneol o con el borneol para formar el derivado de óxido de isoborneol o de borneol por cualquier procedimiento conocido en la técnica.
De acuerdo con una de las realizaciones preferidas de la presente invención, el borneol o el isoborneol y el oxirano o el compuesto de óxido pueden reaccionar en una proporción molar que varía de aproximadamente 1:1 a 1:50 para llegar a la composición de aditivo de combustible de la presente invención que comprende el derivado de óxido de borneol o de isoborneol.
De acuerdo con una de las realizaciones de la presente invención, el derivado de óxido de borneol o de isoborneol puede prepararse por cualquier procedimiento conocido en la técnica anterior. Puede prepararse haciendo reaccionar o tratando el borneol o el isoborneol con el compuesto de oxirano. En consecuencia, el alcance de la presente inven­ ción no está limitado por un procedimiento para preparar el derivado de óxido de borneol o de isoborneol de la presente invención.
De acuerdo con una de las realizaciones de la presente invención, la composición de aditivo para combustible de la presente invención puede comprender además uno o más de entre un compuesto adicional seleccionado del grupo que comprende antioxidantes, inhibidores de corrosión, inhibidores de espuma, inhibidores de incrustaciones, inhibi­ dores de hidratos de gas, dispersantes, depresores del punto de fluidez, desemulsionantes, modificadores de la vis­ cosidad, modificadores de la fricción, desactivadores de metales, agentes de presión extrema, agentes antidesgaste, agentes de hinchamiento de juntas, polímeros de control de cera y una mezcla de los mismos.
De acuerdo con una de las realizaciones de la presente invención, la composición de aditivo para combustible de la presente invención puede comprender además uno o más agentes de mezcla que incluyen alcanos solubles en com­ bustible que se pueden seleccionar del grupo que comprende metanol, etanol y sus homólogos superiores, y éteres solubles en combustible que se pueden seleccionar del grupo que comprende metil terciario butil éter, etil terciario butil éter, metil terciario amil éter y compuestos análogos, y una mezcla de los mismos.
De acuerdo con una de las realizaciones de la presente invención, las composiciones de aditivos de la presente in­ vención se pueden utilizar con combustible que comprenda todos y cada uno de los combustibles de base adecuados para su uso en el funcionamiento de motores de combustión interna de encendido por chispa que se pueden selec­ cionar del grupo que comprende la gasolina de motor y de aviación sin plomo, y la gasolina reformulada que puede contener típicamente tanto hidrocarburos del rango de ebullición de la gasolina como componentes de mezcla oxige­ nados solubles en combustible seleccionados del grupo que comprende alcohol, éter y otros compuestos orgánicos adecuados que contienen oxígeno.
En consecuencia, en una de las realizaciones de la presente invención, también se refiere a una composición que comprende un combustible y la composición de aditivo de combustible de la presente invención.
De acuerdo con una de las realizaciones de la presente invención, la composición aditiva de la presente invención se puede mezclar en el combustible individualmente o en varias subcombinaciones.
En consecuencia, una de las realizaciones de la presente invención, también se relaciona con un procedimiento para controlar la formación de depósitos y para reducir los depósitos ya formados en un sistema de inyección de combus­ tible y motor, o en un motor de combustión interna, en el que el procedimiento comprende tratar el combustible con la composición de aditivo para combustible de la presente invención como se describe en la presente memoria descrip­ tiva.
En consecuencia, una de las realizaciones de la presente invención, también se relaciona con el uso de una compo­ sición de aditivo para combustible para controlar la formación de depósitos y para reducir los depósitos ya formados en un sistema de inyección de combustible y motor, o en un motor de combustión interna, en el que el uso comprende tratar el combustible con la composición de aditivo para combustible de la presente invención como se describe en la presente memoria descriptiva.
El inventor ha descubierto que la composición de aditivo para combustible de la presente invención supera los proble­ mas industriales que se han mencionado más arriba y se ha descubierto que es adecuado para controlar (o prevenir) la formación de depósitos y para reducir (o eliminar) los depósitos ya formados en el sistema de inyección de combus­ tible y motor, o en el motor de combustión interna de tal manera que el rendimiento de los depósitos de la válvula de admisión (DIV) y el rendimiento de los depósitos de la cámara de combustión (DCC) se mejora al menos en compa­ ración con el aditivo de la técnica anterior conocido que se ha explicado más arriba.
El rendimiento y la eficacia de la composición de aditivo de combustible de la presente invención pueden evaluarse mediante los procedimientos existentes. Por ejemplo, puede evaluarse utilizando una serie de pruebas estándar de la industria, como la prueba M102E de Mercedes Benz (CEC - F - 05 - 93), la prueba M111 de Mercedes Benz (CEC - F - 20 - 98), la prueba BMW 318i o la prueba Ford 2.3L midiendo el rendimiento del aditivo para controlar los depósitos de las válvulas de admisión (IVD), y/o para controlar los depósitos de la cámara de combustión (CCD). El rendimiento de la limpieza del motor y la eficacia del combustible que contiene la composición del aditivo para combustible pueden evaluarse mediante una serie de pruebas estándar de la industria. Por ejemplo, utilizando la prueba XUD9 de Peugeot y la prueba DW10B de Peugeot, midiendo su capacidad para controlar y reducir los depósitos de los inyectores. El rendimiento y la eficacia de la composición de aditivos para combustibles y el rendimiento y la eficacia de la limpieza del motor del combustible que contiene la composición de aditivos para combustibles de la presente invención pueden evaluarse utilizando cualquier combustible. Por ejemplo, puede evaluarse utilizando un combustible RF - 12 - 09, un combustible de gasolina con un contenido de oxígeno de aproximadamente < 2,7 % m/m (w) medido de acuerdo con la norma EN ISO 22854, densidad @ 15°C que varía de aproximadamente 720 a aproximadamente 775 kg/m3 medido de acuerdo con la norma EN ISO 12185, o el combustible RF - 02 - 03, un combustible de gasolina con un contenido de oxígeno de aproximadamente < 0,1 % m/m (w) medido de acuerdo con la norma EN 1601, densidad @ 150Cque varía de aproximadamente 748 a aproximadamente 754 kg/m3 medido de acuerdo con la norma ISO 12185 o iSo 3675.
Se hace notar que el alcance de la presente invención no se limita al procedimiento de prueba y al combustible utili­ zado.
Se hace notar que el alcance de la presente invención no se limita a un combustible específico, sino que pretende abarcar un combustible que incluya, sin limitación, gasolina, destilado medio, destilado pesado, combustible para bu­ ques, combustible marino, que puede contener hidrocarburos oxigenados, biomasa y uno o más de los coadyuvantes, como el fluido portador de la gasolina, el desemulsionante, inhibidor de la corrosión, modificador de la fricción, anties­ pumante, mejorador de la combustión, mejorador del cetano, mejorador de la lubricidad, mejoradores del flujo del destilado medio y aditivos antisedimentación de la cera.
El inventor ha demostrado las ventajas que se han mencionado más arriba de la composición de aditivo para combus­ tible de la presente invención mediante los siguientes ejemplos, que son a título ilustrativo y no pretenden limitar el alcance de la presente invención.
Ejemplos :
Como se ha descrito más arriba en la presente memoria descriptiva, el aditivo comparativo de la técnica anterior se preparó haciendo reaccionar diamina de etileno (EDA), fenol de poliisobutileno (PlB) y formalina en una proporción molar de aproximadamente 1 : 2 : 2, en la que el fenol de poliisobutileno (PIB) se prepara haciendo reaccionar fenol y PIB de alta reactividad (HRPIB) comercialmente conocido y disponible, con un peso molecular de aproximadamente 950 Dalton. El producto de reacción obtenido resultó tener un peso molecular de unos 3574 Dalton cuando se midió por cromatografía de permeación en gel (GPC).
El aditivo de la invención se obtuvo haciendo reaccionar isoborneol y óxido de propileno en una proporción molar de aproximadamente 1 : 1,5 utilizando KOH como catalizador, en el que el isoborneol utilizado tenía un peso molecular de aproximadamente 154 cuando se midió por GPC, y el óxido de propileno tenía un peso molecular de aproximada­ mente 58 cuando se midió por GPC. Para obtener este aditivo de la invención, se hicieron reaccionar unos 200 g (1,30 moles, 12,80% en peso) de isoborneol con unos 1157 g (19,94 moles, 73,98% en peso) de óxido de propileno, y se comprobó que el aditivo de la invención obtenido tenía un peso molecular de 3009 Dalton cuando se midió mediante cromatografía de permeación en gel (GPC).
El rendimiento y la eficacia de las composiciones de aditivos para combustibles de gasolina se evaluó mediante la prueba "Mercedes", M102E (CEC - 05 - A - 93) y la prueba Mercedes Benz M111 (CEC - F - 20 - 98), prueba de evaluación de la limpieza del motor mediante la medición del rendimiento del aditivo para controlar los depósitos de la válvula de admisión (DIV), y para controlar los depósitos de la cámara de combustión (CCD) y se comparó con una muestra en blanco de combustible. El combustible utilizado en estos ejemplos fue un combustible de gasolina (RF -02 - 03).
Como se ha explicado más arriba en la presente memoria descriptiva, con una dosificación de aproximadamente 93 ppm, la composición de aditivos de la técnica anterior dio lugar a una reducción del DIV de 149 mg/v para la prueba en blanco a 98 mg/v para el combustible tratado con la composición de aditivos de la técnica anterior, y a una reducción del CCD de 6367 mg/motor para la prueba en blanco a 5433 mg/motor para el combustible tratado con la composición de aditivos de la técnica anterior, lo que indica que no se ha producido ninguna mejora con respecto al valor base con la composición de aditivos de la técnica anterior.
Por el contrario, sólo con una dosis de aproximadamente 20 ppm, la composición aditiva de la invención, sorprendente e inesperadamente, dio lugar a la reducción del DIV de 149 mg/v para la prueba en blanco a 66 mg/v para el combus­ tible tratado con la composición aditiva de la invención, y a la reducción del CCD de 6367 mg/motor para la prueba en blanco a 4126 mg/motor para el combustible tratado con la composición aditiva de la invención, lo que indica una mejora sobre el valor base con la composición aditiva de la invención.
De manera similar, cuando se realizaron pruebas con el procedimiento de ensayo M111, sólo con una dosis de apro­ ximadamente 20 ppm, la composición aditiva de la invención, sorprendente e inesperadamente, dio como resultado la reducción del DIV de 132 mg/v para la prueba en blanco a 95 mg/v, y con una dosis de aproximadamente 60 ppm, la composición aditiva de la invención, sorprendente e inesperadamente dio lugar a una reducción del DIV de 132 mg/v en el ensayo en blanco a 83 mg/v, y con una dosis de aproximadamente 100 ppm, la composición de aditivo de la invención, sorprendente e inesperadamente, dio lugar a una reducción del DIV de 132 mg/v en el ensayo en blanco a 66 mg/v para el combustible tratado con la composición de aditivo de la invención, lo que indica una mejora con respecto al valor de base con la composición de aditivo de la invención.
En consecuencia, se han demostrado las sorprendentes e inesperadas ventajas técnicas de la presente invención para controlar la formación de depósitos y para reducir los depósitos ya formados en el sistema de inyección de com­ bustible y motor, o en el motor de combustión interna con una reducción mejorada del DIV y del CCD.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Una composición de aditivo de combustible para controlar la formación de depósitos y para reducir los depósitos ya formados en un sistema de inyección de combustible y motor, o en un motor de combustión interna, en la que la composición de aditivo de combustible comprende un derivado de óxido de (a) iso - borneol o (b) borneol; en la que el derivado de óxido de (a) iso - borneol o (b) borneol es un producto de reacción de un compuesto de oxirano y el isoborneol o el borneol; en la que el compuesto de oxirano se selecciona del grupo que comprende (i) óxido de etileno, (ii) óxido de propileno, (iii) óxido de butileno.
2. La composición de aditivo de combustible de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el isoborneol o el borneol se hacen reaccionar con el compuesto de oxirano en una proporción molar que varía de aproximadamente 1: 1 a 1: 50.
3. Una composición que comprende un combustible y la composición de aditivo para combustible de acuerdo con la reivindicación 1 o 2.
4. Un procedimiento para controlar la formación de depósitos y para reducir los depósitos ya formados en un sistema de inyección de combustible y motor, o en un motor de combustión interna, en el que el procedimiento comprende tratar el combustible con la composición de aditivos para combustible de acuerdo con la reivindicación 1 o 2.
5. El uso de una composición de aditivo para combustible para controlar la formación de depósitos y para reducir los depósitos ya formados en un sistema de inyección de combustible y motor, o en un motor de combustión interna, en el que el uso comprende tratar el combustible con la composición de aditivo para combustible de acuerdo con la reivindicación 1 o 2.
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