MX2012004809A

MX2012004809A - Composicion de combustible.

Info

Publication number: MX2012004809A
Application number: MX2012004809A
Authority: MX
Inventors: William J Cannella; Vittorio Manente
Original assignee: Chevron Usa Inc
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2012-06-14
Also published as: CA2777912A1; AU2010313431B2; CA2777912C; EP2494010A2; US9376640B2; EP2494010B1; JP2013509488A; US20120012087A1; EP2494010A4; WO2011053650A3; WO2011053650A2; AU2010313431A1; JP2015212384A

Abstract

Una composición de combustible que tiene un intervalo de ebullición entre 95 y 440 grados Fahrenheit (35°C y 226°C), en donde la composición de combustible tiene (a) una suma total de contenido de n-parafinas y naftenos de al menos 22 por ciento en volumen y (b) un RON de aproximadamente 93 o menos, en donde el combustible se emplea en un motor de combustión avanzada.

Description

COMPOSICION DE COMBUSTIBLE Campo de la Invención La presente invención se refiere a composiciones de combustible que producen muy poco hollín y emisiones bajas de N0X, a la vez que tienen una alta eficiencia y tasas máximas de aumento de presión dentro del cilindro aceptables en un amplio intervalo de cargas cuando se usan en un entorno de motor a combustión avanzada, en particular un motor que funciona en modo de combustión parcialmente premezclada (PPC, por sus siglas en inglés) .

Antecedentes de la Invención El continuo énfasis global y la legislación gubernamental para reducir las emisiones y mejorar la economía de combustible en motores de combustión interna ha llevado a la necesidad de desarrollar motores de combustión limpios y con una alta eficiencia. Se han diseñado y comercializado sistemas de post-tratamiento de gases de escape (tales como Reducción Catalítica Selectiva (SCR, por sus siglas en inglés) , trampas de NOx y filtros de particulados de diesel) para reducir las emisiones de escape y así cumplir con objetivos y disposiciones relacionados con las emisiones. Sin embargo, estos sistemas son costosos, suman peso al vehículo y minimizan la economía de combustible debido al peso agregado y la necesidad de usar combustible para regenerar los sistemas.

REF: 230212 Reducir las emisiones de los motores reduciría el tamaño y/o eliminaría la necesidad de estos sistemas. Se viene desarrollando un importante esfuerzo de investigación y desarrollo en todo el mundo en diferentes organizaciones industriales, gubernamentales y académicas para identificar diseños de motores, condiciones de funcionamiento y composiciones de combustibles para lograr el objetivo. Un abordaje de combustión avanzada que se está considerando es la Carga Homogénea y Encendido por Compresión (HCCI, por sus siglas en inglés) , en el cual el combustible se inyecta muy fácilmente en el motor para permitir una mezcla homogénea de aire y combustible que ha de obtenerse antes del inicio de la combustión iniciada a través del encendido por compresión. Una desventaja importante de este abordaje es que es difícil controlar el proceso de combustión y un gran aumento de la presión y, más aun, se producen altas tasas de calor, lo que resulta en niveles inaceptablemente altos de ruido y posibles daños al motor. De este modo, actualmente el intervalo de velocidad-carga de funcionamiento en el que puede obtenerse un rendimiento aceptable es muy limitado.

Otro abordaje para optimizar el diseño de los motores, las condiciones de funcionamiento y la composición de los combustibles es emplear combustibles en un entorno de Combustión Parcialmente Premezclada (PPC, por sus siglas en inglés) . En configuraciones de PPC, el sincronizado de la inyección de combustible se produce más cerca del punto muerto superior y, por lo tanto, el aire y el combustible no se mezclan completamente antes de la combustión. Al aplicar esta estrategia con altas tasas de recirculación/reciclaje de gases de escape (EGR, por sus siglas en inglés) enfriados, el evento de combustión se produce y resulta en poco hollín y poco N0X. En comparación con la Carga Homogénea y Encendido por Compresión (HCCI) , el control de la combustión en un entorno de motor con PPC se recupera junto con el potencial de reducir la tasa de liberación de calor y la tasa máxima de aumento de presión.

Se sabe que la combustión parcialmente premezclada reduce el NOx y el hollín en motores diesel. Sin embargo, hasta este momento no se han desarrollado composiciones de combustible específicas para obtener la mejor sinergia entre la mezcla de combustible, la combustión parcialmente premezclada y la reducción de NOx y hollín.

Hemos descubierto que composiciones de gasolina específicas que tienen octanajes de investigación de aproximadamente 69 a aproximadamente 90 pueden tener eficiencias brutas altas superiores a 50% y permiten el funcionamiento en una amplia gama de cargas (hasta una IMEP bruta de 18 bares o más) y proporciona reducciones significativas de NOx y hollín cuando se usan en un modo tipo PPC en un entorno de motor de encendido por compresión. Más aun, dentro del intervalo de ebullición de la gasolina, se ha encontrado que las propiedades y composición de los combustibles influye significativamente en la tasa de aumento de la presión y se han encontrado composiciones de combustible específicas que conducen a valores de rendimiento del motor aceptables .

En 1998, Nissan produjo un número limitado de vehículos diesel que usaban un abordaje tipo PPC que denominó combustión MK. Sin embargo, el intervalo de funcionamiento en el que la PPC funcionaba satisfactoriamente era muy limitado y la producción de estos motores se descontinuó.

Noehre et al. (Artículo de SAE 2006-01-3412) lograron N0X y hollín relativamente bajos usando combustible diesel en un motor diesel funcionando en modo tipo PPC. Sin embargo, para alcanzar una carga moderada a alta de presión efectiva media indicada (IMEP) de 15 bares, fue necesario usar un alto nivel poco realista de EGR (aproximadamente 70%) y una relación de compresión relativamente baja de 12:1. Como resultado de la relación de compresión se perjudicó la eficiencia del motor.

Kalghatgi et al. (artículos de SAE 2006-01-3385 y 2007-01-0006) propusieron el uso de gasolina de alto octanaje en el funcionamiento tipo PPC para reducir los niveles de hollín. En los estudios en un motor Scania D12 de alto rendimiento (encendido por compresión) con una relación de compresión de 14:1 solamente evaluaron una gasolina de alto octanaje con un RON de 94.7. Los niveles de hidrocarburos y CO fueron relativamente altos.

Manente et al. (artículo de SAE 2009-01-0944) evaluaron una gasolina de alto octanaje (RON de 98) en un motor de encendido por compresión de alto rendimiento Scania D12 y obtuvieron eficiencias específicas brutas de hasta 45%, las cuales fueron al menos igual de buenas que para el combustible diesel. El NOx y el hollín fueron más bajos que para el combustible diesel. Sin embargo, los niveles de hidrocarburos y CO también fueron altos. Manente et. al establecen que el trabajo "demuestra que el mejor combustible para un motor de encendido por compresión debe tener un. alto octanaje . " Si bien investigadores como Kalghatgi et al. y Manente et al. han demostrado que la gasolina de alto octanaje puede proporcionar niveles más bajos de NOx y hollín que el combustible diesel en funcionamiento tipo PPC, es posible que un combustible con un octanaje igual de alto que una gasolina de alto octanaje no sea el combustible óptimo que permita una expansión suficiente del intervalo de funcionamiento de velocidad-carga para obtener un funcionamiento de tiempo completo. Más aun, la química y la composición del combustible, más que el octanaje, pueden constituir un parámetro importante para un rendimiento óptimo.

En una modalidad, la presente invención se dirige a una composición de combustible que tiene un intervalo de ebullición entre 95 y 440 grados Fahrenheit (35°C y 226°C) , en donde la composición de combustible tiene (a) una suma total de contenido de n-parafinas y naftenos de al menos 22 por ciento en volumen y (b) un RON de aproximadamente 93 o menos, en donde el combustible se emplea en un motor de combustión avanzada .

En una modalidad, la presente invención se dirige a un método de funcionamiento de un motor de combustión interna que comprende , i. emplear una composición de combustible en un motor de combustión interna, en donde la composición de combustible tiene (a) un intervalo de ebullición entre 104 y 401 grados Fahrenheit (40°C y 205°C) , en donde la composición de combustible tiene (b) una suma total de contenido de n-parafinas y naftenos de 22 por ciento en volumen o más y (c) en donde el RON es de aproximadamente 93 o menos ; ii. hacer funcionar el motor de combustión interna, en donde la relación de compresión es de aproximadamente 12:1 a aproximadamente 16:1 y en donde el motor de combustión interna se hace funcionar en condiciones de combustión parcialmente premezclada; iii. en donde la composición del combustible se emplea en una carga de al menos hasta 18 bares de IMEP bruta y las emisiones de NOx del motor no superan los 0.35 gramos/ kilovatio-hr; (0.3 gramos/kilovatio-hr) ; and iv. en donde la tasa de recirculación de gases de escape es menor que 60 por ciento en volumen.

Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 ilustra las tasas de Reciclaje de Gases de Escape (EGR) utilizadas.

La Figura 2 ilustra el porcentaje de combustible total inyectado en la inyección piloto.

La Figura 3 ilustra la temperatura de entrada de aire inyectado en el motor.

La Figura 4 ilustra las Eficiencias Indicadas Brutas del motor.

La Figura 5 ilustra las eficiencias de combustión obtenidas con los combustibles evaluados .

La Figura 6 ilustra las emisiones de NOx para los combustibles evaluados.

La Figura 7 ilustra las emisiones de CO para los combustibles evaluados .

La Figura 8 ilustra las emisiones de hidrocarburos (HC) para los combustibles evaluados.

La Figura 9 ilustra las emisiones de hollín para los combustibles evaluados.

La Figura 10 ilustra las tasas de aumento máximo de presión en cilindro obtenidas.

La Figura 11 ilustra la correlación que descubrimos entre las tasas de aumento máximo de presión y la composición del combustible.

La Figura 12 ilustra la correlación entre las tasas de aumento máximo de presión y el RON.

Descripción Detallada de la Invención Si bien la invención es susceptible a distintas modificaciones y formas alternativas, se describen detalladamente en la presente modalidades específicas de la misma. Sin embargo, debe comprenderse que la descripción en la presente de modalidades específicas no pretende limitar la invención a las formas particulares divulgadas, sino que, por el contrario, la intención es abarcar todas las modificaciones, equivalentes y alternativas comprendidos en el espíritu y el alcance de la invención, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Definiciones RON - El Número de octanaje de investigación se mide en un motor CRF de cilindro simple especialmente diseñado a una velocidad de 600 rpm y una temperatura de aire de entrada que depende de la presión barométrica. Según se informa, estimula el rendimiento del combustible en un funcionamiento del motor de baja gravedad.

Los Motores de Combustión Avanzada se definen como motores que producen cantidades ultra bajas de N0X o bajas de hollín o ambas. Un ejemplo de Motor de Combustión Avanzada es un Motor de Combustión Parcialmente Premezclada.

Composición del combustible Una modalidad de la presente invención se dirige a composiciones de combustibles que proporcionan: (a) una reducción significativa de las emisiones de N0X/ (b) una reducción de las emisiones de hollín, y (c) altas eficiencias, en especial en comparación con composiciones de combustible diesel convencionales, cuando se emplean los combustibles de la presente invención en modo de combustión parcialmente premezclada en un motor de combustión avanzada. Preferiblemente, la composición del combustible es una composición de combustible tipo gasolina que se emplea en un motor tipo diesel en condiciones de combustión parcialmente premezclada. Más aun, para ciertas composiciones de combustible de la presente invenció se obtienen tasas máximas de aumento de la presión razonables, expandiendo significativamente de esta forma el intervalo en el que el motor puede funcionar satisfactoriamente en condiciones de combustión avanzada.

La composición de combustible empleada en una modalidad de la presente invención preferiblemente tiene un Número de octanaje de investigación (RON) de aproximadamente 90 o menos y una suma total de n-parafinas y naftenos de al menos 22 por ciento en volumen. Más preferiblemente, la composición de combustible tiene un RON de aproximadamente 85 o menos y una suma total de n-parafinas y naftenos de al menos 22 por ciento en volumen. Incluso más preferiblemente, la composición de combustible tiene un RON de aproximadamente 80 o menos y una suma total de n-parafinas y naftenos de al menos 22 por ciento en volumen.

En una modalidad, la composición de combustible preferiblemente tiene un RON de aproximadamente 90 o menos y una suma total de n-parafinas y naftenos de al menos 25 por ciento en volumen. Más preferiblemente, la composición de combustible tiene un RON de aproximadamente .90 o menos y una suma total de n-parafinas y naftenos de al menos 30 por ciento en volumen.

Método de obtención de la composición de combustible Los combustibles empleados den la presente invención reivindicada se tomaron de una refinería comercial y en algunos casos se agregó n-heptano o etanol. Puede encontrarse información acerca de los procesos y las condiciones típicos para obtener estos combustibles en "Petroleum Refining", de William Leffler (PennWell Corp, 2000) .

Condiciones del motor El combustible de la presente invención se empleó en un entorno de combustión avanzada. En una modalidad, el motor de combustión avanzada se hace funcionar en un modo de combustión parcialmente premezclada.

Los entornos de combustión típicamente resultan en combustibles que han sido quemados y producen emisiones ultra bajas de N0X (por ejemplo, menos de 0.35 gramos/kilovatio-hr) o producen poco hollín (por ejemplo, FSN < 2) o ambas cosas.

Además de producir bajas emisiones de NOx y poco hollín o ambas cosas, estos combustibles se emplean en un entorno de motor como se describe a continuación.

Preferiblemente, la carga del motor fue de hasta al menos 18 bares de presión efectiva media indicada (IMEP) bruta. Más preferiblemente, la carga del motor fue de hasta aproximadamente 16 bares de IMEP bruta.

Más aun, en una modalidad de la presente invención, la composición de combustible mencionada anteriormente se emplea en un motor de combustión interna y cuando la carga del motor es de hasta al menos 18 bares de IMEP bruta, preferiblemente los niveles de salida del motor de NOx no superan los 0,35 gramos/kilovatio-hr. Más preferiblemente, cuando la carga del motor es de hasta al menos aproximadamente 18 bares de IMEP bruta, los niveles de salida del motor de N0X no superan los 0.3 gramos/kilovatio-hr.

Más aun, en una modalidad de la presente invención, la composición de combustible mencionada anteriormente se emplea en un motor de combustión interna que tiene una relación de compresión de aproximadamente 12:1 a aproximadamente 16:1. Más preferiblemente, la relación de compresión es de aproximadamente 13:1 a 15:1. Incluso más preferiblemente, la relación de compresión es de 14:1.

En una modalidad de la presente invención, la composición de combustible mencionada anteriormente se emplea en un motor de combustión interna que preferiblemente tiene una tasa de recirculación de gases de escape que es menor que 60 por ciento en volumen. Más preferiblemente, la tasa de recirculación de gases de escape es menor que 55 por ciento en volumen .

En una modalidad, la composición de combustible mencionada anteriormente se emplea en un motor de combustión interna que preferiblemente tiene una tasa máxima de aumento de presión menor que aproximadamente 15 bares/grado de ángulo de cigüeñal (CAD) . Más preferiblemente, la tasa máxima de aumento de presión es menor que aproximadamente 13 bares/CAD.

Los siguientes ejemplos se presentan para ilustrar modalidades específicas de esta invención y no deben interpretarse que limitan de forma alguna el alcance de la invención.

Ejemplos Motor- El motor usado durante los experimentos fue un motor de encendido por compresión de un solo cilindro de alto rendimiento Scania D12 (que puede adquirirse en Scania, Suecia) . La cabeza del cilindro era plana y el pistón utilizado fue de tipo plato llano. Las propiedades geométricas del motor se encuentran en la Tabla 1. La potencia del motor se elevó usando aire comprimido de una línea de aire externo; la presión de entrada se ajustó usando una válvula de salida de sobrantes. Se usó un calentador (que puede adquirirse en Leister Process Technologies, Suecia) colocado antes del colector de entrada para calentar el aire hasta la temperatura de entrada deseada.

Tabla 1 : Propiedades geométricas del motor Scania D12 EGR- Los gases de escape se reciclan en el motor de combustión interna. La recirculación de los gases de escape (EGR) se define como la relación de dióxido de carbono en la toma y el escape (es decir, [C02] toma/ [C02] escape) . Los gases de salida se enfriaron antes de introducirlos en el sistema de toma del motor D12.

Sistema de inyección- El motor Scania D12 se equipó con un sistema de inyección de conducto común de primera generación de Bosch (Bosch GmbH, Alemania) . La tobera comercial se reemplazó por una que tenia un ángulo de paraguas de 120°. La tobera tenía 8 orificios cuyo diámetro era 0.18 mm. El flujo de combustible se midió usando una balanza de gravedad con una precisión de dos dígitos de Sartorius y se tomaron muestras de cada punto de funcionamiento durante al menos dos minutos.

Sistemas de medición de emisiones- Las emisiones se midieron usando un sistema de análisis de gases Cussons (que puede adquirirse en Cussons, Inglaterra) . Se midieron el CO y el C02 con un analizador infrarrojo no dispersivo; se midió el 02 con un analizador paramagnético; y el total de hidrocarburos se midió con un detector de ionización calentado por llama. Se utilizó un analizador quimioluminiscente para medir el NOx y el humo se midió con un opacímetro AVL 415. Cada analizador se calibró con un gas de calibración adecuado antes de cada tanda de mediciones .

COMBUSTIBLES Se evaluaron siete combustibles y etanol (99.5% en vol . ) en el motor D12 Scania. Se evalúo en cada combustible la tasa de aumento máximo de presión, la eficiencia del motor, las emisiones de NOx, las emisiones de hollín, las emisiones de hidrocarburos y las emisiones de monóxido de carbono cuando cada combustible se empleó con distintas tandas de carga (es decir, distintas cargas) .

Los siete combustibles se encontraron en el intervalo del punto de ebullición, con un punto de ebullición de entre aproximadamente 95 y 440 grados Fahrenheit (35°C y 226°C) . Las principales propiedades de los combustibles empleados en la presente invención se enumeran en la Tabla 2.

Tabla 2. Combustibles y sus propiedades Los siete combustibles se evaluaron a través de una tanda de cargas a 1300rpm. Se seleccionaron cinco puntos de carga: 5, 8, 12, 14 y 18 bares de IMEP (presión efectiva media indicada) bruta. La estrategia de inyección consistió en usar uno o dos puntos de inyección de combustible para inyectar el combustible o etanol en la cámara de combustión del motor. Cuando se usó, el primer punto de inyección o piloto se colocó muy tempranamente en el ciclo de carrera de compresión para crear una mezcla homogénea, mientras que el segundo se inyectó cerca del punto muerto superior para disparar el evento de combustión. La cantidad de combustible en la inyección piloto depende de la carga y es solamente una función de la relación de · compresión, la reactividad del combustible y el nivel de EGR. Cuando se usó, la inyección piloto siempre se produjo a -60 punto muerto superior (TDC) . A medida que se incrementó la carga, la inyección piloto ya no fue beneficiosa y no se empleó para todos los combustibles, excepto etanol, que igual se inyectó en el punto piloto y en el segundo punto de inyección. Las relaciones de piloto (es decir, la cantidad de combustible inyectado en el punto de inyección piloto con relación a la cantidad total de combustible inyectado) que se usaron se muestran en la Figura 2. Como se muestra en la Figura 3, la temperatura de entrada se ajustó para mantener la combustión estable con todos los combustibles en toda la tanda de cargas .

Se decidió que el N0X debía mantenerse por debajo de aproximadamente 0.35 g/kWh en una carga máxima (es decir, 18 bares) . Para alcanzar este nivel de N0X se usó aproximadamente 50% de EGR con todos los combustibles de 8 a 18 bares de IMEP; ver Figura 5. Por motivos de estabilidad de la combustión, se decidió reducir/eliminar la EGR a 5 bares de IMEP.

RESULTADOS Se llevó a cabo una tanda de cargas de entre 5 y 8 bares de IMEP bruta a 1300 rpm usando 7 combustibles diferentes y etanol . El RON de cada combustible y del etanol fue de entre 69 y 129.

Los combustibles se inyectaron en el motor Scania D12 como se describió anteriormente.

Eficiencia La eficiencia del motor (es decir, el rendimiento del motor) es un parámetro importante que depende del combustible empleado en el motor de combustión interna. En la Figura 4 se representa gráficamente la eficiencia indicada bruta en función de la carga para estos 7 combustibles . Como se ilustra en la Figura 4 , para cargas superiores a los 8 bares de IMEP bruta, la eficiencia es mayor que 50% para todos los combustibles y el etanol. Las eficiencias son más altas que las informadas por Kalghatgi et.al. y Manente et.al para gasolina de alto octanaje. La Figura 5 muestra que, si bien se usó hasta 50% de EGR, la eficiencia de la combustión fue mayor que 98% para cargas superiores a los 5 bares de IMEP.

Emisiones • Las emisiones de NOx indicadas brutas se muestran en la Figura 6. Se emplearon 50% de EGR y una relación de compresión de 14.3 con todos los combustibles y etanol . Para todos los combustibles de la invención (es decir, los Ejemplos 1-3), estas condiciones de funcionamiento de los motores resultaron en niveles muy bajos de N0X por debajo de 0.3 g/kWh. Este nivel de NOx también se alcanzó a 18 bares de IMEP bruta.

Cuando la carga se redujo para los combustibles de la invención, las emisiones de NOx disminuyeron.

Debido a la alta eficiencia de la combustión se obtuvieron en la carga más baja (es decir 5 bares de IMEP) valores más bajos de CO e HC para todos los combustibles, aunque el etanol muestra emisiones de hidrocarburos significativamente más altas en la carga más baja de 5 bares de IMEP (ver la Figura 7 y la Figura 8, respectivamente) .

Por el contrario, en una carga alta (es decir, 18 bares) , sería difícil obtener los mismos valores usando combustible diesel en modo PPC. Los bajos valores de CO y NOx obtenidos en el presente trabajo sugieren que con combustibles con octanajes de medios a altos que trabajan en modo PPC es posible quemar la mezcla de combustible-aire en el intervalo de temperatura entre 1500 y 2000 [K] . Una temperatura de combustión superior a los 1500 [K] es necesaria para promover las reacciones de CO a C02 ; en esencia es importante que esté por debajo de los 2000 [K] Los niveles de hollín fueron muy bajos (<1 FSN) para todos los combustibles hasta una carga de aproximadamente 12 bar de IMEP, como se muestra en la Figura 9. A medida que se aumentó la carga, los niveles de hollín para los combustibles derivados de petróleo aumentaron hasta un nivel de entre 1 y 2.1 FSN con una carga de 18 bares de IMEP bruta. Estos son igualmente valores bastante bajos. Los valores de hollín más bajos en este punto de carga se obtuvieron para el Ejemplo 2 y el Ejemplo 1.

Ruido del motor/Tasa máxima de aumento de presión Uno de los desafíos clave de los sistema de combustión avanzada tales como la combustión parcialmente premezclada y HCCI con cargas altas es la tasa máxima de aumento de presión, que se relaciona con el ruido acústico del motor. Los intervalos de funcionamiento de estudios previos se limitan a cargas moderadas debido a niveles inaceptables de tasa máxima de aumento de presión y ruido del motor. Las tasas máximas de aumento de presión en el actual estudio se representan gráficamente en la Figura 10 en función de la carga. En cargas superiores a los 12 bares de IMEP bruta, los combustibles con mejor rendimiento son los combustibles del Ejemplo 3 y del Ejemplo 2 y el combustible del Ejemplo comparativo 2, para los cuales las tasas máximas de aumento de presión no exceden los 12.5 bares/CAD. Los combustibles con peor rendimiento fueron los del Ejemplo comparativo 5 y el Ejemplo comparativo 1, con tasas máximas de aumento de presión que superaron los 20 bares/CAD. Las tasas máximas de aumento de presión parecen correlacionarse con las propiedades de los combustibles. Estas tasas se representan gráficamente con respecto a la suma total del contenido de n-parafinas más naftenos (Figura 11) y con respecto al RON (Figura 12) en las cargas más altas, en donde las tasas máximas de aumento de presión son más altas y más preocupantes . Si bien direccionalmente las tasas máximas de aumento de presión se correlacionan con el RON, se obtiene una mejor correlación con una composición de combustible específica, específicamente la suma total de n-parafinas más naf eños en el combustible.

De esta forma, hemos descubierto que pueden alcanzarse tasas máximas de aumento de presión razonables (junto con una eficiencia bruta alta y muy bajas emisiones) en un amplio intervalo de condiciones de carga en combustión avanzada, en especial combustión parcialmente premezclada, usando combustibles tipo gasolina que contienen más de 22 por ciento en volumen de una suma total de n-parafinas más naftenos con correspondientes RON por debajo de 93.

En general, el uso de una composición de combustible que tiene una suma total de n-parafinas y naftenos de al menos 22 por ciento en volumen y un RON de 93 o menos resultó en eficiencias del motor de entre aproximadamente 50% y aproximadamente 60%, e incluso entre 54% y 56% en cargas menores que 18 bares de IMEP bruta.

Más aun, cuando se empleó 50% de EGR en el motor, las emisiones de NOx no superaron los 0,35 g/kWh, incluso en cargas altas de 18 bares de IMEP bruta.

El uso de combustibles con alto octanaje en entornos de combustión parcialmente premezclada resulta en una eficiencia de la combustión que es superior al 98%, aun con 50% de EGR, resultando de este modo en bajos CO e HC.

Los bajos valores de CO y NOx sugieren que, independientemente de la caga, la combustión se lleva a cabo en la estrecha ventana de temperatura de 1500 a 2000 K.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Una composición de combustible caracterizada porque tiene un intervalo de ebullición entre 95 y 440 grados Fahrenheit (35°C y 226°C) , en donde la composición de combustible tiene (a) una suma- total de contenido de n-parafinas y naftenos de al menos 22 por ciento en volumen y (b) un RON de aproximadamente 90 o menos.

2. La composición de combustible de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque tiene una suma total de contenido de n-parafinas y naftenos de al menos 25 por ciento en volumen.

3. La composición de combustible de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque tiene una suma total de contenido de n-parafinas y naftenos de al menos 30 por ciento en volumen.

4. Un método de funcionamiento de un motor a combustión interna caracterizado porque comprende: emplear una composición de combustible en un motor de combustión interna, en donde la composición de combustible tiene (a) un intervalo de ebullición entre 104 y 401 grados Fahrenheit (40°C y 205°C) , en donde la composición de combustible tiene (b) una suma total de contenido de n-parafinas y naftenos de 22 por ciento en volumen o más y (c) en donde el RON es de aproximadamente 90 o menos; hacer funcionar el motor de combustión interna, en donde la relación de compresión es de aproximadamente 12:1 a aproximadamente 16:1 y en donde el motor de combustión interna se hace funcionar en condiciones de combustión parcialmente premezciada; en donde la composición del combustible se emplea en una carga de al menos hasta 18 bares de IMEP bruta y las emisiones de NOx del motor no superan los 0.35 gramos/ kilovatio-hr ; (0.3 gramos/kilovatio-hr) ; y en donde la tasa de recirculación de gases de escape es menor que 60 por ciento en volumen.

5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque tiene una eficiencia bruta superior al 50%.

6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque tiene una tasa máxima de aumento de la presión menor que aproximadamente 17 bares/ grado de ángulo de cigüeñal .

7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la tasa máxima de aumento de la presión es menor que aproximadamente 15 bares/CAD.

8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la tasa máxima de aumento de la presión es menor que aproximadamente 13 bares/CAD.

9. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el motor de combustión interna se hace funcionar, en donde la recirculación de gases de escape es menor que 55 por ciento en volumen.

10. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque las emisiones de salida del motor de NOx no superan los 0.3 gramos/kilovatio-hr .

11. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la composición de combustible se emplea con una carga de hasta 18 bares de IMEP bruta.

12. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el motor de combustión interna se hace funcionar a una relación de compresión de . entre aproximadamente 13:1 y aproximadamente 15:1.

13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el motor de combustión interna se hace funcionar a una relación de compresión de 14:1.

14. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el motor de combustión interna se hace funcionar, en donde la recirculación de gases de escape es menor que 60 por ciento en volumen.