MX2014002729A

MX2014002729A - Sistema de suministro de aditivo de motor aerotransportado.

Info

Publication number: MX2014002729A
Application number: MX2014002729A
Authority: MX
Inventors: Gregory H Guinther
Original assignee: Afton Chemical Corp
Priority date: 2011-09-07
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2014-07-10
Also published as: CA2848075C; BR112014005177A2; CA2848075A1; WO2013036311A1; US9856788B2; MX352310B; KR20140075701A; US20170082019A1; EP2753814A1; JP6203727B2; US20140290612A1; JP2014526637A; JP2017227217A; IN2014CN02462A; EP2753814A4; CN104024620A; US9458761B2

Abstract

Un método para introducir aditivos a un sistema de admisión de aire de un motor para superar uno o más de los diversos problemas creados por la formulación de aditivos en combustibles;, el método controla al menos uno de la cantidad, tamaño de partículas de aerosol y temporización de la introducción de aditivos con base en información relevante para la operación del motor; los aditivos introducidos forman una mezcla de aire-aditivo y son llevados por el flujo de aire en el sistema de admisión de aire a la cámara de combustión del motor; otro aspecto de la invención es un sistema de introducción de aditivo que incluye uno o más envases para aditivos, un sistema de control para determinar al menos uno de la cantidad, tamaño de partícula de aerosol y temporización de la introducción de los aditivos, y un dispositivo para introducir los aditivos en el sistema de admisión de aire bajo el control del sistema de control.

Description

SISTEMA DE SUMINISTRO DE ADITIVO DE MOTOR AEROTRANSPORTADO CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se dirige a métodos y sistemas para introducir aditivos a la cámara de combustión de un motor a través del sistema de admisión de aire.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los aditivos tradicionalmente son agregados al combustible antes que el combustible sea bombeado dentro de tanques de combustible de vehículos u otros dispositivos. Un paquete de aditivo formulado de esta manera comúnmente experimenta un rango completo de condiciones ambientales durante un período de almacenamiento extendido. La mezcla de combustible/aditivo debe permanecer esencialmente homogénea durante el transporte, manejo y periodo de almacenamiento y por lo tanto debe ser formulado para soportar calor y frío extremos, niveles variables de humedad, etc. Además, el paquete de aditivo debe suministrar una amplia variedad de componentes, los cuales deben ser compatibles entre si para ser formulados en el combustible. Además, algunos aditivos pueden causar daño a los tanques de combustible o el sistema de suministro de combustible, por ejemplo, pueden dañar los sellos y arandelas. Estos problemas con frecuencia implican restricciones significativas en el aditivo destinado para uso en combustible.

También existen otras limitaciones en la formulación de aditivos de combustible. Por ejemplo, los formuladores de combustible pueden no querer incluir ciertos aditivos en un combustible particular debido al costo incrementado del combustible como resultado de la inclusión del aditivo. Además, los formuladores de combustible pueden introducir sus propios componentes en un combustible o combustibles particulares pueden contener especies potencialmente reactivas que dan origen a problemas de compatibilidad adicionales por la introducción de otros aditivos los cuales pueden reaccionar potencialmente con dichos componentes. Por ejemplo, los combustibles pueden contener especies reactivas tales como etanol, éteres, ésteres de ácido graso, inhibidores de la corrosión ácida, polímeros de reducción de arrastre, antioxidantes de fenol, aditivos anti-asentamiento de cera, reductores del punto de turbidez, aminas aromáticas, nitratos orgánicos, mejoradores de octanaje organometálicos y dienos reactivos, tiofenos, peróxidos y aromáticos polinucleares. También, los aditivos pueden ser rechazados por formuladores de combustible cuando la velocidad del tratamiento deseado en el combustible excede la capacidad de los sistemas de adición de aditivo de combustible ubicados en una terminal de combustible.

Tal como se analizo antes, algunos aditivos muy deseables son menos que óptimos cuando se utilizan en formulaciones de aditivo de combustible. Estos aditivos de combustible o agentes de mezcla todavía tienen que hacer valer su pleno potencial. Algunos ejemplos de dichas restricciones se analizan por ejemplo en la patente de los Estados Unidos no. 7,846,224 en donde se indica que algunos modificadores de fricción pueden ser incompatibles con, o insolubles en el combustible u otros aditivos que con probabilidad estarán en el combustible a baja temperatura. Los materiales tipo cera son excelentes modificadores de fricción pero tienen una solubilidad limitada en los combustibles .

Existen algunos métodos conocidos que involucran la introducción de ciertas composiciones en los sistemas de admisión de aire de los motores. Ejemplos de dichos métodos se pueden encontrar, por ejemplo en la patente de los Estados Unidos nos. 4,377,135/ 7,146,938; 5,282,445; 6,152,099; y 6,523,530.

Estos métodos de la técnica anterior, en su mayoría no están dirigidos a resolver o evitar los problemas de compatibilidad o solubilidad que se pueden encontrar cuando se formulan aditivos de combustible en un combustible.

Además, los mecanismos de control utilizados en muchos de estos métodos de la técnica anterior sufren de inconvenientes significativos y, por lo tanto, generalmente no son convenientes para controlar la cantidad, tamaño de partícula de aerosol y/o temporización de los aditivos que están siendo introducidos en el sistema de admisión de aire para proporcionar el mayor beneficio. ' BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN En un primer aspecto, la presente invención esta dirigida a la introducción de aditivos en un sistema de admisión de aire de un motor. El método determina la cantidad, tamaño de partícula de aerosol y/o temporización de la introducción de los aditivos. Los aditivos introducidos son llevados por el flujo de aire en el sistema de admisión de aire a la cámara de combustión del motor en donde los aditivos son mezclados con el combustible y quemados. Estos aditivos pueden mejorar el desempeño del motor o proporcionar otros efectos benéficos como resultado del método.

En un aspecto, la cantidad, tamaño de partícula de aerosol y/o temporización de adición de al menos dicho aditivo se determina con base en información seleccionada del tipo de combustible, condiciones del camino próximas, índice de octano, índice de cetano, proporción de aire-combustible, condiciones climáticas, elevación, carga del motor, presión del aceite, velocidad de las llantas, velocidad de masa del flujo de aire, limpieza del motor, niveles de emisión, contenido de oxigeno en el aire, presión de vacio del colector, presión de los neumáticos, entrada del usuario, características del conductor, temporización de la válvula, apagado del filtro de partículas, estrategia del tren de potencia híbrido, entrada de un técnico y cualquier combinación de los mismos.

En otro aspecto, el aditivo es introducido en la cámara de combustión de un motor a través del sistema de admisión de aire del motor con el propósito seleccionado de aprovechamiento, modificación de fricción, reducción de fricción, mejora de la economía del combustible, alteración del índice de octano, alteración del índice de cetano, retardo del encendido, aceleración del encendido, reducción de depósito, detergencia, limpieza, neutralización del ácido, mejora de arranque en frío del motor, influencia en el intervalo de drenaje de aceite lubricante, antioxidación, reabastecimiento de aditivo de aceite, reducción de peróxido en una mezcla de combustible/aire-aditivo en la cámara de combustión, inhibición de la corrosión, anti-asentamiento, reducción del punto de turbidez, anti-desgaste, reduccióh*%e golpe brusco y combinaciones de los mismos.

Otro aspecto de la presente invención es el aprovisionamiento de un sistema de introducción de aditivo que comprende al menos un contenedor para alojar uno o más aditivos, un sistema de control para controlar la cantidad, tamaño de partícula de aerosol y/o temporización de la introducción de uno o más aditivos, y un dispositivo para introducir uno o más aditivos en un sistema de admisión de aire en un motor.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La Figura 1 muestra un sistema de introducción de aditivo ejemplar de acuerdo con la invención para la introducción de uno o más aditivos en el sistema de admisión de aire de un motor.

La Figura 2 muestra una modalidad alternativa de la invención en donde dos o más aditivos son alimentados al sistema de admisión de aire.

La Figura 3 muestra los resultados a 600 a 1500 rpm de una Prueba Motorizada de Fricción para un Motor, la cual será referida en lo subsecuente como una "Prueba SpinMaster", con aditivo aerotransportado alimentado a un motor no encendido.

La Figura 4 muestra los Ciclos de Manejo en Ciudad US EPA FTP-75 utilizados en el ejemplo 5.

La Figura 5 muestra el Ciclo de Manejo en Autopista US EPA HwFET utilizado en el ejemplo 5.

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Para propósitos ilustrativos, los principios de la presente invención se describen por referencia a diversas modalidades ejemplares. Aunque unas modalidades de la invención se describen aquí de manera especifica, un experto en la técnica fácilmente reconocerá que los mismos principios aplican de igual manera a otros sistemas y métodos y que pueden ser empleados en otros sistemas y métodos. Antes de explicar las modalidades divulgadas de la presente invención a detalle, se entenderá que la invención no queda limitada en su aplicación a los detalles de alguna modalidad particular mostrada. Adicionalmente, la terminología aquí utilizada es para el propósito de descripción y no de limitación. Además, aunque algunos métodos se describen con referencia a los pasos que se presentan aquí en un cierto orden, en muchos casos, estos pasos pueden ser ejecutados en cualquier orden tal como lo pueden apreciar aquellos expertos en la técnica; el método novedoso por lo tanto no queda limitado al arreglo particular de pasos aquí divulgados.

Se debe observar que, tal como aquí se utiliza y en las reivindicaciones anexas, las formas de singular "un", "uno", y "el" incluyen las referencias al plural a menos que el contexto claramente indique lo contrario. Además, los términos "un" (o "uno") , "uno o más" y "al menos uno" se pueden utilizar aquí de manera intercambiable. Los términos "comprendiendo", "incluyendo", "teniendo" y "construido a partir de" -también se pueden utilizar aquí de manera intercambiable.

La presente invención propone introducir ciertos aditivos en el sistema de admisión de aire de un motor, el cual puede entonces llevar los aditivos a la cámara de combustión en donde los aditivos se pueden mezclar con el combustible o, alternativamente, se pueden transferir a las superficies internas de la cámara de combustión para, por ejemplo, mejorar la fricción, disminuir el desgaste y/o neutralizar los ácidos. La introducción de aditivos al sistema de admisión de aire para entrega a la cámara de combustión con aire, como una alternativa a la formulación de dichos aditivos en un combustible, proporciona varias ventajas analizadas con mayor detalle a continuación.

El método de la presente invención se puede emplear para aligerar o evitar problemas de compatibilidad y/o solubilidad que se pueden encontrar cuando se formulan aditivos en un combustible. Dichos problemas pueden abarcar la incompatibilidad entre uno o más aditivos en un paquete de aditivo, asi como problemas de solubilidad cuando se intenta disolver o dispersar un paquete de aditivo en una composición de combustible. La introducción de los aditivos al sistema de admisión de aire también evita la necesidad de pre-formular los aditivos en el combustible y la necesidad de un almacenamiento posterior de la mezcla de combustible/aditivo, evitando asi problemas de estabilidad de almacenamiento potenciales para dichas mezclas. Los aditivos también se pueden mantener en un ambiente controlado hasta su uso debido a que no son pre-formulados en el combustible y por lo tanto se pueden evitar los problemas potenciales que puedan surgir debido a la exposición de las mezclas de combustible/aditivo a diversas condiciones ambientales encontradas en el almacenamiento y transporte del combustible.

La presente invención también se puede emplear para mejorar el desempeño del motor, mejorar la eficiencia del combustible, utilizar de manera más eficiente los aditivos, mejorar o alterar la combustión, limpiar partes del motor y lubricar partes del motor. Otros usos para la presente invención serán aparentes para aquellos expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción.

Un aspecto de la presente invención es un método para introducir aditivos a una cámara de combustión de un motor a través del sistema de admisión de aire. Otro aspecto de la presente invención es un sistema de entrega para introducir aditivos en la cámara de combustión de un motor a través del sistema de admisión de aire. Otro aspecto todavía de la invención involucra el control del tamaño de partículas de aerosol del aditivo introducido en el sistema de admisión de aire. El tamaño de las partículas de aerosol se refiere al tamaño de partícula de un aditivo o formulación de aditivo en una forma liquida, de rocío o aerosol que se introduce en el sistema de admisión de aire.

Los sistemas y métodos de la presente invención se pueden implementar en vehículos nuevos como una característica integrada o se pueden implementar en vehículos existentes mediante readaptación de los vehículos existentes con el equipo requerido para implementar el sistema y método de la presente invención.

Los aditivos integrados a través del sistema de admisión de aire de acuerdo con la presente invención se pueden utilizar para una variedad de propósitos, incluyendo, pero no limitado a, aprovechamiento, modificación de fricción, reducción de fricción, mejora de la economía del combustible, alteración del índice de octano, alteración del índice de cetano, retardo del encendido, aceleración del encendido, reducción de depósito, detergencia, neutralización del ácido, mejora del arranque en frío del motor, influencia en el intervalo de drenaje de aceite lubricante, antioxidación, reducción de peróxido en la mezcla de combustible/aire-aditivo en la cámara de combustión, inhibición de la corrosión, anti-asentamiento, reducción del punto de turbidez, anti-desgaste y cualquier combinación de los mismos .

Los aditivos que son convenientes para la presente invención incluyen cualquier composición que pueda mejorar el desempeño de un motor o proporcionar algún otro efecto benéfico. Aditivos convenientes incluyen, pero no se limitan a, aditivos que mejoran la eficiencia de la emisión después del tratamiento tal como aditivos que optimizan radicales libres u otros materiales perjudiciales, modifican la fricción, alteran o mejoran la economía el combustible, alteran el índice de octano, alteran el índice de cetano, tienen influencia en la combustión del combustible, por ejemplo, alterando la eficiencia de la combustión, reducen depósitos tales como los depósitos de la válvula de admisión (IVD) de gasolina de inyección directa (DIG), limpian los sistemas de admisión de aire tal como en DIG, limpian inyectores externos de DIG, reducen los depósitos de la válvula de admisión (IVD), neutralizan ácidos formados durante o después de la combustión, mejoran el arranque en frío del motor, tienen influencia en el intervalo de drenaje del aceite lubricante, proporcionan efectos antioxidantes, reducen los peróxidos en la mezcla de combustible comprimido en la cámara de combustión, mejoran el quemado del combustible, alteran o controlan las emisiones generadas por la combustión del combustible tal como las emisiones N0X, mejoran la operación del motor en general, y reducen los depósitos de combustible en el sistema del motor tal como en cilindros, inyectores de combustible, y válvulas de admisión/escape .

Los aditivos pueden ser en la forma de sólidos,- gases y líquidos. Si los aditivos son sólidos, estos típicamente serán en una forma conveniente para ser arrastrados en el flujo de aire en el sistema de admisión de aire de un motor. Por ejemplo, se pueden emplear aditivos sólidos en la forma de micropartículas , nanopartículas , femtopartículas o mezclas de los mismos. De manera alternativa se pueden suspender aditivos sólidos en un vehículo líquido o gaseoso de manera que estos pueden ser transportados por el sistema de admisión de aire de un motor a la cámara de combustión, además, la suspensión también puede incluir materiales semi-solubles , tal como coloide, geles y dispersiones.

Los aditivos líquidos también pueden ser introducidos en el sistema de admisión de aire de un motor. En una modalidad, el aditivo en sí mismo es un material líquido. En otra modalidad las suspensiones líquidas o dispersiones de nanopartículas, micropartículas y/o femtopartículas se pueden emplear como los aditivos líquidos. Los aditivos líquidos también pueden ser en la forma de una emulsión, un azeotropo o una mezcla de materiales en dos fases diferentes.

Los aditivos gaseosos, tales como aquellos obtenidos de materiales volátiles, también se pueden mezclar con el flujo de aire del sistema de admisión de aire y pueden ser entregados a la cámara de combustión. Esto proporciona flexibilidad para la dosificación de aditivos gaseosos así como un excelente mezclado de dichos aditivos con el combustible en la cámara de combustión.

Los retardadores de encendido son una clase ejemplar de aditivos que son convenientes para uso en la presente invención. Algunos ejemplos de retardadores de encendido incluyen mejoradores de octano, ferroceno, arilaminas, corrientes de mezcla de refinería de alto octanaje, metilciclopentadienil manganeso tricarbonilo (MMT) , propanol, metanol, butanol, etanol, oxigenados tales como MTBE y ETBE, y tetraetilo de plomo. Se puede utilizar un retardador de encendido, por ejemplo, cuando el combustible de gasolina tiene un índice de octano o un combustible diésel tiene un índice de cetano que se puede mejorar.

Otra clase ejemplar de aditivos convenientes para uso en la presente invención son los aceleradores de encendido. Los aceleradores de encendido pueden ser utilizados, por ejemplo, cuando el motor de combustión de gasolina o combustible diésel garantiza la aceleración del encendido. Ejemplos de aceleradores de encendido incluyen acetona, alcohol, nitratos orgánicos, peróxidos y peroxiesteres . En otro ejemplo todavía, combinaciones de aceleradores y/o retardadores son útiles en la presente invención.

También se pueden utilizar detergentes en la presente invención para limpiar, por ejemplo, el sistema de admisión de aire, válvulas, la cámara de combustión y cualesquiera otras partes del motor contactadas por el flujo del aire y/o la mezcla de combustible/aire. En un aspecto, el detergente para uso en la presente invención puede ser un detergente metálico. Un detergente metálico conveniente puede incluir un neutral soluble en aceite o sal con exceso de base de metal alcalino o alcalino térreo con una o más de las siguientes sustancias ácidas (o mezclas de las mismas): (1) un ácido sulfónico, (2) un ácido carboxílico, (3) un ácido salicílico, (4) un alquilfenol, (5) un alquilfenol sulfurizado, y (6) un ácido fosforoso orgánico caracterizado por al menos un enlace directo de carbono-a-fósforo. Dicho ácido fosfórico orgánico puede incluir aquellos preparados por el tratamiento de un polímero de olefina (por ejemplo, poliisobutileno que tiene un peso molecular de aproximadamente 1,000 con un agente de fosforización tal como tricloruro de fósforo, heptasulfuro de fósforo, pentasulfuro de fósforo, tricloro de fósforo y azufre, fósforo blanco y un haluro de azufre, o cloruro fosforotioico .

Otra clase ejemplar de aditivos útil den la presente invención son los modificadores de fricción. Los modificadores de fricción pueden ser utilizados para alterar las características de fricción de diversas partes del motor. Los modificadores de fricción pueden ser seleccionados de entre muchos compuestos y materiales convenientes útiles para impartir esta función en composiciones lubricantes. Ejemplos no limitativos del modificador de fricción incluyen alquilenaminas de cadena larga, alquilfosfonatos de cadena larga, ceras y ditiocarbamatos . Muchos de esos modificadores se analizan en las patentes de los Estados Unidos nos. 5,344,579; 5,372,735; 5,441,656; y 7,759,294, y US 2010/0006049, las cuales se incorporan aquí por referencia. Modificadores de fricción ejemplares incluyen ácidos grasos libres, mezclas de mono, di, y trímero ácidos, dietanolamina cocamidas, dietanolamidas etoxiladas o propoxiladas, hidroxi-y dihidroxialquilamidas de ácidos grasos, alquilamidas de ácidos grasos, alquilésteres de ácidos grasos, hidroxi- y dihidroxialquilésteres de ácidos grasos (por ejemplo, ésteres de glicerina) , sales de alquilamina de ácidos grasos, hidroxiacetamidas, eteraminas, ácidos sintéticos y diversas dietanolamidas .

Otra clase de aditivos útiles en la presente invención son los mejoradores de combustión. Ejemplos de mejoradores de combustión convenientes incluyen óxidos de tierra rara tales como óxido de cerio, MMT, oxigenados y materiales similares, nitratos orgánicos, y aditivos organometálicos basados en titanio, molibdeno, manganeso, tungsteno, platino, paladio, cerio, zirconio y estaño.

Otra clase de aditivos todavía que se puede utilizar en la presente invención son los aditivos de combustible diésel. Ejemplos incluyen biocidas, desmulsificadores, antioxidantes, aditivos anti-espuma, peróxidos y aditivos de operabilidad a baja temperatura. Una clase adicional de aditivos útiles en la presente invención es la clase de aditivos utilizados para reducir la contaminación del gas de escape de los dispositivos después del tratamiento tales como los convertidores catalíticos. Ejemplos de dichos aditivos incluyen neutralizadores . El fósforo, azufre y plomo en el escape pueden requerir ser neutralizados para conservar los convertidores catalíticos. Una clase de neutralizadores efectivos son los compuestos de tungsteno, los cuales pueden convertir el fósforo, azufre y plomo en el escape en fosfatos, sulfuros y tungstatos de plomo. Además, los neutralizadores de azufre pueden incluir cualquier compuesto con la capacidad para reaccionar con sulfuro de hidrógeno, mercaptanos, alquil, di-, y polisulfuros y convertirlos en compuestos que contienen azufre más benignos. Los neutralizadores de azufre ejemplares incluyen aminas, productos de reacción de aldehidos o donadores de aldehido, y aminas o donadores de aminas tales como iminas, triazinas, polímeros de amina-aldehido, etc. o cualquier otro compuesto con la capacidad para una reacción con especies que contienen azufre nocivo tal como sulfuro de hidrógeno, tioles, etc. o mezclas o combinaciones de los mismos.

Los aditivos para reducir los depósitos en la presente invención incluyen Mannich-, PIB-amina-, poliéteramina- y succinimida-tipo, y mezclas de los mismos. Las succinimidas incluyen alquenil-succinimidas que comprenden los productos de reacción obtenidos mediante la reacción de un anhídrido alquenil-succinico, ácido, éster del ácido, o éster de alquilo inferior con una amina que contiene al menos un grupo amina primario. Estos detergentes se pueden formular con fluidizantes que actúan como co-detergentes en combinación, y funcionan para evitar el pegado de la válvula de admisión a baja temperatura.

Agentes de presión extrema y/o anti-desgaste tal como se divulga en las patentes de los Estados Unidos nos. 4,857,214; 5,242,613; y 6,096,691 también se pueden utilizar en la presente invención. Agentes anti-desgaste particularmente convenientes son los agentes anti-desgaste basados en titanio descritos en US 2008/0223330 Al y por lo tanto estos también se pueden utilizar de acuerdo con la presente invención. Agentes anti-desgaste convenientes incluyen agentes antidesgaste que contienen fósforo tales como dialquil-ditiofosfatos de metal y agentes anti-desgaste basados en titanio .

Una clase adicional de aditivos que se puede utilizar en la presente invención son los neutralizadores de materiales ácidos tales como productos derivados de la combustión ácida. Por ejemplo, durante el proceso de combustión, se puede combinar agua y azufre para formar ácido sulfúrico, o se puede combinar etanol y agua para formar ácido acético y/o ácido fórmico el cual puede ser transferido al cárter mediante soplado a través de segmentos de pistón. Neutralizadores ácidos ejemplares se pueden seleccionar a partir de fuentes que contienen ceniza y sin ceniza del número base total (TBN) . Dichos materiales son muy conocidos por aquellos expertos en la técnica.

Otras clases de aditivos que son convenientes para la presente invención incluyen los siguientes aditivos. Agentes de hinchamiento de sello tal como se describen, por ejemplo, en las patentes de los Estados Unidos nos. 3,974,081 y 4,029,587. Antioxidantes convenientes se describen en las patentes de los Estados Unidos nos. 5,559,265; 6,001,786; 6,096,695; y 6,599,865. Inhibidores de espuma convenientes para composiciones de aditivos aquí descritos se establecen en las patentes de los Estados Unidos nos. 3,235,498; 3,235,499; y 3,235,502. Inhibidores de corrosión u óxido convenientes se describen en las patentes de los Estados Unidos nos. 2,765,289; 2,749,311; 2,760,933; 2,850,453; 2,910,439; 3,663,561; 3,862,798; y 3,840,549. Mejoradores de índice de viscosidad convenientes y procesos para elaborarlos se enseñan, por ejemplo, en las patentes de los Estados Unidos nos. 4,732,942; 4,863,623; 5,075,383; 5,112,508; 5,238,588 y 6,107,257. Mejoradores del índice de viscosidad multi-funcional convenientes se . enseñan en las patentes de los Estados Unidos nos. 4,092,255; 4,170,561; 4,146,489; 4,715,975; 4,769,043; 4,810,754; 5,294,354; 5,523,008; 5,663,126; y 5,814,586; y 6,187,721. Desmulsificadores convenientes se describen en las patentes de los Estados Unidos nos. 4,444,654 y 4,614,593.

También, se pueden emplear aditivos que reabastecen el aceite del motor vaciado, prolongando la vida del aceite y mejorando la eficiencia del motor. Esto de debe a que ciertos aspectos del método de la presente invención, tal como el control de tamaño de partícula de aerosol, pueden ser utilizados para permitir o mejorar la transferencia de aditivos al aceite o cárter. Ejemplos incluyen modificadores de fricción tal como monooleato de glicerol (GMO) , aditivos anti-desgaste tales como los dialquil-ditiofosfatos de metal incluyendo al menos dialquil-ditiofosfato de zinc (ZDDP), detergentes tales como sulfonatos de calcio con exceso de base o neutrales, aditivos sin ceniza que proporcionan una fuente de número base total (TBN) y succinimidas dispersantes, todos estos se pueden vaciar del sumidero mucho tiempo antes del final de intervalo de drenaje.

Otros aditivos que se pueden introducir al sistema de admisión de aire pueden incluir, por ejemplo, aditivos potencialmente reactivos tales como polímeros de reducción de arrastre, aditivos anti-asentamiento de cera, reductores de punto de turbidez, aminas aromáticas, nitratos orgánicos, mejoradores de octanaje organometálico, dienos reactivos y tiofenos. La introducción de estos compuestos potencialmente reactivos a través del sistema de admisión de aire puede reducir los problemas de compatibilidad para otros aditivos de combustible que se pueden formular en el combustible en si mismo removiendo estas especies potencialmente reactivas del combustible .

En una modalidad, el combustible que es mezclado con los aditivos en la cámara de combustión puede incluir, por ejemplo, combustibles hidrocarbonáceos tales como, pero no limitado a, combustible diésel, combustible de aviación, alcoholes, éteres, queroseno, combustibles de bajo azufre, combustibles sintéticos tales como, combustibles Fischer-Tropsch, gas liquido del petróleo, aceites de bunker, combustibles de gas a liquido (GTL) , combustibles de carbón a liquido (CTL) , combustibles de biomasa a liquido (BTL) , combustibles de alto asfalteno, combustibles derivados de carbón (natural, limpio y coque de petróleo) , biocombustibles genéticamente diseñados y cultivos y extractos de los mismos, gas natural, propano, butano, gasolinas de aviación y motor sin plomo, y las denominadas gasolinas reformuladas que típicamente contienen hidrocarburos del rango de ebullición de gasolina y agentes de mezclado oxigenados solubles en combustible, tales como alcoholes, éteres y otros compuestos orgánicos que contienen oxígeno convenientes. El combustible diesel utilizado pretende abarcar al menos uno o más combustibles seleccionados de entre el grupo de combustibles diésel, biodiésel, combustible derivado de biodiésel, diésel sintético y mezclas de los mismos.

En otra modalidad, los aditivos son introducidos a la cámara de combustión pero no necesariamente se tienen que mezclar con el combustible para lograr su función pretendida. Por ejemplo, si se introduce un aditivo para lubricar una o más partes de la cámara de combustión, éste no necesita ser mezclado con el combustible para lograr este propósito. Por ejemplo, el aditivo podría ser introducido a la cámara de combustión cuando ningún combustibles esta presente, por ejemplo, antes de la introducción del combustibles como en un motor diésel o DIG.

En una modalidad, el combustible puede contener uno a más aditivos de combustible convencionales y/o paquetes de aditivo en el mismo. Por lo tanto, dentro del alcance de la presente invención está la entrega de algunos aditivos a la cámara de combustión del motor mediante el mezclado previo de los mismos con el combustible, al mismo tiempo que se entregan uno o más aditivos diferentes a través del sistema de admisión de aire a la cámara de combustión del motor.

En la presente invención, los aditivos son introducidos en el sistema de admisión de aire de un motor cuando estos se mezclan con el aire que esta siendo llevado al interior por el sistema de admisión de aire para formar una mezcla de aire-aditivo. Cualquier ubicación en el sistema de admisión de aire puede ser conveniente para introducir los aditivos. Ejemplos de ubicaciones útiles incluyen la linea de ventilación positiva del cárter (PCV) o el colector del motor. Un objetivo de la invención es permitir el flujo de aire en el sistema de admisión de aire del motor para llevar los aditivos a la cámara de combustión del motor. De esta manera los aditivos no necesitan encontrar el combustible u otros aditivos que pueden estar presentes en el combustible, hasta que el flujo de aire se mezcla con el combustible en la cámara de combustión. De esta manera los aditivos que no son solubles en el combustible se pueden introducir a través del sistema de admisión de aire para evitar el problema de solubilidad. Aditivos que no son compatibles con el combustible y/u otros aditivos que pueden estar presentes en el combustibles se pueden introducir en el sistema de admisión de aire para evitar los problemas de compatibilidad. Esto puede permitir el uso de aditivos que de otra manera no son convenientes para inclusión en combustibles o utilización de aditivos menos costosos.

Otra ventaja de la presente invención es que los aditivos introducidos en la corriente de aire tratan los componentes del motor contactados por la corriente de aire. Si los mismos aditivos fuesen introducidos a través del combustible, los aditivos no tratarían los componentes contactados por la corriente de aire, por ejemplo, el sistema de admisión de aire. Esto ofrece el potencial de limpieza del sistema de admisión de aire, así como el potencial para alterar la composición del flujo de aire a la cámara de combustión mediante la introducción de diversos aditivos directamente a la corriente de aire en lugar de incluir dichos aditivos en el combustible.

Otro motivo por el cual la introducción de algunos aditivos a través del sistema de admisión de aire es particularmente conveniente es la mejora de la lubricación de los pistones superficies asociadas que requieren lubricación. Los ejemplos 1-6 a continuación proporcionan evidencia de esta ventaja. Particularmente se obtienen buenos resultados utilizando modificadores de fricción aerotransportados, incluyendo reducciones significativas en el uso de combustible/mejoras en la economía del combustible y reducciones significativas en el par del motor. Aditivos de lubricación introducidos a través del flujo de aire, por ejemplo, en los motores de gasolina de inyección directa y motores diésel, son introducidos en el golpe descendente del pistón mientras que los componentes de lubricación introducidos a través de la mezcla de combustible son introducidos en el golpe ascendente (golpe de compresión) del pistón. La introducción de componentes de lubricación en el golpe descendente del pistón se puede emplear para incrementar el tiempo de contacto con las superficies que necesitan lubricación así como para permitir que componentes de lubricación contacten una mayor porción de las superficies que necesitan lubricación.

La presente invención proporciona un medio y método para controlar el tamaño de partícula de aerosol que se puede utilizar para facilitar ciertas funciones de diversos aditivos. Por ejemplo, se puede suministrar aditivos al sistema de admisión de aire como un líquido, rocío o aerosol que tenga un tamaño de partícula lo suficientemente grande de manera que el aditivo será impulsado por su propio momento para ocasionar que éste abandone el aire de combustión entrante e incida sobre las superficies internas de la cámara de combustión cuando la mezcla de aire/aditivo es introducida a la cámara de combustión. Esto se permite por el hecho de que el suministro a través del sistema de admisión de aire ocasiona que el aditivo sea introducido durante el golpe de admisión de aire de los pistones, permitiendo que estos aditivos con tamaño de partícula más grande se desplacen a través de la cámara de combustión e incidan sobre las superficies internas como resultado de su momento conforme la inducción. Esto incrementará la transferencia del aditivo a la capa de aceite y por lo tanto permitirá de igual manera el reabastecimiento de aditivo de aceite. De esta manera, algunos aditivos pueden ser suministrados de manera selectiva a las superficies internas de la cámara de combustión en lugar de solamente a la mezcla de combustible/aire en la cámara de combustión. Esto puede ser útil para la modificación de fricción, neutralización ácida, antidesgaste, y/o reabastecimiento del aditivo de aceite.

Una ventaja adicional de la presente invención es que permite la dosificación de aditivo independiente del flujo de combustible. Esto proporciona mayor flexibilidad debido a que permite el control preciso del tiempo de la dosificación del aditivo, y permite el control de la cantidad, tamaño de partícula de aerosol y/o temporización de la dosificación de aditivo. Por ejemplo, se vuelve posible dosificar aditivos en una manera más flexible, tal como a través de dosificación periódica, dosificación no lineal así como dosificación intermitente o dosificación justo a tiempo sobre una base según se requiera, todo esto independiente del flujo de combustible a la cámara de combustión. También, la dosificación de aditivos se puede realizar independiente de diversos eventos del motor tal como la temporización de inyección, temporización de cárter, abertura de válvula, golpe y encendido. Como resultado, se vuelve posible adaptar la dosificación de aditivo a las necesidades particulares del motor en un momento determinado. También, en algunas circunstancias se pueden lograr reducciones significativas en el uso de aditivo únicamente dosificando los aditivos sobre una base según se requiera, evitando asi la dosificación innecesaria de aditivos que puede ser el resultado del método menos preciso que consiste en incluir el aditivo en el suministro de combustible.

Otra ventaja todavía de la presente invención es que permite cambios en la formulación de aditivo sin problemas de estabilidad en el combustible o sin tener que reformular el combustible. Por ejemplo, la concentración o cantidad de aditivos suministrados a la cámara de combustión en un período de tiempo determinado se puede alterar sin tener que reformular el combustible. También, si dos o más aditivos son suministrados al sistema de admisión de aire, los aditivos pueden ser reformulados en diferentes mezclas con el paso del tiempo sin tener que reformular el combustible. Además, un aditivo particular se puede reemplazar con otro aditivo en un contenedor en el sistema de suministro de aditivo de la invención sin tener que alterar la composición de combustible, permitiendo así el uso de aditivos nuevos o diferentes en diferentes tiempos durante la vida del motor. Finalmente, el tamaño de partícula de aerosol de los aditivos se puede modificar dependiendo de las necesidades particulares en un tiempo particular. Esto permite una flexibilidad significativamente mayor en la formulación y uso de aditivo.

Una ventaja adicional de la presente invención es que ésta permite el uso de aditivos en partículas debido a que los aditivos de partículas pueden ser arrastrados en el flujo de aire o pueden ser suspendidos o dispersados en un vehículo justo antes de la introducción al sistema de admisión de aire. Esto proporciona mayor control de dosificación de dichos aditivos evitando el problema potencial de la inhomogeneidad debido al mezclado, separación o precipitación inadecuados que pueden ser el resultado de dichos aditivos que residen en una mezcla de combustible durante un período de tiempo prolongado. Por los mismos motivos, la presente invención permite el uso de aditivos de múltiple fase que serían problemáticos en caso que el aditivo se fuese a introducir a través del combustible.

En algunos casos, la dosificación del aditivo a través del sistema de admisión de aire se puede utilizar para mejorar la transferencia del aditivo al lubricante del sistema con relación a la adición de aditivo mediante inyección o inclusión directa del aditivo en el combustible o aceite. El ejemplo 1 a continuación demuestra este concepto utilizando un reductor de fricción aerotransportado. De esta manera, el número base total o anti-oxidación del lubricante se puede modificar de manera más eficiente mediante la introducción de aditivo a través del flujo de aire que, por ejemplo, mediante inyección directa del aditivo a la cámara de combustión.

Los aditivos son llevados por el flujo de aire en el sistema de admisión de aire dentro de la cámara de combustión del motor, donde la mezcla de aire-aditivo y combustible se mezcla para formar una mezcla de combustible/aire-aditivo. La mezcla puede incluir aditivos que se transfieren directamente a la capa de aceite que se encuentra sobre las paredes del cilindro. El resto de la mezcla entonces se quema.

Aditivos líquidos o formulaciones de aditivo líquido se pueden rociar en el flujo del aire como un rocío o en forma atomizada dentro del sistema de admisión de aire utilizando, por ejemplo, rociadores, inyectores y/o atomizadores. Los aditivos líquidos de preferencia son en la forma de pequeñas gotas o partículas de aerosol que fácilmente pueden ser llevadas por el flujo de aire en el sistema de admisión a la cámara de combustión. El tamaño de partícula de aerosol puede ser controlado para influenciar la entrega y efecto de los componentes de aditivo. Se puede utilizar cualquier vehículo conveniente en dichas formulaciones de aditivo líquido incluyendo vehículos orgánicos, vehículos de base acuosa y mezclas de los mismos. Se pueden controlar otros parámetros del componente del aditivo y/o la adición de aditivo incluyendo, por ejemplo, la penetración, momento, tiempo de vuelo y grado de volatilización para mejorar la adición de aditivo, transporte, mezclado y/o desempeño.

Opcionalmente el aditivo se puede atomizar. Gotas atomizadas son muy pequeñas y por lo tanto tienen la capacidad para mezclarse con el flujo de aire y finalmente el combustible en la cámara de combustión para formar una mezcla más homogénea. Esto se puede explotar para lograr un uso más eficiente de los aditivos. Se pueden emplear diversos tipos de atomización incluyendo atomización de electrones/carga, sonicación y atomización por impacto de aire.

El dispositivo para atomizar aditivos líquidos puede ser cualquier dispositivo conveniente. Algunos dispositivos de atomización ejemplares incluyen boquillas de rocío de atomización, inyectores de atomización, sonicadores, dispositivos de atomización de electrones/carga y atomizadores de atomización por impacto de aire (tal como un solo atomizador de un solo fluido, una boquilla de dos fluidos o un atomizador rotatorio o de rueda) . También se pueden emplear boquillas de presión, boquillas neumáticas o boquillas sónicas siempre y cuando se obtenga el tamaño de partícula de aerosol y el patrón de rociado apropiados. La selección de un dispositivo de atomización conveniente puede depender de la viscosidad y otras características de los aditivos y está dentro de la capacidad de un experto en la técnica .

Los aditivos opcionalmente se pueden volatilizar. Se pueden utilizar diversos dispositivos de volatilización en la presente invención. La volatilización se puede acompañar por calor, expansión por presión u otro medio convencional adecuado. Por ejemplo, los aditivos pueden ser volatizados en una flama de alta temperatura o un soplete de plasma de gas. En otra modalidad ejemplar, se puede utilizar un par de dispositivos de volatilización operados en serie, el primero operando bajo presión y el segundo operando bajo vacio. El sistema de la presente invención opcionalmente puede incluir una o más cámaras de volatilización.

Los aditivos empleados en la forma de suspensiones o emulsiones pueden ser almacenados en formas tales o la suspensión o emulsión puede ser formulada sobre una base según se requiera por el sistema de la invención mezclando dos o más componentes. Como resultado, el sistema de la invención puede incluir dos o más contenedores de almacenamiento, una cámara de mezclado y una mezcladora para el propósito de formular aditivos en la forma de mezclas, suspensiones o emulsiones.

Aditivos en partículas se pueden dosificar en una suspensión o emulsión o se pueden dosificar en una forma en polvo directamente a la corriente de aire. En una modalidad, el sistema de la invención incluye un dispositivo de medición conveniente para medir aditivos en partículas para introducción en la corriente de aire. En otra modalidad, cuando se requiere un aditivo en partículas, una porción de la corriente de aire se puede dirigir a través de un contenedor del aditivo de partículas para arrastrar al menos parte del aditivo en partículas en la corriente de aire. La porción de aire que contiene aditivo arrastrado entonces se puede redirigir de regreso al sistema de admisión de aire. En esta modalidad, la cantidad de aditivo es controlada mediante el control de la cantidad de aire que es redirigida a través del contenedor de aditivo en partículas, con base en la cantidad de aditivo que puede ser arrastrada por una cantidad particular de flujo de aire.

Cuando se emplean múltiples aditivos, los aditivos pueden ser introducidos de manera separada en el sistema de admisión de aire cada uno por un dispositivo de introducción separado. De manera alternativa los aditivos se pueden mezclar y después introducir en el sistema de admisión de aire como una mezcla. El sistema de la invención puede incluir un dispositivo de mezclado para mezclar múltiples aditivos antes que sean introducidos en el sistema de admisión, así como uno o mas dispositivos de medición para medir cantidades particulares de cada uno de los aditivos que se van a emplear. El dispositivo de mezclado puede ser de cualquier tipo que sea conveniente para el mezclado de aditivos, tal como una cámara de mezclado, una mezcladora estática, una mezcladora dinámica o cualquier cámara de pre-mezclado por agitado.

Se pueden alojar múltiples aditivos en contenedores separados, o compartimientos separados en el mismo contenedor. Uno o más dispositivos de introducción de aditivo tales como rociadores, dispositivos de medición, inyectores u otros medios convenientes pueden estar operativamente asociados con los contenedores para controlar el tamaño de partícula de aerosol y/o la entrega de aditivos desde los contenedores a la corriente de aire o un dispositivo de mezclado para la preparación de una mezcla de aditivo.

Algunos aditivos pueden requerir calentamiento, por ejemplo, en clima frío, para reducir la viscosidad del aditivo. Por lo tanto el sistema de la invención opcionalmente puede incluir un mecanismo de calentamiento para calentar uno o más de los aditivos o uno o más contenedores en los cuales están alojados los aditivos según se requiera.

Una de las ventajas importantes de la invención es que, debido a que los aditivos son introducidos a través del flujo de aire y no necesitan ser previamente mezclados con el combustible, la introducción de aditivos al sistema de admisión de aire y/o cámara de combustión se puede controlar con precisión a través de un sistema de control. El sistema de control puede regular al menos uno de la cantidad, temporización de la introducción y tamaño de partícula de aerosol de aditivos en el sistema de admisión de aire. Además, cuando se utilizan múltiples aditivos en la presente invención, cada aditivo opcionalmente puede ser regulado de manera independiente por el sistema de control.

En la figura 1 se muestra un sistema de introducción de aditivo ejemplar de acuerdo con la invención para la introducción de uno o más aditivos al sistema de admisión de aire 12 de un motor 14. En este sistema, un componente de aditivo el cual puede ser un solo aditivo, mezcla de dos o más aditivos o una formulación que contenga uno o más aditivos, es almacenado en un contenedor 16. Se emplea un dispositivo de medición 18 para medir una cantidad de aditivo del contenedor 16 al sistema de admisión de aire 12, en cual lleva la cantidad medida de aditivo, por ejemplo, a una cámara de combustión del motor 14. Las flechas en la figura 1 indican la dirección del transporte de aditivo.

El dispositivo de medición 18 puede alimentar aditivo a cualquier ubicación conveniente en el sistema de admisión de aire 12. Cualquier dispositivo de medición convencional conveniente 18 se puede emplear para medir la cantidad de aditivo deseado desde el contenedor y alimentarlo al sistema de flujo de aire. En algunos casos, puede ser deseable alimentar aditivo a una ubicación cercana al puerto de admisión de aire del sistema de admisión de aire 12 en caso que el aditivo sea de un tipo para el cual pueda ser deseable el contacto con las superficies del sistema de admisión de aire 12, por ejemplo, un detergente para limpiar el sistema de admisión de aire 12. En otros casos Ruede ser deseable alimentar el aditivo al sistema de admisión de aire 12 en una ubicación cercana a la cámara de combustión en caso que el aditivo sea de un tipo que logre su función primaria en la cámara de combustión, por ejemplo, aditivos que tienen influencia en la combustión, aditivos de lubricación, etc. Si dos o más aditivos van a ser alimentados al sistema de admisión de aire 12, diferentes aditivos pueden ser alimentados al sistema de admisión de aire en diferentes ubicaciones para tomar en cuenta estos factores y controlar la distancia en la que el flujo de aire tendrá que transportar dichos aditivos.

El sistema de introducción de aditivo de la figura 1 también puede comprender un sistema de control 20. El sistema de control 20 está operativamente conectado a través de una conexión 22 al dispositivo de medición 18 para poder ejercer control sobre al menos uno de la cantidad, temporización de la introducción del aditivo y tamaño de partícula de aerosol desde el contenedor 16 al sistema de admisión de aire 12. El sistema de control 20 mostrado en la figura 1 también esta conectado a un sensor 26 a través de una conexión de datos 24 con el propósito de obtener datos referentes a una condición operativa del motor 14 con base en la cual el sistema de control 20 tomará determinaciones. Esto se puede lograr utilizando sensores convencionales que pueden detectar diversos parámetros operativos del motor 14.

El sistema de control 20 puede activar válvulas de aditivo para dispersar los aditivos incluidos en los contenedores de aditivo. Por consiguiente, el sistema de control 20 puede activar las válvulas de aditivo para agregar de manera selectiva diferentes aditivos. El sistema de control puede activar las válvulas de aditivo para dispersar líquido desde los contenedores de aditivo cuando el aditivo es un líquido. Los contenedores de aditivo pueden dispersar líquido bajo presión. Por ejemplo, el sistema de control 20 puede activar una fuente de presión tal como una bomba para inyectar aditivo líquido en la admisión de aire. El aditivo líquido puede tener un rango de viscosidades.

Otra modalidad de la invención se muestra en la figura 2. En esta modalidad, dos o más aditivos son alimentados al sistema de admisión de aire 12 en diferentes ubicaciones y son llevados a la cámara de combustión del motor 14 por el flujo del aire en el sistema de admisión de aire 12. Una vez más, las flechas en la figura 2 indican la dirección del transporte de aditivo. En el sistema de la figura 2, un primer componente de aditivo es almacenado en el contenedor 16 y es medido por el dispositivo de medición 18 a un calentador 28 para volatilizar el componente aditivo. El componente de aditivo volatilizado entonces es alimentado al sistema de admisión de aire 12 para transporte a una cámara de combustión del motor 14. El dispositivo de medición 18 está conectado al sistema de control 20 a través de la conexión 22. El sistema de control 20 también controla el dispositivo de medición 18 a través de la conexión 22.

En la modalidad de la figura 2, el sistema de control 20 está configurado para obtener datos referentes a una condición operativa del motor 14 a través de la conexión de datos 24 desde el sensor 26. Se puede emplear uno o más sensores 26, según se desee. Además el sistema de control 20 está configurado para obtener datos del modulo de control electrónico (ECM) 44 del aparato en el cual está montado el motor 14 a través de una conexión de datos 43. El sistema de control 20 también está configurado para obtener datos de un sistema de posicionamiento global (GPS) 45 a través de una conexión de datos 46. Los datos obtenidos desde estas fuentes pueden ser utilizados de manera individual o en combinación para el propósito de controlar los diversos dispositivos de medición 18, 38 y 48 del sistema de introducción de aditivo de la figura 2.

La modalidad de la figura 2 tiene la capacidad para alimentar un segundo componente de aditivo al sistema de admisión de aire 12 desde un segundo contenedor 36 utilizando un segundo dispositivo de medición 38. El segundo dispositivo de medición 38 también está conectado al sistema de control 20 a través de la conexión 42 de manera que el segundo dispositivo de medición 38 también está controlado por el sistema de control 20. Los mismos datos o algoritmo de control o diferentes datos o algoritmo de control pueden ser utilizados por el sistema de control 20 para controlar el segundo dispositivo de medición 38 en lo que respecta al control de otros dispositivos de medición 18, 48. Típicamente, diferentes datos y algoritmos de control son utilizados para controlar la medición de diferentes componentes de aditivo para proporcionar la mayor flexibilidad en la operación del sistema de introducción de aditivo .

En la modalidad de la figura 2, el segundo componente de aditivo es medido para un dispositivo de mezclado 30 por el segundo dispositivo de medición 38 donde el segundo componente de aditivo es previamente mezclado con un tercer componente de aditivo y/o un vehículo tal como un agente de suspensión, previo a ser alimentado al sistema de admisión de aire 12. El tercer componente de aditivo es medido desde el tercer contenedor 46 por el tercer dispositivo de medición 48 a un atomizador 49 previo a ser alimentado al dispositivo de mezclado 30. El tercer dispositivo de medición 48 también está conectado al sistema de control 20 mediante una conexión 47 de manera que el tercer dispositivo de medición 48 puede ser controlado por el sistema de control 20 también. Diversas modalidades y combinaciones de componentes de sistema son posibles y están dentro del alcance de la presente invención.

En otra modalidad, la invención es un sistema electromecánico diseñado para suministrar productos químicos a la cámara de combustión de un motor independiente del combustible o aceite del motor. El sistema incluye uno o más dispositivos de atomización montados en el sistema de admisión de aire adaptado para suministrar químicos a través del aire de combustión dentro de la cámara de combustión controlando el tamaño de partícula de aerosol o gota. El tamaño de partícula de aerosol o gota es impartido por el diseño del dispositivo de inyección dependiendo de la aplicación pretendida especifica. Por ejemplo, gotas más grandes o más pesadas serían creadas para asegurar una mejor entrega de químicos que modifican la fricción directamente a la pared del cilindro debido al efecto del momento, mientras que un aerosol ultra-fino sería creado para químicos que mejoran la combustión, mismos que requieren un mezclado total con el aire de combustión y el combustible inyectado.

Muchos motores construidos hoy en día emplean un medidor de flujo de masa y/o una computadora de control de motor para efectuar mezclas estequiométricas adecuadas de combustibles y aire, así como la recolección de una variedad de diferentes tipos de información referente al motor y/o vehículo y su operación. La presente invención se puede combinar con estos sistemas existentes para proporcionar un sistema de inyección que mide los aditivos independientemente del aire y combustible. Por ejemplo, se tiene amplio conocimiento respecto a que la fricción está a su máximo cuando la velocidad del motor es baja y la carga es alta. Se puede utilizar la inyección de la cantidad correcta de químicos que modifican la fricción a estas condiciones para proporcionar mayores reducciones en la fricción de lo que es actualmente posible con los modificadores de fricción suministrados por combustible.

En el caso de motores de gasolina de inyección directa (motores DIG) , el presente sistema de la inyección de aditivo se podría utilizar para limpiar o mantener limpias las válvulas de admisión. Estos motores actualmente experimentan la acumulación de depósitos relacionados con aceite que emanan de la recirculación de gas PCV debido a que no tienen el beneficio de que la gasolina sea rociada sobre la superficie de la válvula tal como es el caso en los motores de inyección de puerto. Por lo tanto, se espera que la presente invención pueda proporcionar una limpieza mejorada de la válvula de admisión en los motores DIG, así como una economía de combustible mejorada mediante la entrega de aditivos que inciden directamente sobre la pared del cilindro debido a la manipulación del tamaño de partícula de aerosol y al hecho de que los aditivos son introducidos al momento del golpe de admisión de aire en lugar de hacerlo con el combustible, permitiendo así que el aditivo humedezca las superficies de la válvula antes de la introducción del combustible. Estos aditivos afectarían las mejoras instantáneas de la economía de combustible al mismo tiempo que se acumulan en el aceite del motor y conducirían a un mantenimiento de la economía del combustible.

Para corregir ciertos tipos de problemas de motor, se emplea el control de tamaño de partícula de aerosol utilizado para la entrega de aditivo. Por ejemplo, en motores DIG, puede ser deseable asegurar que un reductor de fricción sea alimentado a la cámara de combustión a través de la admisión de aire en una forma que ocasionará que el reductor de fricción salga del aire en la cámara de combustión para lubricar las superficies internas de la cámara de combustión, por ejemplo, en la forma de gotas de liquido grandes de un tamaño lo suficientemente grande para salir del flujo de aire desde el sistema de admisión de aire cuando el aire llega a la cámara de combustión. De esta manera, se puede mejorar la entrega del aditivo a la ubicación deseada en las superficies internas de la cámara de combustión. Esta opción de entrega puede ser particularmente conveniente para limpieza, neutralización de ácido, modificación de fricción, antidesgaste, control de depósitos sobre las superficies contactadas por el aditivo y reabastecimiento del aditivo de aceite .

En otra variación, se puede seleccionar un tamaño de partícula de aerosol pequeño para la entrega del aditivo a fin de asegurar que el aditivo permanezca arrastrado en el aire de admisión incluso cuando la mezcla de aire/aditivo llega a la cámara de combustión. De esta manera, una gran cantidad del aditivo se mezclara con la mezcla de combustible/aire en la cámara de combustión y no se va a adherir a la pared de la cámara. Esta opción de entrega puede ser particularmente muy conveniente para aditivos diseñados para mejorar o alterar las características de la combustión.

En otro aspecto, la presente invención se puede utilizar, por ejemplo, para estabilizar la oxidación del aceite del motor durante la vida del aceite a través de la entrega de inhibidores de oxidación al sistema de admisión de aire que se lava pasando los anillos del pistón. La presente invención también se puede utilizar para proporcionar una combustión mejorada al cambiar la resistencia instantánea efectiva al golpe de la mezcla de combustible/aire. La presente invención también se puede utilizar para lograr la reducción de golpe lo cual se caracteriza por uno o ambos de una reducción en la severidad o frecuencia del golpe.

En un aspecto adicional, la invención ofrece la capacidad para adaptar la entrega de aditivos para propósitos específicos. Esto se puede integrar con la computadora del control del motor existente para proporcionar entrega de aditivo independiente de la velocidad de entrega de combustible y de acuerdo con un mapa de efectividad predeterminado .

El sistema de control de la presente invención puede utilizar cualquier información que esté disponible del aparato sobre el cual está montado y/o se puede conectar a uno o más dispositivos de recopilación de datos específicamente proporcionados para recopilar datos para el sistema de control. La presente invención también se puede implementar sin conectarse en interfaz con el sistema de control de computadora a bordo o el módulo de control electrónico de un vehículo o motor. Por el contrario, el método y sistema de la presente invención pueden ser manualmente controlados por un usuario o personal de servicio, o pueden ser controlados con base en la entrada del personal de servicio o usuario, u otros parámetros tales como el paso del tiempo.

También es posible equipar el sistema de la presente invención con uno o más de sus propios dispositivos de recopilación de datos para recopilar datos necesarios para el control. Por ejemplo, una interfaz con el sistema de posicionamiento global, sensores para monitorear el paso del tiempo, millas manejadas, arranques del motor o diversos parámetros de la operación del motor pueden ser incluidos en el sistema de la invención como una alternativa a, o además de obtener datos de los sistemas de computadora a bordo o las otras fuentes que se enlistaron antes. El control entonces puede responder a los datos recopilados por dicho equipo, tomados solos o en combinación con datos de cualquier otra fuente. También se pueden utilizar combinaciones de estos diversos métodos de control y recopilación de datos.

En una modalidad, el sistema de control obtendrá datos del ECM de un vehículo, aunque los datos también se pueden obtener de diversos sensores, un dispositivo GPS o cualquier otra fuente conveniente de datos que pueda ser utilizada para controlar la introducción de aditivo. Información ejemplar que puede ser empleada por el sistema de control incluye, pero no se limita a, tipo de combustible, condiciones anticipadas que van a ser encontradas por el aparato tal como condiciones que se encontrarán en la carretera, por ejemplo, grado, tipo de superficie de carretera, promedio de la velocidad del vehículo en una carretera, la presencia de precipitación en una superficie de carretera, etc., índice de octano, índice de cetano, relación aire-combustible, condiciones climáticas tales como la temperatura y humedad del aire, elevación, carga del motor, velocidad del motor, presión de aceite, velocidad de las llantas, velocidad de masa del flujo de aire, limpieza del motor, niveles de emisión, contenido de oxígeno en el aire, presión de vacío del colector, presión de los neumáticos, características del conductor, temporización de la válvula, apagado del filtro de partículas, estrategia de tren de potencia híbrido, adición manual de aditivo, cilindro a demanda o desactivación del cilindro, y cualquier combinación de los mismos. Dicha información de preferencia es recolectada por el ECM, GPS u otra conexión satelital de un vehículo, y es proporcionada al sistema de control a través de una o más conexiones de datos convenientes. Esto permite el control en tiempo real de la adición de aditivo. Opcionalmente, en una modalidad, el sistema de control puede ser un componente del ECM.

El sistema de control puede utilizar información sobre las condiciones de manejo que se presentarán para regular la introducción de aditivos. Por ejemplo, cuando el vehículo está por subir una inclinación, el sistema de control puede ajusfar los aditivos para afinar-sintonizar la combustión para la subida. Otro ejemplo es que cuando el vehículo está por entrar a una autopista, el sistema de control puede ajusfar los aditivos para afinar-sintonizar los parámetros operativos del motor para un manejo en autopista.

El sistema de control opcionalmente se puede proporcionar con uno o más sensores para recolectar información que puede ser utilizada para decidir la cantidad, tamaño de partícula de aerosol y/o temporización de la introducción de aditivos. Además, la entrada de usuario se puede emplear para influenciar el sistema de control. Por ejemplo, a un usuario se le puede permitir seleccionar de entre diversos modos operativos tal como un modo diseñado para elevar al máximo la eficiencia del combustible, un modo para elevar al máximo la aceleración o salida del motor o un modo que equilibre uno o más de los diversos factores.

También se pueden emplear otras entradas de usuario. El sistema de control se puede programar para tomar en cuenta dichas preferencias de usuario en la determinación de la temporización, tamaño de partícula de aerosol y/o cantidad de dosificación de aditivo.

El sistema de control también se puede proporcionar con un mapa, o puede crear un mapa de uno o más de los parámetros aquí analizados que pueden estar relacionados con la operación del motor. Este mapa entonces se puede referenciar en forma cruzada con una cantidad y tipo de aditivo o aditivos que van a ser dosificados cuando ciertas condiciones establecidas en el mapa estén presentes. De esta manera, la dosificación de aditivos se puede regular automáticamente con ¦base en los parámetros mapeados.

El sistema de control puede recibir otros tipos de entrada de usuario desde un técnico de servicio y u operador de vehículo, de preferencia a través de un enlace de computadora al sistema de control. Otros tipos de entrada de usuario pueden incluir el tipo y cantidad de aditivos de combustible proporcionados a través del combustible, tipo y cantidad de aditivos de combustible proporcionados a través de la corriente de aire, el índice de octano o cetano del combustible empleado, ya sea que el combustible contenga etanol u otros tipos de componentes de combustible, así como la cantidad de diversos tipos de componentes de combustible contenidos en el combustible.

En algunos casos, el sistema de control puede seguir un programa predeterminado de adición de aditivo que no esté basado en información recopilada sino que más bien esté basado en el conocimiento de que un cierto tipo de partícula, tamaño de partícula de aerosol y/o cantidad de aditivo debiera ser introducido a intervalos de tiempo predeterminados, por ejemplo, para limpiar el sistema de admisión de aire y modificar el intervalo de drenaje con base en el algoritmo de la vida del aceite u otro mantenimiento programado. Por ejemplo se puede emplear la dosificación de aditivo periódico con base en el paso del tiempo.

En algunos casos, el aditivo será agregado al sistema de admisión de aire mediante control manual. Por ejemplo, un usuario puede dosificación el aditivo presionando un botón o de otra manera accionando el aparato de dosificación de aditivo. De manera similar, un técnico puede dosificar manualmente el aditivo, por ejemplo, a intervalos de servicio periódico tales como en conjunto con cambios de aceite regulares .

Cada uno de los diversos modos de control se puede combinar entre sí para proporcionar un control personalizado. Por ejemplo, el uso de un programa predeterminado de adición de aditivos se puede combinar con control basado en información diseñado para detectar condiciones que exceden ciertos umbrales que pueden requerir la adición de aditivos por encima y más allá de aquello que ha sido previamente programado, o que puede evitar la adición de aditivo de acuerdo con el programa, si dicha adición de aditivo se determina que es innecesaria.

El sistema de control también puede generar la salida para revisión por el técnico de servicio u operador de vehículo. Dicha salida puede incluir un indicador que indique un tiempo para agregar uno o más aditivos a los contenedores. La salida también puede incluir un historial de los datos recopilados por el sistema de control, datos procesados recolectados por el sistema de control indicando diversos parámetros de la operación del vehículo, así como un historial de uso de aditivo. La salida también se puede utilizar para correlacionar el uso de aditivo con diversos datos tales como eficiencia de combustible, condiciones operativas específicas, hábitos de manejo, tipos de manejo, condiciones climáticas, elevación, niveles de emisión, etc.

Los contenedores de aditivo pueden incluir sensores de nivel que generen señales del nivel de aditivo indicando una cantidad de aditivo que permanece en los contenedores de aditivo. El sistema de control puede determinar la cantidad de aditivo que permanece en los contenedores con base en las señales del nivel de aditivo de los sensores. De manera alternativa, el sistema de control puede determinar la cantidad de aditivo que permanece en los contenedores con base en el control de bucle abierto. Por ejemplo, el sistema de control puede determinar o puede ser proporcionado con una cantidad inicial de aditivo en los contenedores, después puede determinar una cantidad actual de aditivo en los contenedores con base en la cantidad de aditivo utilizado con el paso del tiempo. El sistema de control puede generar la salida del usuario con base en el nivel de aditivo así obtenido .

El sistema de control puede incluir un módulo de recopilación de datos, un módulo de determinación, y un módulo de accionamiento de aditivo. El módulo de recepción es para recibir la información necesaria utilizada para determinar la cantidad, tamaño de partícula de aerosol y/o temporización de la adición de aditivos. El módulo de recepción puede recibir información desde diversas fuentes y puede recopilar una amplia variedad de tipos diferentes de información tal como se analizo antes.

El módulo de determinación determina la cantidad, tamaño de partícula de aerosol y/o temporización de cada aditivo que es introducido al sistema de admisión de aire. Esta determinación se realiza con base en el procesamiento de parte o toda la información recibida utilizando diversos algoritmos. Algoritmos convenientes están dentro de la capacidad del experto en la técnica con base en el nivel actual de conocimiento perteneciente a los diversos aditivos, sus efectos y bajo que condiciones es deseable agregarlos. El módulo de determinación también considera el tipo y características de los aditivos utilizados.

El módulo de accionamiento de aditivo activa la introducción de aditivo a través de uno o más dispositivos de medición, por ejemplo, válvulas para ocasionar el suministro de aditivo en el sistema de admisión de aire. El módulo de accionamiento de aditivo puede aplicar un voltaje y/o corriente a una válvula para activar la válvula para suministrar el aditivo.

El módulo de accionamiento de aditivo puede activar las válvulas de aditivo para suministrar el aditivo. El módulo de accionamiento de aditivo puede aplicar un voltaje y/o corriente a las válvulas de aditivo para activar las válvulas de aditivo para suministrar los aditivos. El módulo de accionamiento de aditivo puede activar las válvulas de aditivo por un período predeterminado para suministrar una cantidad predeterminada de aditivo.

El módulo de activación de aditivo puede proporcionar la salida del usuario cuando un aditivo esta por debajo de un nivel predeterminado en los contenedores de aditivo. La salida del usuario puede incluir la configuración de un código para notificar a un técnico de servicio que no hay aditivo disponible en los contenedores de aditivo. La salida del usuario también puede incluir la configuración de una luz de indicador para notificar a un operador del vehículo que el aditivo no esta disponible en los contenedores de aditivo. Alternativamente, la salida del usuario puede indicar que la cantidad de aditivo restante en los contenedores de aditivo es menor que o igual a un umbral de aditivo.

La presente invención es conveniente para motores de combustión de gasolina y diésel, motores de combustión interna, motores de encendido de chispa, motores de encendido por compresión, motores estacionarios con quemadores de aceite, turbinas tales como turbinas de viento, odorizantes de escape.

La presente invención aligera los problemas de compatibilidad y solubilidad para aditivos de combustible, los cuales pueden revolucionar la formulación del aditivo. Por ejemplo, la presente invención permite que se utilicen aditivos más baratos sin problemas de compatibilidad o solubilidad; los aditivos que no son convenientes para ser previamente agregados al combustible pueden seguir siendo utilizados; o los aditivos que no son compatibles entre si pueden ser utilizados por separado con uno o más siendo agregados al combustible y otros siendo introducidos a través del sistema de admisión de aire.

En un aspecto, la presente invención se relaciona con un método para introducir al menos un aditivo a una cámara de combustión de un motor a través del sistema de admisión de aire del motor, que comprende los pasos de: determinar una cantidad, tamaño de partícula de aerosol y/o temporización de adición de al menos dicho aditivo con base en información seleccionada del tipo de combustible, condiciones del camino que se presentarán, índice de octano, índice de cetano, relación aire-combustible, condiciones climáticas, elevación, carga del motor, velocidad del motor, presión de aceite, velocidad de las llantas, velocidad de la masa del flujo de aire, limpieza del motor, niveles de emisión, contenido de oxígeno en el aire, presión de vacío del colector, presión de los neumáticos, entrada del usuario, características del conductor, temporización de válvula, apagado del filtro de partículas, estrategia del tren de potencia híbrido, entrada del técnico y cualquier combinación de los mismos; introducir al menos dicho aditivo en dicho sistema de admisión de aire de un motor de acuerdo con dicho paso de determinación para producir una mezcla de aire y un aditivo; combinar dicha mezcla de aire y un aditivo en la cámara de combustión con combustible para proporcionar una mezcla de combustible/aire-aditivo; y quemar dicha mezcla de combustible/aire-aditivo.

En esta modalidad, al menos un aditivo puede ser en la forma de un liquido o una suspensión de partículas seleccionadas de entre nanopartículas , micropartículas y femtopartículas . El paso de introducción puede involucrar, rociar al menos dicho aditivo como un rocío conveniente para ser llevado por el flujo de aire en el sistema de admisión de aire a la cámara de combustión. El aditivo puede tener un tamaño de partícula de aerosol lo suficientemente pequeño para asegurar que sustancialmente todo el aditivo permanezca en la mezcla de combustible/aire-aditivo en la cámara de combustión. El método también puede incluir un paso para atomizar o volatilizar al menos un aditivo. Cuando el aditivo es un líquido, éste puede tener un tamaño de partícula de aerosol lo suficientemente grande para asegurar que al menos una parte de dicho aditivo contacte al menos una superficie interior de la cámara de combustión.

El paso de introducción puede introducir el aditivo en la línea de ventilación positiva del cárter de dicho motor.

Al menos un aditivo puede incluir una pluralidad de aditivos y el método puede incluir un paso adicional de mezclar la pluralidad de aditivos antes de introducir los aditivos en dicho sistema de admisión de aire. De manera alternativa, cuando se utiliza una pluralidad de aditivos, los aditivos pueden ser introducidos por separado en el sistema de admisión de aire.

La condición del camino que se presentará puede ser seleccionada de entre qrado, tipo se superficie de carretera, velocidad promedio del vehículo en una carretera y la presencia de precipitación en una superficie de carretera.

En otra modalidad, la presente invención se refiere a un sistema para introducir aditivos a la cámara de combustión de un motor a través del sistema de admisión de aire del motor, que comprende : al menos un contenedor que aloja dicho aditivo; un sistema de control para regular la adición de dicho aditivo con base en información seleccionada del tipo de combustible, condiciones del camino que se presentarán, índice de octano, índice de cetano, relación de aire-combustible, condiciones climáticas, elevación, carga del motor, velocidad del motor, presión de aceite, velocidad de las llantas, velocidad de la masa del flujo de aire, limpieza del motor, niveles de emisión, contenido de oxígeno en el aire, presión de vacío del colector, presión de los neumáticos, entrada de usuario, características del conductor, temporización de la válvula, apagado del filtro de partículas, estrategia del tren de potencia híbrido, entrada del técnico y cualquier combinación de los mismos; y un dispositivo para introducir al menos dicho aditivo en el sistema de admisión de aire de un motor que responde a dicho sistema de control.

El sistema se puede adaptar para permitir la introducción de una pluralidad de aditivos. Para este propósito, el contenedor se puede proporcionar con una pluralidad de compartimientos para alojar dicha pluralidad de aditivos. De manera alternativa, la pluralidad de aditivos se puede alojar en la pluralidad de contenedores. El sistema también puede incluir un dispositivo para mezclar la pluralidad de aditivos antes de la introducción de dichos aditivos en dicho sistema de admisión de aire.

El dispositivo para introducir al menos dicho aditivo puede ser un inyector para rociar al menos dicho aditivo como rocío. El sistema también puede incluir un dispositivo para atomizar al menos dicho aditivo antes de la introducción de dicho aditivo a dicho sistema de admisión de aire.

En otra modalidad, el sistema incluye un dispositivo para proporcionar información seleccionada de entre la información referente a un tipo de combustible, condiciones de la carretera que se presentará, índice de octano, índice de cetano, relación aire-combustible, condiciones climáticas, elevación, carga del motor, velocidad del motor, presión de aceite, velocidad de las llantas, velocidad de flujo de aire de masa, limpieza del motor, niveles de emisión, contenido de oxígeno en el aire, presión de vacío del colector, presión de los neumáticos, entrada de usuario, características del conductor, temporización de la válvula, apagado del filtro de partículas, estrategia de tren de potencia híbrido, entrada del técnico y cualquier combinación de los mismos, a dicho sistema de control. El sistema de control puede ser proporcionado con una pluralidad de sensores para recolectar información referente al vehículo sobre el cual está montado dicho motor. El sistema también puede incluir un dispositivo para permitir a un usuario dar instrucciones a dicho sistema de control.

La presente invención además será ilustrada por los siguientes ejemplos no limitativos.

EJEMPLO 1 Se realizó una Prueba Motorizada de Fricción para un Motor (Prueba SpinMaster) en un motor no encendido (eléctricamente motorizado) para medir la fricción parásita como una función de propiedades lubricantes. Esto es una prueba de fricción que elimina todas las otras fuentes de señal, tales como los efectos en la eficiencia de la combustión o la limpieza del motor.

Se utilizó un motor de 4 ciclos de un Cadillac SRX 2008 de 3.6L de Alto Desempeño (HF) V6 como el aparato de prueba. El motor incorpora árboles de levas aéreos duales, 4 válvulas/cilindro, colector de inducción de cámara de mezcla de aire de etapa dual, calibre y martiellero de 94 x 85.6mm, con relación de compresión de 10.2. :1. El motor fue encendido por un motor eléctrico de velocidad variable. Debido a que éste fue un motor no encendido, esta prueba estuvo equipada con aceite externo y control de temperatura de refrigerante. La temperatura del aceite durante una carrera se mantuvo a 115°C. Durante la prueba, el motor se elevó de 600 a 2900 RPM. El par motor fue medido continuamente, mientras que se introdujo un rocío de aditivo reductor de fricción aerotransportado directamente en el colector de admisión del motor .

La dosificación del reductor de fricción aerotransportado se mantuvo constante durante el barrido de velocidad. Se alimentaron 0, 90, 180 y 270 uL/min de HiTEC® 6457 (Un reductor de fricción disponible de Afton Chemical) al motor a través de una bomba de jeringa a través de un nebulizador de absorción atómica asistido por aire de acero inoxidable Perkin Elmer Modelo N3110109. El flujo de aire dentro del nebulizador se fijó a 3 SLPM a 40 psig. No se introdujo aditivo de reducción de fricción al motor a través del aceite. La mejora en el par motor en el rango de 600 a 1500 rpm se muestra en la figura 3.

La mejora del par motor promedio en el rango de 600 a 1500 RPM para cada velocidad de alimentación de aditivo, con relación a una velocidad de alimentación de aditivo de 0, se muestra en la Tabla 1 a continuación.

TABLA 1 Reducción de par motor con alimentación de aditivo aerotransportado En esta prueba también se observó que se puede log una mejora hasta del 2.5% en el par motor bajo ciertas condiciones. Durante la prueba, únicamente se consumieron 2.7 gramos del aditivo de reducción de fricción, el cual empleó 5000 graos de carga de aceite fresco. Por lo tanto, la cantidad de aditivo utilizado en esta prueba fue mucho menor que el típico 25% en peso del aditivo de reducción de fricción llevado por el combustible que es transferido al aceite del cárter en un motor encendido. En este ejemplo, la transferencia del aditivo de reducción de fricción al aceite del cárter fue infinitesimal, indicando que el reductor de fricción probablemente se acumule en el cilindro para producir los efectos observados. También se observó que se mantuvo cierto nivel de reducción de par motor incluso si la alimentación del aditivo de reducción de fricción aerotransportado estaba apagada después de un periodo de tiempo, indicando además que el reductor de fricción se acumula en el cilindro para producir los efectos observados.

EJEMPLO 2 Se condujo una prueba de economía de combustible de emisiones en un motor diesel con aditivo aerotransportado alimentado a la cámara de combustión. El motor diésel fue un motor diésel de 4 cilindros, de Volkswagen Jetta 2002 1.9L con un turbocargador . La prueba consistió de ciclos de conducción del Nuevo Ciclo de Conducción Europeo (NEDC) ; con la Fase 1 representando la conducción urbana y la Fase 2 representando la conducción en autopistas. El vehículo fue calentado antes de la prueba utilizando dos corridas de ejecución NEDC. Emisiones del tubo de escape fueron medidas durante la prueba y se utilizó el balance de carbono para determinar el consumo de combustible. Durante la prueba se emplearon prácticas de ingeniería estandarizadas. El combustible fue un combustible de Colonial Pipeline ULSD. Se corrieron pruebas duplicadas con y sin alimentación de un aditivo aerotransportado.

Durante la prueba con alimentación de aditivo, se inyectó HiTEC® 6457 (50% de solución, disponible de Afton Chemical) , un reductor de fricción comercialmente disponible, dentro del sistema de admisión de aire del vehículo a través de una bomba de jeringa que alimentó un nebulizador de absorción atómica asistido por aire de acero inoxidable Perkin Elmer Modelo N3110109. El flujo de aire dentro del nebulizador se fijó a 4 SLPM a 60 psig. La dosificación de aditivo se mantuvo constante durante cada ciclo. Durante las pruebas sin alimentación del reductor de fricción aerotransportado, el flujo de aire se mantuvo a 4 SLPM, como un control.

Los resultados de la prueba se muestran en la Tabla 2. La mejora promedio de la economía del combustible con la alimentación de aditivo aerotransportado en comparación con alimentación de aditivo no aerotransportado durante las dos pruebas fue 0.89% en un ciclo de conducción en autopista y 1.60% en un ciclo de conducción en ciudad. Las reducciones en el consumo de combustible diésel (es decir, calculado removiendo el valor del combustible del paquete de aditivo) fueron 1.46% y 2.97% respectivamente.

TABLA 2 Mejora de la economía del combustible, Jetta VW 2002 Por comparación al uso de un aditivo llevado en el combustible, se utilizó el mismo protocolo de prueba, excepto que una cantidad equivalente de reductor de fricción HiTEC® 6457 fue directamente agregada al combustible diésel, en lugar de la corriente de aire. El aditivo aerotransportado mostró una mejora de economía de combustible del 0.44% en la Fase 1 de conducción en ciudad y una mejora de economía de combustible del 0.20% en la Fase 2 de la conducción en autopista sobre el aditivo llevado en el combustible. Esto demuestra que el método de la presente invención de alimentar aditivo a través de la corriente de aire produce una economía de combustible consistentemente mejor que la adición de la misma cantidad del mismo aditivo a través del combustible.

EJEMPLO 3 Se realizó otra prueba en un motor encendido en un espacio con una alimentación de aditivo aerotransportado de reducción de fricción. El motor fue un carro de pasajeros 1997, Ford V-8 de 4.6L con un solo árbol de levas aéreo e inyección de combustible de puerto. El módulo de control de motor de fábrica (ECM) fue utilizado con un ECM independiente multimodal que permitió el control de las curvas de temporización de chispa, junto con recortes de combustible, entradas de temperatura, y presión absoluta del colector (MAP) . El motor de prueba fue conectado a un dinamómetro eléctrico de 470 HP a través del medidor de par motor Himmelstein. El consumo de combustible fue medido con un medidor de flujo de masa Micromotion Modelo DS0063100SU.

Previo a la prueba, el motor fue calentado durante 40 minutos. La prueba consistió de cuatro etapas de 10 minutos durante las cuales se registró el consumo de combustible. La velocidad del motor se fijó a 1500 RPM, mientras que la MAP se controló a 30, 40, 60 y 80 kPa.

El combustible fue Haltermann EEE, un combustible de prueba estándar en la industria. Este no contuvo aditivos. El aceite utilizado fue un Pennzoil comercial que cumplía con el nivel de calidad ILSAC GF-5 y del grado de viscosidad SAE 5W30. La prueba lado-a-lado fue realizada con o sin aditivo inyectado en la corriente de aire del motor. Durante la prueba con la inyección de aditivo aerotransportado, se inyectó reductor de fricción HiTEC® 6457 (50% de solución, disponible de Afton Chemical) en el sistema de admisión de aire del vehículo a través de una bomba de jeringa que alimentó un nebulizador de absorción atómica asistido por aire de acero inoxidable Perkin Elmer Modelo N3110109. El flujo de aire dentro del nebulizador se fijó a 3 SLPM a 40 psig. La dosificación de aditivo se mantuvo constante durante todos los ciclos. Durante el funcionamiento de línea base del experimento donde no se agregó reductor de fricción, el flujo de aire se mantuvo a 3 SLPM, como un control.

Se observó que el método de inyección aerotransportada de la presente invención requiere mucho menos aditivo para lograr los mismos resultados tal como se podrían haber logrado utilizando una alimentación de aditivo llevado en el combustible. La reducción en el uso del aditivo se puede deber al hecho de que la alimentación de aditivo aerotransportado no requiere aditivo en cada gota de combustible; y el método de alimentación de aditivo aerotransportado se puede utilizar para controlar de manera más precisa la cantidad de aditivo alimentado a la cámara de combustión del motor.

Los resultados de la prueba se muestran en la Tabla 3.

En esta prueba, la mejora de economía del combustible fue observada en el rango de 0.68 a 1.38% dependiendo de la condición de carga del motor. Después de la corrección del valor del combustible de aditivo, la mejora del consumo de combustible se observó en el rango de 0.35% a 1.24% lo cual es una mejora muy significativa.

TABLA 3 Consumo promedio de combustible (kg/hr) Por lo tanto, la introducción aerotransportada de modificador de fricción produjo dos beneficios significativos, una reducción en el uso de combustible y una reducción en el par motor en el motor.

EJEMPLO 4 Se realizó una prueba de severidad de golpe utilizando una alimentación aerotransportada de metilciclopentadienil manganeso tricarbonilo (M T) en un motor encendido en un espacio. El motor fue un vehículo de pasajeros 1997, Ford V-8 de 4.6L con un solo árbol de levas aéreo e inyección de combustible de puerto. Se utilizó el ECM de fábrica con un ECM independiente multimodal que permitió el control de las curvas de temporización de chispa, junto con recortes de combustible, entradas de temperatura, y presión absoluta del colector (MAP) . El motor de prueba fue conectado a un dinamómetro eléctrico de 470 HP a través del medidor de par motor Himmelstein. El golpe del motor fue medido con un monitor de golpe K-MON disponible de Gizzmo Electronics. El medidor tuvo una salida de 0 a 5 voltios, el cual fue proporcional a la severidad del evento de golpe. Se eligió una frecuencia central de 6.37 KHz para emparejarse a la frecuencia conocida del motor Ford V8 de 4.6L. El ancho de banda de detección se fijó a +/- 2kHz. Utilizando este sensor, una salida de más de 1.5 voltios dañaría potencialmente al motor. Por lo tanto, la temporización de chispa se ajustó para operar aproximadamente a 0.75 voltios en el combustible base.

Previo a la prueba, el motor fue calentado durante 40 minutos. La prueba consistió de una etapa de 10 minutos con la velocidad del motor fija a 3500 RPM y la MAP fija a 60 kPa. El combustible fue un combustible de octano sub-estándar con (R+M)/2 igual a un índice de octano 85. El combustible no contenía aditivos.

La prueba lado-a-lado fue realizada con o sin aditivo inyectado en la corriente de aire del motor. Durante la prueba con HiTEC® 3000 ( MT, 50% de solución disponible de Afton Chemical) se inyectó mej orador de octano en el sistema de admisión de aire del vehículo a través de una bomba de jeringa que alimentó un nebulizador de absorción atómica asistido por aire de acero inoxidable Perkin Elmer Modelo N3110109. El flujo de aire dentro del nebulizador se fijó a 3 SLPM a 40 psig. La dosificación de aditivo (500 uL/min) se mantuvo constante durante la prueba. Durante los experimentos sin la inyección de aditivo aerotransportado, el flujo de aire se mantuvo a 3 SLPM, como un control.

Los eventos de golpe registrados durante la prueba se muestran en la tabla 4. Una reducción significativa en los eventos de golpe fue vista por encima del nivel de voltaje crítico 0.75 cuando MMT fue introducido en la corriente de aire del motor. La reducción de los eventos de golpe se logró de manera química sin pérdida de par motor o pérdida de potencia. De hecho, durante la prueba se observó una mejora en el par motor. La mejora en el par motor observada fue de TABLA 4 Severidad del golpe en el Ford V8 de 4.6L EJEMPLO 5 Un Accent Hyundai 2011 fue equipado con un motor de gasolina, de puerto para inyección de combustible, 4 cilindros de 1.6L con aspiración naturalmente reducida. La prueba consistió en ciclos de conducción US EPA FTP-75 y HwFET, los cuales se muestran en las figuras 4 y 5. Las emisiones del escape fueron medidas durante la prueba, y se utilizó el balance de carbono para determinar el consumo de combustible. El vehículo fue completamente calentado antes de la prueba (desaceleraciones libres y una sola carrera) y así se recolectaron las Bolsas 1 y 2 de los ciclos USA EPA FTP-75 en un vehículo calentado. El ciclo US EPA HwFET fue puesto en marcha después de recolectar las Bolsas 1 y 2 de los ciclos USA EPA FTP-75. El combustible fue Colonial Pipeline E10. El aceite fue un Pennzoil comercial que cumplía con el nivel de calidad ILSAC GF-5 y del grado de viscosidad SAE 5W-20. Este fue nivelado en dos ocasiones antes de la prueba. No hubo acumulación de millaje. Se emplearon prácticas de ingeniería estandarizadas durante el experimento. Se realizaron pruebas duplicadas sin aditivo y estas fueron seguidas por corridas individuales de aditivo a dos niveles. El aditivo fue una solución al 50% de reductor de fricción en solvente Aromático 100. Este fue alimentado al vehículo a través de la bomba de jeringa y el nebulizador antes descrito. Después se fijó el flujo al nebulizador a 4 SLPM a 60 psig. Durante experimentos sin reductor de fricción, el flujo de aire se mantuvo a 4 SLPM, como un control. La tabla IV muestra los resultados para cada una de las determinaciones de millas-por-galón .

TABLA 5 Economía de combustible medida en el Accent Hyundai 2011, 1.6-L, 1-4 En esta prueba se observó una mejora de economía de combustible modesta que incrementa con la dosis de aditivo.

Sin embargo, se entenderá que incluso aunque se han establecido numerosas características y ventajas de la presente invención en la descripción anterior, junto con detalles de la estructura y función de la invención, la divulgación es solamente ilustrativa, y se pueden realizar cambios en el detalle, especialmente en asuntos de forma, tamaño y arreglo de partes dentro de los principios de la invención a la plena extensión indicada por el amplio significado general de los términos en los cuales se expresan las reivindicaciones anexas.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito la presente invención, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- Un método para introducir al menos un aditivo a una cámara de combustión de un motor que tiene un sistema de admisión de aire a través del sistema de admisión de aire del motor, que comprende los pasos de: introducir al menos dicho aditivo en dicho sistema de admisión de aire de un motor para producir una mezcla de aire-aditivo; proporcionar dicha mezcla de aire-aditivo a la cámara de combustión; quemar el combustible en dicha cámara de combustión; en donde dicho aditivo es agregado al sistema de admisión de aire con un efecto resultante seleccionado de entre aprovechamiento, modificación de fricción, reducción de fricción, mejora de la economía del combustible, alteración del índice de octano, alteración del índice de cetano, retardo del encendido, aceleración del encendido, reducción de depósito, detergencia, neutralización de ácido, limpieza, mejora del arranque en frío del motor, influencia en el intervalo de drenaje del aceite lubricante, antioxidación, reabastecimiento de aditivo de aceite, reducción de peróxido en una mezcla de combustible/aire-aditivo en la cámara de combustión, inhibición de la corrosión, anti-asentamiento, reducción del punto de turbidez, anti-desgaste, reducción de golpe y combinaciones de los mismos.

2. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos dicho aditivo es un retardador del encendido.

3. - El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el retardador de encendido es seleccionado de entre me oradores de octano, ferroceno, arilaminas, corrientes de mezcla de refinería de alto octano, antioxidantes, y metilciclopentadienil manganeso tricarbonilo .

4. - El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque dicho retardador de encendido es introducido para mejorar un índice de octano de un combustible de gasolina que se va a quemar en la cámara de combustión.

5. - El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque dicho retardador de encendido es introducido para mejorar un índice de cetano de un combustible diésel que se va a quemar en la cámara de combustión .

6. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos dicho aditivo es un acelerador del encendido.

7. - El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque dicho acelerador de encendido es seleccionado de entre acetona, alcohol, nitratos orgánicos y peróxidos .

8. - El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque dicho acelerador de encendido es introducido para mejorar un índice de octano de un combustible de gasolina que se va a quemar en la cámara de combustión.

9. - El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque dicho acelerador de encendido es introducido para mejorar un índice de cetano de un combustible diésel que se va a quemar en la cámara de combustión .

10. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho paso de introducción comprende rociar al menos dicho aditivo como un rocío conveniente para ser llevado por el flujo de aire en el sistema de admisión de aire a la cámara de combustión.

11. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho aditivo comprende un tamaño de partícula de aerosol lo suficientemente pequeño para asegurar que sustancialmente todo el aditivo permanezca en la mezcla de combustible/aire-aditivo en la cámara de combustión.

12. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho aditivo comprende un tamaño de partícula de aerosol lo suficientemente grande para asegurar que al menos una porción del aditivo contacte al menos una superficie interna de la cámara de combustión.

13. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho aditivo es un líquido.

14. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho paso de introducción comprende introducir dicho aditivo en la línea de ventilación positiva del cárter de dicho motor.

15. - El método de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende el paso de determinar al menos uno de una cantidad, tamaño de partícula de aerosol y/o temporización de la adición de al menos dicho aditivo con base en información seleccionada del grupo que consiste de la relación aire-combustible, carga del motor, velocidad del motor, presión del aceite, velocidad de las llantas, velocidad de la masa del flujo de aire, limpieza del motor, contenido de oxígeno en el aire, presión de vacío del colector y cualquier combinación de los mismos.

16.- El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque dicho paso de determinación además está basado en información referente a una condición del camino que se presentará seleccionado de entre el grado, tipo de superficie de carretera, velocidad promedio del vehículo en una carretera y una presencia de precipitación en una superficie de carretera.

I 17.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos dicho aditivo comprende una pluralidad de aditivos.

18. - El método de conformidad con la reivindicación 17, que además comprende un paso de mezclar dicha pluralidad de aditivos antes de introducir dicha pluralidad de aditivos en dicho sistema de admisión de aire.

19. - El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque dicho paso de introducción comprende introducir por separado la pluralidad de aditivos en dicho sistema de admisión de aire.

20. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aditivo es una especie reactiva que tiene la capacidad para experimentar una reacción química con uno o más componentes del combustible cuando dicho aditivo es contactado con el combustible.

21. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque un usuario del motor determina la temporización de la introducción del aditivo al sistema de admisión de aire.

22. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aditivo es introducido periódicamente al sistema de admisión de aire.

23. - Un método para limpiar un sistema de admisión de aire de un motor que comprende el paso de introducir al menos un detergente en el sistema de admisión de aire del motor.

24. - El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque dicho detergente es introducido en el sistema de admisión de aire rociando al menos dicho detergente en el sistema de admisión de aire.

25. - El método de conformidad con la reivindicación 23, que además comprende el paso de controlar al menos uno de la cantidad, tamaño de partícula de aerosol y/o temporización de la adición de al menos dicho detergente con base en la información seleccionada de la relación de aire-combustible, carga el motor, velocidad del motor, presión del aceite, velocidad de las llantas, velocidad de la masa de flujo de aire, limpieza del motor, contenido de oxígeno en el aire, presión de vacío del colector y combinación de los mismos.

26. - El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque dicho detergente es introducido en el sistema de admisión de aire conforme a lo solicitado por un usuario .

27.- El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque dicho detergente es introducido periódicamente en el sistema de admisión de aire.