BRPI0617637A2 - óleo de motor a gasolina de dois tempos, método para reduzir a fumaça observável emitida de um motor a gasolina de dois tempos, e, uso de um lubrificante - Google Patents
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Abstract
<B>óLEO DE MOTOR A GASOLINA DE DOIS TEMPOS, MéTODO PARA REDUZIR A FUMAçA OBSERVáVEL EMITIDA DE UM MOTOR A GASOLINA DE DOIS TEMPOS, E, USO DE UM LUBRIFICANTE<D>O índice de fumaça de um motor de dois tempos é melhorado pela utilização com o lubrificante de motor de um óleo de motor de dois tempos que compreende uma quantidade maior de um óleo de base GTL.
Description
"ÓLEO DE MOTOR A GASOLINA DE DOIS TEMPOS, MÉTODO PARAREDUZIR A FUMAÇA OBSERVÁVEL EMITIDA DE UM MOTOR AGASOLINA DE DOIS TEMPOS, E, USO DE UM LUBRIFICANTE"Campo da Invenção
Esta invenção refere-se a uma composição lubrificante útilcomo um óleo lubrificante de motor de dois tempos. Mais particularmente,esta invenção refere-se a um óleo lubrificante de dois tempos caracterizadopor suas características de geração de fumaça baixa.
Fundamentos da Invenção
Motores a gasolina de dois tempos têm encontrado uso amploem uma grande variedade de equipamento de jardim e de recreação. Porexemplo, motores de dois tempos são usados em cortadores de grama, cerrasde corrente, cortadores de corda, motocicletas, veículos motorizados paraneve e motores externos marinhos para mencionar uns poucos.
Motores a gasolina de dois tempos são operados usando umamistura de gasolina e um lubrificante em proporções determinadas.
Lubrificantes de motor de dois tempos são tipicamenteformulados com um óleo mineral lubrificante ou óleo de base sintético, umavariedade de aditivos para melhorar as características de desempenho e umsolvente para melhorar a miscibilidade do lubrificante com gasolina.
Emissões de hidrocarboneto dos motores de dois tempos,em virtude de seu projeto básico, tendem a ultrapassar emissões demotor de quatro ciclos comparáveis. Além disso, os avançostecnológicos para reduzir emissões dos motores de quatro ciclos não têmsido bem sucessivamente adaptados nos motores de dois tempos. Comoconseqüência, há uma preocupação crescente sobre as emissões, talcomo fumaça visível, produzidas pelos motores a gasolina de doistempos.
Poucos aditivos redutores de fumaça estão comercialmentedisponíveis para formuladores de lubrificantes de dois tempos. Alguns, comoaqueles que contêm metais, são ambientalmente indesejáveis; e outros, comopoliisobutilenos, contribuem para depósitos e obstrução em porta de exaustãoo que resulta em desgaste por atrito e perda de potência. Matérias-primas basesintéticas conhecidamente reduzem fumaça em motores de dois tempos, massão ineficazes em termos de custo.
Assim há uma necessidade de uma composição de lubrificantede motor a gasolina de dois tempos que atenda aos critérios de desempenhopadrão, seja efetivo em termos de custo e possua boas características deemissão de fumaça.Sumário da Invenção
Basicamente, a presente invenção é predicada sobre adescoberta de que um óleo de motor de dois tempos que compreende umaquantidade de óleo de base GTL possui um índice de fumaça maior do quecerca de 75.
Conseqüentemente, uma modalidade da invenção é umacomposição de óleo de motor de dois tempos compreendendo uma quantidademaior de um óleo de base lubrificante GTL e uma quantidade efetiva de pelomenos um aditivo selecionado do grupo consistindo de aditivos de pressãoextrema, agentes antiespumantes, depressores de ponto de fluidez, inibidoresde ferrugem, antioxidantes, detergentes, dispersantes e solventes dehidrocarboneto.
Outra modalidade da invenção é um método para reduzir afumaça observável emitida de um motor a gasolina de dois tempos pelo usode um lubrificante compreendendo um óleo de base GTL.
Estas e outras modalidades tornar-se-ão evidentes a partir dadescrição detalhada que segue.Descrição Detalhada da Invenção
Os óleos base GTL de acordo com a invenção são materiais deviscosidade lubrificante que são geralmente derivados de hidrocarbonetos, porexemplo, hidrocarbonetos sintéticos cerosos, que são eles mesmos derivadosde compostos contendo carbono gasosos mais simples, compostos contendohidrogênio, e/ou elementos como alimentações. Óleos base e matérias-primasbase GTL incluem isomeratos de cera, compreendendo, por exemplo,hidrocarbonetos cerosos sintetizados hidroisomerizados ou iso-removidos decera, material de Fischer-Tropsch (F-T) hidroisomerizado ou iso-removidosde cera (i.e., hidrocarbonetos, hidrocarbonetos cerosos, ceras e oxigenadosanálogos), preferivelmente hidrocarbonetos cerosos F-T hidroisomerizados ouiso-removidos de cera, ou ceras sintetizadas hidroisomerizadas ou iso-removidos de cera, ou misturas dos mesmos.
Oleos base e matérias-primas base GTL derivados de materiaisGTL, especialmente óleos base e matérias-primas base derivados de materialF-T hidroisomerizado/ iso-removidos de cera são caracterizados tipicamentecomo possuindo viscosidades cinéticas a 100°C de cerca de 2 cSt a cerca de50 cSt, preferivelmente de cerca de 3 cSt a cerca de 30 cSt, maispreferivelmente de cerca de 3,5 cSt a cerca de 25 cSt, como exemplificadopor um matéria-prima base GTL derivado por iso-remoção de cera F-T, quepossui uma viscosidade cinemática de cerca de 4 cSt a 100°C e um índice deviscosidade de cerca de 130 ou maior. Referência aqui à viscosidadecinemática refere-se a uma medição feita pelo método ASTM D445.
Oleos base e matérias-primas base GTL derivados de materiaisGTL, especialmente óleos base e matérias-primas base derivados de materialF-T hidroisomerizado/iso-removido de cera são adicionalmente caracterizadoscomo possuindo pontos de fluidez de cerca de -5°C ou menor,preferivelmente de cerca de -10°C ou menor, mais preferivelmente de cercade -15°C ou menor, ainda mais preferivelmente de cerca de -20°C ou menor,e sob algumas condições podem possuir pontos de fluidez vantajosos de cercade -25°C ou menor, com pontos de fluidez úteis de cerca de -3O°C a cerca de -40°C ou menor. Referências aqui ao ponto de fluidez referem-se à mediçãofeita por ASTM D97 e pelas versões automatizadas similares.
Os óleos base e matérias-primas base GTL derivados demateriais F-T, especialmente óleos base e matérias-primas base derivados dematerial F-T hidroisomerizado/iso-removido de cera também sãocaracterizados como possuindo índices de viscosidade de 80 ou maior,preferivelmente 100 ou maior, e mais preferivelmente 120 ou maior.Adicionalmente, em certos casos particulares, o índice de viscosidade destasmatérias-primas base pode ser preferivelmente de 130 ou maior, maispreferivelmente de 135 ou maior, e ainda mais preferivelmente de 140 oumaior. Por exemplo, Óleos base e matérias-primas base GTL que derivadosde materiais GTL preferivelmente materiais F-T especialmente cera F-Tgeralmente possuem um índice de viscosidade de 130 ou maior. Referênciasaqui ao índice de viscosidade referem-se ao método ASTM D2270.
Em adição, os óleos base e matérias-primas base sãotipicamente elevadamente parafínicos (>90% saturados), e podem contermisturas de monocicloparafinas e multicicloparafinas em combinação comisoparafinas não-cíclicas. A razão de conteúdo naftênico (i.e., cicloparafina)em tais combinações varia com o catalisador e a temperatura usados.Ademais, os óleos base e matérias-primas base GTL tipicamente possuemconteúdo de nitrogênio e de enxofre muito baixo, geralmente contendo menosdo que cerca de 10 ppm, e mais tipicamente menos do que cerca de 5 ppm decada um destes elementos. O conteúdo de nitrogênio e de enxofre de óleo debase e matéria-prima base GTL obtidos pela hidroisomerização/iso-remoçãode cera de material F-T, especialmente cera F-T é essencialmente zero.
Composições úteis de óleos base e matérias-primas base GTL,óleos base e matérias-primas base derivados de material F-Thidroisomerizado ou iso-removido de cera, óleos base e matérias-primas basehidroisomerizados/iso-removidos de cera derivados de cera, tais comoisomeratos/iso-removidos de cera de cera, são citados em Patentes U.S.6.080.301 e 6.165.949 por exemplo.
Em uma modalidade preferida o material GTL é um materialderivado de processo de síntese de F-T. Em um processo de síntese de F-T5 um gás de síntese compreendendo uma mistura de H2 e CO é cataliticamenteconvertido em hidrocarbonetos e preferivelmente hidrocarbonetos líquidos. Arazão em moles de hidrocarboneto para monóxido de carbono pode variaramplamente de cerca de 0,5 a 4, mas está tipicamente dentro da faixa de cercade 0,7 a 2,75 e preferivelmente de cerca de 0,7 a 2,5. Como é bem sabido, os processos de síntese F-T incluem processos nos quais o catalisador está naforma de um leito fixo, um leito fluidizado ou como uma lama de partículasde catalisador em um líquido de lama de hidrocarboneto. A razão em molestequiométrica para uma reação de síntese de F-T é 2,0, mas por motivospara uso de uma razão diferente da estequiométrica como é sabido por aquelas pessoas experientes na arte. Em um processo de síntese de hidrocarboneto emlama de cobalto a razão em mol de alimentação de H2 para CO é tipicamentede cerca de 2,1/1. O gás de síntese compreendendo uma mistura de H2 e CO éborbulhado para dentro do fundo da lama e reage na presença do catalisadorparticulado de síntese de F-T no líquido de lama em condições efetivas para formar hidrocarbonetos, cuja uma porção é líquida nas condições de reação eque compreende o líquido de lama de hidrocarboneto. O líquido dehidrocarboneto sintetizado é separado das partículas de catalisador comofiltrado por meio tal como filtração, embora outro meio de separação tal comocentrifugação possa ser usado. Alguns dos hidrocarbonetos sintetizados sai no topo do reator de síntese de hidrocarboneto como vapor, juntamente com gásde síntese não reagido e outros produtos de reação gasosos. Alguns destesvapores de hidrocarboneto no topo são tipicamente condensados para líquidoe combinados com o filtrado líquido de hidrocarboneto. Assim, o ponto deebulição inicial do filtrado pode variar dependendo de se ou não um poucodos vapores de hidrocarboneto condensados tem sido combinado com ele.Condições de processo de síntese de hidrocarboneto em lama podem variarum pouco dependendo do catalisador e dos produtos desejados. Condiçõestípicas efetivas para formar hidrocarbonetos compreendendo em sua maiorparte parafinas C5+, (e.g., C5+-C2oo) e preferivelmente parafinas Cio+, em umprocesso de síntese de hidrocarboneto em lama empregando um catalisadorcompreendendo um componente cobalto suportado incluem, por exemplo,temperaturas, pressões e velocidades espaciais horárias dentro da faixa decerca de 160-454°C, 551-4.137 kPa e 100-40.000 V/h/N, expressada comovolumes padrão de mistura gasosa de CO e H2 (0°C, 101,3 kPa) por hora porvolume de catalisador, respectivamente. É preferido que a reação de síntesede hidrocarboneto seja conduzida sob condições nas quais nenhuma reação dedeslocamento de gás de água ocorre ou ocorre reação de deslocamento de gásde água apenas limitada e mais preferivelmente sem ocorrência de reação dedeslocamento de gás de água durante a síntese de hidrocarboneto. Também épreferido conduzir a reação sob condições para alcançar um alfa de pelomenos 0,85, preferivelmente pelo menos 0,9 e mais preferivelmente pelomenos 0,92, de modo a sintetizar mais dos hidrocarbonetos de peso molecularmais alto mais desejáveis. Isto tem sido alcançado em um processo em lamausando um catalisador contendo um componente cobalto de catalisador.Aquelas pessoas experientes na arte sabem que pelo alfa quer-se dar osignificado de alfa cinético de Schultz-Flory. Embora tipos adequados decatalisador de reação de F-T compreendam, por exemplo, um ou mais metaiscatalíticos do Grupo VIII tais como Fe, Ni, Co, Ru e Re, é preferido que ocatalisador compreenda um componente catalítico de cobalto. Em umamodalidade o catalisador compreende quantidades cataliticamente efetivas deRe, Ru, Fe, Ni, Th, Zr, Hf, U, Mg e La sobre um material de suporteinorgânico, preferivelmente um que compreende um ou mais óxidos de metalrefratários. Suportes preferidos para catalisadores contendo cobaltocompreendem particularmente titânico. Catalisadores úteis e sua preparaçãosão conhecidos e ilustrativos, mas exemplos não limitantes podem serencontrados, por exemplo, em Patentes U.S. 4.568.663; 4.663.305; 4.542.122;4.621.072 e 5.545.674.
Preferivelmente, o material ceroso de F-T é um possuindo umponto de ebulição inicial dentro da faixa de cerca de 3430C a 3710C epreferivelmente ferve continuamente até um ponto final de pelo menos565,6°C.
O material ceroso é hidroprocessado para produzir um óleo debase GTL. Tais técnicas de hidroprocessamento são bem conhecidas na arte.Com relação a isto veja, por exemplo, outros catalisadores de isomerização eprocessos para hidrocraqueamento/hidroisomerização/iso-remoção de cera demateriais GTL e/ou de materiais cerosos em óleo de base ou matéria-primabase são descritos, por exemplo em Patentes U.S. 2.817.693; 4.900.407;4.937.399; 4.975.177; 4.921.594; 5.059.299; 5.200.382; 5.516.740;5.182.248; 5.290.426; 5.580.442; 5.976.351; 5.935.417; 5.885.438;5.965.475; 6.190.532; 6.375.830; 6.332.974; 6.103.099; 6.025.305;6.080.301; 6.096.940; 6.620.312; 6.676.827; 6.383.366; 6.475.960;5.059.299; 5.977.425; 5.935.416; 4.923.588; 5.158.671; e 4.897.178; EP0324528 (131), EP 0532116 (BI), EP 0532118 (BI), EP 0537815 (BI), EP0583836 (B2), EP 0666894 (132), EP 0668342 (131), EP 0776959 (A3), WO97/031693 (Al), WO 02/064710 (A2), WO 02/064711 (Al), WO 02/070627(A2), WO 02/070629 (Al), WO 03/033320 (Al) bem como em PatentesBritânicas 1.429.494; 1.350.257; 1.440.230; 1.390.359; WO 99/45085 e WO99/20720. Processos particularmente favoráveis são descritos em Pedidos dePatente Européia 464546 e 464547. Processos usando alimentações de cera F-T são descritos em Patentes U.S. 4.594.172; 4.943.672; 6.046.940; 6.475.960;6.103.099; 6.332.974; e 6.375.830.
O óleo de base GTL compreende uma quantidade maior dacomposição total da invenção. Tipicamente, compreenderá mais do que 55por cento em volume da composição e preferivelmente mais do que cerca de60 por cento em volume da composição.
Em adição a compreender uma quantidade maior de um óleode base GTL, a composição de lubrificante inclui aditivos de desempenho dedois tempos conhecidos na arte e selecionados do grupo consistindo deaditivos de pressão extrema, agentes antiespumantes, depressores de ponto defluidez, inibidores de ferrugem, antioxidantes, detergentes, dispersantes esolventes de hidrocarboneto. Tais aditivos são usados em quantidadesefetivas, tipicamente dentro da faixa de 0,1 por cento em peso a cerca de 15,0por cento em peso baseado no peso total da composição.
Quando misturada com em uma quantidade efetiva comgasolina e alimentada a um motor de dois tempos, a composição delubrificante resulta em emissões de motor possuindo fumaça observávelreduzida. De fato, uso das composições da invenção proporcionará emissõesde motor possuindo um índice de fumaça maior do que cerca de 75 conformemedido pelo teste JASO M 342-92. Este teste foi estabelecido pela Society ofAutomotive Engineers of Japan (JSAE) para motores de dois tempos epublicado pela Japan Automotive Standards Organization (JASO).
Os exemplos que seguem servem para ilustrar a invenção.
Exemplos
Dois óleos foram avaliados para propriedades de geração defumaça de acordo com o teste JASO M 342-92. Neste teste o resultado éexpressado como um índice de Fumaça e é referido contra um óleo de doistempos padrão com um índice de fumaça de 100. Quanto maior o índice defumaça, maior é a redução nas emissões de fumaça. O óleo de base GTLusado tinha um VI de 142, uma KV @ 40°C de 23,99 e @ 100°C de 5,05 eum ponto de fluidez de -24°C.
A composição dos óleos de teste é dada na Tabela 1 abaixo.TABELA 1
<table>table see original document page 10</column></row><table>
As viscosidades cinemáticas das composições são dadas na
TABELA 2.
<table>table see original document page 10</column></row><table>
O índice de fumaça para a composição convencionalcomparativa verificado foi de 65, enquanto que aquele para a composição deExemplo verificado foi significativamente melhor a 78.
Claims (11)
1. Óleo de motor a gasolina de dois tempos, caracterizado pelofato de compreender:uma quantidade maior de óleo de base GTL; euma quantidade efetiva de pelo menos um aditivo selecionadodo grupo consistindo de aditivos de pressão extrema, agentes antiespumantes,depressores de ponto de fluidez, inibidores de ferrugem, antioxidantes,detergentes, dispersantes e solventes de hidrocarboneto.
2. Oleo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o óleo de base GTL possui uma viscosidade cinemática a IOO0Cde cerca de 2 cSt a cerca de 50 cSt e um VI maior do que 80.
3. Óleo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que óleo de base GTL é derivado de uma cera F-T.
4. Oleo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelofato de que o óleo de base GTL contém misturas de cicloparafinas.
5. Oleo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelofato de que o citado óleo possui um índice de fumaça maior do que cerca de-75.
6. Método para reduzir a fumaça observável emitida de ummotor a gasolina de dois tempos, caracterizado pelo fato de compreender:proporcionar o motor sob condições de uso com uma gasolinae uma composição de lubrificante na qual a composição de lubrificantecompreende uma quantidade maior de um óleo de base lubrificante GTL.
7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que o óleo de base GTL possui uma viscosidade cinemática a IOO0Cdecerca de 2 cSt a cerca de 50 cSt e um VI maior do que cerca de 80.
8. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que o óleo de base GTL é derivado de uma cera F-T.
9. Motor de combustão interna de dois tempos compreendendoum lubrificante, caracterizado pelo fato de que compreende:uma quantidade maior de um óleo de base GTL; umaquantidade efetiva de pelo menos um aditivo selecionado do grupoconsistindo de aditivos de pressão extrema, agentes antiespumantes,depressores de ponto de fluidez, inibidores de ferrugem, antioxidantes,detergentes, dispersantes e solventes de hidrocarboneto; e na qual o índice defumaça resultante do lubrificante é maior do que cerca de 75.
10. Motor de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelofato de que o óleo de base GTL possui uma viscosidade cinemática a 100°Cdecerca de 2 cSt a cerca de 50 cSt e um VI maior do que cerca de 80.
11. Motor de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que o óleo de base GTL é derivado de uma cera F-T.
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