ES2238564T3 - Procedimiento para la dosificacion de un aditivo en un combustible. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la dosificación de un combustible con un aditivo de combustible, que comprende (i) paso del combustible desde un depósito de combustible a través de un aparato dosificador, (ii) dosificación del combustible con un aditivo en una cantidad basada en el combustible que pasa a través del aparato dosificador e independientemente de la concentración de aditivo existente en el combustible, y (iii)retorno de una porción ("la porción de retorno") del combustible al depósito.

Description

Procedimiento para la dosificación de un aditivo en un combustible.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la dosificación de un aditivo en un combustible.

Antecedentes de la técnica Regeneración con DPF

Es bien conocido por los expertos en la materia que los aditivos para combustibles que contienen metales ("catalizadores procedentes del combustible" o FBC) son eficaces para la reducción de la temperatura de combustión de la carbonilla acumulada en un purgador o DPF. La técnica anterior está perfectamente establecida a este respecto. Un documento emitido por Salvat et al., presentado en el Congreso Mundial de la SAE en Detroit en marzo de 2000 (Ref: SAE 2000-01-0473) se refiere a los 20 años de interés en los DFP, y relaciona numerosos documentos emitidos por todos los que trabajan en este campo.

Es conocido que los aditivos a base de hierro solubles en el combustible son eficaces a este respecto. En el documento de la SAE 980539, presentado en el Congreso y Exposición Internacional de la SAE en Detroit en febrero de 1998, Mayer describe aditivos solubles en el combustible a base de hierro que presentan un efecto catalítico sobre la carbonilla quemada recogida en un DPF. Mayer también menciona aditivos basados en cerio y cobre para un efecto catalítico, e indica que estos aditivos estaban disponibles en el mercado para su uso en los DPF en 1998.

Además, la publicación anterior del solicitante WO 99/36488 describe ampliamente cómo pueden utilizarse preparaciones de hierro en combinación con calcio o estroncio para catalizar la combustión de la carbonilla en un DPF.

La aplicación de aditivos metálicos a los combustibles de hidrocarburos líquidos para motores de combustión interna requiere que se formule una preparación adecuada del aditivo o aditivos que contienen metales para asegurar su dispersión completa en el seno del combustible. Esto puede realizarse de varias maneras, una de las cuales es producir en el combustible una suspensión coloidal de un compuesto que contiene metal. Es bien sabido que el óxido de cerio puede incorporarse en una suspensión coloidal para la inyección en un combustible diesel. Salvat et al., en su documento SAE 2000-01-0473, describen un sistema comercial para su utilización en la fabricación de automóviles de turismo.

Un procedimiento alternativo y preferido es producir un compuesto químico organometálico soluble en el combustible de hidrocarburo. Este procedimiento es preferido porque al combinar el ión metálico deseado con una molécula orgánica apropiada, que es soluble en el gasóleo de hidrocarburo, permite que el metal deseado se introduzca en forma molecular en la cámara de combustión. Sin embargo, la producción de automóviles en Francia por la PSA Peugeot Citröen confía en el uso del óxido de cerio en suspensión coloidal, inyectado en el combustible para auxiliar al proceso de combustión de la carbonilla retenida en el DPF. Este procedimiento es evidentemente satisfactorio pero no es ideal.

Otros aditivos que contienen metales, bien sea un metal único, o una combinación de dos o más metales es sabido por los expertos en la materia, que son eficaces en la reducción de la temperatura de combustión de la carbonilla retenida. Estos aditivos incluyen, sin limitarse a ellos, hierro, hierro y estroncio, y hierro y calcio, hierro y cerio, sodio y estroncio, cerio y platino, cobre, manganeso.

Es evidente que se requiere un procedimiento para la introducción de una especie metálica seleccionada en la cámara de combustión, que de como resultado que el metal deseado se combine con la carbonilla formada durante el proceso de combustión. Es deseable una dispersión uniforme y muy finamente dividida de la especie metálica catalítica, que sea idealmente apropiada para la tarea de catalizar el quemado de la carbonilla en el DPF. Bien sea en formas soluble en combustible o en estado coloidal de la especie metálica deseada es de gran beneficio como medio para introducir la especie metálica en el combustible.

Sistemas de dosificación aplicados en fábrica

Como es conocido por los expertos en la materia, los modernos automóviles de turismo vienen equipados con sistemas de control electrónicos que incorporan un microprocesador. Este dispositivo supervisa y maneja las entradas de varios transductores del instrumental, incluyendo una unidad de control denominada generalmente sistema de gobierno del motor. Salvat et al. en el documento SAE 2000-01-0473 describen cómo puede utilizarse un dispositivo para controlar o establecer la situación de la regeneración, esto es la combustión de la carbonilla retenida en el DPF.

Cuando se aplica un DPF a un vehículo dotado de un motor diesel con inyección a un colector común, se proporciona la oportunidad de un control activo del DPF. Por tanto, no es necesario esperar a que existan las condiciones de presión y temperatura normalmente requeridas para la combustión pasiva de la carbonilla. La carbonilla quemada con un sistema controlado puede producirse por medio de una técnica denominada post inyección del combustible, como se describe en el documento SAE 2000-02-0473.

El exceso de combustible se inyecta desde el colector común, que es en realidad un depósito hidráulico a presión que contiene gasóleo, cuando el proceso de combustión está muy avanzado. El combustible adicional eleva la temperatura de los gases de escape y por tanto del DPF, y determina el quemado de la carbonilla acumulada, produciendo así la regeneración o limpieza del DPF. En el mismo documento se describe un sistema de dosificación del aditivo. El sistema asegura que se añade al combustible el aditivo necesario para auxiliar al proceso de regeneración.

El sistema de control general que se describe en la Figura 9 del documento de Salvat et al. no 2000-01-0473 nuestra un cierto número de elementos del sistema de dosificación necesarios para asegurar que el aditivo llegue al combustible del depósito en la proporción requerida de aditivo al combustible. Estos elementos incluyen (i) un indicador de nivel del depósito para detectar el contenido del mismo, y por tanto capaz de detectar cualquier adición de combustible al depósito ("situación de repostaje"), (ii) un contenedor de aditivo, (iii) una bomba en el interior del contenedor de aditivo, (iv) un dispositivo de inyección capaz de añadir el aditivo organometálico al combustible existente en el depósito, y (v) un controlador electrónico que actúa ante una señal del depósito de combustible principal, y supervisa la adición del aditivo al combustible para asegurar la dosificación correcta. Estos elementos se representan a continuación en el esquema de la Figura 1.

El nivel de complejidad del sistema descrito se debe en parte a las características de las bombas de inyección de gasóleo para los vehículos ligeros. Como es bien conocido por los expertos en la materia, estos dispositivos bombean el combustible a una proporción muy superior a la que se requiere para alimentar simplemente de combustible al motor. Bajo todas las condiciones de trabajo, se suministra por la bomba un exceso sustancial de combustible. Así pues, el motor consume la cantidad necesaria para desarrollar la potencia exigida por el conductor o el operador del vehículo o máquina, mientras que el combustible en exceso vuelve al depósito de combustible por una "línea de retorno".

La disposición por la que se bombea un exceso notable de combustible, por encima de las necesidades de la potencia requerida del motor, deriva en parte de la necesidad de refrigerar y lubricar la propia bomba de inyección. La consecuencia de esto es que en el caso del sistema descrito en el documento SAE 2000-01-0473, se produce una complejidad considerable para dosificar el combustible después de repostar con la cantidad precisa de aditivo requerida por el contenido del depósito. Una vez que el combustible ha sido dosificado al nivel requerido, el controlador del sistema de dosificación se cierra para evitar que se añada una nueva cantidad de aditivo hasta que se produzca la siguiente situación de repostaje.

La detección precisa de una situación de repostaje tampoco es tarea trivial, debido al número de condiciones de funcionamiento y situaciones físicas diferentes que puede encontrar un vehículo equipado con un DPF y un sistema de dosificación. Por ejemplo cuando dicho vehículo trabaja en una superficie no horizontal, sino que está inclinado de delante a atrás o de un lado a otro o en ambas situaciones, el combustible existente dentro del depósito de almacenamiento altera su posición relativa dentro del mismo. Un dispositivo indicador de nivel existente en el interior del depósito puede interpretar este cambio como una situación de repostaje. Análogamente, los efectos dinámicos del movimiento del vehículo, bien sea la aceleración, el frenado o la toma de curvas puede dar como resultado que el dispositivo indicador de nivel del depósito responda como si el depósito hubiera sido repostado, conduciendo a una adición errónea de aditivo al combustible. En el caso en que esto ocurra, puede provocar un notable tratamiento excesivo de aditivo de regeneración en el DPF del combustible. Para evitar que esto suceda, son necesarios enclavamientos y salvaguardias adicionales. Ello introduce una complejidad y un coste adicionales.

Para los vehículos de nuevo diseño, la provisión de un sistema de dosificación para el aditivo DPF, integrado totalmente en el sistema de gobierno del vehículo, aunque no se trata de una empresa trivial, es factible y totalmente practicable si se incluye como parte del diseño general y del proceso de fabricación. Los principales inconvenientes de instalar tal sistema, derivan principalmente de consideraciones de coste y complejidad, lo que a su vez puede tener implicaciones en la fiabilidad a largo plazo. El documento EP 1158148A2 ilustra la complejidad de la lógica que se requiere para asegurar que el aditivo solamente se dosifica en el combustible después de la situación de repostaje cuando la unidad de dosificación forma parte del sistema general controlado electrónicamente.

Readaptación de sistemas dosificadores

Para los vehículos antiguos, de los que existen muchos millones en el mundo, el uso de un DPF es perfectamente factible como medio eficaz para reducir la emisión de partículas. Son muy numerosas las publicaciones que documentan el éxito en la reducción de emisiones de partículas mediante la adaptación de un DPF a un vehículo antiguo ("readaptación"), pero como ejemplos, los documentos de la SAE números 2000-01-0474 y 2000-01-2849 servirán para demostrar la factibilidad de la readaptación de los DPF a vehículos antiguos.

El documento SAE 2000-01-0474 describe el funcionamiento de diversos vehículos, tanto ligeros como pesados, con sistemas de DPF readaptados. El SAE 2000-01-2849 describe el funcionamiento de un coche que ha recorrido 80.000 km sin un DPF, y 80.000 km más dotado de un DPF. Una confirmación independiente de la factibilidad de la readaptación de los DPF en vehículos existentes la ofrece un documento presentado en la Conferencia Internacional sobre Tecnología de Emisiones en el siglo XXI. Esta conferencia fue organizada por el Instituto de Ingenieros Mecánicos, y se desarrolló en Londres en diciembre de 2000.

El documento número C588/021/2000 expone los beneficios de la reducción de emisiones por parte de vehículos readaptados con DPF. Estos beneficios eran comparables a los obtenidos con vehículos nuevos dotados de un DPF como equipo original, y con su propio sistema de dosificación del tipo descrito en el documento SAE 2000-01-0473 de la PSA Peugeot Citröen.

Todos los vehículos readaptados con DPF, que se describen en los documentos de la SAE números 2000-01-0474 y 2000-01-2849 y en el documento C 588/021/2000 del I. Mech E, trabajaban utilizando combustible pre-tratado. El combustible de los vehículos fue dosificado con aditivo antes de repostar, con objeto de eliminar la necesidad de aplicar un sistema de dosificación al vehículo. En los vehículos readaptados con DPF se encuentran en uso sistemas de dosificación de aditivo existentes en el mercado, y éstos confían generalmente la detección de una situación de repostaje a un indicador de nivel. Ello implica la generación de una señal eléctrica que a su vez se utiliza para efectuar la inyección del aditivo al combustible, por medio de un dispositivo accionado electrónicamente.

Los sistemas de dosificación que utilizan una señal eléctrica, y uno o más dispositivos eléctricos para añadir la dosis necesaria de aditivo al combustible, utilizan también frecuentemente un microprocesador para calcular la dosis requerida de aditivo necesaria después de la situación de repostaje. Este procedimiento conduce por tanto a un nivel de complejidad similar para todo el sistema de dosificación, y requiere similares interfaces eléctricas y unidades de control, para la readaptación al igual que para las instalaciones de equipo original. Un requisito clave para los sistemas de dosificación que confían en la detección de una situación de repostaje sobre la base de dosificar el aditivo en el combustible, es la provisión de enclavamientos y salvaguardias para asegurar que se ha repostado en realidad, como se ha descrito anteriormente con respecto al equipo instalado en fábrica. En su defecto se corre el riesgo de que se produzcan múltiples dosis erróneas de aditivo en el combustible sin haberse presentado la situación de repostaje, lo que no sólo vaciaría el aditivo de combustible almacenado con mucha rapidez, sino que también incrementaría el peso de las cenizas en el DPF por el excesivo contenido de metales en el combustible tratado.

Es posible prescindir de la complejidad descrita anteriormente con respecto a los sistemas de dosificación de aditivo. El documento DE 43 32 933 C 2 describe el uso de un dispositivo dispuesto dentro del conducto de combustible de un vehículo dotado de un motor diesel, el cual dosifica un aditivo DPF en proporción con el flujo de combustible. En la Figura 2, se representa un esquema del principio de funcionamiento obtenido del citado documento DE 43 32 933 C 2.

Este tipo de dispositivo, como se ilustra en la Figura 2, se basa en una propiedad particular de un aditivo, cuyo nombre registrado es "SATAcen®", se trata de la posibilidad de comprimirse y sinterizarse formando pellas solubles en el combustible. Las pellas están contenidas en el recipiente indicado con la referencia 1 en el esquema, con un orificio para el contacto con el combustible en el punto señalado con la referencia 3. Las pellas se disuelven proporcionalmente a la superficie de contacto con el combustible, que es dirigido por el elemento 4 del esquema, para entrar en contacto con el contenedor en el cual se encuentran almacenadas las pellas de aditivo. De este modo todo el combustible puesto en contacto con el contenedor de aditivo quedará dosificado con aditivo, puesto que las pellas se disuelven lentamente. No todos los aditivos que han de dosificarse en el combustible son disponibles en forma sólida, por lo que este tipo de dispositivo es de aplicación limitada.

Para un aditivo soluble en forma líquida, existen también dispositivos que dosifican el aditivo en el combustible en proporción al flujo de combustible a lo largo de un conducto, o a través de una cámara. El principio general de estos dispositivos es bien conocido en la industria. Un carburador para un motor alimentado con gasolina se basa en el principio del paso de un flujo a través de un difusor o "venturi" que arrastra un flujo de otro fluido para formar la mezcla de ambos. En el caso del carburador, el fluido principal que fluye través del difusor es aire y el segundo fluido, que debe mezclarse con el aire, es el combustible, denominado bencina o gasolina.

El arrastre de flujo puede aplicarse a otros fluidos como procedimiento de mezcla, y este principio es bien conocido por los expertos en la materia. Un emisor de flujo es un ejemplo de dispositivo utilizado para la mezcla de unos componentes mayor y menor cuando ambos fluidos se encuentran en la fase líquida. Teniendo cuidado en el diseño, el primer fluido que fluye a lo largo del extremo abierto del conducto emisor crea una ligera reducción de presión que induce que el flujo del segundo líquido fluya en proporción a la velocidad del primero. De este modo, con un simple dispositivo mecánico pueden conseguirse un flujo y una mezcla proporcionados.

También puede disponerse simplemente un dispositivo electromecánico, como es bien sabido por los expertos en la materia, en el que un solenoide eléctrico es obligado a desplazarse por una corriente eléctrica, y al efectuarlo da lugar a que una corriente de fluido se mezcle con otra. Preferiblemente, se desplaza el solenoide bajo la influencia de una corriente eléctrica para inyectar una cantidad exacta de fluido en un impulso o eyección en el seno del otro. Para esta aplicación se actúa sobre el aditivo que debe añadirse al combustible por el dispositivo de solenoide y el impulso o eyección de aditivo que sale del dispositivo de solenoide se incorpora al segundo fluido, en este caso combustible diesel, por medio de una disposición de conexión apropiada. El dispositivo de solenoide puede disponerse de forma que trabaje en series de impulsos a una frecuencia controlada por un circuito eléctrico que produce una forma de onda o señal. De este modo el flujo del aditivo hacia el interior del combustible puede controlarse basándose en el combustible que fluye a través del aparato dosificador.

Los procedimientos descritos demuestran el principio de la mezcla mecánica o electromecánica de un componente mayor y otro menor, en donde uno de ellos o, preferentemente ambos, se encuentran en frase líquida.

Los vehículos de gasolina más antiguos consumen casi universalmente todo el combustible que pasa a través del dispositivo dosificador de combustible, ("paso de una sola vez"), generalmente un carburador. No existe, por tanto, flujo de retorno del combustible no quemado al depósito de combustible, a diferencia de muchos motores de gasolina modernos, y todas las instalaciones de motor diesel.

La presente invención atenúa los problemas de la técnica anterior.

En un aspecto la presente invención proporciona un procedimiento para dosificar un combustible con un aditivo de combustible que comprende (i) paso del combustible desde un depósito de combustible a través de un aparato dosificador (ii) dosificación del combustible con un aditivo en una cantidad basada en el combustible que pasa a través del aparato dosificador e independientemente de la concentración de aditivo existente en el combustible (iii) retornar al depósito una porción del combustible ("la porción de retorno").

La cantidad de aditivo que se dosifica en el combustible se determina basándose en el combustible que pasa a través del aparato dosificador e independientemente de la concentración del aditivo en el combustible. Se apreciará que la cantidad de aditivo que debe dosificarse no se controla basándose en la concentración del aditivo en el combustible. Sin embargo, si se reduce la dosificación o se evita la misma como resultado de la existencia de una concentración elevada de aditivo en el combustible, en otras palabras se inhibe una mayor dosificación debido a la "saturación" del combustible con el aditivo, ello no está excluido del alcance de la presente invención.

En un aspecto, la presente invención proporciona un motor de combustión y un sistema de escape que comprende un depósito de almacenamiento del combustible configurado para que pase combustible en el funcionamiento desde el depósito a una cámara de combustión a través de un aparato dosificador del aditivo, y en donde los gases de la combustión producidos durante el funcionamiento pasan a través de un sistema de escape que comprende un filtro, en el cual se configura el aparato dosificador para dosificar el combustible con un aditivo en una cantidad basada en el combustible que pasa a través del aparato dosificador e independientemente de la concentración del aditivo en el combustible y el retorno de una porción ("la porción de retorno") del combustible al depósito.

Otros aspectos de la de invención se definen en las reivindicaciones adjuntas.

La aplicación del sistema de dosificación simple en el cual el aditivo se dosifica en una cantidad basada en el combustible que pasa a través del aparato dosificador (independientemente de la concentración del aditivo del combustible) no se creía factible anteriormente en los motores diesel o en los modernos motores de gasolina en los cuales una porción del combustible retorna al depósito. El retorno del combustible introduce una cierta variabilidad en la proporción de aditivo con respecto al combustible, lo que no se produce en las aplicaciones "de un solo paso". El retorno también introduce la certeza de que el combustible recibirá dosis múltiples del aditivo, puesto que el combustible es dosificado cada vez que pasa a través del aparato dosificador. Sin embargo los inventores de la presente invención han comprobado, con sorpresa, que existen diversos factores clave que permiten el uso de un dispositivo dosificador simple en tales sistemas de dosificación y retorno del combustible que se utilizan normalmente en los vehículos dotados de un DPF.

Los inventores de la presente invención han comprobado que la pequeña variación es la proporción de aditivo al combustible y en las aplicaciones de DPF las variaciones en la proporción del catalizador a la proporción de carbonilla que resultan de los cambios en la proporción del flujo de retorno son absorbidas por los cambios en la proporción de aditivo al combustible que resultan del descenso del nivel del combustible en el depósito del vehículo. Inmediatamente después de repostar, la concentración de aditivos en el combustible es muy baja. Esto deriva del establecimiento del aparato dosificador para dosificar a un nivel inferior al nivel de dosificación media requerida (normalmente 10 a 15% del nivel de dosificación medio requerido). A medida que baja el nivel en el depósito, la dosificación repetida del combustible aumenta gradualmente la concentración de aditivo.

Cuando el depósito está próximo a vaciarse, el nivel de aditivo en el combustible ha alcanzado muy altos valores con respecto a cuando el depósito está lleno (normalmente 50 a 100 veces los niveles de dosificación iniciales). La Figura 3 muestra un gráfico de la concentración de aditivo que resulta del uso del presente aparato dosificador con una instalación de elevado flujo de retorno del combustible. El suministro inicial de combustible después de una situación de repostaje presenta un bajo contenido de aditivo activo (ppm de metal), pero a medida que combustible se consume, el contenido activo aumenta exponencialmente hasta que el contenido activo es muy elevado justamente antes de repostar de nuevo.

Los efectos prácticos de este esquema de dosificación han sido considerados como inconvenientes, puesto que la proporción de tratamiento por aditivo no es constante como para el tipo de sistema descrito en la Figura 9 del documento SAE 2000-01-0473, y que se representa en la Figura 1. Sin embargo, en muchos sistemas, los inventores de la presente invención han comprobado que es una ventaja. Por ejemplo en los sistemas DPF, aunque la carbonilla procedente del motor que se acumula en el DPF contiene inicialmente un nivel de catalizador bajo, esto es, presenta una baja proporción de catalizador con respecto a la carbonilla, la carbonilla que se va depositando subsiguientemente presenta una proporción de catalizador a la carbonilla cada vez más alta. Sin embargo, sobre el contenido de un depósito de combustible completo, la proporción media de catalizador a carbonilla será la misma que se conseguiría con un sistema de dosificación complejo, por ejemplo el que proporcionaría por una proporción media de tratamiento de catalizador a combustible de 20 ppm.

Durante el consumo de un volumen relativamente pequeño de combustible cuando el depósito está próximo a vaciarse, inmediatamente antes de repostar, se realizan grados de dosificación activa muy elevados. Lejos de suponer un inconveniente, esto puede presentar ventajas notables en cuanto a procurar una situación de regeneración, particularmente en el caso de circulación por ciudad. Como el grado de dosificación de aditivo medio permanece a lo largo del tiempo deseado, o aproximadamente el deseado, por ejemplo un grado de tratamiento activo de 20 ppm de metal, la acumulación de cenizas en el DPF no diferirá significativamente de la que se consigue con un sistema de dosificación complejo.

Para períodos de tiempo relativamente cortos, con bajos niveles del depósito de combustible, el dispositivo de dosificación simple producirá carbonilla en el DPF que contiene varias veces la proporción media general de catalizador a carbonilla, y ello incrementa la actividad catalítica en el FBC. Es por tanto más probable que se produzca una situación de regeneración en un escenario difícil, esto es en el del funcionamiento por ciudad, en donde, como es sabido, las bajas temperaturas de escape hacen el quemado de la carbonilla difícil de conseguir. Así pues, el aparato dosificador presenta una ventaja funcional notable sobre los sistemas de dosificación en cantidades fijas intermitentes, más costosos y complejos del tipo que utiliza un sistema de gobierno electrónico.

El comportamiento de la regeneración de un DPF que utilice el sistema de la presente invención es probable que se beneficie de las características del aparato dosificador de la invención. El aparente inconveniente de la variable concentración de aditivo en el combustible a medida que cambia el nivel del depósito puede en realidad convertirse en una ventaja de funcionamiento, dadas las características del almacenamiento de la carbonilla en el DPF, seguido de una combustión o regeneración periódica, lo que es característico del uso de un catalizador propio del combustible.

También han comprobado que, a diferencia de lo que se suele enseñar en la técnica, las variaciones de la concentración del aditivo en el combustible, en un combustible dosificado utilizando el sistema de la presente invención no afectan materialmente a la concentración media de aditivo en el combustible a lo largo de un período importante de uso. Tomando como ejemplo el uso para la dosificación de un DPF de regeneración catalítica, el DPF aplicado a vehículos que utilicen un aditivo del combustible para auxiliar a la regeneración debe tomarse como un dispositivo de proceso discontinuo. El purgador de regeneración continua de Johnson Matthey (CRT) se basa en el dióxido de nitrógeno catalítico en fase gaseosa para la oxidación de las partículas de carbonilla existentes en el DPF, y en un funcionamiento normal no existe acumulación sustancial de carbonilla en el DPF. Sin embargo, los catalizadores propios del combustible (FBC) trabajan por incorporación íntima dentro de la carbonilla de la combustión, que se acumula en el DPF hasta que las condiciones de temperatura o presión determinan el quemado de la carbonilla. Esto ha sido demostrado tanto en banco de pruebas de motores como en pruebas sobre vehículo. El documento de la SAE 982654 demuestra la clásica subida y bajada de la presión en el sistema de escape a medida que la carbonilla primeramente se acumula y después se quema, en las pruebas de banco de motores con DPF, mientras que el documento de la SAE 2000-01-2849 presenta el mismo proceso en un vehículo de pruebas dotado de un DPF. Estas características se representan en las Figuras 4 y 5 respectivamente.

Como la carbonilla se acumula normalmente sobre los 200 a 500 km de funcionamiento normal del vehículo, pequeñas variaciones en la proporción de aditivo al combustible no son importantes, siempre que se mantenga la proporción total ("proporción metal a carbonilla") del catalizador a la carbonilla. Por tanto, aunque en algún momento durante la fase de acumulación de carbonilla la proporción de metal a carbonilla variará en un intervalo razonablemente estrecho, debido a la variación en la proporción del flujo de retorno a lo largo del tiempo empleado para cubrir los 200 a 500 km estas variaciones carecen de importancia.

Los inventores de la presente invención también han comprobado con sorpresa, que aunque la adición del aditivo por parte del dispositivo de dosificación simple se basa en el paso del combustible a través del aparato dosificador, no es esencial el empleo de un flujómetro incorporado para la medición del flujo de combustible. Aunque el uso de un flujómetro de combustible proporciona una información que puede utilizarse para el cambio de la cantidad de aditivo que se debe dosificar en el combustible que fluye a través del aparato dosificador, se ha descubierto sorprendentemente que el flujómetro puede eliminarse permitiendo todavía una regeneración satisfactoria en el DPF.

En los sistemas de combustible prácticos de los motores diesel, el combustible bombeado por la bomba de inyección principal no es una función lineal de la velocidad del motor, debido a los cambios de rendimiento volumétrico con la velocidad de giro. El volumen bombeado por carrera a velocidades de giro lentas es mayor que el volumen bombeado por carrera a altas velocidades de giro. Así pues, como ejemplo no limitativo, sobre un intervalo de velocidades del motor de 1000 rpm a 4000 rpm, el flujo del combustible a 1000 rpm será notablemente superior a la cuarta parte del flujo correspondiente a las 4000 rpm. Dado que el DPF actúa como un dispositivo de promedio en lo relativo a la proporción del metal a la carbonilla, por la acumulación de la carbonilla pre-tratada, es posible fijar niveles de dosificación del aditivo en un valor medio entre el que idealmente se requiere para los flujos máximo y mínimo del combustible al motor. La falta de linealidad del flujo de combustible ya descrita hace que este proceso sea más fácil, y posibilita la eliminación del flujómetro de combustible en el dispositivo dosificador simple. Las características de las disposiciones de retorno del flujo al depósito también tienen el efecto de fomentar un grado de dosificación de aditivo proporcionalmente más alto con bajas velocidades del motor que con altas velocidades, puesto que a bajas velocidades retorna al depósito una cantidad mayor de combustible del total bombeado por la bomba de inyección. Las consecuencias prácticas de esta circunstancia son que para el funcionamiento sostenido a altas velocidades, la concentración de aditivo en el combustible y por tanto la proporción de metal a carbonilla tenderán a disminuir hacia bajos niveles a lo largo del tiempo, mientras que para un funcionamiento sostenido en ciudad, la concentración de aditivo en el combustible y la proporción de metal a carbonilla tenderán aumentar a lo largo del tiempo.

El funcionamiento del dispositivo dosificador simple a una proporción de tratamiento fija produce el efecto de compensar la variación de temperatura de escape como resultado del uso del vehículo. A las bajas velocidades propias del funcionamiento en ciudad, resultan generalmente bajas temperaturas de escape, pero los niveles de dosificación del aditivo aumentan a lo largo del tiempo, auxiliando de este modo a la regeneración del DPF. A altas velocidades resultan temperaturas de escape mucho más altas, pero los niveles de dosificación del aditivo se reducen a lo largo del tiempo. Sin embargo, como es bien sabido por los expertos en la materia, una alta velocidad sostenida produce condiciones mucho más favorables para la regeneración del DPF en donde una proporción de dosificación de aditivo inferior y por tanto una proporción de metal a carbonilla inferior no es un inconveniente. Cuando se produce un funcionamiento del vehículo en condiciones muy variadas, el uso de una proporción de dosificación de aditivo fijo no afectará materialmente el promedio de la proporción de metal a carbonilla en el DPF.

Aspectos preferidos Combustible

Preferentemente el combustible es gasóleo.

Aditivo

Preferentemente el aditivo del combustible es capaz de catalizar la regeneración de un filtro de partículas de gasóleo.

Preferentemente el aditivo del combustible es, o comprende, un metal. Preferentemente el metal se selecciona de entre hierro, estroncio, calcio, cerio, sodio, platino, cobre, manganeso y mezclas de los mismos. Más preferentemente el metal es hierro.

Preferentemente el aditivo del combustible es soluble en el mismo. El empleo de una forma de aditivo soluble en el combustible puede proporcionar beneficios adicionales comparado con una suspensión coloidal del aditivo tal como un compuesto metálico, permitiendo una proporción de tratamiento inferior en el combustible. Ello es debido principalmente a que el tamaño de las partículas coloidales del material aditivo suspendido en el combustible es de varias órdenes de magnitud superior a las moléculas organometálicas. Con el uso del aditivo soluble en el combustible se consiguen una mayor actividad catalítica resultante de la forma de las especies metálicas más finamente divididas.

Procedimiento

En un aspecto el aditivo se añade al combustible en proporción directa al flujo de combustible instantáneo a través del aparato dosificador.

En un aspecto el aditivo se añade al combustible basándose en el flujo de combustible que pasa a través del aparato dosificador promediado a lo largo del tiempo. Dicho de otro modo, el aditivo se añade al combustible basándose en el flujo medio de combustible que pasa a través del aparato dosificador. El tiempo según el cual puede establecerse un promedio puede determinarse por los expertos en la materia. Períodos de tiempo típicos sobre los cuales puede conformarse el promedio son 1 minuto, 1 hora, 10 horas, 100 horas, 1000 horas y 10.000 horas.

Preferentemente, la porción del combustible que no retorna al depósito pasa a la cámara de combustión. Más preferentemente la parte de combustible que retorna al depósito es por lo menos el 80% del combustible que pasa a través del aparato dosificador.

Se apreciará que es necesario reducir la proporción de la dosis de aditivo administrada al combustible que pasa a través del aparato dosificador para tener en cuenta la dosificación múltiple que se produce inevitablemente. Este aspecto es ventajoso puesto que es posible dosificar el aditivo dentro del combustible, bien sea antes de la alimentación a una cámara de combustión, o sobre el camino de retorno del combustible al depósito, y aún conseguirá una proporción tolerablemente precisa de aditivo al combustible.

Preferentemente, la proporción de dosis de aditivo oscila entre el 5 y el 25% de la proporción de tratamiento de aditivo medio deseado. Más preferentemente la proporción de dosis de aditivo debe ser del 10 al 15% de la proporción de tratamiento de aditivo medio deseado.

El aparato dosificador puede estar situado en cualquier punto a lo largo del camino del combustible desde el depósito hasta su retorno al mismo.

Preferentemente, el procedimiento comprende además el paso de por lo menos una porción de la cantidad de retorno del combustible a través del aparato dosificador una o más veces adicionales y el retorno de una parte del mismo al depósito.

Aparato dosificador

En un aspecto, el aparato dosificador comprende una disposición de contenedor de aditivo que contiene un aditivo sólido soluble en el combustible, tal como las pellas de SATAcen® aditivo de hierro organometálico, con un orificio en su extremo inferior por medio del cual el combustible que fluye a través de un conducto se pone en contacto con el aditivo. La disposición se representa en la Figura 2. Esta forma de disolución del aditivo en el combustible se describe en el documento DE 43 32 933 C2.

En otro aspecto, el aparato dosificador comprende un contenedor de aditivo que contiene un aditivo líquido soluble en el combustible conectado a un dispositivo electromecánico que mide la cantidad de aditivo y efectúa la adición del mismo en el combustible sobre la base del combustible que fluye a través del aparato. Preferentemente el dispositivo electromecánico es un solenoide accionado eléctricamente que controla la cantidad de aditivo que debe mezclarse con el combustible y produce la mezcla en la proporción deseada con el fluido que fluye a través del aparato. Preferentemente el dispositivo de solenoide está dispuesto para funcionar en series de impulsos a una frecuencia controlada por un circuito eléctrico produciendo una forma de onda o señal. De esta manera el flujo de aditivo en el combustible se controla sobre la base del combustible que fluye a través del aparato. El efluente del dispositivo de solenoide está dispuesto para mezclarse con el combustible que alimenta al motor por medio de la apropiada comunicación de fluido.

En un aspecto el aparato dosificador comprende un aditivo líquido dispuesto en un contenedor de aditivo que se encuentra en comunicación de fluido con el combustible que pasa a través del aparato dosificador. El aditivo líquido puede dosificarse en el combustible que pasa a través del aparato dosificador por medio de un dispositivo electromagnético. El dispositivo electromagnético puede estar controlado por un circuito eléctrico con el fin de dosificador el aditivo a una frecuencia controlada. El circuito eléctrico puede dosificar el aditivo a la frecuencia controlada en proporción al flujo de combustible. El circuito eléctrico también puede dosificar el aditivo a una frecuencia controlada a un nivel fijo independiente del flujo de combustible. En un aspecto el dispositivo electromagnético es un solenoide.

En otro aspecto, el aparato dosificador comprende un aditivo sólido soluble en el combustible dispuesto en un contenedor de aditivo en donde dicho contenedor está en comunicación de fluido con el combustible que pasa través del aparato dosificador. El combustible que pasa a través del aparato dosificador puede estar controlado por un dispositivo electromagnético. El dispositivo electromagnético puede estar controlado por un circuito eléctrico para controlar el flujo de combustible a través del aparato dosificador. El circuito eléctrico puede controlar el flujo de combustible a través del aparato dosificador en proporción al flujo de combustible del contenedor. El circuito eléctrico puede controlar el flujo de combustible a través del aparato dosificador en proporción al flujo de combustible que retorna al depósito. El circuito eléctrico puede controlar el flujo de combustible a través del aparato dosificador independientemente del flujo de combustible hacia o desde el contenedor. En un aspecto el dispositivo electromagnético es un solenoide.

La comunicación de fluido puede conseguirse en una diversidad de formas. El aditivo que sale del dispositivo electromecánico puede transportarse a través de un conducto rígido o flexible conectado entre el dispositivo electromecánico y el conducto de combustible en el cual debe mezclarse el aditivo. Si se adopta este procedimiento, puede ser ventajoso disponer un inyector o elemento similar acoplado en el punto de conexión de conducto de alimentación de aditivo al conducto de combustible. La finalidad de este inyector o elemento similar es controlar el efluente del dispositivo electromecánico y evitar el flujo de combustible al interior del tubo que conecta el dispositivo electromecánico con el conducto de combustible. En una simplificación, en la que se utiliza un conducto de conexión muy corto, puede omitirse el dispositivo inyector.

Alternativamente, el dispositivo electromecánico puede estar fijo directamente al conducto de combustible de tal manera que un posible efluente del dispositivo electromecánico pase directamente al interior del combustible. En otra adaptación aún, el combustible puede estar dispuesto para fluir axialmente a lo largo del dispositivo electromecánico, proporcionando así una refrigeración, y permitiendo simultáneamente la mezcla del efluente del dispositivo electromecánico con el flujo que pasa a través del mismo.

Pueden establecerse disposiciones similares para alimentar el dispositivo electromecánico con el aditivo que debe mezclarse con el combustible. El sistema completo de dosificación puede incluir un depósito de aditivo o tanque para el almacenamiento de la cantidad necesaria de aditivo para alimentar al motor con combustible tratado, por ejemplo sobre un intervalo de funcionamiento de muchos miles de kilómetros, como es conveniente para el almacenamiento en el vehículo. Para permitir que el dispositivo electromecánico pueda dispensar aditivo al combustible es necesaria una conexión desde el recipiente de almacenamiento del aditivo hasta el dispositivo electromecánico. El recipiente de almacenamiento del aditivo puede estar situado en posición remota con respecto al dispositivo dosificador utilizando un conducto de conexión rígido o flexible para permitir que el aditivo fluya al interior del dispositivo dosificador. En otra disposición el contenedor de aditivo puede estar acoplado directamente al dispositivo dosificador mediante una conexión rígida. En una disposición adicional, el dispositivo dosificador puede estar instalado dentro del contenedor de aditivo de tal manera que el efluente del dispositivo dosificador esté conectado al conducto de alimentación de combustible al motor.

La presente invención se describirá a continuación con mayor detalle, únicamente a título de ejemplo, haciendo referencia a las figuras adjuntas, en las cuales:

la Figura 1 representa un sistema dosificador;

la Figura 2 representa un sistema dosificador;

la Figura 3 es una representación gráfica;

la Figura 4 es una representación gráfica;

la Figura 5 es una representación gráfica;

la Figura 6 es una representación gráfica;

la Figura 7 es una representación gráfica;

la Figura 8 es una representación gráfica;

la Figura 9 es una representación gráfica;

la Figura 10 es una representación gráfica; y

la Figura 11 es una representación gráfica.

La presente invención se describirá a continuación con mayor detalle en los siguientes ejemplos.

Ejemplo

Se aplicó un dispositivo dosificador de aditivo simple a un motor diesel Peugeot de 1,9 litros, del tipo XUD 9, montado en un banco de pruebas. El sistema de escape del motor de prueba se equipó con un filtro de partículas diesel (DPF) que retenía partículas de carbonilla producidas por el motor en el banco. El conducto de escape del motor de pruebas estaba equipado con un transductor de presión y con termopares corriente arriba y corriente abajo del DPF, con objeto de producir los datos de uso en la prueba. El motor del banco de pruebas estaba dispuesto para accionar un dispositivo de absorción de potencia, o dinamómetro, y equipado con un sistema de control por ordenador familiar a los que participaban en la prueba del motor. Como resultado de este equipo, el motor podía controlarse para trabajar en condiciones de velocidad y de carga deseadas durante largos períodos de tiempo, sin necesidad de intervención manual.

El combustible para el motor del banco de pruebas pasaba por un conducto de alimentación desde un suministro contenido en un depósito de 50 litros de capacidad. El suministro de alimentación procedente del depósito se dispuso para que pasase a través del aparato dosificador antes de entrar en la bomba de inyección del motor diesel. El aparato dosificador comprendía un depósito de almacenamiento de aditivo, una unidad electromecánica de inyección, un generador de impulsos eléctricos y los conductos necesarios para conectar entre sí los dispositivos. El aparato dosificador trataba el combustible con una proporción fija de aditivo a una proporción comprendida entre aproximadamente 10% y 15% del grado de tratamiento medio necesario para la generación del DPF.

Normalmente el grado de tratamiento necesario para la regeneración del DPF se encuentra comprendido entre 5 y 30 mg de hierro/kg de combustible, con una proporción de tratamiento típico preferido de 20 mg de hierro/kg de combustible. El dispositivo dosificador consiguió una proporción de tratamiento de 1,5 mg de hierro/kg, sobre la base de que normalmente el 80% al 95% del combustible bombeado por la bomba de inyección del motor retornaba al depósito. De este modo, en la mayoría de los motores de pruebas pasaría el combustible a través del dispositivo dosificador antes de ser consumido finalmente por el motor del banco. Cada paso a través del dispositivo dosificador incrementaría la proporción de tratamiento de aditivo efectivo, incrementando de este modo el contenido de hierro en el combustible.

La combustión del combustible que contiene aditivos metálicos produce compuestos metálicos, normalmente óxidos metálicos, retenidos en la carbonilla formada durante el proceso de combustión, como es bien conocido por los expertos en la materia. En consecuencia, cuando se utilizó para dosificar el combustible el aditivo preferido organometálico a base de hierro, el contenido en hierro en la carbonilla retenida en el DPF se elevó con una dosificación múltiple del aditivo en el combustible. A medida que el nivel de combustible en el depósito utilizado para alimentar el motor caía, la concentración metálica de combustible subía de forma similar a como se representa en la Figura 3. Así pues, a medida que el nivel de combustible bajaba en el depósito, el contenido de metal en la carbonilla retenida en El DPF aumentaba.

La prueba con el motor XUD 9 en el banco de pruebas continuó durante varias horas, trabajando a velocidad y condiciones de carga fijas, con el fin de acumular suficiente carbonilla en el DPF para provocar la regeneración, o quemado, de la carbonilla acumulada. Como es bien conocido por los expertos en la materia, la acumulación de carbonilla en un DPF da como resultado un incremento de la presión en el conducto de escape después de algunas horas de funcionamiento del motor. Esto es debido al incremento de resistencia al flujo de gases de escape que resulta de la acumulación de carbonilla en los canales ciegos del DPF.

Bajo un funcionamiento a velocidad y carga fijas normalmente en condiciones de carga moderada, de lo que podrían ser ejemplos de 1550 rpm de velocidad y 20 Nm de carga, o 2710 rpm y 30 Nm de carga, la presión en el DPF aumenta en la forma que se ilustra en la Figura 4. El quemado de la carbonilla puede producirse espontáneamente, a continuación de lo cual la presión en el conducto de escape caerá rápidamente, acompañado de una reacción exotérmica. Esta circunstancia produce diferencias en las temperaturas de los gases de escape, tal como se mide por los termopares situados corriente de arriba y corriente abajo del DPF. Las situaciones repetidas de acumulación y quemado de carbonilla producen el dibujo característico de "dientes de sierra" de la presión de escape indicada en la Figura 4, que muestra también el efecto de las temperaturas en los gases de escape del quemado exotérmico de la carbonilla dentro del DPF.

El funcionamiento del motor en el banco de pruebas, con el conducto de escape dotado de un DPF, con un combustible tratado con un aditivo organometálico a base de hierro, producía gráficos de presiones y temperaturas similares a los que se representan en la Figura 4. El aditivo preferido organometálico a base de hierro se añadió al combustible de la manera descrita utilizando un sistema de dosificación accionado por un solenoide electromecánico, trabajando a una proporción de dosificación fija con independencia del flujo de combustible hacia el motor. El combustible no quemado retornó de la bomba de inyección del motor al depósito de almacenamiento del combustible, lo que daba como resultado una dosificación múltiple del combustible con el aditivo en la forma que se ha descrito, y también producía un aumento de concentración de hierro en el combustible residual del depósito de alimentación del motor, a medida que el nivel de combustible bajaba en el mismo.

En la prueba resultó el gráfico clásico de acumulación y quemado de carbonilla, a pesar del uso de una disposición de dosificación del aditivo que daba como resultado una concentración de aditivo en el combustible no lineal a lo largo del tiempo. El uso de un sistema dosificador simple produjo claramente una situación muy alejada de los requisitos aceptados de un combustible dosificado uniformemente, conteniendo una cantidad fija y predeterminada de metal en el combustible, y sin embargo en las pruebas resultaron un eficaz quemado de la carbonilla, o regeneración del DPF. El motor trabajó en condiciones de velocidad y carga muy bajas, produciendo bajas temperaturas en escape y también en condiciones de velocidad y carga mucho más altas produciendo temperaturas más elevadas. En ambas condiciones de funcionamiento del motor, a pesar de la diferente demanda de combustible por parte del motor, el sistema de dosificación trabajaba en las mismas condiciones de punto fijo establecido como se determinaba por la frecuencia de funcionamiento del solenoide.

En las figuras se exponen los gráficos que representan el funcionamiento del motor para ilustrar el procedimiento de regeneración. También se incluyen en las figuras a título ilustrativo los cálculos del contenido de aditivo instantáneo actual en el combustible suministrado al motor y el nivel medio de aditivo en el combustible a lo largo de múltiples situaciones de repostaje.

También se dibujan para establecer una comparación los gráficos de funcionamiento del motor con combustible pre-tratado en donde se mantiene una proporción exacta y constante de metal en el combustible a lo largo del tiempo, y las regeneraciones que resultan en el DPF. Cuando el nivel de tratamiento con aditivo se reduce en el combustible pre-tratado, se observa que la contrapresión en el escape aumenta en el DPF. Por el contrario, con niveles de aditivo más altos pre-tratados en el combustible las contrapresiones en el escape son inferiores. La línea superior de la Figura 6 muestra las líneas de contrapresión en escape para combustible pre-tratado que contiene 10 mg/kg y 20 mg/kg de metal en el combustible. Cuando se usa una válvula de dosificación simple y aumentan los niveles de aditivos en el combustible a medida que el nivel de combustible desciende en el depósito, puede verse que la contrapresión del escape en el DPF cae a lo largo del tiempo hasta que se aproxima al nivel obtenido con los 20 mg/kg de metal pre-tratado en el combustible. La línea inferior muestra la variación calculada de concentración de metal en el combustible a lo largo del tiempo que resulta de la utilización del dispositivo de dosificación.

En la Figura 7 se ilustran gráficos similares para el funcionamiento del motor a 2710 rpm y un par de 30 Nm. Las líneas del cuadro superior corresponden a un combustible pre-tratado que contiene 15 mg/kg y 20 mg/kg. El cuadro inferior muestra la variación calculada de la proporción de tratamiento de metal en el combustible con el dispositivo de dosificación simple y también la correspondiente concentración media de metal en el combustible después de varias situaciones de repostaje. Cuando se produce una situación de repostaje, se produce una repentina caída del contenido metálico en el combustible debido a la introducción de nuevo combustible no tratado en el depósito. Las situaciones de repostaje repetidas producen el dibujo característico de la concentración de aditivo evidente en el cuadro inferior de la Figura 7.

La Figura 8 representa las curvas de contrapresión en el escape para dos diferentes condiciones de funcionamiento del motor, 1260 rpm y 5 Nm de par (cuadro superior) y 2710 rpm y 30 Nm de par (cuadro inferior). En ambos casos se estableció el dispositivo dosificador simple para proporcionar idéntica proporción de tratamiento de aditivo de 34 mg/h al combustible por medio de la frecuencia de funcionamiento del dispositivo de dosificación accionado por solenoide. El incremento constante de contenido de aditivo en el combustible a lo largo del tiempo resultante de la recirculación del combustible no quemado hacia el depósito y el múltiple tratamiento consiguiente se reflejaba en la regeneración más frecuente del DPF después de un funcionamiento normal de 15 a 20 horas. El uso de una proporción de tratamiento de aditivo fijo para condiciones de funcionamiento del motor ampliamente diferenciadas y los niveles de consumo de combustible dan como resultado, sorprendentemente, una regeneración satisfactoria del DPF en ambas condiciones.

La Figura 9 representa cambios calculados del contenido de combustible a lo largo del tiempo para dos condiciones de funcionamiento del motor con una proporción de tratamiento de aditivo al combustible fijo da 34 mg/h. Los dos gráficos superiores presentan los cálculos para condiciones de funcionamiento del motor de 1260 rpm y 5 Nm. Los dos gráficos inferiores presentan los cálculos para condiciones de funcionamiento del motor de 2710 rpm y 30 Nm. Cada una de las formas de "dientes de sierra" representa el efecto de la caída del nivel de combustible hasta un valor inferior y la subsiguiente adición de nuevo combustible, descrito de otro modo como un situación de repostaje. La concentración media de metal a lo largo del tiempo se aprecia que aumenta progresivamente con cada situación de repostaje, hasta que se llega a una estabilización. El uso de la misma proporción de tratamiento de aditivo fijo de 34 mg/h a un funcionamiento constante de baja velocidad y carga puede apreciarse que da como resultado una concentración media de metal estabilizada justamente por encima de los 30 mg/kg. Para condiciones de velocidad y carga altas, se puede apreciar que la misma proporción de tratamiento de aditivo produce una concentración de metal media estabilizada de unos 7 mg/kg. A pesar de las consideraciones anteriores de que un contenido de metal aditivo controlado con precisión en el combustible es necesario para una regeneración satisfactoria del DPF, los resultados indican, sorprendentemente, que se produce una regeneración satisfactoria con amplias variaciones no sólo a lo largo del tiempo en que cambia el nivel de combustible en el depósito del vehículo sino también con la velocidad y la carga del motor en que se emplea una proporción dosificación de aditivo fija en condiciones de funcionamiento del motor con amplias variaciones.

La Figura 10 muestra las curvas de un aparato registrador de datos correspondientes a un vehículo equipado con un DPF así como de un aparato dosificador de aditivo que trabajaba según los principios de la presente invención. El aparato dosificador utilizaba un dispositivo de solenoide electromecánico para suministrar un aditivo organometálico al conducto de alimentación de combustible a la bomba de inyección del vehículo. Aunque la proporción de tratamiento de aditivo se calculó sobre la base de los flujos de combustible máximo y mínimo que pasan a través del aparato dosificador, el funcionamiento del solenoide trabajó a frecuencia fija independientemente del flujo real de combustible.

La Figura 10 muestra varias similitudes con la Figura 5, que representa una situación de regeneración en un vehículo que trabaja con un combustible pre-tratado con el mismo DPF de regeneración de aditivo a una proporción de tratamiento que suministra 20 ppm de metal.

Son características comunes a ambas curvas el incremento de la temperatura de los gases de escape después del DPF a un nivel superior a la temperatura de dichos gases antes del DPF y la reducción de la presión de los gases antes del DPF aunque la velocidad del motor permanezca sustancialmente constante. La combinación de estos fenómenos indica que la combustión de la carbonilla en el DPF es exotérmica dando como resultado un incremento de la temperatura de los gases, y la subsiguiente reducción de presión en la carbonilla quemada.

La Figura 10 muestra que cuando un aparato dosificador de aditivo que presenta las características de la presente invención se aplica a un vehículo equipado con un DPF, la regeneración es sustancialmente muy similar a la que se consigue con un combustible pre- tratado con aditivo.

La Figura 11 representa el perfil de concentración de aditivo en el combustible tal como se observa a partir de muestras del mismo tomadas a lo largo de un periodo de unos 10 días. La muestras se tomaron del depósito del mismo vehículo equipado con un DPF y dotado de un aparato dosificador de aditivo que presentaba las características de la presente invención. Durante el periodo en que se tomaron las muestras de combustible el vehículo fue repostado varias veces, como resulta evidente por el cambio de concentración de aditivo en el combustible. Cuando se procedía a repostar, la concentración de aditivo en el combustible bajaba desde un nivel alto cuando el depósito estaba casi vacío hasta un nivel muy bajo inmediatamente después del relleno. Ello está de acuerdo con el modelo de concentración de aditivo en el combustible anticipado y calculado cuando se emplea un aparato dosificador de las características de la presente invención.

Varias modificaciones y variaciones de los procedimientos y sistema de la invención descritos resultarán evidentes para los expertos en la materia, sin apartarse por ello del alcance de las reivindicaciones. Aunque la invención se ha descrito en relación con unas formas de realización preferidas específicas, deberá entenderse que la invención tal como se reivindica no debe limitarse solamente a tales formas de realización específicas. En realidad varias modificaciones de los modos descritos para realizar la invención, que resultarán evidentes para los expertos en química o campos relacionados con la misma, se pretende que se encuentren comprendidas dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (26)

1. Procedimiento para la dosificación de un combustible con un aditivo de combustible, que comprende

(i)

paso del combustible desde un depósito de combustible a través de un aparato dosificador,

(ii)

dosificación del combustible con un aditivo en una cantidad basada en el combustible que pasa a través del aparato dosificador e independientemente de la concentración de aditivo existente en el combustible, y

(iii)

retorno de una porción ("la porción de retorno") del combustible al depósito.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el aditivo se añade al combustible en proporción directa al flujo instantáneo de combustible a través del aparato dosificador.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el aditivo se añade al combustible basado en el flujo de combustible que pasa a través del aparato dosificador promediado a lo largo del tiempo.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que el combustible es gasóleo.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el aditivo del combustible es capaz de catalizar la regeneración de un filtro de partículas de gasóleo.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que el aditivo del combustible es, o contiene, un metal.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que el metal se selecciona de entre hierro, estroncio, cerio, sodio, platino, cobre, manganeso y mezclas de los mismos.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que el metal es hierro.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en el que el aditivo del combustible es soluble en el combustible.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la parte de combustible que no retorna al depósito pasa a la cámara de combustión.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la parte de combustible que retorna al depósito es por lo menos el 80% del combustible que pasa a través del aparato dosificador.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además el paso de por lo menos alguna porción de retorno a través del aparato dosificador una o varias veces y el retorno de una porción de la misma al depósito.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aparato dosificador comprende un aditivo sólido soluble en el combustible dispuesto en un contenedor de aditivo en el que el contenedor de aditivo está en comunicación de fluido con el combustible que pasa a través del aparato dosificador.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, en el que el combustible que pasa a través del aparato dosificador es controlado por un dispositivo electromagnético.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, en el que el dispositivo electromagnético está controlado por un circuito eléctrico para controlar el flujo del combustible que pasa a través del aparato dosificador.

16. Procedimiento según la reivindicación 14 ó 15, en el que el circuito eléctrico controla el flujo de combustible a través del aparato dosificador en proporción al flujo de combustible procedente del depósito.

17. Procedimiento según la reivindicación 14 ó 15, en el que el circuito eléctrico controla el flujo de combustible que pasa a través del aparato dosificador en proporción al flujo de combustible que retorna al depósito.

18. Procedimiento según la reivindicación 14 ó 15, en el que el circuito eléctrico controla el flujo de combustible a través del aparato dosificador independientemente del flujo de combustible al, o desde, el depósito.

19. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, en el que el dispositivo electromagnético es un solenoide.

20. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el aparato dosificador comprende un aditivo líquido dispuesto en un contenedor de aditivo que está en comunicación de fluido con el combustible que pasa a través del aparato dosificador.

21. Procedimiento según la reivindicación 20, en el que el aditivo líquido se dosifica dentro del combustible que pasa a través del aparato dosificador por medio de un dispositivo electromagnético.

22. Procedimiento según la reivindicación 21, en el que el dispositivo electromagnético está controlado por un circuito eléctrico para dosificar el aditivo a una frecuencia controlada.

23. Procedimiento según la reivindicación 22, en el que el circuito eléctrico dosifica el aditivo a una frecuencia controlada en proporción al flujo de combustible.

24. Procedimiento según la reivindicación 22, en el que el circuito eléctrico dosifica el aditivo a una frecuencia controlada a nivel fijo independiente del flujo instantáneo de combustible.

25. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 21 a 24, en el que el dispositivo electromagnético es un solenoide.

26. Motor de combustión y sistema de escape, que comprenden

un depósito de almacenamiento de combustible configurado para que pase combustible durante el funcionamiento desde el depósito a una cámara de combustión a través de un aparato dosificador de aditivo, y en los que los gases de combustión producidos durante el funcionamiento pasan a través de un sistema de escape que comprende un filtro,

en los que el aparato dosificador está configurado para dosificar el combustible con aditivo en una cantidad basada en el paso de combustible a través del aparato dosificador e independientemente de la concentración de aditivo en el combustible y para el retorno de una porción ("la porción retornada") del combustible al depósito.