CN102618364A

CN102618364A - 高功率密度柴油机润滑油组合物

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Publication number: CN102618364A
Application number: CN2012100610376A
Authority: CN
Inventors: 谢云果; 黄福川; 黄孝平; 卢朝霞; 莫宇飞; 梁景; 童张法; 赵钟兴; 杨茂立; 李宏君; 唐兴中; 粟满荣; 田宗义; 蓝明新
Original assignee: Guangxi University
Current assignee: Shenzhen deleca Lubrication Technology Co., Ltd.
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2032-03-09
Also published as: CN102618364B

Abstract

一种高功率密度柴油机润滑油组合物，其组分和含量按质量百分比计：清净剂5～8％、无灰分散剂3～4.5％、复合抗氧剂0.5～1.5％、抗氧抗腐剂0.5～1.5％、摩擦改进剂0.02～0.5％、抗泡剂0.001～0.05％，热安定剂0.3～0.4％，余量为合成基础油。本发明的高功率密度柴油机润滑油，比普通柴油机油性能有大幅度的提升，其优点有：使发动机各零部件磨损量较小，表面清洁度好；油泥分散性能优越，防止各个润滑系统堵塞；能保持较好的粘温性能，提供良好的高温抗氧化能力；中和能力强，具有良好的防腐蚀性能；工作温度范围宽，保障冷车状态下良好的启动性能。

Description

高功率密度柴油机润滑油组合物

技术领域

本发明涉及一种柴油机、特别是高功率密度柴油机润滑油组合物，该润滑油组合物适用于高单位体积功率、较高工作温度以及重工作负荷的柴油机润滑。

背景技术

高功率密度柴油机主要是指单位体积功率密度较高，工作条件较苛刻、工作负荷较重的这一类柴油机，通过提高排气利用率和时间利用率，进行整体式系统集成设计，减少无效空间等措施来实现。随着高压共轨喷油技术、高压比增压技术、高温冷却技术以及智能化电控技术的不断完善，高功率密度柴油机的性能指标不断提升。德国、英国、美国和法国等国家研制高功率密度柴油机技术较成熟，其中最大单位体积功率已达到1250kw/m³，最大活塞平均速度达到15.4m/s，最高燃烧压力达到21MPa，平均有效压力为2.6Mpa。由此，可以看出高功率密度柴油机与普通柴油机有明显的不同。

高功率密度柴油机与普通柴油机相比，气缸直径减小，活塞行程变短，转速大幅度增加一倍。这些新的设计让气缸壁与活塞环的相对速度明显加快，导致活塞环与气缸壁的运动摩擦次数和强度剧烈增加，让本来已经很难形成足够厚度的润滑油膜的气缸壁面对更高挑战。同时，润滑油将更难于到达活塞的上止点，并且形成足够的油膜厚度。活塞平均速度提高，作用在曲柄连杆机构零件的惯性力增加而加速磨损，特别是连杆大小头内的轴瓦磨损加剧。

同时，高转速、高燃烧压力、高频率波动的燃烧压力等对重载荷滑动轴承提出的技术挑战不言而喻，润滑工况更加苛刻。由于高功率密度柴油机为减少散热量，提高热效率，气缸壁冷却液温度提高到了一个非常高的温度，故高功率密度柴油机相对普通柴油机的气缸壁温度有较大幅度提高。在更高的温度、更高的相对速度、更高的燃烧压力下，润滑条件也变得更加苛刻，因此对润滑油提出了更高的要求。

另一方面，高功率密度柴油机为实现体积小型化，结构紧凑化，其中的重要措施之一就是利用曲轴箱的无用空间布置机油箱、机油泵、机油热交换器、机油滤清器和机油路。这种高度紧凑的润滑系统部件内置将会加剧烟炱和积炭氧化形成不溶物，比较容易堵塞润滑系统，也使得润滑油的工作环境温度大幅度升高。

高温的润滑油与高分压氧气接触，将进一步加速润滑油的硝化和老化，这对润滑油的热氧化安定性受到严重的挑战，若有水分渗透进入，高温润滑油可能因乳化而导致失效。针对发动机设计上的变化带来的不利因素，应该增强对润滑油中生成物的分散能力、溶解能力和抗乳化能力，加速生成物、气体、水和油的快速分离。

具体来说，高功率密度柴油机工作时的活塞第一环槽运行温度达到了300℃以上，活塞裙的上部温度大约是150～200℃，下部大约是100～150℃，在活塞组的各个部件上很容易生成大量漆膜。而活塞顶、汽缸盖及汽缸壁的工作温度大约在300～500℃之间。在这种温度下，足以使落在上面的普通矿物类润滑油和未燃尽的燃料生成积炭，而积炭和漆膜对活塞组与缸壁非常不利，由此而引起一系列严重后果。对此种情况，润滑油必须有更强的高温清净分散、溶解和抗氧防腐的能力。

高功率密度柴油机高转速运行时，润滑油的剪切应力大且频率高，润滑油中的粘度指数改进剂更容易失效。这时候高温状态下，运动粘度将急速下降，使润滑工况变得恶劣。因此要求润滑油在高温高剪切下仍有足够的粘度保持能力。

现在已经公开的柴油机润滑油发明专利，几乎都是针对普通的柴油机润滑需要。高功率密度柴油机工作环境如此苛刻，对润滑油的综合性能要求非常全面，本发明充分考虑了各方面不同的因素，提供了适合高功率密度柴油机润滑需要的润滑油组合物。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适合高功率密度柴油机使用的润滑油组合物，以确保润滑油组合物综合性能优越，适应高单位体积功率、高工作温度以及重工作负荷的高功率密度柴油机润滑需要。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题；

一种高功率密度柴油机润滑油组合物，其组分和含量按质量百分比计：清净剂5～8％、无灰分散剂3～4.5％、抗氧剂0.5～1.5％、抗氧抗腐剂0.5～1.5％、摩擦改进剂0.02～0.5％、抗泡剂0.001～0.05％，热安定剂0.3～0.4％，余量为合成基础油；

所述清净剂为硫化烷基酚钙、高碱值合成磺酸钙和烷基水杨酸钙的复合混合物，各组分质量比为3～5∶1～2∶3～6。

所述无灰分散剂为双丁二酰亚胺和多丁二酰亚胺的复合混合物，各组分按质量比为1∶1～5。

所述抗氧剂为硫屏蔽酚抗氧剂与烷基二苯胺抗氧剂的复合混合物，各组分按质量比为1∶1～5。

所述抗氧抗腐剂为硫磷双辛基碱性锌盐和硫磷仲醇基锌盐的复合混合物，各组分按质量比为1∶1～5。

所述摩擦改进剂为有机钼化合物。

所述抗泡剂为甲基硅油。

所述热安定剂为硫氮杂蒽。

所述合成基础油为双酯与多元醇酯的复合混合物，各组分按质量比为1∶0.1～2。

本发明的高功率密度柴油机润滑油组合物制备方法是：

将合成基础油双酯和多元醇酯加入调配釜，在惰性气体保护下充分搅拌，搅拌加热至50～70℃，半小时后测量其理化指标，根据测量结果调整基础油。然后将复合好的清净剂、无灰分散剂、抗氧剂、抗氧抗腐剂、摩擦改进剂、抗泡剂、热安定剂投入调配釜，充分混合搅拌2～5小时，即制成本发明的产品。

本发明的高功率密度柴油机润滑油相比普通柴油机油性能有大幅度的提升，其优点有：1、使发动机各零部件磨损量较小，表面清洁度好；2、油泥分散性能优越，防止各个润滑系统堵塞；3、能保持较好的粘温性能，提供良好的高温抗氧化能力；4、中和能力强，具有良好的防腐蚀性能；5、工作温度范围宽，保障冷车状态下良好的启动性能。

具体实施方式

根据高功率密度柴油机油使用负荷重、温度高、摩擦激烈、部分润滑油充当冷却介质、润滑系统紧凑易堵塞、油品易氧化生成积炭沉积物等共同特点，申请人经全方位的测试和筛选多种耐高温的添加剂，确定了由多种耐高温的添加剂和基础油组成的高功率密度柴油机润滑油组合物的技术方案：首先对基础油选择了性能优异的双酯和多元醇酯复合合成，确保基础油好的热稳定性、良好的粘温特性、优越的低温流动性、低的挥发性和良好的润滑性。

其次，选择具有良好高温清净性能、有强的中和能力以及一定抗氧化性能的硫化烷基酚钙、磺酸钙和烷基水杨酸钙作为清净剂，较好的解决了使用中的活塞系统积炭及漆膜问题。选择双丁二酰亚胺和多丁二酰亚胺以确保油品具有足够的油泥分散能力，减少氧化产物在发动机上的沉积。选择硫磷双辛基碱性锌盐和硫磷仲醇基锌盐作为抗氧抗腐剂，确保油品的高温抗氧化能力及抗腐蚀和耐磨性能。同时，通过进行能够模拟高功率密度柴油机实际使用工况的有效试验，平衡各添加剂之间的比例，使本发明的润滑油组合物成为生产高质量级别和粘度级别的高功率密度柴油机润滑油。

实施例1

组分	含量(质量百分比％)
		硫化烷基酚钙	2.1
高碱值合成磺酸钙	0.8
		烷基水杨酸钙	2.6
双丁二酰亚胺	1.5
		多丁二酰亚胺	2.0
硫屏蔽酚	0.4
		烷基二苯胺	0.9
硫磷双辛基碱性锌盐	0.3
		硫磷仲醇基锌盐	0.8
有机钼化合物	0.06
		甲基硅油	0.002
硫氮杂蒽	0.33
		合成基础油	余量

实施例2

组分	含量(质量百分比％)
		硫化烷基酚钙	2.3
高碱值合成磺酸钙	0.9
		烷基水杨酸钙	2.8
双丁二酰亚胺	1.7
		多丁二酰亚胺	2.5
硫屏蔽酚	0.4
		烷基二苯胺	1.0
硫磷双辛基碱性锌盐	0.5
		硫磷仲醇基锌盐	0.9
有机钼化合物	0.08
		甲基硅油	0.004
硫氮杂蒽	0.35
		合成基础油	余量

实施例3

组分	含量(质量百分比％)
		硫化烷基酚钙	2.5

高碱值合成磺酸钙	1.3
		烷基水杨酸钙	2.2
双丁二酰亚胺	0.9
		多丁二酰亚胺	2.8
硫屏蔽酚	0.5
		烷基二苯胺	1.0
硫磷双辛基碱性锌盐	0.5
		硫磷仲醇基锌盐	0.9
有机钼化合物	0.08
		甲基硅油	0.006
硫氮杂蒽	0.36
		合成基础油	余量

实施例4

组分	含量(质量百分比％)
		硫化烷基酚钙	2.7
高碱值合成磺酸钙	0.6
		烷基水杨酸钙	3.5
双丁二酰亚胺	1.2
		多丁二酰亚胺	2.5
硫屏蔽酚	0.3
		烷基二苯胺	1.2
硫磷双辛基碱性锌盐	0.4
		硫磷仲醇基锌盐	1.1
有机钼化合物	0.08
		甲基硅油	0.006
硫氮杂蒽	0.38
		合成基础油	余量

实施例5

组分	含量(质量百分比％)
		硫化烷基酚钙	2.9
高碱值合成磺酸钙	1.2
		烷基水杨酸钙	3.2
双丁二酰亚胺	0.8

多丁二酰亚胺	3.1
		硫屏蔽酚	0.3
烷基二苯胺	1.1
		硫磷双辛基碱性锌盐	0.4
硫磷仲醇基锌盐	1.0
		有机钼化合物	0.08
甲基硅油	0.005
		硫氮杂蒽	0.40
合成基础油	余量

表1是对实施例1、实施例2的产品理化性能的具体测试结果：

表1

Claims

1.一种高功率密度柴油机润滑油组合物，其特征在于其组分和含量按质量百分比计：清净剂5～8％、无灰分散剂3～4.5％、复合抗氧剂0.5～1.5％、抗氧抗腐剂0.5～1.5％、摩擦改进剂0.02～0.5％、抗泡剂0.001～0.05％，热安定剂0.3～0.4％，余量为合成基础油。

2.根据权利要求1所述的高功率密度柴油机润滑油组合物，其特征在于所述的清净剂为硫化烷基酚钙、高碱值合成磺酸钙和烷基水杨酸钙的复合混合物，各组分按质量比为3～5∶1～2∶3～6。

3.根据权利要求1所述的高功率密度柴油机润滑油组合物，其特征在于所述的无灰分散剂为双丁二酰亚胺和多丁二酰亚胺的复合混合物，各组分按质量比为1∶1～5。

4.根据权利要求1所述的高功率密度柴油机润滑油组合物，其特征在于所述的抗氧剂为硫屏蔽酚抗氧剂与烷基二苯胺抗氧剂的复合混合物，各组分按质量比为1∶1～5。

5.根据权利要求1所述的高功率密度柴油机润滑油组合物，其特征在于所述的抗氧抗腐剂为硫磷双辛基碱性锌盐和硫磷仲醇基锌盐的复合混合物，各组分按质量比为1∶1～5。

6.根据权利要求1所述的高功率密度柴油机润滑油组合物，其特征在于所述的摩擦改进剂为有机钼化合物。

7.根据权利要求1所述的高功率密度柴油机润滑油组合物，其特征在于所述的抗泡剂为甲基硅油。

8.根据权利要求1所述的高功率密度柴油机润滑油组合物，其特征在于所述的热安定剂为硫氮杂蒽。

9.根据权利要求1所述的高功率密度柴油机润滑油组合物，其特征在于所述的合成基础油为双酯与多元醇酯的复合混合物，各组分按质量比为1∶0.1～2。

10.一种高功率密度柴油机润滑油组合物的制备方法，其特征在于：

其组分和含量按质量百分比计是：清净剂5～8％、无灰分散剂3～4.5％、复合抗氧剂0.5～1.5％、抗氧抗腐剂0.5～1.5％、摩擦改进剂0.02～0.5％、抗泡剂0.001～0.05％，热安定剂0.3～0.4％，余量为合成基础油；

其制备方法是：

将合成基础油加入调配釜，在惰性气体保护下充分搅拌，搅拌加热至50～70℃，半小时后测量其理化指标，根据测量结果调整基础油；然后将复合好的清净剂、分散剂、抗氧剂、抗氧抗磨剂、摩擦改进剂、抗泡剂、热安定剂投入调配釜，充分混合搅拌2～5小时，即制成本发明的产品。