CN104011344B - 内燃机用冷却液组成物及内燃机的运转方法 - Google Patents
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Abstract
提供能够改善内燃机的燃耗的内燃机用冷却液组成物及使用了该内燃机用冷却液组成物的内燃机的运转方法。本发明涉及一种动粘度在25℃下为8.5～3000mm2/秒且在100℃下为0.3～1.3mm2/秒的内燃机用冷却液组成物。而且，本发明也涉及使用了该组成物的内燃机的运转方法。
Description
技术领域
本发明涉及能够改善内燃机的燃耗的内燃机用冷却液组成物及使用了该内燃机用冷却液组成物的内燃机的运转方法。
背景技术
作为用于对汽车发动机等进行冷却的冷却液，已知有各种结构，但在其中，水作为发动机用冷却液而冷却性能最高，因此优选。然而，当淡水为摄氏0℃以下时发生冻结而体积增大，因此可能会给发动机、散热器带来损伤。从这种情况出发，使用了如下的冷却液组成物：以不冻性为目的，用水进行稀释以获得以甘醇等乙二醇类为基体所需的冻结温度，并根据需要，混合了用于对发动机、散热器等所使用的金属、橡胶及树脂等的劣化进行保护的各种添加剂。另一方面，在不担心冻结的地域中，有时也使用向水中混合了各种添加剂的冷却液组成物。
在使用了甘醇等乙二醇类的情况下，尤其是在低温下，存在冷却液组成物的粘度显著上升的问题。由此，在以往的粘度特性改良技术中，通常进行了低温时的流动性提高用的低粘度化(专利文献1-3)。
然而，在进行了低粘度化的情况下，冷却液与缸壁的分界层变薄，而且容易引起对流，因此冷却液容易从缸壁吸收热量，其结果是，冷却损失增大，新产生了导致燃耗恶化的问题。另一方面，为了使散热性下降而减少冷却损失，若提高甘醇等乙二醇类的浓度而增大低温时的冷却液的粘度，则产生了在高温时冷却能力不足而导致过热的问题。
例如，在专利文献4-6中记载了通过混合粘度指数提高剂而进行润滑油的粘度特性改良的技术，但上述记载的粘度指数提高剂以维持低温时的流动性并减少高温时的粘度下降为目的进行混合，由此，即便使用混合有这样的粘度指数提高剂的液剂作为冷却液，也无法减少低温时的冷却损失并无法维持高温时的冷却能力。
专利文献1：日本特开平8-183950号公报
专利文献2：日本特开2010-236064号公报
专利文献3：日本特开平9-227859号公报
专利文献4：日本特开2011-137089号公报
专利文献5：日本特开2011-132285号公报
专利文献6：日本特开2011-121991号公报
发明内容
本发明的目的在于提供能够改善内燃机的燃耗的内燃机用冷却液组成物及使用了该内燃机用冷却液组成物的内燃机的运转方法。具体而言，目的在于提供能够减少低温时的冷却损失并维持高温时的冷却能力的冷却液组成物及使用了该冷却液组成物的内燃机的运转方法。
本发明人发现，通过使冷却液组成物的动粘度处于特定的范围，能够减少低温时的冷却损失，并能够维持高温时的冷却能力，由此能较大地改善内燃机的燃耗。
即，本发明包含以下的发明。
(1)一种内燃机的运转方法，使用动粘度在25℃下为8.5～3000mm2/秒、且在100℃下为0.3～1.3mm2/秒的冷却液组成物作为内燃机的冷却液。
(2)在上述(1)记载的方法中，冷却液组成物含有从由二价醇、三价醇及乙二醇单烷基醚构成的组中选择的至少1种醇类及/或水作为基剂。
(3)在上述(1)或(2)记载的方法中，冷却液组成物包含粘度特性改良剂。
(4)在上述(3)记载的方法中，粘度特性改良剂为相变物质。
(5)一种内燃机用冷却液组成物，动粘度在25℃下为8.5～3000mm2/秒、且在100℃下为0.3～1.3mm2/秒。
(6)在上述(5)记载的组成物中，含有从由二价醇、三价醇及乙二醇单烷基醚构成的组中选择的至少1种醇类及/或水作为基剂。
(7)在上述(5)或(6)记载的组成物中，含有粘度特性改良剂。
(8)在上述(7)记载的组成物中，粘度特性改良剂为相变物质。
发明效果
根据本发明，能够提供可改善内燃机的燃耗的内燃机用冷却液组成物及使用了该内燃机用冷却液组成物的内燃机的运转方法。
附图说明
图1是表示在实施例中使用的暖机性能评价装置的原理的图。
图2是表示在实施例中使用的冷却性能评价装置的原理的图。
具体实施方式
本发明的冷却液组成物的特征在于，动粘度在25℃下为8.5～3000mm2/秒，且在100℃下为0.3～1.3mm2/秒。另外，在本发明中，低温是指25℃，高温是指100℃。
本发明的冷却液组成物的25℃下的动粘度为8.5～3000mm2/秒，优选为10～2200mm2/秒，特别优选为17.5～1000mm2/秒，比较高，因此低温时的散热性低，冷却损失低。本发明的冷却液组成物的25℃下的动粘度为3000mm2/秒以下，因此能够避免向水泵施加的负载，从而防止内燃机的燃耗恶化。而且，本发明的冷却液组成物的25℃下的动粘度为8.5mm2/秒以上，因此比以往的80％甘醇冷却液的动粘度高。另外，甘醇冷却液在甘醇浓度超过80％时，由于产生闪点，因此无法作为冷却液来使用。
本发明的冷却液组成物的100℃下的动粘度为0.3～1.3mm2/秒，优选为0.5～0.9mm2/秒，比较低，因此能维持高温时的冷却能力，能够防止过热。冷却液组成物的冷却能力能够通过测定散热器透热率来进行评价。另外，水100％的冷却液的100℃下的动粘度为0.3mm2/秒。
本发明的冷却液组成物优选包含具有不冻性的基剂。基剂的混合量相对于组成物100质量份，优选为86～98.6质量份，特别优选为91～96.7质量份。
作为上述基剂，可列举例如从由二价醇、三价醇及乙二醇单烷基醚构成的组中选择的至少1种醇类。
作为二价醇，可列举例如由从甘醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、己二醇之中选择的1种或2种以上的混合物构成的结构。
作为三价醇，可列举例如由从丙三醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、5-甲基-1,2,4-庚三醇、1,2,6-己三醇之中选择的1种或2种以上的混合物构成的结构。
作为乙二醇单烷基醚，可列举例如由从甘醇单甲醚、二甘醇单甲醚、三甘醇单甲醚、四甘醇单甲醚、甘醇单乙醚、二甘醇单乙醚、三甘醇单乙醚、四甘醇单乙醚、甘醇单丁醚、二甘醇单丁醚、三甘醇单丁醚、四甘醇单丁醚之中选择的1种或2种以上的混合物构成的结构。
在上述基剂之中，从处理性、价格、获得容易性的观点出发，优选甘醇、丙二醇及1,3-丙二醇。
上述醇类的混合量在考虑到不冻性的情况下，相对于组成物100质量份，优选为8.6～78.88质量份，特别优选为21.5～78.88质量份。
基剂可以含有水，作为水，优选离子交换水。水的混合量相对于组成物100质量份，优选为17.2～88.74质量份，特别优选为17.2～73.95质量份。在基剂含有水和醇类的情况下，基剂中的水和醇类的比例从避免产生闪点的观点出发，优选为20：80～90：10，特别优选为40：60～75：25。在不需要考虑不冻性时，基剂可以仅为水。
本发明的冷却液组成物优选包含能够使低温时的动粘度增大并能够使高温时的动粘度减小的物质、即粘度特性改良剂。使用粘度特性改良剂而使25℃及100℃下的动粘度处于上述的范围，由此能够减少低温时的冷却损失，并能够维持高温时的冷却能力。
作为上述粘度特性改良剂，只要能够使冷却液组成物的动粘度处于上述预定的范围即可，没有特别限制。
作为上述粘度特性改良剂，例如，可使用相变物质，优选使用在60～100℃下发生相变的相变物质。作为这样的相变物质，可列举作为游离羧酸的熔点为40℃～80℃的羧酸的盐例如碳数为14～18的脂肪族羧酸的盐，且向上述基剂所使用的醇类的溶解度在25℃下为5质量％以下，在100℃下为10质量％以上。具体而言，可列举硬脂酸钠、硬脂酸钾、软脂酸钠及软脂酸钾，优选硬脂酸钠及硬脂酸钾。这样的相变物质通过在低温下固化并进行浆料化，而能够使冷却液的动粘度增大，且通过在高温下进行液化，而能够使冷却液的动粘度减小。
作为上述粘度特性改良剂，可使用热塑性的物质，例如，在25℃附近存在缔合性而在100℃附近缔合性消失的物质。在此，缔合可列举由分子间的氢结合、疏水性相互作用(尤其是高分子)、芳香族有机分子间的π叠层形成。进行缔合的分子可以相同，也可以不同。这样的物质在低温下表现出作为巨大分子的行为而能够使冷却液的动粘度增大，且在高温下表现出作为1个分子的行为而能够使冷却液的动粘度减小。
上述粘度特性改良剂的混合量只要能够使低温时及高温时的冷却液组成物的动粘度处于上述预定的范围即可，没有特别限制，相对于组成物100质量份，优选为1.3～4.0质量份，特别优选为2.0～3.0质量份。在本发明的冷却液组成物中，上述各种粘度特性改良剂也能够组合使用。
在本发明的冷却液组成物中，根据需要，除了上述粘度特性改良剂以外，在不损害本发明的效果的范围内，可以将其他添加剂向基剂混合。
例如，在本发明的冷却液组成物中，为了有效地抑制汽车发动机冷却回路所使用的金属的腐蚀，在不影响动粘度的范围内可以含有至少1种以上的防锈剂。作为防锈剂，可列举磷酸及/或磷酸盐、芳香族羧酸及/或芳香族羧酸盐、三唑类、噻唑类、硅酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、硼酸盐、钼酸盐及铵盐中的任1种或2种以上的混合物。
另外，在本发明的冷却液组成物中，在不影响动粘度的范围内，可以适当添加例如氢氧化钠、氢氧化钾等的pH调整剂、消泡剂或着色剂等。
上述其他添加剂的合计混合量相对于组成物100质量份，通常为10质量份以下，优选为5质量份以下。
以下，通过实施例来说明本发明，但本发明没有限定于实施例的范围。
实施例
[实施例1]
将45.5质量份的甘醇与50质量份的水进行混合，并向其中添加作为防锈剂的1质量份的磷酸及1质量份的苯并三唑总计2质量份而进行了混合。在向得到的混合液添加了2.5质量份的硬脂酸钠之后，使混合液升温成80℃，然后搅拌30分钟，静置而得到了冷却液组成物。
[实施例2]
取代45.5质量份的甘醇而使用46.5质量份的甘醇，取代2.5质量份的硬脂酸钠而使用1.5质量份的硬脂酸钠，除此以外，通过与实施例1同样的方法得到了冷却液组成物。
[实施例3]
取代45.5质量份的甘醇而使用46质量份的甘醇，取代2.5质量份的硬脂酸钠而使用2质量份的硬脂酸钠，除此以外，通过与实施例1同样的方法得到了冷却液组成物。
[实施例4]
未使用甘醇，取代50质量份的水而使用92质量份的水，取代2.5质量份的硬脂酸钠而使用2质量份的硬脂酸钠，除此以外，通过与实施例1同样的方法得到了冷却液组成物。
[比较例1]
取代45.5质量份的甘醇而使用48质量份的甘醇，未使用硬脂酸钠，除此以外，通过与实施例1同样的方法得到了冷却液组成物。比较例1的冷却液组成物相当于冷却性能高的以往的50％甘醇冷却液。
[比较例2]
取代45.5质量份的甘醇而使用58质量份的甘醇，取代50质量份的水而使用40质量份的水，未使用硬脂酸钠，除此以外，通过与实施例1同样的方法得到了冷却液组成物。比较例2的冷却液组成物相当于冷却性能高的以往的60％甘醇冷却液。
[比较例3]
取代45.5质量份的甘醇而使用80质量份的甘醇，取代50质量份的水而使用18质量份的水，未使用硬脂酸钠，除此以外，通过与实施例1同样的方法得到了冷却液组成物。比较例3的冷却液组成物相当于提高暖机性能且具有不产生闪点的极限的浓度的以往的80％甘醇冷却液。
[比较例4]
取代50质量份的水而使用47.5质量份的水，取代2.5质量份的硬脂酸钠而使用5质量份的硬脂酸钠，除此以外，通过与实施例1同样的方法得到了冷却液组成物。
[比较例5]
取代45.5质量份的甘醇而使用47质量份的甘醇，取代2.5质量份的硬脂酸钠而使用1质量份的硬脂酸钠，除此以外，通过与实施例1同样的方法得到了冷却液组成物。
测定了通过实施例1-4及比较例1-5得到的冷却液组成物的25℃及100℃下的动粘度，而且评价了热特性(暖机性能及冷却性能)。
<动粘度的测定>
冷却液组成物的25℃及100℃下的动粘度按照JIS K 2283或使用ASTM D445.D446的玻璃毛细管式粘度计的试验方法进行了测定。具体通过以下的方法进行了测定。
(1)准备JIS K 2283规定的乌伯娄德(ウべローデ)粘度计，为了避免气泡进入，边倾斜边填充了规定量的试料。
(2)将填充了试料的粘度计在恒温水槽内进行了15分钟的调温。
(3)将试料汲取至上部的测时标线以上之后，使其自然落下，测定了弯月面从测时标线上部通过下部的时间。
(4)在测定时间小于200秒的情况下，更换粘度计而进行了(1)-(3)的操作。
(5)使用测定时间为200秒以上的粘度计进行了2次测定，在其测定时间之差为平均值的0.2％以内时，根据其平均测定时间和使用的粘度计的粘度计常数，算出了动粘度。
<暖机性能>
使用图1所示的暖机性能评价装置对暖机性能进行了测定(参照图1a)。
将泵动力固定，测定了加热器部的热电偶3(参照图1b)从25℃上升至60℃的时间。以使暖机性能提高且具有不产生闪点的极限的甘醇浓度的以往的冷却液组成物即比较例3的结果(40秒)为基准，在比其时间短时，评价为暖机性能高。
<冷却性能>
使用图2所示的冷却性能评价装置对冷却性能进行了测定。
将泵动力固定，加压成20kPa以上，测定了冷却液组成物的温度为100℃时的空气热吸热量。空气热吸热量越高，则冷却性能越高。在处于与冷却性能高的以往的冷却液组成物即比较例1及2的结果相同程度的空气热吸热量、即14.2～14.7kW时，评价为能维持冷却性能。
表1示出通过实施例1-4及比较例1-5得到的冷却液组成物的动粘度、暖机性能及冷却性能的测定结果。
[表1]
※由于凝胶化而无法测定
从表1可知，实施例1-4的冷却液组成物与提高暖机性能且具有不产生闪点的极限的甘醇浓度的以往的比较例3的冷却液组成物相比在短时间内温度上升，由此暖机性能优异。
另外，可知实施例1-3的冷却液组成物具有与冷却性能高的以往的冷却液组成物即比较例1及2同等的空气热吸热量，由此能维持冷却性能。
工业实用性
本发明的冷却液组成物优选使用于内燃机、尤其是汽车用发动机的冷却。
将在本说明书中引用的全部出版物、专利及专利申请援引于本说明书作为参考。
Claims (4)
1.一种内燃机的运转方法，使用含有从由二价醇、三价醇及乙二醇单烷基醚构成的组中选择的至少1种醇类及/或水作为基剂、包含粘度特性改良剂、动粘度在25℃下为8.5～3000mm2/秒且在100℃下为0.3～1.3mm2/秒的冷却液组成物作为内燃机的冷却液，
粘度特性改良剂是能够使冷却液组成物在25℃下的动粘度增大、且使冷却液组成物在100℃下的动粘度减小的物质。
2.根据权利要求1所述的内燃机的运转方法，其中，
粘度特性改良剂为相变物质。
3.一种内燃机用冷却液组成物，含有从由二价醇、三价醇及乙二醇单烷基醚构成的组中选择的至少1种醇类及/或水作为基剂，包含粘度特性改良剂，动粘度在25℃下为8.5～3000mm2/秒、且在100℃下为0.3～1.3mm2/秒，
粘度特性改良剂是能够使冷却液组成物在25℃下的动粘度增大、且使冷却液组成物在100℃下的动粘度减小的物质。
4.根据权利要求3所述的内燃机用冷却液组成物，其中，
粘度特性改良剂为相变物质。
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| GR01 | Patent grant |