CN106398831A - 一种抗磨节能型柴油机油组合物 - Google Patents

一种抗磨节能型柴油机油组合物 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗磨节能型柴油机油组合物，包含以下重量百分含量的原料：基础油75％～85％，发动机油复合剂9.0％～12.0％，分散剂1.0％～3.0％，摩擦改进剂0.1％～0.5％，抗磨剂0.05％～1.5％，抗氧剂0.2％～0.5％，粘度指数改进剂4％～10％，降凝剂0.05％～0.5％；所得柴油机油组合物100℃运动粘度为11.5～16.3mm2/s。本发明的抗磨节能型柴油机油可显著提高柴油发动机车辆在不同工况下的燃油经济性，并在整个换油周期内具有优异的活塞清净性和节能保持性，并可延长发动机使用寿命。

Description

一种抗磨节能型柴油机油组合物
技术领域
本发明涉及一种抗磨节能型柴油机油组合物，尤其涉及一种用于商用车的节能型润滑油组合物，属于润滑油技术领域。
背景技术
随着国家对环境问题的重视度逐渐提高，节能环保法规逐渐出台，国四排放标准的全面实施，商用车燃油消耗限值标准的制定，商用车高端化成为经济发展的一个客观规律。同时，随着重卡大客车市场的高速增长，满足重卡和大客需要的节能长换油周期发动机油将是今后柴油机油市场的主流。
此前我国对重型商用车的燃耗一直没有制定限值标准。据统计，3.5吨以上重型商用车在汽车销售总量中约占10％。由于重型商用车是中国道路运输的主体，燃料消耗量远高于乘用车，因此在中国道路运输石油消耗中占有较大比重。但随着发动机技术的不断发展、车辆燃油经济性标准的提高以及排放法规的要求越来越苛刻，特别是在2011年美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)颁布的对中高负荷卡车限制温室气体排放和提高燃油经济性的法规，使得车辆和发动机厂商积极推动重负荷发动机油规格的发展，提高重负荷发动机油的燃油经济性需求也不断增加。早在2006年3月，日本经济、贸易和工业部，国土部和运输部就制定了世界上第一个卡车和客车的燃油经济性标准。随后，美国、欧洲等国家也相继正在指定更为严格的燃油经济性标准，我国汽车强制性国家标准GB 30510-2014《重型商用车辆燃料消耗量限值》已经由国家标准化管理委员会批准发布，并于2014年7月1日正式实施，主要满足了重型商用车节能管理的迫切需要。
提高燃料经济性可通过改进发动机设计、提高燃料质量、改善发动机润滑油性能等途径实现。研究表明，燃料燃烧所产生的有效能量60％损失在气缸冷却和排气过程中，只有40％提供给动力。其中提供给动力的有效能量20～25％损失在摩擦中。相比之下，通过润滑油配方技术来提高燃油经济性的成本要远远低于开发新型发动机的成本。据报道，英国运输业汽车的实际操作成本中燃料油占其总成本的30％，如果通过合理选用发动机和传动系统润滑剂(发动机油、变速箱油、齿轮油等)，可以有效地降低燃料油消耗，从而达到总操作成本节省1％～2％，由此带来的经济和社会效益将是十分可观的。可见，采用节能型润滑油是提升重负荷车辆燃油经济性最经济、最易达到的途径。从发动机各摩擦部位所处的润滑状态来看，商用车与乘用车是明显不同的，重负荷车辆发动机摩擦部位大多流体润滑状态，且多处于中重载荷下运行。此外，重负荷发动机油易产生烟炱，烟炱的产生会导致粘度的增加，降低摩擦改进剂的减摩效果，燃油经济性也会相应变差。因此，重负荷发动机油的节能方案与乘用车是完全不同的。即将出台的重负荷发动机油规格PC-11B，倾向于低粘度化，主要通过降低高温高剪切黏度来实现提高燃油经济性，但也需要兼顾发动机的耐久性与使用寿命的问题。
CN101481638A提出了一种节能减排型重卡专用纳米抗磨润滑油及其制作方法，该专利主要针对重负荷柴油发动机，且油品的粘度较高，在柴油发动机处于重载高速工况下处于流体润滑状态时反而会增加燃油消耗，不具备综合节能效果。CN103160364A也提出了一种节能减摩柴油机油，仅仅是通过加入一些减摩添加剂来降低摩擦系数以实现节能，未考虑到油品老化带来的燃油经济性下降甚至燃油消耗增大的问题，且对发动机的耐久性也缺乏考虑。此外，CN1091152A、CN10351576A、CN103497815A和CN103923728A等均阐述了节能润滑油的制备方法，大多是针对轿车发动机，且均采用加入油溶性的有机钼盐来降低摩擦系数从而达到节能的目的，其缺陷在于有机钼盐仅在高温发生化学反应后生成减摩物质后吸附在金属表面，从而产生减摩效果，在低温时减摩能力较弱，且随着油品使用时间的延长，有机钼与油品氧化产生的过氧化物发生反应，会导致有效钼含量逐渐下降，摩擦阻力增大，燃油消耗反而增大；而且仅仅在重负荷车辆处于低载、低速时才会起到节能效果。
发明内容
发明目的：针对现有技术的不足，本发明提供了一种抗磨节能型柴油机油组合物。
技术方案：本发明的抗磨节能型柴油机油组合物，包含以下重量百分含量的原料：
所述的基础油为高粘度指数加氢精制II类基础油、加氢异构化Ⅲ类基础油和聚α-烯烃合成基础油中的至少一种。
其中，所述加氢精制II类基础油包括Ⅱ类基础油150SN和Ⅱ类基础油500SN；加氢异构化Ⅲ类基础油为Ⅲ类加氢基础油100N；聚α-烯烃合成基础油为PAO4或PAO6。
所述发动机油复合剂为HITEC 8477X或INFIEUM D3451。
所述的分散剂为双聚丁烯琥珀酰亚胺和硼改性双聚丁烯琥珀酰亚胺中的至少一种。
所述的摩擦改进剂为油溶性二烷基二硫代氨基甲酸钼和油酸单甘油酯中的至少一种，优选地，摩擦改进剂最好为二烷基二硫代氨基甲酸钼。
所述的抗磨剂为二烷基二硫代磷酸锌和二烷基二硫代磷酸钼中的至少一种。优选地，抗磨剂最好为二烷基二硫代磷酸锌。
本发明利用摩擦改进剂与抗磨剂合理复配，实现了添加剂的协同抗磨和减摩效果。特别是二烷基二硫代氨基甲酸钼和二烷基二硫代磷酸锌的复配使用，更好的实现了本发明柴油机油组合所需的性能。
进一步优选的，所述摩擦改进剂与抗磨剂的复配配比最好为1:1.5～2。
所述的抗氧化剂为辛基丁基二苯胺和酚酯型抗氧剂中的至少一种。
进一步优选的，所述抗氧剂为辛基丁基二苯胺和酚酯型抗氧剂，并且辛基丁基二苯胺与酚酯型抗氧剂的重量比为1-2：1，最好为2:1。
本发明中抗氧剂的添加，有效延长了油品氧化诱导期及减摩能力的保持性，从而确保了油品在整个换油周期内良好的燃油经济性及其保持性。
所述的粘度指数改进剂为乙烯丙烯共聚物或氢化苯乙烯双烯共聚物，且剪切稳定指数不大于35。
本发明的润滑油兼顾了柴油发动机在多种运行工况下的减磨节能效果。一方面，通过控制油品的高温运动粘度在10～13mm2/s，确保在车辆处于高载荷工况下流体润滑状态时具有最小的摩擦系数，来达到节能效果；另一方面，当车辆处于低速、低载荷工况下的边界和混合润滑状态时，通过减摩剂的复配来降低油品在边界润滑状态下的摩擦系数来实现节能减排效果。
所述的降凝剂为聚-α烯烃或聚甲基丙烯酸酯。
本发明所得抗磨节能型柴油机油组合物100℃运动粘度为11.5～16.3mm2/s，性能满足API CH-4或API CI-4规格要求，且90次博世柴油喷嘴循环剪切后油品100℃运动粘度为10～13mm2/s，高温高剪切粘度为2.8～3.5mm2/s。
本发明有效解决了因油品粘度下降带来的发动机耐久性影响。重负荷柴油发动机多处于流体润滑状态，降低油品的粘度对提高燃油经济性的更为有效，而粘度的下降会带来对发动机耐久性的风险。本发明在降低发动机油粘度的同时，通过控制油品90次博世柴油喷嘴循环剪切后的高温粘度及高温剪切粘度，确保了油品对发动机的润滑保护及发动机的耐久性，并提高了燃油经济性。
本发明的发动机油满足API CH-4或API CI-410W-30及15W-40的规格要求，具有出色的高温抗氧化性、活塞清净性、烟炱控制能力及剪切稳定性，可有效控制烟炱引起的油品粘度增长，避免了烟炱对摩擦改进剂减摩效果的影响，且满足国四柴油发动机的润滑要求。
有益效果：与现有技术相比，本发明的抗磨节能型柴油机油具有优异的清净分散性、高温抗氧化性和抗磨减摩性，可显著降低重负荷发动机在多种不同工况下各摩擦部位的摩擦系数，提高车辆的综合燃油经济性，并具有良好的燃油经济性保持能力，确保油品在整个换油周期内具有持久的节能减摩效果，并有效保护发动机的耐久性。
具体实施方式
下述实施例中所用原料如无特殊说明，均为市场所售。
原料来源：Ⅱ类基础油150SN，Ⅱ类基础油500SN均来自美国美孚公司；Ⅲ类基础油100N来自韩国SK公司；发动机复合剂HITEC 8744X、油酸单甘油酯均来自美国雅富顿公司；发动机复合剂INFIEUM D3451、氢化苯乙烯双烯共聚物粘指剂SV261和SV151来自美国润英联公司；双聚丁烯琥珀酰亚胺、硼改性双聚丁烯琥珀酰亚胺、二玩基二硫代磷酸锌均来自锦州新兴添加剂公司；辛基丁基二苯胺L57，酚酯型抗氧剂L135均来自汽巴公司；聚甲基丙烯酸酯降凝剂VISCOPLEX1-248来自赢创德固赛公司；二烷基二硫代氨基甲酸钼、二烷基二硫代磷酸钼均来自日本艾迪科公司；乙烯丙烯共聚物粘指剂和聚-α-烯烃降凝剂T803B来自美国路博润公司。
实施例1
将下列组分按质量百分比调和成抗磨节能型柴油机油CI-4 10W-30：
实施例2
将下列组分按质量百分比调和而成的抗磨节能型柴油机油CI-4 15W-40：
实施例3
将下列组分按质量百分比调和成抗磨节能型柴油机油CI-4 10W-30：
实施例4
将下列组分按质量百分比调和成抗磨节能型柴油机油CH-4 15W-40：
实施例5
将下列组分按质量百分比调和成抗磨节能型柴油机油CH-4 10W-30：
性能测试
实施例1到3产品的主要性能指标以及采用的测试方法列于表1。
表1各实施例油品的性能指标数据
从上表1中的胶重、摩擦系数以及90次博世柴油喷嘴剪切后的高温粘度和高温高剪切粘度结果可以看出，本发明的产品具有良好的高温清净性和润滑减摩性，确保了油品具有优异的燃油经济性和对发动机的耐久性保护。此外，产品还具有优异的节能持久性，可显著提高柴油发动机车辆在不同工况下的燃油经济性，并延长发动机使用寿命。
此外，在轻型卡车上对上述节能型CI-4 15W-40与市面上同类产品CI-4 15W-40进行了三轮行车试验研究，共计60000km，并记录燃油消耗情况。结果如表2。
表2
由表可见，使用市面上传统CI-4 15W-40的平均油耗为19.6L/km，而使用节能型CI-4 15W-40后的平均油耗为15.5L/km，节油率为2.1％。由此可见，本发明的节能型柴油机油具有良好的燃油经济性效果。

Claims (10)

1.一种抗磨节能型柴油机油组合物，其特征在于，包含以下重量百分含量的原料：
2.根据权利要求1所述的抗磨节能型柴油机油组合物，其特征在于，所述基础油为高粘度指数加氢精制II类基础油、加氢异构化Ⅲ类基础油和聚α-烯烃合成基础油中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的抗磨节能型柴油机油组合物，其特征在于，所述分散剂为双聚丁烯琥珀酰亚胺和/或硼改性双聚丁烯琥珀酰亚胺。
4.根据权利要求1所述的抗磨节能型柴油机油组合物，其特征在于，所述摩擦改进剂为油溶性二烷基二硫代氨基甲酸钼和/或油酸单甘油酯；所述抗磨剂为二烷基二硫代磷酸锌和/或二烷基二硫代磷酸钼。
5.根据权利要求1所述的抗磨节能型柴油机油组合物，其特征在于，所述摩擦改进剂与抗磨剂的复配配比为1:1.5～2。
6.根据权利要求1所述的抗磨节能型柴油机油组合物，其特征在于，所述抗氧剂为辛基丁基二苯胺和/或酚酯型抗氧剂。
7.根据权利要求6所述的抗磨节能型柴油机油组合物，其特征在于，所述抗氧剂为辛基丁基二苯胺和酚酯型抗氧剂，且辛基丁基二苯胺与酚酯型抗氧剂的重量比为1-2:1。
8.根据权利要求1所述的抗磨节能型柴油机油组合物，其特征在于，所述粘度指数改进剂为乙烯丙烯共聚物或氢化苯乙烯双烯共聚物，且剪切稳定指数不大于35。
9.根据权利要求1所述的抗磨节能型柴油机油组合物，其特征在于，所述降凝剂为聚-α烯烃或聚甲基丙烯酸酯。
10.根据权利要求1-9中任一所述的抗磨节能型柴油机油组合物，其特征在于，所述抗磨节能型柴油机油组合物100℃运动粘度为11.5～16.3mm2/，且90次博世柴油喷嘴循环剪切后油品100℃运动粘度为10～13mm2/s，高温高剪切粘度为2.8～3.5mm2/s。
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