CN113831945B - 一种改善涡轮增压器结焦问题的柴油发动机油及制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及润滑油技术领域，尤其涉及一种改善涡轮增压器结焦问题的柴油发动机油及制备工艺。所述的柴油发动机油包括基础油和添加剂，所述基础油包括重量比为40～50：25～35的II类基础油和III类基础油；所述添加剂包括抗氧剂，所述抗氧剂为壬基二苯胺，所述抗氧剂的质量为所述柴油发动机油的总质量的0.5～1.0％。经过模拟试验和行车试验证明，本发明所提供的柴油发动机油可以有效地解决轻卡发动机涡轮增压器结焦现象的发生，具有优异的抗氧化性，换油期能够达到4万公里，满足API CK‑4 10W‑40的技术要求。

Description

一种改善涡轮增压器结焦问题的柴油发动机油及制备工艺
技术领域
本发明涉及润滑油技术领域，尤其涉及一种改善涡轮增压器结焦问题的柴油发动机油及制备工艺。
背景技术
为了减少废气排放，国六发动机采取曲轴箱封闭式通风方式，相比于轻卡车辆国五发动机设计，国六发动机涡轮增压器采用闭式循环，能够提高充气效率，因此在未来的一段时间内很有可能会占据发动机市场的主要份额。但是国六发动机实际上也存在着一些缺陷，比如经过油气分离器未完全分离开的油气混合物将进入涡轮增压器中，推动涡轮叶轮使其旋转，在涡轮增压器进气端，局部温度能够达到300℃甚至更高，油气混合物容易在此部位发生结焦。
为了改善该问题，CN 106190505 A中提到了涡轮增压直喷发动机用润滑油组合物，通过合理控制了润滑油成品油中钙含量、磷和钼的含量，使得所得产品具有优异的高温抗氧化性和活塞清净性，较强的油泥控制能力和出色的抗磨损保护能力；可有效减少涡轮直喷增压发动机低速早燃现象的发生，并有助提高车辆的燃油经济性，延长发动机使用寿命。但其缺陷在于，聚α烯烃合成基础油对复合剂溶解性差于加氢矿物油，并且价格相对较高，相比于III类基础油，价格上浮200％，相比于II类加氢基础油，价格上浮300％。
在研究中发现，部分降凝剂与II类加氢矿物油配伍性好于III类加氢矿物油，在II类加氢矿物油中加入降凝剂之后能够显著改善成油品的倾点和低温泵送黏度，但是在III类加氢矿物油方案中则难以改善油品的倾点和低温泵送黏度结果，具体数据见下表1。
表1
检测项目 II类加氢基础油+降凝剂 III类加氢基础油+降凝剂
倾点 -42 -35
低温泵送黏度(mPa·s) 24900 53400
屈服应力 无 70
在本产品开发过程中，由于要满足4万公里长周期使用要求，因此在兼顾配方体系溶解性和长换油期要求的条件下，配方采用II类基础油与III类基础油复配的形式进行产品开发和应用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种能够更好地改善涡轮增压器结焦现象，同时可以延长发动机油使用寿命的柴油发动机油及制备工艺。
为了实现上述目的，本发明首先提供了一种改善涡轮增压器结焦问题的柴油发动机油，包括基础油和添加剂，所述基础油包括重量比为40～50：25～35的II类基础油和III类基础油；
所述添加剂包括抗氧剂，所述抗氧剂为壬基二苯胺，所述抗氧剂的质量为所述柴油发动机油的总质量的0.5～1.0％。
本发明发现，当按上述方案复配基础油，并加入壬基二苯胺作为抗氧剂时，可以较大幅度地改善油品的抗氧化性能和沉积物控制性能，进而能够更好地改善涡轮增压器结焦现象。
作为优选，所述II类基础油在100℃运动黏度为5.5～6.5mm2/s，黏度指数为115；III类基础油在100℃运动黏度为5.5～6.5mm2/s，黏度指数为125。
作为一种优选的技术方案，所述II类基础油在100℃运动黏度为5.7mm2/s，黏度指数为115；III类基础油在100℃运动黏度为6.1mm2/s，黏度指数为125。
为了进一步优化油品的抗氧化性能和沉积物控制性能，同时兼顾油品的综合性能，本发明对其他添加剂的选用及用量也进行了探究，得到如下优选方案。
作为优选，所述添加剂包括发动机油复合剂，所述的发动机油复合剂为CK-4级别发动机油复合剂，且含有水杨酸钙和二烷基二硫代磷酸锌的混合物，黏度为10W-40W；所述发动机油复合剂的质量为所述柴油发动机油的总质量的12～15％；
作为优选，所述添加剂包括黏度指数改进剂，所述黏度指数改进剂为HSD型黏度指数改进剂；所述黏度指数改进剂的质量为所述柴油发动机油的总质量的8～12％。
优选地，所述HSD型黏度指数改进剂的剪切指数SSI＜25。
作为优选，所述添加剂包括降凝剂，所述降凝剂的质量为所述柴油发动机油的总质量的0.1～0.4％。
作为优选，所述的柴油发动机油包括以下重量份组分：发动机油复合剂12.0份～15.0份黏度指数改进剂8.0份～12.0份、II类基础油40.0份～50.0份、III类基础油25份～35份、降凝剂0.1份～0.4份和抗氧剂0.5～1.0份。
作为优选，所述柴油发动机油在100℃运动黏度为12.5～16.3mm2/s。
本发明所选的柴油机油复合剂、基础油、黏指剂、降凝剂和抗氧剂研制而成的改善涡轮增压器结焦问题的柴油发动机油满足API CK-4 15W-40的技术要求，通过优选各组分和用量，使所得组合物具有良好的协同效应，表现出优异的抗氧化性能和沉积物控制性能，可以有效的防止发动机涡轮增压器结焦，具有良好的抗氧化性，可通过长换油期行车试验考察。
本领域人员可对上述优选方案进行组合，得到本发明的较佳实施例。
本发明进一步提供所述的柴油发动机油的制备工艺，包括：
将所述抗氧剂在45℃～50℃下预热0.5～1h，将基础油和除抗氧剂之外的其他添加剂加入混合装置，并升温至55℃～60℃，待温度上升至50℃后，再将预热处理的抗氧剂加入到所述混合装置中，在混合装置中以55℃～60℃的温度至少搅拌2h制成。
本发明进一步提供所述的柴油发动机油在国六轻卡车辆中的应用，优选所述国六轻卡车辆设有采用闭式废气循环的涡轮增压器。
本发明的有益效果如下：
经过模拟试验和行车试验证明，本发明所提供的柴油发动机油可以有效地解决轻卡发动机涡轮增压器结焦现象的发生，具有优异的抗氧化性，换油期能够达到4万公里，满足API CK-4 10W-40的技术要求。此外，本发明成本较低，配方混合性较好，各组分间配伍较好。
附图说明
图1为实施例1的柴油发动机油的全速全负荷发动机试验效果图；
图2为对比例1的柴油发动机油的全速全负荷发动机试验效果图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例中的所述发动机油复合剂可支持CK-4规格的柴油发动机油复合剂；所述黏度指数改进剂为HSD型黏指剂；所述降凝剂为赢创生产的降凝剂，所述II类基础油为加氢基础油，其在100℃运动黏度为5.7mm2/s，黏度指数为115；III类基础油为加氢基础油，其在100℃运动黏度为6.1mm2/s，黏度指数为125，上述产品均为本领域已知产品。
实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
抗氧化性测试采用的SH/T 0790-2008标准进行，该标准参照采用ASTM D5483方法制定。验证发动机油方案抗氧化性能进行行车试验测试。
实施例1
本实施例提供一种改善涡轮增压器结焦问题的柴油发动机油，包括如下重量份组分：
II类基础油45.5份、III类基础油30份、发动机油复合剂14.5份、黏度指数改进剂10份、降凝剂0.3份、壬基二苯胺0.5份。
本实施例进一步提供上述柴油发动机油的制备工艺，具体如下：
将抗氧剂在45℃预热0.5h，将基础油、发动机油复合剂、黏度指数改进剂和降凝剂按既定比例加入调合釜并升温至55℃，待温度上升至45℃后，再将预热处理的抗氧剂按照既定比例加入到调合釜中，在加热反应釜中以55℃的温度至少搅拌2h制成，大批量调合脉冲搅拌时间不低于120min。
在进行抗氧化性能时，测试条件如下：温度210℃，压力3.5MPa。
试验判定结果：17.4分钟。
实施例2
本实施例提供一种改善涡轮增压器结焦问题的柴油发动机油，包括如下重量份组分：
II类基础油45.5份、III类基础油30份、发动机油复合剂14.5份、黏度指数改进剂10份、降凝剂0.3份、壬基二苯胺1.0份。
本实施例进一步提供上述柴油发动机油的制备工艺，具体如下：
将抗氧剂在45℃预热0.5h，将基础油、发动机油复合剂、黏度指数改进剂和降凝剂按既定比例加入调合釜并升温至55℃，待温度上升至45℃后，再将预热处理的抗氧剂按照既定比例加入到调合釜中，在加热反应釜中以55℃的温度至少搅拌2h制成，大批量调合脉冲搅拌时间不低于120min。
在进行抗氧化性能时，测试条件如下：温度210℃，压力3.5MPa。
试验判定结果：21.6分钟。
对比例1
本对比例提供一种柴油发动机油，包括如下重量份组分：
II类基础油45.5份、III类基础油30份、发动机油复合剂14.5份、黏度指数改进剂10份、降凝剂0.3份。
制备时，将基础油、发动机油复合剂、黏度指数改进剂和降凝剂按既定比例加入调合釜并升温至55℃，在加热反应釜中以55℃的温度至少搅拌2h制成，大批量调合脉冲搅拌时间不低于120min。
在进行抗氧化性能时，测试条件如下：温度210℃，压力3.5MPa。
试验判定结果：12.3分钟。
对比例2
本对比例提供一种柴油发动机油，与实施例1的区别在于：将所述壬基二苯胺替换为等量的烷基二苯胺。
制备方法同实施例1。
在进行抗氧化性能时，测试条件如下：温度210℃，压力3.5MPa。
试验判定结果：14.1分钟。
对比例3
本对比例提供一种柴油发动机油，与实施例1的区别在于：将所述壬基二苯胺替换为等量的苯基-α-萘胺。
制备方法同实施例1。
在进行抗氧化性能时，测试条件如下：温度210℃，压力3.5MPa。
试验判定结果：14.7分钟。
对比例4
本对比例提供一种柴油发动机油，与实施例1的区别在于：在基础油总量(75.5份)不变的情况下，使用30份II类基础油、45.5份III类基础油。
制备方法同实施例1。
在进行抗氧化性能时，测试条件如下：温度210℃，压力3.5MPa。
试验判定结果：16.6分钟。
对比例5
本实施例提供一种改善涡轮增压器结焦问题的柴油发动机油，包括如下重量份组分：
II类基础油45.5份、III类基础油30份、发动机油复合剂14.5份、黏度指数改进剂10份、降凝剂0.3份、壬基二苯胺0.4份。
其制备方法实施例1。
在进行抗氧化性能时，测试条件如下：温度210℃，压力3.5MPa。
试验判定结果：16.8分钟。
对比例6
本实施例提供一种改善涡轮增压器结焦问题的柴油发动机油，包括如下重量份组分：
II类基础油45.5份、III类基础油30份、发动机油复合剂14.5份、黏度指数改进剂10份、降凝剂0.3份、壬基二苯胺0.3份。
其制备方法实施例1。
在进行抗氧化性能时，测试条件如下：温度210℃，压力3.5MPa。
试验判定结果：15.9分钟。
试验例1
对实施例1、对比例1中的柴油发动机油进行全速全负荷发动机试验。试验判定结果分别见图1～2，由图可知，使用实施例1中的柴油发动机油在涡轮增压器无卡滞和积碳，使用对比例1中的柴油发动机油在涡轮增压器卡滞并且有积碳产生。
试验例2
对实施例1中的柴油发动机油进行行车试验如下：
选取国内某OEM车辆，工况为试验场综合工况，共选取三辆车辆开展试验，均为不同排量的满足国VI排放发动机，燃油为正规加油站国Ⅴ车用柴油。本次试验计划换油期为4万公里，每五千公里取样进行分析测试，换油指标参考国标GB/T 7607-2010《柴油机油换油指标》和行业经验制定。
试验结果：三辆车最终换油期分别为4.2万、4.3万和4.6万公里。
为了进一步验证本发明所得改善涡轮增压器结焦问题的柴油发动机油，发明人进一步展开了相关验证实验，篇幅所限，此处仅例举最具代表性的实验例。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种改善涡轮增压器结焦问题的柴油发动机油，其特征在于，由以下重量份组分组成：发动机油复合剂12.0份～15.0份、黏度指数改进剂8.0份～12.0份、II类基础油40.0份～50.0份、III类基础油25份～35份、降凝剂0.1份～0.4份和抗氧剂0.5～1.0份；
所述抗氧剂为壬基二苯胺；
所述II类基础油在100℃运动黏度为5.5～6.5mm2/s，黏度指数为115；所述III类基础油在100℃运动黏度为5.5～6.5mm2/s，黏度指数为125；
所述的发动机油复合剂为CK-4级别发动机油复合剂，且含有水杨酸钙和二烷基二硫代磷酸锌的混合物，黏度为10W-40；
所述黏度指数改进剂为HSD型黏度指数改进剂；所述HSD型黏度指数改进剂的剪切指数SSI＜25。
2.根据权利要求1所述的柴油发动机油，其特征在于，所述柴油发动机油在100℃运动黏度为12.5～16.3mm2/s。
3.权利要求1或2所述的柴油发动机油的制备工艺，其特征在于，包括：
将所述抗氧剂在45℃～50℃下预热0.5～1h，将所述基础油和除抗氧剂之外的其他添加剂加入混合装置，并升温至55℃～60℃，待温度上升至50℃后，再将预热处理的抗氧剂加入到所述混合装置中，在混合装置中以55℃～60℃的温度至少搅拌2h制成。
4.权利要求1或2所述的柴油发动机油在国六轻卡车辆中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述国六轻卡车辆设有采用闭式废气循环的涡轮增压器。
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