CS246010B1

CS246010B1 - Engine oil for compression ignition engines

Info

Publication number: CS246010B1
Application number: CS566183A
Authority: CS
Inventors: Pavel Nater; Stefan Janosik; Ivan Kopernicky; Ludovit Brezula; Milos Revus; Alfred Runa; Jiri Kotek; Pavol Hirner
Original assignee: Pavel Nater; Stefan Janosik; Ivan Kopernicky; Ludovit Brezula; Milos Revus; Alfred Runa; Jiri Kotek; Pavol Hirner
Priority date: 1983-07-29
Filing date: 1983-07-29
Publication date: 1986-10-16

Abstract

Vynález „Motorový olej pre vznětové motory“ sa týká výroby motorových olejov a ich použitia vo velkých vznětových motorech spalujúclch stredne až vysokosírne palivo:. Podstatou vynálezu je optimálna kombinácia přísad do ropného základového oleja, ktorou sa dosiahmu dobré nízkoteplotné vlastnosti pri zachovaní výborinej mazacej schopnosti pri vysokých pracovných teplotách. Motorový olej podta vynálezu je vhodný pre stacionárně, lodné a železničně vznětové motory. Motorový olej pozostáva z ropného základového oleja a z optimálnej koimblnácie týchto přísad: dialkylditiofostát zinočnatý, vysokobazický sulfonát vápenatý, nízkobázický sulfonát vápenatý, fosfonáto-fenolát vápenatý, sukcínimid a polymetakrylát. Vynález može byť použitý v odbore výroby motorových olejov a u prevádzkovateřov vznětových motorov.Invention "Diesel Engine Oil" concerns the production of engine oils and their use in large diesel engines combustible medium to high sulfur fuel :. The invention is based on an optimal combination oil base oil additives to achieve good low temperature properties while keeping the lubrication ability at high working temperatures. The engine oil of the invention is suitable for stationary, ship and rail diesel engines. Engine oil consists of an oil base oil and from optimum co-flocculation the following ingredients: zinc dialkyldithiophosphate, calcium base sulphonate, low base calcium sulfonate, phosphonate phenolate calcium, succinimide and polymethacrylate. The invention can be used in the art of manufacture engine oils and in the case of operators diesel engines.

Description

Vynález „Motorový olej pre vznětové motory“ sa týká výroby motorových olejov a ich použitia vo velkých vznětových motorech spalujúclch stredne až vysokosírne palivo:.The invention "Diesel Engine Oil" relates to the manufacture of motor oils and their use in large diesel engines burning medium to high sulfur fuel.

Podstatou vynálezu je optimálna kombinácia přísad do ropného základového oleja, ktorou sa dosiahmu dobré nízkoteplotné vlastnosti pri zachovaní výborinej mazacej schopnosti pri vysokých pracovných teplotách. Motorový olej podta vynálezu je vhodný pre stacionárně, lodné a železničně vznětové motory.It is an object of the present invention to provide an optimum combination of petroleum base oil additives which achieve good low temperature properties while maintaining excellent lubricity at high operating temperatures. The engine oil according to the invention is suitable for stationary, marine and railway diesel engines.

Motorový olej pozostáva z ropného základového oleja a z optimálnej koimblnácie týchto přísad: dialkylditiof ostát zinočnatý, vysokobazický sulfonát vápenatý, nízkobázický sulfonát vápenatý, fosfonáto-fenolát vápenatý, sukcínimid a polymetakrylát.The engine oil consists of petroleum base oil and optimal co-aggregation of the following ingredients: zinc dialkyldithiophide, high base calcium sulfonate, low base calcium sulfonate, calcium phosphonate-phenolate, succinimide and polymethacrylate.

Vynález može byť použitý v odbore výroby motorových olejov a u prevádzkovateřov vznětových motorov.The invention can be used in the field of engine oil production and in diesel engine operators.

Vynález sa týká motorového oleja vhodného pre vznětové motory spalujúce středné až vysokosírne palivo.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to engine oil suitable for medium to high sulfur diesel engines.

Pre mazanie vysokovýkonných stacionárnych, ladných a železničných vznětových motorov sa používajú v prevážnej miere jednostupňové motorové oleje viskozitnej tríedy SAE 30 a SAE 40 a len výnimočne pre chladnejšie oblasti viacstupňové motorové oleje viskozity SAE 20 W/40. Tieto motorové oleje pozostávajú zo základového oleja a zo zušlachťuijúcieh přísad a v piríipade viacs-tupňových motorových olejov aj z rnodifikátora viskozity. Ako zušlachťujúce přísady sa bežne používajú dialkyl ditiofosfáty zinočnaté, ktoré majú antioxidačný účinok a zlepšujú protioderové vlastnosti oleja, sulfonáty, fenoláty a tiofostonáty vápnikia, báiria alebo horčíka s funkciou detergenta vzniklých nečistot a sukcínimidy, ktoré dispergujú uvolněné nerozpustné látky. Kysličníky síry vzniklé spalováním sírneho paliva sa neuitralizujú detergentmi s alkalickou rezervou.For lubrication of high-performance stationary, graceful and railway diesel engines, the predominantly single-stage viscosity grade oils SAE 30 and SAE 40 are used and, exceptionally for colder areas, multi-stage viscosity grade oils SAE 20 W / 40. These engine oils consist of base oil and refining additives and, in the case of multi-stage engine oils, also a viscosity modifier. Zinc dialkyl dithiophosphates which have an antioxidant effect and improve the anti-abrasion properties of the oil, sulfonates, phenolates and thiophostonates of calcium, barium or magnesium with the function of a detergent of impurities and succinimides which disperse the released insoluble substances are commonly used as quenching additives. Sulfur oxides resulting from the combustion of sulfur fuel are not neutralized by alkaline reserve detergents.

Jednostupňové motorové oleje používané na mazanie velkých stacionář,nych, lod,ných a železničných vznětových motorov •mlajú všeobecne dobré tepelnaoxidačné detergentno-dispergačné a mazivostné vlastnosti avšak zásluhou ich nehlbokých bodov tuhnutia, ktoré dosahujú len —10 až —18 stupňov Celsia ich nízkoteplotné vlastnosti nie sú vždy vyhovujúce. Na druhej straně viacstupňové motorové oleje majú zásluhou máloviskóznych základových olejov výborná schopnost štartovaniia pri nízkých teplotách avšak za cenu vyšších výrohných nákladov potřebných na modifikátory viskozity a na vyššiu koincenitráciu výkonnostných přísad potřebných na elimináciu nepriaznivého účinku máloviskózneho- oleja a modiflkátorov viskozity na tepelnooxidačnú stálost. Okrem toho viacstupňové motorové oleje pri vysokých pracovných teplotách spotrebujú váčšie množstvo energie zásluhou horšieho miazainia.Single-stage engine oils used to lubricate large stationary, now, ship, and rail diesel engines • generally have good thermal-oxidative detergent-dispersing and lubricating properties but due to their deep freezing points, which only reach –10 to –18 degrees Celsius, their low temperature properties do not are always satisfactory. On the other hand, multi-stage engine oils have, due to the low-viscosity base oils, an excellent low-temperature starting capability, but at the expense of higher costly costs for viscosity modifiers and higher coincenitation of performance additives needed to eliminate the adverse effect of low viscosity oil and viscosity modifiers. In addition, multi-stage engine oils consume more energy at high operating temperatures due to worse sap.

Nevýhody oboch uvedených typov motorových olejov, t. j. horšiu štartovatelnosť jednostupňových olejov a horšie mazacie vlastnosti a vyššie výrobně náklady viacstupňových olejov možno odstrániť ak sa použije motorový olej zloženia podta vynálezu. Motorový olej podta vynálezu pozostávia zo selektívne rafinovaného základového oleja, dorafinovainého hydrogenačne alebo kontaktováním, s obsahom aromaticky vlazanéhio uhlíka 3 až 12 % hmot. ta ,s viskozitným indexom najmenej 80, ktorého aditivácia pozostáva z dialkylditiofosfátu zinočnatého v množstve 0,3 až 1,5 % hmot., s výhodou 0,6 % hmot., vysokobázického sulfonátu vápenatého v množstve 3 až 5 °/o hmot., s výhodou 3,7 % hmot. nízkoházickéiho sulfoinátu vápenatého v množstve 2,5 laž 8 ’%! hmot., s výhodou 5,4 θ/o hmot., fosfonáto-fenolátu vápenatého v množstve 0,5 až 2 % hmiot., ,s výhodou 1,1 % hmot., sukcínimidu v množstve 2 až 4,5 % hmiot., s výhodou 3,2 % hmot., a z polymeitakrylátového depresantu bodu tuhnutia v množstve 0,5 až 2 °/o hmot., s výhodou 1,0 % hmot.,Disadvantages of both types of engine oils, i. j. the poorer starting properties of the single-stage oils and the poorer lubricating properties and the higher manufacturing costs of the multi-stage oils can be avoided by using the engine oil of the composition of the invention. The engine oil according to the invention consists of a selectively refined base oil, doraffinained by hydrogenation or contacting, having an aromatically trimmed carbon content of 3 to 12% by weight. those having a viscosity index of at least 80, whose additive consists of zinc dialkyldithiophosphate in an amount of 0.3 to 1.5% by weight, preferably 0.6% by weight, of a highly basic calcium sulfonate in an amount of 3 to 5% by weight, %, preferably 3.7 wt. of low-grade calcium sulfoinate in an amount of 2.5 to 8 ´%! % of calcium phosphonate-phenolate in an amount of 0.5 to 2% by weight, preferably 1.1% by weight, of succinimide in an amount of 2 to 4.5% by weight; %, preferably from 3.2% by weight, and from a polymeitacrylate freezing point depressant in an amount of 0.5 to 2% by weight, preferably 1.0% by weight,

Uvedené množstvá aditívov sa vzťahujú na priemyselné produkty, ktoré obsahujú přibližné 50 % účininej látky rozpustnej v ropniom oleji.The amounts of additives referred to relate to industrial products which contain approximately 50% of an active substance soluble in petroleum oil.

Výhodou motorového oleja podlá vynálezu je štartovatefnosť motorov pri teplote najmenej o 5 °C nižšej ako je u klasických jednostupňových motorových olejov rovnakej viskozitnej triody a spotřeba pohonných hmot pri teplotách oleja nad 100 °C najmenej o 2 %! nižšia ako u viacstupňového motorového oleja viskozitnej triedy SAE 20W/ /40.The advantage of the engine oil according to the invention is that the engines can be started at a temperature of at least 5 ° C lower than that of conventional single-stage engine oils of the same viscosity triode and at least 2% of fuel consumption at oil temperatures above 100 ° C! lower than that of SAE 20W / / 40 grade multi-stage engine oil.

Příklad prevedenia:Example:

Motorový olej pře vznětové motory spiailujúce stredne až vysokosírne palivo·, t. j. palivo s obsahom síry 0,4 až 2,5 % hmot., bol připravený aditiváciou čisté ropného oleja, vyrobeného selektívnou raflnáciou a hydrogenačným dorafimovaním, ktorý mal vlastnosti:Engine oil for diesel engines burning medium to high sulfur fuel ·, i. j. fuel with a sulfur content of 0.4 to 2.5% by weight was prepared by the addition of pure petroleum oil, produced by selective refining and hydrogenation doraphimation, having the following characteristics:

viskozita pri 50 °C viskozita pri 100 °C viskozitný index bod vzplanutia bod tuhnutia obsah C_A viscosity at 50 ° C viscosity at 100 ° C viscosity index flash point pour point content C _A

58,00 mm²/s 10,30 mm²/ s58.00 mm ² / s 10.30 mm ² / s

238 °C —12 °C238 ° C - 12 ° C

9,8 % hmot.9.8 wt.

Na aditiváciu sa použilo 14,0 % zmesi přísad, ktorá pozostávala z 0,6 % dialkylditiofosfátu zinočnatého, 3,7 °/o vysokobázickéhe sulfonátu vápenatého, 5,4 % nízkobázického sulfonátu vápenatého, 1,1 '% fosfonátoi-fenolátu vápenatého a 3,2 % sukcínimidu spolu s 1,0 % polymetakrylátu, čím sa získal motorový olej s vlastnosťami:A 14.0% additive mixture consisting of 0.6% zinc dialkyldithiophosphate, 3.7% high-base calcium sulphonate, 5.4% low-base calcium sulphonate, 1.1% calcium phosphonate-phenolate and 3% of the additive were used for the additivation. , 2% succinimide together with 1.0% polymethacrylate to obtain motor oil having the following characteristics:

viskozita pri 100 °C viskozitný index bod vzplanutia bod tuhnutia obsah popela obsah zinku TBNviscosity at 100 ° C viscosity index flash point freezing point ash content zinc content TBN

14,50 mm²/s 9514.50 mm ² / s 95

230 °C —30 °C230 ° C - 30 ° C

1,52 °/o hmot. 0,06 % hmot.1.52% w / w 0.06 wt.

13,1 mg KOH/g13.1 mg KOH / g

Ožitné vlastnosti motorového oleja pre vznětové motory boli hodnotené na jedniovalcovom přeplňovaném motore Petter AVB metodikou podta CEC L—13—T—74. Dosiahnuté výsledky, uvedené nižšie, zodpovedajú podfa klasifikácie API úrovni vlastností CD.The diesel engine oil performance was evaluated on a Petter AVB single cylinder turbocharged engine using the CEC L-13-T-74 methodology. The results obtained below correspond, according to the API classification, to the CD property level.

Motorová skúška Peitter AVBEngine test Peitter AVB

1. drážka 5,11st groove 5.1

2. drážka 8,22nd groove 8.2

3. drážka 9,53rd groove 9.5

1. mostík 9,71st bridge 9.7

2. mostík 10,0 plášť piestu 9,4 dno piestu 8,1 celkové hodnotenie 85,72. Bridge 10.0 Piston housing 9.4 Piston base 8.1 Overall rating 85.7

Nízkoteploítné vlastnosti motorového oleja podl'a vynálezu boli porovnané s vlasitnnsfami obchodné dostupného motorového oleja M9ADSII, ktorý je tej istej viskozitnej triedy SAE 40. Na hodnotenie sa použila viskozitná klasifikácia SAE J300 SEP 80, ktorá požaduje meranie viskozity pri vysokých smykových rýchlostiach 10⁵s~' ;na přístroji Cold Crnnkimg Simulátor (CCS) podlá ASTM D 2 602 a pri nízkých smykových rýchlostiach 10--s'¹ na přístroji Mini Rotary Viscometer (MRV) podlá ASTM D 3829. Meraním na pirístrojoch CCS a MRV sa zistili následovně hodnoty .nízkoteplotnej viskozity:The low temperature properties of the engine oil of the present invention were compared to the commercially available engine oil M9ADSII, which is of the same viscosity class SAE 40. The viscosity classification SAE J300 SEP 80, which requires a viscosity measurement at high shear speeds of 10 ⁵ sec ~. on a Cold Crnnkimg Simulator (CCS) according to ASTM D 2 602 and at low shear rates of 10 s ^-1 on a Mini Rotary Viscometer (MRV) according to ASTM D 3829. Measurements on CCS and MRV pirates were as follows. Low temperature viscosity:

olej pódia vynálezuoil according to the invention

M9ADSIIM9ADSII

viskozita 100 °C mmP/s viscosity 100 ° C mmP / s 14,50 14.50 14,80 14.80 viskozitný index viscosity index 95 95 85 85 bod tuhnutia °C pour point ° C —30 -30 —12 -12 viskozita —18 °C CCS mPa.. s viscosity -18 ° C CCS mPa .. p 17 500 17 500 nemerateliná nemerateliná viskozita MRV 0 °C mPa . s viscosity MRV 0 ° C mPa. with 3 070 3 070 3 520 3 520 —5 -5 4 810 4 810 6 840 6 840 —10 -10 9 230 9 230 12 280 12 280 —15 -15 19 820 19 820 nemeiratelná nemeiratelná —20 -20 44 560 44 560 — -

Vychádzajúc z viskozít meraných . pri nízkých smykových rýchlostiach a berúc do úvahy maximálnu viskozitu povolenú klasifikáciou SAE J 300 SEP 80 t. j. 30 000 mPa . . s, ktorú olej pódia vynálezu dosiahol pri —18 °C je možné konštatovať, že motorový olej podlá vynálezu zabezpečuje spoiahlivú štartovatelnosť motora pri teplotách o 5 až 10 °C nižších ako dosahujú u normálnych jednostupňových motorových olejov. Hoci svojim zložením je motorový olej pódia vynálezu typickým olejom jednostupňovým pódia viskozitných meraní mu prislúcha viacstuipňovú trieda SAE 25W/40.Starting from the viscosities measured. at low shear rates and taking into account the maximum viscosity permitted by SAE J 300 SEP 80 t. j. 30,000 mPa. . With which the oil of the invention has reached at -18 ° C, it can be stated that the engine oil of the invention provides reliable engine start-up at temperatures of 5 to 10 ° C lower than that achieved with normal single-stage engine oils. Although the composition of the engine oil according to the invention is a typical single stage oil for viscosity measurements, it is of the multi-stage SAE 25W / 40 class.

Na posúdenie úspory energie v motore spojenej s dokonalosťou mazania pri vyšších pracovných teplotách sa použil motor z .automobilu LADA 1 500 poháňaný elektromotorem (skúška typu motored engine). Zatial čo pri teplotách do 80 °C převláda viskometrický efekt, při pracovných teplotách oleja nad 100 °C sa pozitivně prejavuje vyššia viskozita základového oleja v podmienkach medzného trenia. Pri použitej skúšike bola mazaicia sehopinosť hiodinotená elektrickým príkonom potřebným ina pretáčanie motora s otáčkami 2 000 .min^-1a pri porovnaní s motorovým olejom triedy SAE 20W/40, ktorý je typickým viacstupňovým olejom pre velké vznětové motory sa dosiahli tieto. výsledky:The LADA 1500 engine powered by an electric motor (motored engine test) was used to assess the energy savings in the engine, coupled with perfect lubrication at higher operating temperatures. While the viscosity effect prevails at temperatures up to 80 ° C, higher oil viscosity at limit oil friction conditions has a positive effect at oil operating temperatures above 100 ° C. When used skúšike was mazaicia sehopinosť hiodinotená electric power required ina rewind engine speed of 2,000 min ^-1 and compared with motor oil grade SAE 20W / 40, which is a typical multi-stage oil for large diesel engines to achieve these. the results:

teplota oleja °Coil temperature ° C

SAE 20W/40 kWSAE 20W / 40kW

Olej pódia vynálezu kW % úsporyOil according to the invention kW% savings

80 80 3,53 3.53 3,57 3.57 -1,1 -1.1 90 90 3,43 3.43 3,43 3.43 0,0 0.0 100 100 3,34 3.34 3,31 3.31 +0,9 +0.9 110 110 3,32 3.32 3,23 3.23 +2,7 +2.7 120 120 3,37 3.37 3,20 3.20 +5,0 +5.0

Zistené výsledky jednoznačné dokazujú, že pri pracovných teplotách oleja nad 100 stupňov Celsia motorový olej podlá vynálezu zabezpečí nižšiu spotřebu pohonných hmot oproti motorovým olejom zahuštěným viskozitnými přísadami pri súčasnej ochraně trúcich sa ploch proti opotrebeniu.The results found unequivocally show that at operating temperatures of the oil above 100 degrees Celsius, the engine oil of the invention will provide lower fuel consumption compared to engine oils thickened by viscous additives while protecting the rubbing surfaces against wear.

Motorový olej podlá vynálezu je zvlášť vhodný n|a mazanie velikých stacioinámych vznětových motorov spaiujúcich palivo s premeinlivým až vysokým obsahom síry pracujúcich v klimatických podmienkach vyža,dujúcich dobré štartovacie vlastnosti pri nízkých teplotách okolia. Takéto podmienky sa vyskytujú například u pohotovostných agregátov v atomových elektrárnách, kto.ré zabezpečujú zásobovanie prúdom v případe odstávky atomového reaktoru.The engine oil according to the invention is particularly suitable for the lubrication of large, stationary and high sulfur fuel-fired stationary diesel engines operating in climatic conditions requiring good starting properties at low ambient temperatures. Such conditions occur, for example, in emergency power units in atomic power plants, which provide power supply in the event of nuclear reactor downtime.

Claims

Diesel engine oil for medium to high sulfur fuel with excellent low temperature properties, good friction properties at higher operating temperatures, characterized in that it consists of a petroleum-base oil with an aromatic carbon content of 3 to 12% by weight, with a viscosity index of at least 80 and zinc dialithiophosphate additives in an amount of 0.3 to 1.5 wt.%, preferably 0.6 wt.

OF THE INVENTION calcium sulfonate in an amount of 3 to 5% by weight, preferably 3.7% by weight, of a low base calcium sulphonate in an amount of 2.5 to 8% by weight, preferably 5.4% by weight, of calcium phosphonate-phenolate in an amount of ¹ 0.5 to 2 wt.%, preferably 1.1 wt. Succinimide in an amount of 2 to 4.5% by weight, preferably 3.2% by weight. %, and from about 0.5 to 2 wt. %, preferably 1.0 wt.

Severografla, n. p, řod 7, Most