JP2007515506A - 運転中の全損潤滑システムにおける潤滑油特性の変更 - Google Patents

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Abstract

舶用ディーゼルエンジンシステムには、複数シリンダーを有するディーゼルエンジンが含まれる。システムにはまた、エンジンに近接して、一次エンジン潤滑油、ならびにある種のアルキルアミン−アルキルホスフェート、５００ＴＢＮカルシウムスルホネート、およびそれらの混合物から選択される添加剤が含まれる。潤滑油および添加剤を混合して混合物にし、シリンダー中に導入するための手段が、提案される。したがって、潤滑油特性は、エンジン条件にしたがって変更されるであろう。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に、エンジン潤滑油処方を、エンジン運転条件に応答して、変更することに関する。より詳しくは、本発明は、舶用ディーゼルエンジン潤滑油の組成をエンジン運転条件に応答して変更するための潤滑油成分に関する。
ディーゼルエンジンは、一般に、低速、中速、または高速エンジンとして分類され、低速種は、最大規模の深喫水船舶および工業用途に用いられる。
低速ディーゼルエンジンは、典型的には、直結かつ直接反転２ストロークサイクルエンジンである。これは、約５７〜２５０ｒｐｍの範囲で作動し、一般に残渣燃料で作動する。これらのエンジンは、ダイヤフラムおよびスタッフィングボックスを有するクロスヘッド構造からなる。これは、出力シリンダーをクランクケースから分離して、燃焼生成物が、クランクケースに入り、クランクケース油と混合するのを防止する。
中速エンジンは、典型的には、２５０〜約１１００ｒｐｍの範囲で作動し、４ストロークまたは２ストロークサイクルで作動するであろう。これらのエンジンは、筒形ピストン設計であり、多くは、同様に残渣燃料で作動する。それらはまた、残渣を殆ど含まないか、または全く含まない留出燃料で作動するであろう。深海船舶に対しては、これらのエンジンは、推進または補助用途、もしくはその両者に用いられるであろう。
低速および中速舶用ディーゼルエンジンはまた、広範囲に、発電装置の運転で用いられる。本発明は、同様にそれらに適用可能である。
ディーゼルエンジンの各タイプは、潤滑油を用いて、部品の摩耗を最少にし、熱を除去し、燃焼生成物を中和分散し、錆および腐蝕を防止し、かつスラッジ形成またはデポジットを防止する。経験では、しかし、単一の潤滑油処方は、エンジンが曝されるであろう種々の有害な条件の全てに対して、最適に保護しないであろうことが示されている。したがって、潤滑油は、典型的には、予想されるエンジン運転条件の範囲に対して、少なくとも十分な性能を提供するように処方される。
いくつかの潤滑油用途については、例えば全損潤滑システムを用い、硫黄含有量が広範に異なる重質燃料油を燃焼するクロスヘッドディーゼルエンジンのシリンダーを潤滑する際には、エンジンの潤滑要件は、広範にかつ十分な頻度で異なるので、一つの潤滑油処方では、運転条件の全範囲に亘って適切な性能が提供されないであろう。この不具合は、少なくともエンジン保全の必要性を増大し、より典型的には、不必要な出費を、補修コスト、停止時間、および過大な油使用の結果としてもたらすであろう。したがって、潤滑油の組成を、エンジンの実際の潤滑要件に応答して変更可能であるという必要性がある。
本発明の一つの目的は、全損ディーゼエンジンのシリンダーの潤滑油特性を、エンジンの運転要件にしたがってリアルタイムで変更する潤滑油成分を提供することである。
本発明の他の目的は、酸腐蝕防止性が向上された低速ディーゼルエンジン油を、腐蝕摩耗が高い条件での運転に対して提供することである。
これらおよび他の目的は、次の詳細な説明から明らかになるであろう。
概して、一態様においては、本発明は、腐蝕およびアブレシブ摩耗運転条件の範囲下で作動する低速ディーゼルエンジンシリンダーを潤滑するための潤滑油成分、ならびに一次潤滑油および添加剤を混合して混合物にし、運転条件が必要とする時に、エンジン中に導入するためのエンジンに近接する手段を含み、その際該潤滑油成分は、一次低速ディーゼルエンジンシリンダー潤滑油、ならびに（ｉ）アルキルアミンが少なくとも１．２５当量／アルキルホスフェート１．０当量を有するアルキルアミン−アルキルホスフェート、（ｉｉ）５００ＴＢＮカルシウムスルホネート、および（ｉｉｉ）それらの混合物から本質的になる群から選択される性能強化耐摩耗および耐腐蝕性添加剤を含む。
第二の態様においては、本発明は、２ストローククロスヘッド舶用エンジンのシリンダーを潤滑するための方法である。これは、低摩耗および腐蝕運転条件下では、シリンダー壁に一次低速ディーゼルエンジンシリンダー潤滑油を供給する工程、ならびに増大された摩耗および腐蝕運転条件下では、一次潤滑油を、上記に定義された群から選択された耐摩耗および耐腐蝕量の添加剤と混合してシリンダーに供給する工程を含む。
第三の態様においては、本発明は、ＳＡＥ５０グレード潤滑油のＴＢＮを、実質的にＳＡＥグレードに影響を及ぼすことなく、約４０ＴＢＮ〜約１００ＴＢＮに増大するための方法である。これは、約４０ＴＢＮの潤滑油に、十分量の５００ＴＢＮカルシウムスルホネートを添加することによる。
腐食およびアブレシブ摩耗条件の範囲下で作動する低速ディーゼルエンジンシリンダーを潤滑するための潤滑油成分は、一次低速２ストローク舶用ディーゼルエンジン潤滑油、および性能強化耐摩耗性および／または耐腐食性添加剤を含む。
一次潤滑油は、潤滑油粘度を有する少なくとも一種の油の主要量を含む。したがって、天然または合成油、もしくはそれらの混合物が用いられるであろう。
天然油には、鉱油、植物油、溶剤処理鉱油などが含まれる。合成油には、ポリアルファオレフィン、ポリオールエステル、ポリ内部オレフィン、ポリエチレン、プロピレン、ポリブテン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリアルキレングリコール、およびそれらの混合物など、他の機能性流体（アルキル化芳香族、パーフルオロアルキルポリエーテル、ポリフェニルエーテル、シクロ脂肪族、ホスフェートエステル、ジアルキルカーボネート、シリコーン、シラハイドロカーボン、ホスファゼン等）が含まれる。
一般に、本明細書における一次潤滑油の基油混合物の粘度は、約５〜約３０ｃＳｔ（１００℃）の範囲にある。
一次潤滑油には、また、少なくとも一種の他の添加剤の有効量が含まれるであろう。金属清浄剤、酸化防止剤、分散剤、流動点降下剤、抗乳化剤、消泡剤、芳香族リッチ可溶化剤、極圧剤、および耐摩耗剤などである。
有用な分散剤には、コハク酸イミド、コハク酸エステル、アミドホウ酸化コハク酸イミドなどが含まれる。これらは、典型的には、一次潤滑油の全重量を基準として約０．１０〜約５．０ｗｔ％の量で存在するであろう。
適切な金属清浄剤には、カルシウムおよびマグネシウムフェネート、スルホネート、サリチレートなどが含まれる。典型的には、これらは、一次潤滑油の全重量を基準として約０．５０ｗ％〜約３０．０ｗｔ％存在するであろう。
適切な酸化防止剤には、ヒンダードフェノール、アリールアミン、およびそれらの混合物が含まれる。酸化防止剤の量は、典型的には、一次潤滑油の重量を基準として０．１ｗｔ％〜２．０ｗｔ％の範囲にあろう。
本発明の組成物で有用な芳香族リッチの可溶化剤には、アルキル化芳香族（アルキル化ベンゼン、アルキル化トルエン、アルキル化ナフチレン、アルキル化ビフェニル、およびアルキル化ジフェニルメタンなど）が含まれる。可溶化剤は、全一次潤滑油の約０．２０ｗｔ％〜約１５．０ｗｔ％を構成するであろう。
一次潤滑油中に任意に含まれる他の成分には、消泡剤、流動点降下剤、抗乳化剤、極圧剤、耐摩耗剤、染料などが含まれる。
硫黄が約０．５ｗｔ％〜約５．０ｗｔ％を有するディーゼル燃料を燃焼する２ストローク低速ディーゼルエンジンシリンダーを潤滑するのに用いるための成分として、好ましい一次潤滑油は、典型的には、重質ニュートラル基油とシックニング成分との混合物約６５ｗｔ％〜約９０ｗｔ％、および上に記載された添加剤の組合せ約１０ｗｔ％〜約３５ｗｔ％を含むであろう。
潤滑油成分の一つの適切な耐摩耗および耐腐食性能強化添加剤は、アルキルアミンが少なくとも１．２５当量／アルキルホスフェート１．０当量、および窒素／リン重量比が少なくとも０．５を有するアルキルアミン−アルキルホスフェートを含む。一般には、アルキルアミン／アルキルホスフェートの当量比は、１．２５：１〜２０：１の範囲であり、窒素／リン重量比は、０．５〜８の範囲であろう。好ましくは、アルキルアミン／アルキルホスフェートの当量比１．５：１〜５：１、および窒素／リン重量比０．６〜２であろう。
適切なアルキルホスフェートは、式ＩおよびＩＩ
Figure 2007515506
 （式中、Ｒ１およびＲ２は、炭素原子約４〜約３０個、好ましくは炭素原子６〜１１個の同じまたは異なるアルキル基である。）で表されるモノおよびジアルキルホスフェート、ならびにそれらの混合物である。特に好ましくは、モノおよびジアルキルホスフェートの混合物である。
潤滑油成分の他の適切な耐摩耗および耐腐食性能強化添加剤は、５００ＴＢＮカルシウムスルホネートである。実際に、５００ＴＢＮカルシウムスルホネートは、ＳＡＥ５０グレード潤滑油のＴＢＮを、潤滑油のＳＡＥグレードを変えることなく、約４０〜約１００に増大可能であることが見出された。
アルキルアミン−アルキルホスフェートおよびカルシウムスルホネート添加剤の混合物は、また、本発明を実施するに際して用いられるであろう。
本発明においては、混合およびポンプ手段は、低速ディーゼルエンジンに近接して提供され、一次潤滑油および一種以上の添加剤が混合物に混合され、混合物が、エンジン運転条件が必要とする時にエンジンに供給される。
一次潤滑油と混合されるアルキルアミン−アルキルホスフェート添加剤の量は、少量ではあるが、有効量であり、典型的には、混合された混合物の全重量を基準として、約０．０５ｗｔ％〜約２．５ｗｔ％の範囲であろう。約４０ＴＢＮの潤滑油と混合される５００ＴＢＮカルシウムスルホネート添加剤の量は、典型的には、混合された混合物の全重量を基準として、約１５ｗｔ％未満であろう。
用いられる混合手段は、いかなる適切な手段でもあろう。撹拌装置、ベンチュリ型装置、スタティックミキサー、ノズルなどである。
用いられるポンプ手段は、いかなる適切な手段でもあろう。遠心型、回転型、ファン型、容積型ポンプなどである。
エンジン運転条件が必要とする時を決定し、混合物をエンジンへ供給することは、例えば、運転者の経験および知識、または実際のエンジン条件パラメーターの測定、またはシリンダーライナー掻き落し油の特性、または条件、またはその両方の測定に基づくであろう。
一実施形態においては、一次潤滑油は、より低い硫黄レベルの燃料（例えば硫黄約０．５〜２．０ｗｔ％を含む燃料）を用いて燃料燃焼する低速ディーゼルエンジンに供給され、混合物は、より高い硫黄レベルの燃料（例えば硫黄２．０超〜約５．０ｗｔ％を含む燃料）を燃焼する際に供給される。
他の実施形態においては、エンジン条件パラメーターは、他のエンジンまたは燃料パラメーターから測定または予測され、混合は、測定または予測されたパラメーターに応答して行われる。
本発明は、ここに、図面を引用して示される。これは、クロスヘッドディーゼルエンジン１を、一次潤滑油を含むベースシリンダー油タンク３と共に概略的に示す。第二の貯蔵タンク５は、本発明の添加剤を含む。燃料の貯蔵タンク２はまた、燃料を、原料ライン４を経てエンジン１に供給するために提供される。
エンジンの潤滑油要件は、直接または予測的に測定されるであろう。直接測定については、限定しない例として、エンジン１のシリンダー（図示せず）を出る掻き落し油の金属または金属酸化物含有量が決定されるであろう。予測的な測定には、掻き落し油のＴＢＮ、燃料の硫黄含有量、エンジン負荷、またはシリンダー温度を決定することが含まれるであろう。測定されるか、または予測的なエンジンパラメーターに基づいて、一次潤滑油は、直接、ライン５を経てエンジン１に供給されるか、または一次潤滑油は、ライン６を経て混合手段７に供給され、添加剤は、ライン８を経て混合手段７に供給されて、混合物が生成される。これは、ライン９を経てエンジン１に供給される。
好ましい実施形態においては、測定されるか、または予測的なパラメーターは、制御装置１１に作動的に接続された演算装置１０中に入力される。演算装置１０は、その入力に基づいた潤滑油要件を決定し、制御装置１１にその決定を提供するようにプログラムされる。制御装置１１は、一次潤滑油、添加剤、および混合物源に作動的に接続され、例えば、そのために一次潤滑油、添加剤、および混合物の一つまたは全てが、必要な時に自動的に計量される。
次の実施例は、本発明およびそれに伴う利点を示すのに資する。
［実施例１］
市販舶用試験エンジンを、比較のための参照としての完全処方市販舶用油、および「Ｍｏｂｉｌａｄ Ｃ−４２３」 ０．５ｗｔ％が添加された同じ市販油を用いて、１０００時間運転した。「Ｍｏｂｉｌａｄ Ｃ−４２３」は、アミン１．７５当量／ホスフェート１当量を有するＣ１１〜Ｃ１４モノアルキルアミン−Ｃ８モノおよびジアルキルホスフェート添加剤である。シリンダー油の供給速度は、典型的な商業エンジン運転で用いられるものより約２５％低く、それにより典型的により多くの負荷がシリンダー油に掛かった。シリンダーリングおよびライナーに対する摩耗データを得た。結果を表１に示す。
Figure 2007515506
［実施例２］
ＴＢＮ４０舶用エンジン油（油１）を異なる高ＴＢＮ添加剤と混合することによって、一連の油組成物を調製した。用いられた添加剤およびその量を表２に示す。また、表２に、各組成物について、粘度、ＶＩ（粘度指数）、ＳＡＥグレード、ＴＢＮ、および貯蔵安定性データを示す。貯蔵安定性データは、試料を、表２に示される温度および時間で貯蔵することによって得られた。認知可能な沈降物またはフロック（懸濁粒子）が現れた際に、これらの沈殿物の容積％が測定された。表２において、Ｔｒは痕跡であり、Ｆはフロックであり、ＨＦは重度フロックである。
Figure 2007515506
本発明を実施するための方法を概略的に示す。

Claims (9)

  1. 少なくとも一個のシリンダーを有する低速クロスヘッド舶用ディーゼルエンジン、
    エンジンに近接して、（Ｉ）一次潤滑油、ならびに（ＩＩ）（ｉ）アルキルアミンが少なくとも１．２５当量／アルキルホスフェート１．０当量、および窒素／リン重量比が少なくとも０．５を有するアルキルアミン−アルキルホスフェート、（ｉｉ）５００ＴＢＮカルシウムスルホネート、および（ｉｉｉ）それらの混合物から本質的になる群から選択される添加剤、を含むシリンダー潤滑油成分、および
    一次潤滑油および添加剤を混合して混合物にし、エンジン条件が混合物を必要とする時に、シリンダー中に導入するための手段、
    を含むことを特徴とする舶用ディーゼルエンジンシステム。
  2. 一種以上のエンジンパラメーターを測定し、測定されたパラメーターからエンジン運転条件を計算し、それにより混合物が必要とされる時を決定するための手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
  3. 前記アルキルアミン−アルキルホスフェートのアルキルホスフェートは、式ＩおよびＩＩ
    Figure 2007515506
     （式中、Ｒ１およびＲ２は、炭素原子４〜３０個の同じまたは異なるアルキル基である。）で表されるモノおよびジアルキルホスフェートの混合物であり、且つ、
    前記アルキルアミンは、炭素原子６〜５０個を有する線形および分枝モノおよびジアルキルアミン、ならびにそれらの混合物から選択されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
  4. クロスヘッド舶用ディーゼルエンジンの一個以上のシリンダーを、強化された耐摩耗および耐腐蝕性潤滑油に対する要件に基づいて、潤滑するための方法であって、
    一種以上のエンジン条件パラメーターを測定する工程、
    測定されたパラメーターから、強化された耐摩耗および耐腐蝕性潤滑油に対する各シリンダーの要件を計算する工程、および
    （Ｉ）シリンダーが強化された潤滑油を必要としない場合には、エンジンシリンダーを一次エンジン潤滑油で潤滑する工程、および（ＩＩ）シリンダーが強化された潤滑油を必要とする場合には、一次潤滑油を有効量の添加剤と混合し、それにより混合物を形成し、シリンダーを該混合物で潤滑し、その際該添加剤は、（ｉ）アルキルアミンが少なくとも１．２５当量／アルキルホスフェート１．０当量、および窒素／リン重量比が少なくとも０．５を有するアルキルアミン−アルキルホスフェート、（ｉｉ）５００ＴＢＮカルシウムスルホネート、および（ｉｉｉ）それらの混合物から本質的になる群から選択される工程、
    を含むことを特徴とする潤滑方法。
  5. 前記アルキルアミン−アルキルホスフェートのアルキルホスフェートは、式ＩおよびＩＩ
    Figure 2007515506
     （式中、Ｒ１およびＲ２は、炭素原子４〜３０個の同じまたは異なるアルキル基である。）で表されるモノおよびジアルキルホスフェートの混合物であり、且つ、
    前記アルキルアミンは、炭素原子６〜５０個を有する線形および分枝モノおよびジアルキルアミン、ならびにそれらの混合物から選択されることを特徴とする請求項４に記載の潤滑方法。
  6. ２ストローククロスヘッド舶用エンジンの一個以上のシリンダーを潤滑するための方法であって、
    硫黄レベルが０．５〜２．０重量％を含む燃料を燃焼する場合に、一次潤滑油でシリンダーを潤滑する工程、および
    硫黄レベルが２．０重量％超〜５．０重量％を含む燃料を燃焼する場合に、一次潤滑油および添加剤の混合物でシリンダーを潤滑し、その際該添加剤は、（ｉ）アルキルアミンが少なくとも１．２５当量／アルキルホスフェート１．０当量、および窒素／リン重量比が少なくとも０．５を有するアルキルアミン−アルキルホスフェート、（ｉｉ）５００ＴＢＮカルシウムスルホネート、および（ｉｉｉ）それらの混合物から本質的になる群から選択される工程、
    を含むことを特徴とする潤滑方法。
  7. 前記アルキルアミン−アルキルホスフェートのアルキルホスフェートは、式ＩおよびＩＩ
    Figure 2007515506
     （式中、Ｒ１およびＲ２は、炭素原子４〜３０個の同じまたは異なるアルキル基である。）で表されるモノおよびジアルキルホスフェートの混合物であり、且つ、
    前記アルキルアミンは、炭素原子６〜５０個を有する線形および分枝モノおよびジアルキルアミン、ならびにそれらの混合物から選択されることを特徴とする請求項６に記載の潤滑方法。
  8. ＳＡＥ５０グレード潤滑油組成物のＴＢＮを、実質的にＳＡＥグレードに影響を及ぼすことなく、４０ＴＢＮ〜１００ＴＢＮに増大するための方法であって、
    該方法は、潤滑油に、十分量の５００ＴＢＮカルシウムスルホネートを添加する工程を含むことを特徴とするＴＢＮ増大方法。
  9. ５００ＴＢＮカルシウムスルホネート１５重量％以下が、潤滑油の全重量を基準として、用いられることを特徴とする請求項８に記載のＴＢＮ増大方法。
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