JP2008540123A - 内燃機関用潤滑剤システムの燃焼副生成物を減少するための原料およびその方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図10
Description
本特許出願は、2005年5月20日付で出願された米国特許出願第11/133,530号明細書からの優先権を主張し、この特許出願の一部継続出願である2005年11月18日付で出願された米国特許出願第11/283,435号明細書に対する優先権を主張するものである。
本発明は、内燃機関と共に使用するための潤滑システムに関し、より具体的には、前記内燃機関を潤滑する潤滑剤の性能を低減することなく燃焼副生成物の生成を減少する潤滑システムに関する。
本明細書で用いられる「酸化防止剤(anti−oxidant)」という用語は、ヒドロペルオキシド分解剤または遊離基捕捉剤、或いはそれらの組み合わせを表す。
健康上の理由のためにディーゼルの粒子状物質および内燃機関からの排ガスに含まれる燃焼生成酸を低減する必要性から、ディーゼル排ガス新規制が提案された。ほとんどのディーゼル機関製造業者は、これらの提案規制を満たす最も効率的な方法は排ガス流に後処理装置を取り付けることだと決定した。フィルターは、煤粒子を主とする粒子状物質を捕える。触媒は窒素酸化物を分解する。燃料中の硫黄の強制制限および潤滑剤によって硫黄系の酸を低減する。前記フィルターは周期的に焼却形態になり、前記煤粒子を二酸化炭素と水に転化する。燃焼チャンバで焼却された潤滑剤には粒子状物質の別の出所もある。これら粒子状物質の2つの最大の出所は、金属含有洗浄剤およびZnDDP耐磨耗剤である。第3の出所は磨耗破片である。前記耐磨耗剤からのリンは、窒素酸化物を除去する触媒の汚染源でもある。排ガスフィルターおよび窒素酸化物触媒のライフサイクルを延ばすために、硫酸塩灰分、リン、および硫黄(SAPS)に制限を設けることが提案されている。本発明のシステムは前述の潤滑剤の機能性を維持しつつ、これまで以上にSAPS濃度を低減することを可能にする解決策を提供する。
本発明の潤滑システムは、低レベルの潤滑剤添加物の燃焼副生成物を生成するよう、特別調製された潤滑剤と、特別調製された補充オイルと、特定の潤滑剤添加物の機能を補完または置換する装置とによって特徴付けられる。本発明の前記各要素について以下に説明する。
徐放装置
本発明の1実施例は、低レベルの潤滑剤添加物の燃焼副生成物を生成するよう適応された内燃機関潤滑システムを提供するものであり、この潤滑システムは、燃焼副生成物の3つのSAPSレベルのうち少なくとも1つが、前述の装置(例えば化学フィルター)を使用せずに前記システムの潤滑剤と同等の高レベルの性能を実行するように調製された潤滑剤のSAPSレベルより有意に低い(少なくとも10%〜最高100%低い)潤滑剤と、前記潤滑剤と流体接触を持ち、少なくとも1つの潤滑剤添加物を前記潤滑剤に徐放する装置とを有する。この装置として化学フィルターおよび/または計量装置が可能である。前記潤滑剤添加物を洗浄剤、酸化防止剤、耐磨耗剤、極圧添加剤、有機酸中和剤、分散剤、摩擦調整剤、粘度指数改良剤、流動点降下剤、流れ改良剤、制泡剤、霧抑制剤、曇り点降下剤、または腐食抑制剤、若しくはそれらの組み合わせから選択することが可能である。
本発明の他の実施例は、低レベルの潤滑剤添加物の燃焼副生成物を生成するよう適応された内燃機関潤滑システムを含むものであり、この潤滑システムは、燃焼副生成物の3つのSAPSレベルのうち少なくとも1つが、前述の装置(例えば化学フィルター)を使用せずに前記システムの潤滑剤と同等の高レベルの性能を実行するように調製された潤滑剤のSAPSレベルより有意に低い(少なくとも10%〜最高90%低い)潤滑剤と、前記潤滑剤と流体接触を持ち、前記燃焼副生成物と相互作用する添加物の機能を果たす能力のある化学種が固定された装置とを有する。潤滑剤添加物の機能を補完する1つの化学種は強塩基を含み、前記機能を果たす別の化学種は固定化された酸化防止剤を含む。
潤滑油からヒドロペルオキシド分解剤を除去するために使用可能なヒドロペルオキシド分解剤は多い。本発明の装置に組み込み可能ないくつかのヒドロペルオキシド分解剤は、MoS2、Mo4S4(ROCS2)6、NaOH、またはそれらの混合物を含む。Mo4S4(ROCS2)6、NaOH、またはそれらの混合物が好ましい。一部の実施形態では、好ましいヒドロペルオキシド除去剤はNaOHである。
(ROCS2)2として表されるジキサントゲンは特に有用であり、このRは、生成された化合物が潤滑油に溶解するよう十分な炭素原子数を有するアルキル基、アリール基、およびアルコシキアルキル基から選択されたオルガノ基と同一または異なる基が可能である。好ましくは、Rは2〜20個の炭素原子を有する。より好ましくは、Rは2〜20個の炭素原子、特に4〜12個の炭素原子を有するアルキル基である。
(ROCS2)2とMo(CO)6の反応時間と温度に主に依存し、生成されるモリブデン硫黄含有添加物は茶色の化合物、紫色の化合物、またはそれら両方の混合物である。反応時間が短い(例えば4時間以下である)と、紫色の化合物になりやすい。それよりも反応時間が長い(例えば4時間以上である)と、茶色の化合物になりやすい。例えば、(C8H17OCS2)2とMo(CO)6をトルエン中で100℃〜110℃で4時間反応させると、出発材料のほとんどは前記紫色の化合物になり、前記茶色の化合物は実質的に存在しない。しかし、前記反応混合物を引き続き加熱すると、前記紫色の化合物は前記茶色の化合物に変わる。実際、約6〜7時間後には前記紫色の化合物のほとんどが前記茶色の化合物になる。
米国特許出願第11/133,530号明細書に記述されているように、燃焼生成酸を固定化するために、本発明にしたがった化学フィルター内に強塩基を固定化することによって内燃機関の潤滑システム内に前記化学フィルターの別の実施形態を採用することができる。通常、溶解性弱塩基(「分散剤」)は、燃焼生成酸の中和を助け煤粒子の凝集を防ぐために商業用潤滑剤に採用される。前記燃焼生成酸および煤粒子は燃焼吹き抜けガスと共に、再循環された排ガスを含む場合もそうでない場合もある前記潤滑剤の境界層を通って前記潤滑剤に混入する。前記酸が金属面に到達して腐食またはピストンデポジットを起こし、前記煤粒子が3次元の増粘構造を形成する前に中和が起きることが好ましい。弱塩基と燃焼生成酸の相互作用によって、燃焼生成酸−弱塩基複合体(または塩)が生成され、前記潤滑油内を流れる。本発明の観点は強塩基材料を有するいくつかの媒体を採用する化学フィルターを提供する。これらのフィルターは、例えば従来のオイルフィルターがある場所など、前記潤滑システムの任意の場所に配置可能である。前記化学フィルターに含まれる強塩基材料は前記燃焼生成酸−弱塩基複合体からの弱塩基を置換する。この溶解性中性塩からの弱塩基が置換されると、その結果作られた燃焼生成酸と強塩基から成る塩のほとんどは、前記強塩基によって前記フィルターに(または基材が使用された場合は基材上に)不均一なデポジットとして固定化される。通常ならピストンリング域にデポジットを生成する、燃焼生成酸で中和された塩は、この溶解性の塩が前記強塩基に接触するとピストンリング域の外に生成される。したがって前記燃焼生成酸は前記化学フィルターで隔離され、置換された弱塩基物質は効果的にリサイクルされ、続いて生成される酸を中和する。この置換はイオン交換によって行われ、前記化学フィルターの強塩基は前記燃焼生成酸−弱塩基複合体の弱塩基と交換される。結果として、前記弱塩基が再生され前記潤滑剤と共にリサイクルされることにより、さらに多くの酸が中和される。このプロセスを図10の略図に示し、以下にさらに詳細に説明する。
本発明のいくつかの観点は、前述の燃焼型エンジンの運転中に失われる潤滑剤を補完する補充オイルを含む。潤滑剤添加物は同一の速度では使用されないので、通常、前記補充オイルは実質的に増加された量の潤滑剤添加物を少なくとも1つ含む。例えば、前記補充オイルは、初期オイル充填または潤滑剤に含まれるのと同一の濃度から約10倍の濃度で無灰酸化防止剤を含有すること、あるいは初期オイル充填に含まれるのと同一の濃度から約5倍の濃度で分散剤を含有すること、および初期オイル充填に含まれるのと同一の濃度から約4倍の濃度で粘度調整剤を含有することができる。
通常の内燃機関の潤滑システムを循環する潤滑(またはクランクケース)オイルは、多量の潤滑油基油と少量の1若しくはそれ以上の添加物とを有する。前記潤滑油基油は天然潤滑油、合成潤滑油、またはそれらの混合物から生成される。一般に、前記潤滑油基油は40℃で約5〜約10,000cStの範囲の粘度を有するが、通常の用途では40℃で約10〜約1,000cStの範囲の粘度を有するオイルが要求される。
ポリアキル油、ポリアリール油、ポリアルコキシ油、またはポリアリールオキシシロキサン油のようなシリコンベースの油およびケイ酸油は、合成潤滑油として有用な別のクラスを成すものであり、テトラエチルシリケート、テトライソプロピルシリケート、テトラ‐(2‐エチルヘキシル)シリケート、テトラ‐(4‐メチル‐2‐エチルヘキシル)シリケート、テトラ(p−tert−ブチルフェニル)シリケート、ヘキサ−(4−メチル−2−ペントキシ)ジシロキサン、ポリ(メチル)シロキサン、およびポリ(メチルフェニル)シロキサンが含まれる。その他の合成潤滑油としては、リン含有酸(例:リン酸トリクレシル、リン酸トリオクチル、デシルホスホン酸)、高分子テトラヒドロフラン、およびポリアルファオレフィンが含まれる。
潤滑剤の弱塩基
前記潤滑油は弱塩基を含むことができ、この弱塩基は通常、前記潤滑油の調製または製造中に前記潤滑油に添加される。前記弱塩基は塩基性有機リン化合物、塩基性有機窒素化合物、またはそれらの混合物でよいが、塩基性有機窒素化合物の方が好ましい。塩基性有機リン化合物および有機窒素化合物群としては、芳香族化合物、脂肪族化合物、脂環式化合物、またはそれらの混合物が含まれる。塩基性有機窒素化合物の例としては、ピリミジン、アニリン、ピペラジン、モルホリン、アルキル、ジアルキル、およびトリアルキルアミン、アルキルポリアミン、アルキルグアニジン、およびアリールグアニジンが含まれる(限定せず)。アルキルホスフィン、ジアルキルホスフィン、およびトリアルキルホスフィンは、塩基性有機リン化合物の例である。
本発明の潤滑システムは、任意の内燃機関で機能可能な潤滑システムとなるように、上記構成成分を組み合わせたものである。図1において、前記潤滑システム210はディーゼル機関215と流体接続している。前記ディーゼル機関215は、NOx除去システム217および粒子フィルター219である後処理装置を含む。図示するように、排ガス再循環システムも提供される。図2は、ガソリンエンジン225と流体接続した潤滑システム220を示す。前記ガソリンエンジン225には、触媒コンバータ228のような従来の方法による後処理機構が装備されている。
C−C結合長=1.54オングストローム
C−N結合長=1.47オングストローム
2x(17x1.54Å+1.47Å)=55Å
これら2つの弱塩基は例として挙げているのであって、より小さい旋回直径の適切な弱塩基でもよく、これらその他の弱塩基を受け入れるよう適応された内部細孔を有する濾過媒体は本発明の範囲に含まれる。これらの計算は前記弱塩基の回転の平均半径または直径に基づくものだが、前記弱塩基−燃焼生成酸複合体の平均半径または直径は若干大きいものと認められる。しかし、前記燃焼生成酸は前記弱塩基の中心近くで主に複合体となるため、前記弱塩基の回転の平均半径と前記弱塩基燃焼生成酸複合体の平均半径の違いは少ない。
本発明の化学フィルターに適切な強塩基材料を求め、いくつかの強塩基材料候補を調べた。これら候補材料の多孔性および表面積の特性を明らかにするために、以下に説明するようにガス吸着法および水銀ポロシメータ法を用いた。
すべての孔を正確に捉えて測定するには、生成、結合、または固形材料を粉砕し、一次粒子と同じ粒子サイズの微粉末にしてから孔分析を行う必要がある。多孔性を評価する前に、前記材料が十分に粉砕されたかどうかを決定するために、前記粉砕後の材料の電子マイクログラフの結果をポロシメータの結果と比較することができる。電子マイクログラフの結果の孔のサイズがポロシメータ法で計測して得た孔のサイズと実質的に同等であれば、前記粉砕後の材料は十分に粉砕されている。このようにサンプルを準備するのは、そのような材料の間隙細孔に一般的に伴うインクビン、遮へい、およびスキン効果を防ぐためである。分析は、結合剤を添加する前の化学濾過材料(すなわち製造業者が供給した化学濾過材料)に対して行うのが好ましい。
孔サイズ分布は、ジョージア州NorcrossのMicromeritics Analytical Servicesが水銀圧入式ポロシメータを用いて決定した。空隙容積およびそれに対応する圧力(または孔サイズ)は、Micromeritics Autopore IV9520計器を用いて記録した。次に、水銀圧入データを解析し、直径330〜0.003マイクロメートルの細孔の細孔容積分布を決定した。水銀ポロシメータは、ウォッシュバーンの式を用いて測定圧から孔のサイズを計算する。容積は、測定したキャパシタンスを容積に変換して求める。報告されるデータは、孔総面積、かさ密度、骨格密度、多孔性、平均細孔径、中位細孔径、および合計圧入容積を含む。
a.ウォッシュバーンの式A=4V/Dを用いて総表面積を計算。
b.Analytical Methods in Fine Particle Technology," Webb,P.A.,Orr,C.,Micromeritics Instrument Corp.,Norcross,GA,1997,pp 172−73
c.細孔容積=0.30cm3/gm(Catalyst75−1で典型的)(米国特許第4,717,552号明細書を参照)
d.平均孔径=300Å(Catalyst75−1で典型的)("Application of Three−Dimensional Stochastic Pore Network to Zinc Oxide Particle"S.Javad−Mirrezaei Roudaki,Dissertation for the degree of Master of Science,Dept.of Chemical Engineering,University of Manchester Institute of Science and Technology,February 1989を参照)
e.ミクロンサイズの孔、Catalyst 75−1の低融点合金圧入による電子マイクログラフを参照("Application of Three−Dimensional Stochastic Pore Network to Zinc Oxide Particle"S.Javad−Mirrezaei Roudaki、Dissertation for the degree of Master of Science,Dept.of Chemical Engineering,University of Manchester Institute of Science and Technology,February 1989、および"Applications of Visualized Porosimetry for Pore Structure Characterization of Adsorbents and Catalysts" The 1994 ICHEME Research Event,J.Mirrezaei−Roudaki,A.Allamy,R.Mann,A.Holt,1994を参照)
このように、巨視的空隙容積を正しく考慮すると、本用途でのCatalyst 75−1の有効表面積は十分に15〜21m2/gmの範囲内となる。燃焼生成酸−弱塩基複合体を受容するために十分なサイズの細孔から得られる21m2/gmより大きい表面積は、交換能力を最大限にし、オイルドレン間隔を延長する。
強塩基のおよその中和能力 化学オイルフィルターに含まれる強塩基が酸を固定化する能力は、前記酸が利用可能な強塩基表面積に直接関係する。米国特許出願第11/133,530号明細書に記述されているように、本発明で使用するのに適した強塩基は、分散剤−酸複合体が利用可能なMgOの表面積が68m2/gmに等しいMagchem 50である。推定では、燃焼生成酸の1分子は約3Åx3Åの面積を占有する。よって、100グラムのMagchem 50は6.8x1023Å2の利用可能な表面積を有する。この値を3Åx3Åおよびアボガドロ定数6.02x1023で割ることにより、100グラムのMagchem 50は化学オイルフィルターに含まれる酸を約0.13モル固定化することが示される。通常、分散剤は50重量パーセント濃縮物として販売される。この濃縮物は、濃縮物100グラム当たり約0.009モルの分散剤を含有し、一般的な分散剤処理速度は3.5〜5.0%である。処理速度を4.5%と仮定すると、ディーゼル機関に充填される10ガロンのオイルは0.14モルの分散剤を含有することになる。したがって、100グラムのMgOは0.13モルの酸を固定化し、通常の分散剤処理は0.14モルの酸を中和する。つまり、Magchem50は、1モルの分散剤が1モルの酸を中和すると仮定し、通常の分散剤処理とほぼ同等の量の酸を固定化することができる。
システム1
強塩基化学フィルター、特殊潤滑剤、および補充オイルを有する潤滑システム
比較的一定した長期オイルドレン間隔で使用される潤滑剤のTBNを十分なレベルに維持し、且つピストンデポジット(その一部は洗浄剤に含まれる灰分から生成される)を低減するよう設計された潤滑剤システムであり、化学フィルターと、潤滑剤と、前記潤滑剤と同じ若しくは異なる潤滑剤とを有する。
b=このシステムのCa、Zn、N、およびP値およびそれ以降の項目は、本発明の実施形態を表す。硫酸塩灰分の重量パーセントは、CaをCaSO4、ZnをZnSO4として計算。
c=オイルドレン間隔に応じてフィルターを選択。
d=目標とする粘度を実現するための必要に応じて。
e,g=目標とする酸化防止(通常、0.5〜2.0重量パーセント)を実現するための必要に応じて。
f=潤滑剤における濃度の1〜3倍だが、せん断安定性のある粘度調整剤を使用する場合はより少なく、高分子量の粘度調整剤を使用する場合はより多い。
1.潤滑剤例1および2は現在市販されている潤滑剤を表す。
2.潤滑剤例3〜7および補充オイル例1〜4は、現行および将来のエンジンのピストンデポジットを削減するよう設計されている。
3.潤滑剤例4〜7および補充オイル例2〜4は、0.12重量%のPおよび1.00重量%の硫酸塩灰分という提案されている「PC−10」の制限を満たすか、若しくは前記制限以上となるように設計されている。
4.潤滑剤例5〜7および補充オイル例2〜4は、0.12重量%のPおよび1.00重量%の硫酸塩灰分という提案されている「PC−10」制限をちょうど満たす潤滑剤より少ない排ガスフィルターデポジットを生成する。
5.補充オイル例1は潤滑剤例3と、補充オイル例3は潤滑剤例7とそれぞれ同じである。
6.この補充オイルはこの潤滑剤と同じまたは異なる調製の場合がある。
7.潤滑剤例4と7の比較は、洗浄剤の除去によって硫酸塩灰分を70%削減すると同時にリンのレベルを維持することができることを示す。
8.硫酸塩灰分レベルはASTMのD874の方法で決定され、元素濃度はASTMのD5185の方法で決定される。
強塩基化学フィルター、ZnDDPの徐放、特殊潤滑剤、および補充オイルを有する、排ガス制御後処理装置と共に使用する潤滑システム
長期オイルドレン間隔で使用される潤滑剤のTBNを十分なレベルに維持し、ピストンデポジット(その一部は洗浄剤に含まれる灰分から生成される)を低減し、排ガスフィルターの灰分含有デポジットを低減し、排ガス触媒の汚染を削減するよう設計された潤滑剤システムであり、化学フィルターと、潤滑剤と、前記潤滑剤と同じ若しくは異なる潤滑剤とを有する。
b、d=目標とする酸化防止(通常、0.5〜2.0重量パーセント)を実現するための必要に応じて。
c=潤滑剤における濃度の1〜3倍だが、せん断安定性のある粘度調整剤を使用する場合はより少なく、高分子量の粘度調整剤を使用する場合はより多い。
1.潤滑剤例1〜5および補充オイル例1〜5は、現行および将来のエンジンのピストンデポジットを削減し、長期オイルドレン間隔にわたりTBNを維持し、排ガスフィルター汚染を削減し、排ガス後処理装置のあるエンジンの触媒汚染を削減するために設計されている。
2.補充オイル例4および5は潤滑剤例2および5と同じ調製である。
3.補充オイルは潤滑剤と同じまたは異なる調製を有する場合がある。
排ガス制御後処理装置と共に使用するために設計された、強塩基化学フィルター、徐放性ZnDDP、酸化防止剤、特殊潤滑剤、および補充オイルを有する潤滑システム
長期オイルドレン間隔で使用される潤滑剤のTBNを十分なレベルに維持し、ピストンデポジット(その一部は洗浄剤に含まれる灰分から生成される)を低減し、排ガスフィルターの灰分含有デポジットを低減し、排ガス触媒の汚染を削減するよう設計された潤滑剤システムであり、化学フィルターと、潤滑剤と、前記潤滑剤と同じ若しくは異なる潤滑剤とを有する。
b=目標とする粘度を実現するための必要に応じて。
c,e=目標とする酸化防止(通常、0.5〜2.0重量パーセント)を実現するための必要に応じて。
d=潤滑剤における濃度の1〜3倍だが、せん断安定性のある粘度調整剤を使用する場合はより少なく、高分子量の粘度調整剤を使用する場合はより多い。
1.潤滑剤例1〜5および補充オイル例1〜4は、現行および将来のエンジンのピストンデポジットを削減し、長期オイルドレン間隔にわたりTBNを維持し、排ガス後処理装置のあるエンジンの触媒汚染およびDPF詰まりを削減するために設計されている。
2.補充オイル例2および4は潤滑剤例5および4と同じ調製である。
3.補充オイルは潤滑剤と同じまたは異なる調製を有する場合がある。
4.潤滑剤例4と例5の比較は、洗浄剤の除去によりリンを64%削減できることを示す。
ガソリン燃料車用に設計された化学フィルターを有する潤滑システム
長期オイルドレン間隔で使用される潤滑剤のTBNを十分なレベルに維持し、且つピストンデポジット(その一部は洗浄剤に含まれる灰分から生成される)を低減するよう設計された潤滑剤システムであり、化学フィルターと、潤滑剤と、前記潤滑剤と同じ若しくは異なる潤滑剤とを有する。
b=現在市販されている潤滑剤での測定結果
c=Ca、Zn、P、およびNの結果は本発明の実施形態の結果である。硫酸塩灰分の重量パーセントは、CaをCaSO4、ZnをZnSO4として計算された。
d=目標とする粘度を実現するための必要に応じて。
e,g=目標とする酸化防止(通常、0.5〜2.0重量パーセント)を実現するための必要に応じて。
f=潤滑剤における濃度の1〜3倍だが、せん断安定性のある粘度調整剤を使用する場合はより少なく、高分子量の粘度調整剤を使用する場合はより多い。
1.この補充オイルはこの潤滑剤と同じまたは異なる調製の場合がある。
Claims (63)
- 内燃機関潤滑システム内で使用する化学フィルターであって、この化学フィルターは濾過媒体を含み、
この濾過媒体は
(a)個々の粒子内に形成される内部細孔と隣接し合う粒子間に形成される間隙細孔とを含む粒子であって、当該内部細孔および当該間隙細孔は集合的に濾過媒体の細孔を定義するものである、前記粒子と、
(b)前記内部細孔の少なくともいくつかに付随する強塩基材料と
を含み、
前記濾過媒体は、前記化学フィルターを流れるオイルに含まれる燃焼生成酸−弱塩基複合体を受容するのに十分な大きさの濾過媒体細孔から作られる25m2/gm以上の表面積を有するものである
化学フィルター。 - 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記濾過媒体は、前記化学フィルターを流れるオイルに含まれる燃焼生成酸−弱塩基複合体を受容するのに十分な大きさの濾過媒体細孔から作られる、約30m2/gm以上の表面積を有するものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記濾過媒体は、前記化学フィルターを流れるオイルに含まれる燃焼生成酸−弱塩基複合体を受け入れるのに十分な大きさの濾過媒体細孔から作られ、る50m2/gm以上の表面積を有するものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記内部細孔は、水銀圧入式ポロシメータを用いた測定で約60オングストローム以上の中位細孔径を有するものである。
- 請求項4記載の化学フィルターにおいて、Micromeritics Autopore IV9250計器を用いて濾過媒体表面積および濾過媒体細孔径を測定するものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記濾過媒体細孔は0.3ml/gmより大きい細孔容積を有するものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記間隙細孔の大半は約1ミリメートル未満の細孔径を有するものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記粒子は酸化マグネシウム粒子を含むものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記粒子は酸化亜鉛粒子を含むものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記粒子は酸化マグネシウム粒子と酸化亜鉛粒子の混合物を含むものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記粒子は、活性炭、カーボンブラック、活性アルミナまたは遷移アルミナ、シリカゲル、アルミノケイ酸塩、層状複水酸化物、ミセル鋳型ケイ酸塩およびミセル鋳型アルミノケイ酸塩、酸化マンガン、メゾ多孔性モレキュラーシーブ、MCMタイプの物質、珪藻土またはシリカ、樹脂系吸着剤、多孔性粘土、モンモリロナイト、ベントナイト、マグネシウムケイ酸塩、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、フラー土、セメント結合剤、エアロゲル、キセロゲル、クリオゲル、金属有機物構成体、等細網状金属有機物構成体、およびそれらの混合物を有する群から選択される材料から作成されるものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記粒子は基材から作成され、この基材上に前記塩基材料が配置されるものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記粒子は基材から作られ、前記基材粒子のいくつかにのみ前記塩基材料が配置されるものである
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、この化学フィルターは、さらに、
物理活性濾過媒体を有するものである。 - 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記粒子の少なくともいくつかは結合剤材料で相互に結合されており、この結合剤材料は、(1)ポリオレフィン、ポリビニル、ポリビニルエステル、ポリビニル硫酸、ポリビニルリン酸、ポリビニルアミン、ポリオキシジアゾール、ポリトリアゾール、ポリカルボジイミド、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエーテル、ポリアリレンオキシド、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、ポリホスファゼン、ポリウレタン、およびそれらの混合物を有する群から選択される熱可塑性材料、(2)ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−1、ポリ−4−メチルペンテン−1、ポリ−p−フェニレン−2,6−ベンゾビスオキサゾール、ポリ−2,6−ジイミダゾピリジニレン−1,4(2,5−ジヒドロキシ)フェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ポリビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルプロプリオネート、ポリビニルピロリドン、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリエチレンオキシド、ポリメチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリパラ−フェニレンテレフタルアミド、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリウレタン、ポリイミド、ポリベンザゾール、パラ−アラミドファイバー、およびそれらの混合物を有する群から選択される材料、(3)低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、およびそれらの混合物を有する群から選択される材料、(4)ナイロン、(5)フェノールホルムアルデヒド樹脂および/またはメラミン樹脂を含む熱硬化性材料、および/または(6)ポリマーコロイドおよび/またはラテックスを含むものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記粒子は、前記粒子への結合剤材料の追加によって生成されるモノリシック構造内で固定化されるものであり、前記結合剤材料は無機結合剤材料を含み、この無機結合剤材料は、シリカ、アルミナ、アルミネート、シリケート、反応性酸化物、アルミノシリケート、金属粉、火山ガラス、カオリン粘土、メタカオリン粘土、アタパルガス粘土、および/またはドロミテ粘土を含むものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記粒子は、高分子有機結合剤および無機結合剤の追加によって生成されるモノリシック構造内で固定化されるものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記粒子は、セルロース系繊維および/または合成繊維を含む繊維状ウェブ内に配置され、前記繊維状ウェブはらせん状に巻かれ径方向に配置された複数の層を定義し、このような層はディファレンシャルパッキングを有し得るものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記化学フィルターは、内燃機関潤滑システム内のオイルフィルターの1若しくはそれ以上のハウジング内に使用されるものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記化学フィルターは、内燃機関潤滑システム内のオイルフィルターのバイパス部分に使用されるものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記内部細孔の少なくともいくつかは約60オングストローム以上の細孔径を有し、前記濾過媒体細孔に伴う細孔容積は0.3ml/gmより大きいものである。
- 請求項21記載の化学フィルターにおいて、約60オングストローム以上の細孔径を有する前記細孔は、約25m2/gm以上の表面積を有するものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記濾過媒体細孔は、約60オングストローム〜約3,000オングストロームの中位細孔径を有するものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記濾過媒体細孔の少なくとも約50%は、約60オングストローム以上の細孔径を有するものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記濾過媒体のより大きい割合を占める表面積は、約80オングストローム未満の細孔径を有する濾過媒体細孔より約80オングストローム以上の細孔径を有する濾過媒体細孔から作られるものである。
- 請求項25記載の化学フィルターにおいて、約80オングストローム以上の細孔径を有する前記細孔は、約25m2/gm以上の表面積を有するものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記間隙細孔の大多数は約500マイクロメートル未満の直径を有し、当該間隙細孔は前記濾過媒体において実質的に均質に分布しているものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、前記濾過媒体は、前記濾過媒体粒子を支持し捕える熱可塑性結合剤の基質をさらに有するものである。
- 請求項28記載の化学フィルターにおいて、前記熱可塑性結合剤の基質は、前記濾過媒体粒子を支持し捕える実質的に連続した熱可塑性結合剤相であって、この実質的に連続した熱可塑性結合剤相は、通常の条件下でフィブリル化(小繊維化)して、約10マイクロメートル未満の直径を有し且つ前記濾過媒体粒子の軟化温度より実質的に低い軟化温度を有する超極細繊維になることが実質的に不可能な結合剤材料から形成されるものである。
- 請求項29の化学フィルターにおいて、前記濾過媒体粒子は、前記濾過媒体粒子間の間隙細孔内の希釈材料として存在する前記実質的に連続した熱可塑性結合剤相またはウェブ状構造内の均質な基質で固められ、前記細孔容積の残りは空隙の連続容積を有し、前記結合剤材料は強制的にマクロ孔および個々の濾過媒体粒子の外部空隙になるものである。
- 請求項1記載の化学フィルターにおいて、この化学フィルターは、さらに、
熱可塑性物質、熱硬化性ポリマー、無機結合剤、およびそれらの混合物を有する群から選択される結合能力を提供する構成成分と、生強度強化能力を提供する構成成分とを有するものである。 - 請求項31記載の化学フィルターにおいて、この化学フィルターは、
約70〜約90重量パーセントの濾過媒体粒子と、約8〜約20重量パーセントの結合能力を提供する前記構成成分と、約1〜約15重量パーセントの生強度強化能力を提供する前記構成成分とを有するものである。 - 請求項31記載の化学フィルターにおいて、この化学フィルターは、さらに、
カチオン樹脂、イオン交換材料、パーライト、珪藻土、活性アルミナ、ゼオライト、樹脂溶液、ラテックス、金属材料および繊維、セルロース、炭素粒子、炭素繊維、レーヨン繊維、ナイロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、ガラス繊維、スチール繊維、グラファイト繊維、およびそれらの混合物を有する群から選択される構成成分を有するものである。 - 低レベルの潤滑剤添加物の燃焼副生成物を生成するように構成された内燃機関潤滑システムであって、
潤滑剤添加物の少なくとも1つの機能を実行または補完するための手段、または潤滑剤添加物の少なくとも1つの機能を実行または補完するための手段を有する、潤滑剤と液体連通する装置を有する請求項1記載の化学フィルターと、
硫酸塩灰分、リン、および硫黄(sulfated ash,phosphorus,and sulfur:SAPS)レベルのうち少なくとも1つのレベルが、前記化学フィルターまたは前記装置なしで同等の高いレベルを実行するように調製された潤滑剤のSAPSレベルより有意に低い潤滑剤と
を有する内燃機関潤滑システム。 - 請求項34記載の潤滑システムにおいて、前記SAPSレベルの少なくとも1つは、前記化学フィルターまたは前記装置なしで同等の高いレベルを実行するように調製された前記潤滑剤のSAPSレベルより最低10%から最高90%低いものである。
- 請求項35記載の潤滑システムにおいて、前記SAPSレベルのリン成分は、前記化学フィルターまたは前記装置なしで同等の高いレベルを実行するように調製された前記潤滑剤のリンのレベルより約64%低いものである。
- 請求項34記載の潤滑システムにおいて、前記装置は、前記潤滑剤に加えられる少なくとも1つの潤滑剤添加物を計量する計量装置である。
- 請求項34記載の潤滑システムにおいて、潤滑剤添加物の機能を実行または補完するための手段は、前記化学フィルターまたは装置により前記潤滑剤に提供される強塩基、洗浄剤、酸化防止剤、耐磨耗剤、極圧添加剤、有機酸中和剤、分散剤、摩擦調整剤、粘土指数改良剤、流動点降下剤、流れ改良剤、制泡剤、霧抑制剤、曇り点降下剤、または腐食抑制剤、或いはそれらの組み合わせを有するものである。
- 請求項34の潤滑システムにおいて、前記潤滑システムは前記燃焼機関の通常の運転中、時間経過に伴い潤滑剤容量を損失するものであり、前記潤滑システムは、さらに、前記燃焼型エンジンの通常の運転中に失われる潤滑剤容量とほぼ同等の容量の補充オイルを有するものであり、この補充オイルは実質的に増量された少なくとも1つの潤滑剤添加物を有するものである。
- 請求項39記載の潤滑システムにおいて、前記補充オイルは、硫酸塩灰分、リン、および硫黄(SAPS)レベルに実質的に貢献しない潤滑剤添加物を有するものである。
- 請求項39記載の潤滑システムにおいて、前記補充オイルは、前記潤滑剤に対し実質的に低減された洗浄剤レベルを有するか、または実質的に洗浄剤を有さないオイルを有するものである。
- 請求項39記載の潤滑システムにおいて、実質的に増量された少なくとも1つの潤滑剤添加物は、増量された粘度調整剤、分散剤、または酸化防止剤、或いはそれらの組み合わせを有するものである。
- 請求項34記載の潤滑システムにおいて、前記潤滑剤は、与えられた最大SAPSレベルに相当する前記潤滑剤添加物のレベルより低いレベルの潤滑剤添加物を有し、前記化学フィルターまたは装置には、燃焼副生成物と相互作用する潤滑剤添加物の機能を実行または補完することが可能な化学種が固定化されているものである。
- 請求項43記載の潤滑システムにおいて、前記与えられた最大SAPSレベルは、潤滑剤基準指定機関が規定する最大濃度である。
- 請求項43記載の潤滑システムにおいて、前記化学種は強塩基または酸化防止剤、或いはそれらの組み合わせを有するものである。
- 請求項34記載の潤滑システムにおいて、前記化学フィルターまたは装置は固定化された強塩基を有し、前記潤滑剤は、前記化学フィルターまたは装置なしに同等の高レベルの性能を実行するように調製された潤滑剤の洗浄剤レベルに対し、洗浄剤レベルが低減されているか若しくは実質的に洗浄剤を有さないものである。
- 請求項38、45、または46記載の潤滑システムにおいて、前記強塩基は酸化マグネシウムまたは酸化亜鉛、或いはそれらの組み合わせを有するものである。
- 請求項34記載の潤滑システムにおいて、前記化学フィルターまたは装置は固定化された酸化防止剤を有し、前記潤滑剤は、前記化学フィルターまたは装置なしに同等の高レベルの性能を実行するように調製された潤滑剤のZnDDPレベルに対し、ZnDDPレベルが低減されているものである。
- 請求項38または48記載の潤滑システムにおいて、前記酸化防止剤はヒドロペルオキシド分解剤または遊離基捕捉剤、或いはそれらの組み合わせを有するか、若しくは前記酸化防止剤はMoS化合物、ZnDDP、MoS2化合物、Mo4S4(C8H17OCS2)6化合物、ヒンダードフェノール、芳香族アミン、二価硫黄、二硫化物、リン酸塩、三価リン、ヒドロキノン、ジヒドロキノリン、金属不活性化剤、またはNaOH、或いはそれらの組み合わせを有するものである。
- 請求項37記載の潤滑システムにおいて、前記化学フィルターまたは装置は、前記潤滑剤添加物を徐放(持続放出)することができ、前記潤滑剤は、前記化学フィルターまたは装置なしに同等の高レベルの性能を実行するように調製された潤滑剤の潤滑剤添加物レベルに対し、潤滑剤添加物レベルが低減されているものである。
- 請求項50記載の潤滑システムにおいて、前記潤滑剤添加物は、ZnDDP、ジチオリン酸塩、ジチオ炭酸塩、チオカルバミン酸塩、またはビス(S−アルキルジチオカルバミル)スルフィド、或いはそれらの組み合わせを有する耐磨耗剤である。
- 請求項50記載の潤滑システムにおいて、前記潤滑剤は、硫化オレフィン、硫化イソブチレン、硫化ポリイソブチレン、モリブデン含有チオカルバミン酸塩、オルガノ・モリブデン・スルフィド、油溶解性オルガノモリブデン混合体、ZnDDP、またはそれらの組み合わせを有するものである。
- 請求項50記載の潤滑システムにおいて、前記化学フィルターまたは装置は、拡散速度、溶解性、または計量速度を制御することによって、前記潤滑剤添加物を徐放するものである。
- 請求項53記載の潤滑システムにおいて、潤滑剤添加物のアルキルまたは低溶解性アリール部分の長さは、平衡溶解性を制御するために調整され、前記潤滑剤添加物は酸化防止剤、ZnDDP、摩擦調整剤、極圧添加剤、有機酸中和剤、分散剤、粘土指数改良剤、流動点降下剤、流れ改良剤、制泡剤、霧抑制剤、曇り点降下剤、または腐食抑制剤、或いはそれらの組み合わせを有するものである。
- 請求項50記載の潤滑システムにおいて、前記潤滑剤添加物は耐磨耗剤、洗浄剤、酸化防止剤、極圧添加剤、有機酸中和剤、分散剤、摩擦調整剤、粘度指数改良剤、流動点降下剤、流れ改良剤、制泡剤、霧抑制剤、曇り点降下剤、または腐食抑制剤、或いはそれらの組み合わせを有し、
前記耐磨耗剤はZnDDP、ジチオリン酸塩、ジチオ炭酸塩、またはビス(S−アルキルジチオカルバミル)スルフィド、或いはそれらの組み合わせを有し、
前記極圧添加剤は硫化脂肪、硫化脂肪酸エステル、硫化オレフィン、硫化ポリオレフィン、ジスルフィド、ジアルキルジスルフィド、リン酸トリブチル、リン酸トリクレシル、リン酸塩、ホスホン酸塩、リン酸エステル、リン添加脂肪、ZnDDP、ジチオリン酸アミン、リン添加オレフィン、またはリン硫化オレフィン、或いはそれらの組み合わせを有し、
前記有機酸中和剤は油溶解性アミン、油溶解性アミン塩、分散剤、トリアルキルアミン、トリオクタデシルアミン、または水酸化テトラオクタデシルアンモニウム、或いはそれらの組み合わせを有し、
前記腐食抑制剤はリン酸塩エステル、ホスホン酸塩、チオジアゾール、またはベンゾトリアゾール、或いはそれらの組み合わせを有するものである。 - 請求項34記載の潤滑システムにおいて、前記潤滑剤は、約0.9重量%以下の硫酸塩灰分含有量および/または約0.07重量%以下のリン含有量を生成する潤滑剤添加物を有し、前記化学フィルター装置は潤滑剤添加物の少なくとも1つの機能を実行または補完するための手段を有するものである。
- 請求項34記載の潤滑システムにおいて、前記潤滑剤は高負荷ディーゼル機関潤滑剤であって、約0.9重量%以下の硫酸塩灰分および/または約0.07重量%以下のリン含有量を生成する潤滑剤添加物を有するものである。
- 請求項34記載の潤滑システムにおいて、前記潤滑剤は、約0.4重量%以下の硫酸塩灰分および/または約0.04重量%以下のリン含有量を生成する潤滑剤添加物を有するものである。
- 低レベルの潤滑剤添加物の燃焼副生成物を生成するよう適応される内燃機関潤滑システムであって、
請求項1記載の化学フィルターと、
排ガスを大気中に放出しないように、前記排ガスを前記内部燃焼機関の燃焼チャンバに導入するための手段と、
弱塩基分散剤が流れる潤滑剤とを有し、
前記濾過媒体細孔は約55オングストローム〜約350オングストロームの中位細孔径を有するものである
内燃機関潤滑システム。 - エンジン潤滑剤を保持するエンジン潤滑剤槽を有する内燃機関潤滑システム内で使用するための流体管理システムであって、
潤滑剤添加物の少なくとも1つの機能を実行または補完するための手段か、または潤滑剤添加物の少なくとも1つの機能を実行または補完するための手段を有する、潤滑剤と液体連通する装置を有する請求項1記載の化学フィルターと、
少なくとも一部のエンジン潤滑剤が前記化学フィルターまたは前記装置を通過して前記エンジン潤滑剤槽に直接戻ることを可能にする潤滑剤流路と
を有する流体管理システム。 - 内燃機関潤滑システム内で使用するのに適した結合多孔性濾過媒体を作成する方法であって、
一定量の結合剤材料を提供する工程と、
一定量の濾過媒体を提供する工程であって、この濾過媒体は内部細孔と当該内部細孔の少なくともいくつかに付随する強塩基材料を有する粒子を含み、前記内部細孔と隣接粒子間に形成される間隙細孔によって濾過媒体細孔は定義され、前記濾過媒体は燃焼弱酸基複合体を受容するのに十分な大きさの濾過媒体細孔から作られる約25m2/gm以上の表面積を有するものである、前記一定量の濾過媒体を提供する工程と、
前記一定量の結合剤材料と前記一定量の濾過媒体を組み合わせて混合物を作成する工程と、
前記混合物を、前記結合剤材料の軟化温度より実質的に高い温度であるが前記濾過媒体の軟化温度より低い温度になるまで加熱する工程と、
前記加熱された混合物に圧力およびせん断を適用する工程と、
前記混合物を前記結合剤材料の軟化温度より低い温度に急速に冷却して前記結合多孔性濾過媒体を形成する工程と
を有する方法。 - 請求項61記載の方法において、前記加熱された混合物に圧力およびせん断を適用する工程は、前記結合剤材料を実質的に連続したウェブ状構造に変化するものである。
- 内燃機関潤滑システムで使用するのに適した結合濾過媒体を作成する方法であって、
一定量の結合剤材料を提供する工程と、
一定量の濾過媒体を提供する工程であって、この濾過媒体は内部細孔および前記内部細孔の少なくともいくつかに付随する強塩基材料を有する粒子を含み、前記内部細孔と隣接粒子間に形成される間隙細孔によって濾過媒体細孔は定義され、前記濾過媒体は燃焼弱酸基複合体を受容するのに十分な大きさの濾過媒体細孔から作られる約25m2/gm以上の表面積を有するものである、前記一定量の濾過媒体を提供する工程と、
一定量の生強度剤を提供する工程と、
前記一定量の結合剤材料、前記一定量の濾過媒体、および前記一定量の生強度剤を組み合わせて混合物を作成する工程と、
前記混合物を圧縮して多孔性構造にする工程と、
前記多孔性構造を前記結合剤材料の融点より高い温度まで加熱することにより前記濾過媒体を結合する工程と、
前記多孔性構造を前記結合剤材料の融点より低い温度に冷却して前記結合濾過媒体を形成する工程と
を有する方法。
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