PL204493B1 - Olej silnikowy do silników zasilanych gazem - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest olej silnikowy przeznaczony do smarowania silników zasilanych gazem LPG.

Olej silnikowy, oprócz swojej podstawowej funkcji, jaką jest smarowanie poszczególnych elementów trących, spełnia również rolę czynnika chłodzącego, zmywającego i uszczelniającego. Wprowadzenie paliw gazowych do zasilania silników spalinowych wywołuje zmianę warunków smarowania silnika. Konsekwencją wprowadzenia nowego paliwa jest zatem konieczność zastosowania takiego oleju silnikowego, który zagwarantuje optymalne smarowanie, uwzględniając specyfikę spalania gazu propan-butan.

Oleje zalecane do silników benzynowych nie do końca spełniają wymagania producentów silników gazowych. Wskutek pracy silnika na zubożałej mieszance paliwowo-powietrznej następuje wzrost temperatury w komorze spalania. Prowadzi to do szybkiego utleniania się oleju, co objawia się wzrostem jego lepkości kinematycznej. Wzrost temperatury pracy silnika spowodowany jest również brakiem fazy odparowywania paliwa, a także łatwiejszym uzyskaniem jednorodnej mieszaniny palnej w związku ze specyfiką spalania paliw gazowych. Wysoka temperatura i duże stężenie tlenków azotu powoduje przedwczesne utlenianie i nitrowanie oleju silnikowego, z wytworzeniem szlamów i osadów lakowych. Przenikanie oleju do komory spalania poprzez luzy występujące pomiędzy tłokiem a tuleją cylindrową doprowadza do kontaktu z denkiem tłoka i głowicą cylindra, na których panują wysokie temperatury, co z kolei prowadzi do spalania się detergentów metalicznych z pozostawianiem osadów kumulujących się głównie w postaci tlenków na ściankach komory spalania i zanieczyszczających świece zapłonowe. Przyczynia się to do przedwczesnego zapłonu mieszanki paliwowej i cofania się płomienia do układu ssącego. Powstające osady mogą być też przyczyną częściowego lub całkowitego unieruchomienia pierścieni tłokowych oraz mogą powodować polerowanie gładzi cylindrowej. Nieunikniony kontakt gazów spalinowych z olejem silnikowym, zwłaszcza w silnikach zasilanych LPG, powoduje niepożądane zmiany właściwości oleju - tworzące się kwaśne substancje przyspieszają korozję elementów silnika, głównie panewek i wału korbowego.

Oleje silnikowe składają się z bazy olejowej i dodatków uszlachetniających. Olej silnikowy przeznaczony do silników zasilanych gazem propan-butan musi być oparty na starannie dobranej bazie olejowej uszlachetnionej nowoczesnym pakietem dodatków, tak aby spełnił zmianę profilu wymagań, szczególnie w zakresie odporności na utlenianie, własności myjąco-dyspergujących, przeciwkorozyjnych i przeciwzużyciowych. Z kolei problem korozji i tworzenia się wszelkich szlamów i osadów można rozwiązać poprzez odpowiednio dobrany zestaw dodatków uszlachetniających - detergentów i dyspergatorów. Detergenty są organometalicznymi substancjami, głównie są to sulfoniany lub fenolany wapnia lub magnezu, które poprzez swój zasadowy charakter (wyrażony wielkością TBN) mają chronić robocze części silnika przed osadzaniem się na nich zanieczyszczeń oraz chronić przed korozją. Natomiast dyspergatory są niemetalicznymi dodatkami bezpopiołowymi, głównie są to pochodne kwasów bursztynoimidowych, których zadaniem jest utrzymywanie wymytych osadów w stanie zdyspergowanym, aby umożliwić ich oddzielenie na filtrze olejowym.

Z polskiego opisu patentowego nr 145 152 znany jest olej do smarowania silników spalinowych z zapłonem iskrowym pracujących na paliwie gazowym oraz do smarowania sprężarek gazu. Olej według patentu składa się z 90-94 części masowych oleju bazowego otrzymanego z ropy parafinowej o lepkoś ci od 9 do 15 mm²/s w temperaturze 100°C, zawartoś ci popioł u do 0,3 części masowych, zawartości aromatów do 45 części masowych, zawartości żywic do 2,0 części masowych, zawartości siarki do 1,2 części masowych. 6,0 do 10,0 części masowych oleju stanowi pakiet dodatków uszlachetniających składający się w 96% z dodatków bezpopiołowych. Pakiet ten składa się z 90 do 95 części masowych pochodnych bezwodnika alkenobursztynowego, 3 do 4 części masowych alkilodwutiofosforanów cynku o rodnikach od 4 do 8 węgli, 3 do 4 części masowych pochodnych alkilofenoli.

Olej silnikowy do silników zasilanych gazem według wynalazku składa się z 80 do 85 części wagowych syntetycznego oleju podstawowego polialfaolefinowego otrzymywanego w wyniku oligomeryzacji alfa olefin, o lepkości kinematycznej od 5,0 do 7,0 mm²/s w temperaturze 100°C, wskaźniku lepkości powyżej 130, o zawartości węglowodorów aromatycznych od 0,46 do 0,55 części wagowych, zawartości siarki do 0,05 części wagowych, pozostałości po spopieleniu do 0,20 części wagowych, a ponadto zawiera od 5 do 9 części wagowych polialkilometakrylanu jako dodatku lepkościowo-depresującego oraz od 10 do 11 części wagowych pakietu dodatków uszlachetniających zawierającego od 10 do 20 części wagowych alkiloditiofosforanu cynku jako dodatku smarnościowego,

PL 204 493 B1 od 1 do 4,9 części wagowych alkilowanego fenolu i od 0,1 do 0,9 części wagowych difenyloaminy jako dodatków przeciwutleniających oraz od 0,5 do 1,5 części wagowych sulfonianu wapnia jako detergentu.

Olej według wynalazku charakteryzuje się bardzo dobrą odpornością na utlenianie w wysokich temperaturach, istotnie wyższą w stosunku do oleju syntetycznego przeznaczonego do silników zasilanych benzyną. Miarą odporności na utlenianie był test odporności na starzenie (odporności na utlenianie) polegający na odparowaniu w temperaturze 250°C lekkich frakcji oleju w warunkach określonych normą PN-C-04124:2000. Następnie z pozostałości po odparowaniu określono lepkość kinematyczną i obliczono spadek lepkości w stosunku do oleju świeżego. Spadek lepkości kinematycznej w temperaturze 100°C dla oleju według wynalazku wyniósł 0,9% i olej nie stracił swoich własności użytkowych, natomiast dla próby porównawczej typowego oleju syntetycznego przeznaczonego dla silników benzynowych nastąpił wzrost lepkości o 27,5%, nastąpiło skoksowanie i olej stracił swoje własności użytkowe.

Olej według wynalazku charakteryzuje się dobrymi własnościami myjąco-dyspergującymi i przeciwkorozyjnymi oraz przeciwzużyciowymi, istotnie lepszymi niż porównawczy olej syntetyczny. Odpowiednio dobrane dodatki detergencyjno-dyspergujace, przeciwkorozyjne i przeciwzużyciowe zagwarantowały prawidłowe smarowanie silnika zasilanego zarówno gazem LPG w wysokich temperaturach, jak i benzyną w warunkach testu stanowiskowego.

Badanie oleju według wynalazku w silniku zasilanym gazem LPG wykazało, iż olej ten zapewnia wysoką czystość silnika - stopień zanieczyszczenia zewnętrznej powierzchni płaszczy tłoków wyniósł 10 punktów w skali 10 punktowej. Stopień zanieczyszczenia rowków pierścieni uszczelniających, ilość osadów zgromadzonych na zaworach ssących i wydechowych była niewielka i wynosiła odpowiednio 0,0221 g i 0,0128 g. Taki sam test przeprowadzono dla oleju syntetycznego przeznaczonego do silników benzynowych. Czystość silnika wyceniona była na 7,5 punktów w skali 10 punktowej, natomiast ilość osadów zgromadzonych na zaworach była duża i wynosiła ponad 1 g.

Badanie oleju według wynalazku i porównawczego oleju syntetycznego w silniku zasilanym benzyną wykazało, że oba oleje zapewniły dużą czystość silnika. Ilość osadów zgromadzonych na zaworach ssących i wydechowych dla oleju według wynalazku wynosiła odpowiednio 0,0934 g i 0,1530 g, natomiast ilość osadów na zaworach ssą cych i wydechowych dla oleju porównawczego wynosiła odpowiednio 0,1136 g i 0,1770 g.

Przedmiot wynalazku został bliżej przedstawiony w przykładach wykonania.

P r z y k ł a d 1

W 81,2 częściach wagowych syntetycznego oleju podstawowego polialfaolefinowego otrzymywanego w wyniku oligomeryzacji alfa olefin, o lepkości kinematycznej 5,84 mm²/s w temperaturze 100°C, wskaźniku lepkości 136, zawartości węglowodorów aromatycznych 0,53%, zawartości siarki 0,03%, pozostałości po spopieleniu 0,13%, zawartości żywic 0,19%, rozpuszczono 8,5 części wagowych dodatku lepkościowo-depresującego z grupy polialkilometakrylanów oraz 10,3 części wagowe pakietu dodatków uszlachetniających zawierającego 15% alkiloditiofosforanu cynku jako dodatek smarnościowy, 3% alkilowanego fenolu i 0,5% difenyloaminy jako dodatki przeciwutleniające oraz 1,0% sulfonianu wapnia jako detergent.

Uzyskany olej do silników zasilanych LPG posiada lepkość kinematyczną 13,59 mm²/s w temperaturze 100°C, wskaźnik lepkości powyżej 200, lepkość strukturalną CCS 4600 mPas w temperaturze -30°C, temperaturę płynięcia poniżej -40°C, temperaturę zapłonu 228°C, liczbę zasadową 7,39 mgKOH/g, zawartość części lotnych metodą Noacka 7,46%, wytrzymuje badanie odporności na ścinanie na aparacie pompa-wtryskiwacz - spadek lepkości kinematycznej w temperaturze 100°C po 30 cyklach ścinania wynosi 7,7%.

P r z y k ł a d 2

W 83,5 częściach wagowych syntetycznego oleju podstawowego polialfaolefinowego otrzymywanego w wyniku oligomeryzacji alfa olefin, o lepkości kinematycznej 6,72 mm²/s w temperaturze 100°C, wskaźniku lepkości 138, zawartości węglowodorów aromatycznych 0,55%, zawartości siarki 0,03%, pozostałości po spopieleniu 0,15%, zawartości żywic 0,21%, rozpuszczono 6,2 części wagowych dodatku lepkościowo-depresującego z grupy polialkilometakrylanów oraz 10,3% części wagowe pakietu dodatków uszlachetniających zawierającego 15% alkiloditiofosforanu cynku jako dodatek smarnościowy, 3% alkilowanego fenolu i 0,5% difenyloaminy jako dodatki przeciwutleniające oraz 1,0% sulfonianu wapnia jako detergent.

PL 204 493 B1

Uzyskany olej do silników zasilanych LPG posiada lepkość kinematyczną 13,34 mm²/s w temperaturze 100°C, wskaźnik lepkości powyżej 200, lepkość strukturalną CCS 4500 mPas w temperaturze -30°C, temperaturę płynięcia poniżej -40°C, temperaturę zapłonu 227°C, liczbę zasadową 7,41 mgKOH/g, zawartość części lotnych metodą Noacka 7,41%, wytrzymuje badanie odporności na ścinanie na aparacie pompa-wtryskiwacz - spadek lepkości kinematycznej w temperaturze 100°C po 30 cyklach ścinania wynosi 7,8%.

Claims (1)

1. Olej silnikowy do silników zasilanych gazem składający się z bazy olejowej i dodatków uszlachetniających, znamienny tym, że jako bazę olejową zawiera od 80 do 85 części wagowych syntetycznego oleju podstawowego polialfaolefinowego otrzymywanego w wyniku oligomeryzacji alfa olefin o lepkości kinematycznej od 5,0 do 7,0 mm²/s w temperaturze 100°C, wskaźniku lepkości powyżej 130, o zawartości węglowodorów aromatycznych od 0,46 do 0,55 części wagowych, zawartości siarki do 0,05 części wagowych, pozostałości po spopieleniu do 0,20 części wagowych, a ponadto zawiera od 5 do 9 części wagowych polialkilometakrylanu jako dodatku lepkościowo-depresującego oraz od 10 do 11 części wagowych pakietu dodatków uszlachetniających zawierającego od 10 do 20 części wagowych alkiloditiofosforanu cynku jako dodatku smarnościowego, od 1 do 4,9 części wagowych alkilowanego fenolu i od 0,1 do 0,9 części wagowych difenyloaminy jako dodatków przeciwutleniających oraz od 0,5 do 1,5 części wagowych sulfonianu wapnia jako detergentu.