潤滑油組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及減少高輸出火花點(diǎn)火式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中出現(xiàn)低速預(yù)點(diǎn)火（LSPI)的方 法，其中使用具有指定金屬含量的潤滑油組合物潤滑發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱，以及具有指定金屬含 量且減少高輸出火花點(diǎn)火式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中出現(xiàn)LSPI的潤滑油組合物。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 市場需求以及政府立法促使汽車制造商不斷地改進(jìn)燃料經(jīng)濟(jì)性以及降低發(fā)動(dòng)機(jī) 家族的CO 2排放，同時(shí)保持性能（馬力）。使用提供較高功率密度的較小發(fā)動(dòng)機(jī)，通過使用 渦輪增壓器或增壓器提高比輸出而提高增壓壓力以及通過在較低發(fā)動(dòng)機(jī)速度下使用較高 扭矩發(fā)生所容許的較高傳動(dòng)齒輪比來使發(fā)動(dòng)機(jī)降速已經(jīng)使得發(fā)動(dòng)機(jī)制造商提供優(yōu)異性能 的同時(shí)降低摩擦和栗送損失成為可能。然而，已發(fā)現(xiàn)在較低發(fā)動(dòng)機(jī)速度下的較高扭矩導(dǎo)致 發(fā)動(dòng)機(jī)在低速下的無規(guī)律預(yù)點(diǎn)火，一種稱為低速預(yù)點(diǎn)火或者LSPI的現(xiàn)象，產(chǎn)生極高的氣缸 峰值壓力，這可導(dǎo)致災(zāi)難性發(fā)動(dòng)機(jī)故障。LSPI的可能發(fā)生阻礙了發(fā)動(dòng)機(jī)制造商充分優(yōu)化這 類較小高輸出發(fā)動(dòng)機(jī)中的在較低發(fā)動(dòng)機(jī)速度下的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。
[0004] 不愿受任何具體理論束縛，認(rèn)為LSPI可能至少部分地由在發(fā)動(dòng)機(jī)以低速操作且 壓縮沖程時(shí)間最長（例如在4000rpm下具有7. 5msec壓縮沖程的發(fā)動(dòng)機(jī)以1250rpm操作時(shí) 具有24msec壓縮沖程）的階段期間在高壓下從活塞縫隙（活塞環(huán)包與氣缸襯里之間的空 間）進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中的發(fā)動(dòng)機(jī)油滴的自燃導(dǎo)致。因此，有利的是確定和提供抗自燃并 且因此防止或改善LSPI的出現(xiàn)的潤滑油組合物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供防止或降低直接噴射、增壓（渦輪增壓 (turbocharged)或增壓（supercharged))、火花點(diǎn)火（汽油）內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中出現(xiàn)低速預(yù)點(diǎn) 火（LSPI)的方法，所述發(fā)動(dòng)機(jī)在操作中在約1500至約2500轉(zhuǎn)/分（rpm)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度下 產(chǎn)生大于約15巴（峰值扭矩）的制動(dòng)平均有效壓力水平，該方法包括步驟：將發(fā)動(dòng)機(jī)的曲 軸箱用包含基于潤滑油組合物的總質(zhì)量為至少約〇. 2質(zhì)量％鎂的潤滑油組合物潤滑，該量 以硫酸鹽灰分（SASH)計(jì)算。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供如第一方面中的方法，其中潤滑油組合物進(jìn)一步包含 在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所容許的IOOppm最大磷量范圍內(nèi)的量的磷（對于客車機(jī)油（PCMO)，目前最大為 800ppm，基于潤滑油組合物的總質(zhì)量）。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明第三方面，提供如第一或第二方面中的方法，其中潤滑油組合物包含 基于潤滑油組合物的總質(zhì)量為小于0.4質(zhì)量％鈣，作為硫酸鹽灰分（SASH)計(jì)算。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明第四方面，提供如第一、第二或第三方面中的方法，其中潤滑油組合物 包含基于潤滑油組合物的總質(zhì)量為至少50ppm的鉬。
[0009] 本發(fā)明第五方面涉及包含基于潤滑油組合物的總質(zhì)量為至少約0. 2質(zhì)量％鎂（以 硫酸鹽灰分計(jì)算）的潤滑油組合物防止或減少直接噴射、增壓（渦輪增壓或增壓）、火花點(diǎn) 火（汽油）內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中出現(xiàn)低速預(yù)點(diǎn)火（LSPI)的用途，所述發(fā)動(dòng)機(jī)在操作中在約1500 至約2500轉(zhuǎn)/分（rpm)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度下產(chǎn)生大于約15巴（峰值扭矩）的制動(dòng)平均有效壓 力水平。
[0010] 參考以下說明理解本發(fā)明的其它和另外目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。
【附圖說明】
[0011] 圖1圖解地顯示了發(fā)動(dòng)機(jī)中LSPI事件的出現(xiàn)水平，根據(jù)如本說明書的實(shí)施例中所 用的測定LSPI事件出現(xiàn)水平的方法。
[0012] 圖2繪制的是用使用鈣高堿性清凈劑制備的潤滑油組合物潤滑的渦輪增壓、直接 噴射、GM Ecotec 2.0升、4缸發(fā)動(dòng)機(jī)中LSPI事件的平均出現(xiàn)水平相對于鈣硫酸鹽灰分含量 的圖，所述發(fā)動(dòng)機(jī)在約2000rpm的發(fā)動(dòng)機(jī)速度下增壓來產(chǎn)生約18巴的制動(dòng)平均有效壓力水 平。
[0013] 圖3繪制的是用使用鎂高堿性清凈劑制備的潤滑油組合物潤滑的渦輪增壓、直接 噴射、GM Ecotec 2.0升、4缸發(fā)動(dòng)機(jī)中LSPI事件的平均出現(xiàn)水平相對于鎂硫酸鹽灰分含量 的圖，所述發(fā)動(dòng)機(jī)在約2000rpm的發(fā)動(dòng)機(jī)速度下增壓來產(chǎn)生約18巴的制動(dòng)平均有效壓力水 平。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 對于火花點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中各種形式的異常燃燒，存在幾個(gè)術(shù)語，包括爆震、極端 爆震（有時(shí)稱為超爆震或兆爆震）、表面點(diǎn)火和預(yù)點(diǎn)火（在火花點(diǎn)火以前發(fā)生的點(diǎn)火）。極 端爆震以與傳統(tǒng)爆震相同的方式，但以提高的爆震振幅發(fā)生，并可使用傳統(tǒng)的爆震控制方 法來消減。LSPI通常在低速和高負(fù)荷下發(fā)生。在LSPI中，初始燃燒相對緩慢且類似于正常 燃燒，其后是燃燒速度突然提高。LSPI不同于其它類型的異常燃燒，其不是失控現(xiàn)象。LSPI 的出現(xiàn)難以預(yù)測，但通常在性質(zhì)上是周期性的。
[0015] 低速預(yù)點(diǎn)火（LSPI)最可能在這樣的直接噴射、增壓（渦輪增壓或增壓）、火花點(diǎn)火 (汽油）內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中發(fā)生，所述發(fā)動(dòng)機(jī)在其操作中在約1500至約2500轉(zhuǎn)/分（rpm)的發(fā) 動(dòng)機(jī)速度下，例如在約1500至約2000rpm的發(fā)動(dòng)機(jī)速度下產(chǎn)生大于約15巴（峰值扭矩）， 例如至少約18巴，特別是至少約20巴的制動(dòng)平均有效壓力水平。如本文所用，制動(dòng)平均有 效壓力（BMEP)定義為發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間實(shí)現(xiàn)的功除以發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸工作容積；通過發(fā)動(dòng)機(jī)排 量標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。措辭"制動(dòng)"表示在測力計(jì)上測量的在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上可得的實(shí)際 扭矩/功率。因此，BMEP為發(fā)動(dòng)機(jī)的有用功率輸出的度量。
[0016] 現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，對LSPI的出現(xiàn)敏感的發(fā)動(dòng)機(jī)中LSPI的出現(xiàn)可通過將該發(fā)動(dòng)機(jī)用包含 基于潤滑油組合物的總質(zhì)量為至少約0. 2質(zhì)量％鎂的潤滑油組合物潤滑而減少，所述量以 鎂硫酸鹽灰分計(jì)。
[0017] 適用作客車機(jī)油的潤滑油組合物通常包含主要量的潤滑粘度的油和次要量的性 能增強(qiáng)添加劑，包括含灰清凈劑。方便地，鎂通過一種或多種鎂基清凈劑，例如一種或多種 磺酸鎂清凈劑、一種或多種水楊酸鎂清凈劑或其混合物引入本發(fā)明實(shí)踐中所用的潤滑油組 合物中。優(yōu)選，這類鎂基清凈劑為高堿性鎂清凈劑。
[0018] 用于配制適用于本發(fā)明實(shí)踐中的潤滑油組合物中的潤滑粘度的油在粘度方面可 從輕餾分礦物油至重質(zhì)潤滑油變化，例如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)油、礦物潤滑油和重型柴油。一般而 言，在100°C下測量的油的粘度為約2mm2/sec (厘沲）至約40mm2/sec，尤其是約3mm2/sec至 約 20mm2/sec，最優(yōu)選約 9mm2/sec 至約 17mm2/sec。
[0019] 天然油包括動(dòng)物油和植物油（例如蓖麻油、豬油）；液體石油以及鏈烷烴、環(huán)烷烴 和混合鏈烷烴-環(huán)烷烴型的加氫精制、溶劑處理或酸處理的礦物油。衍生自煤或頁巖的潤 滑粘度的油也用作有用的基礎(chǔ)油。
[0020] 合成潤滑油包括烴油和鹵素取代的烴油，例如聚合和互聚烯烴（例如聚丁烯、聚 丙烯、丙烯-異丁烯共聚物、氯化聚丁烯、聚（1-己烯）、聚（1-辛烯）、聚（1-癸烯））；烷基 苯（例如十二烷基苯、十四烷基苯、二壬基苯、二-(2-乙基己基）苯）；聚苯（例如聯(lián)苯、三 聯(lián)苯、烷基化聚酚）；以及烷基化二苯醚和烷基化二苯硫醚及其衍生物、類似物和同系物。
[0021] 其中末端羥基已通過酯化、醚化等改性的氧化烯聚合物和互聚物及其衍生物構(gòu)成 另一類已知的合成潤滑油。這些通過例如包括：通過氧化乙烯或氧化丙烯聚合制備的聚氧 化烯聚合物，和聚氧化烯聚合物的烷基和芳基醚（例如分子量為1000的甲基-聚異丙二醇 醚或分子量為1000-1500的聚乙二醇二苯基醚）；及其單-和多羧酸酯，例如四甘醇的乙酸 酯、混合C 3-C8脂肪酸酯和C 13含氧酸二酯。
[0022] 另一類適合的合成潤滑油包括二元羧酸（例如鄰苯二甲酸、琥珀酸、烷基琥珀酸 和鏈烯基琥珀酸、馬來酸、壬二酸、辛二酸、癸二酸、富馬酸、己二酸、亞油酸二聚物、丙二酸、 烷基丙二酸、鏈烯基丙二酸）與各種醇（例如丁醇、己醇、十二醇、2-乙基己基醇、乙二醇、二 甘醇單醚、丙二醇）的酯。這種酯的具體實(shí)例包括己二酸二丁酯、癸二酸二（2-乙基己基） 酯、富馬酸二-正己基酯、癸二酸二辛酯、壬二酸二異辛基酯、壬二酸二異癸基酯、鄰苯二甲 酸二辛基酯、鄰苯二甲酸二癸基酯、癸二酸二-二十烷基酯、亞油酸二聚物的2-乙基己基二 酯，和通過1摩爾癸二酸與2摩爾四甘醇和2摩爾2-乙基己酸反應(yīng)形成的復(fù)合酯。有用的 還有衍生自費(fèi)托合成烴的氣-液方法的合成油，其通常稱作氣-液基礎(chǔ)油或"GTL"基礎(chǔ)油。
[0023] 可用作合成油的酯還包括由C5-C12單羧酸和多元醇和多元醇酯如新戊二醇、三羥 甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇和三季戊四醇制備的那些。
[0024] 硅類油如聚烷基_、聚芳基_、聚烷氧基-或聚芳氧基硅油和硅酸酯油包括另一類 有用的合成潤滑劑；這種油包括硅酸四乙酯、硅酸四異丙酯、硅酸四-(2-乙基己基）酯、硅 酸四-(4-甲基-2-乙基己基）酯、硅酸四-(對-叔丁基-苯基）酯、六-(4-甲基-2-乙基 己基）二硅氧烷、聚（甲基）硅氧烷和聚（甲基苯基）硅氧烷。其他合成潤滑油包括含磷 的酸的液體酯（例如磷酸三甲苯酯、磷酸三辛基酯、癸基膦酸的二乙基酯）和聚四氫呋喃。
[0025] 潤滑粘度的油可包括第I組、第II組、第II組、第IV組或第V組基礎(chǔ)油料或上述 基礎(chǔ)油料的基礎(chǔ)油共混物。優(yōu)選，潤滑粘度的油為第II組、組III、組IV或第V組基礎(chǔ)油 料，或其混合物，或者第I組基礎(chǔ)油料與一種或多種第II組、第III組、第IV組或第V組基 礎(chǔ)油料的混合物?；A(chǔ)油料或基礎(chǔ)油料共混物優(yōu)選具有至少65%，更優(yōu)選至少75%，例如 至少85%的飽和物含量。優(yōu)選，基礎(chǔ)油料或基礎(chǔ)油料共混物為第III組或更高基礎(chǔ)油料或 其混合物，或者第II組基礎(chǔ)油料和第III組或更高基礎(chǔ)油料或其混合物的混合物。最優(yōu)選， 基礎(chǔ)油料或基礎(chǔ)油料共混物具有大于90 %的飽和物含量。優(yōu)選，油或油共混物具有小于1 質(zhì)量％，優(yōu)選小于0. 6質(zhì)量％，最優(yōu)選小于0. 4質(zhì)量％，例如小于0. 3質(zhì)量％的硫含量。已 發(fā)現(xiàn)，第III組基礎(chǔ)油料提供相對于第I組基礎(chǔ)油料的磨損益處。因此，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方 案中，本發(fā)明潤滑油組合物中所用的潤滑粘度的油的至少30質(zhì)量％，優(yōu)選至少50質(zhì)量％， 更優(yōu)選至少80質(zhì)量％為第3組基礎(chǔ)油料。
[0026] 優(yōu)選，油或油共混物的揮發(fā)度通過Noack試驗(yàn)（ASTM D5800)測量為小于或等于30 質(zhì)量％，例如小于約25質(zhì)量％，優(yōu)選小于或等于20質(zhì)量％，更優(yōu)選小于或等于15質(zhì)量％， 最優(yōu)選小于或等于13質(zhì)量％。優(yōu)選，油或油共混物的粘度指數(shù)