ПРИМЕНЕНИЕ СМАЗОЧНОЙ КОМПОЗИЦИИ
USE OF LUBRICATING COMPOSITION

Область техники
Настоящее изобретение относится к применению смазочной композиции для обеспечения установки опережения зажигания двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Настоящее изобретение дополнительно относится к способу регулировки опережения зажигания двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием.
Уровень техники
В идеальных условиях нормальное воспламенение в традиционных двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием происходит, когда смесь топлива и воздуха в камере сгорания внутри цилиндра воспламеняется от искры, произведенной свечой зажигания. Такое нормальное воспламенение обычно характеризуется распространением фронта пламени по камере сгорания упорядоченным и управляемым образом.
Установка опережения зажигания в двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием представляет собой процесс установки угла опережения зажигания относительно положения поршня и угловой скорости коленвала, при котором должна возникать искра в камере сгорания под конец хода сжатия.
Для двигателя необходимо, чтобы искра возникала до достижения верхней мертвой точки, поскольку топливо не сгорает полностью в момент проскакивания искры, газообразным продуктам сгорания требуется некоторый период времени для распространения и угловая скорость или скорость вращения двигателя может удлинять или укорачивать временной интервал, в течение которого должно происходить горение и распространение. В подавляющем большинстве случаев указанный угол будет описан как определенный угол опережения зажигания до верхней мертвой точки (BTDC). Опережение искрой BTDC означает, что искра возникает до точки, в которой камера сгорания достигает своего минимального размера, поскольку цель рабочего хода двигателя состоит в том, чтобы вынудить камеру сгорания расширяться. Возникновение искр после верхней мертвой точки (ATDC) обычно контрпродуктивно (производство бесполезной искры, вспышки в выпускном коллекторе, детонация и т.п.), за исключением случаев, когда существует необходимость в дополнительной или непрерывной искре перед ходом выхлопа.
Установка правильного опережения зажигания имеет принципиальное значение для эксплуатационных характеристик двигателя. Искры, возникающие слишком рано или слишком поздно в рабочем цикле двигателя, приводят к избыточным вибрациям и даже к повреждению двигателя. Установка опережения зажигания влияет на многие параметры, включая долговечность двигателя, экономию топлива и мощность двигателя. В современных двигателях, управление которыми в реальном времени осуществляется блоком управления двигателем (ECU), для управления моментом зажигания во всем диапазоне нагрузок и скоростей вращения (об./мин) используется компьютер.
Существует много факторов, влияющих на подходящий угол опережения зажигания для данного двигателя. В их число входит регулировка впускного(ых) клапана(ов) или топливного(ых) инжектора(ов), тип используемой системы зажигания, тип и состояние свечей зажигания, состав топлива и примеси в топливе, температура и давление топлива, скорость и нагрузка двигателя, температура воздуха и двигателя, давление турбонаддува или давление на входе в воздухозаборник, компоненты, используемые в системе зажигания, и настройки компонентов системы зажигания. Обычно любые серьезные изменения или обновления двигателя требуют изменения настроек опережения зажигания двигателя.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что добавление в поддон картера определенных антидетонационных присадок, в частности, добавление антидетонационных присадок, имеющих структуру ароматического амина, может быть полезным в аспекте установки опережения зажигания.
Опубликованная международная заявка WO2004/101717 относится к смазочной композиции, предназначенной для снижения подверженности детонации отработавших газов при распространении пламени в двигателе, содержащей базовое масло и одну или более присадок, которые повышают октановое число композиции. Примеры присадок, указанных в WO2004/101717, которые могут быть использованы для повышения октанового числа, включают спирты, простые эфиры, сложные эфиры и металлорганические соединения. Ароматические амины не указаны в WO2004/101717 как присадки, повышающие октановое число.
Краткое описание сущности изобретения
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, предложено использование антидетонационной присадки в смазочной композиции для обеспечения установки опережения зажигания двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, причем антидетонационная присадка представляет собой ароматический амин.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предложено использование антидетонационной присадки в смазочной композиции для снижения требований по расходу топлива двигателем внутреннего сгорания с искровым зажиганием, причем антидетонационная присадка представляет собой ароматический амин.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предложено использование антидетонационной присадки в смазочной композиции для снижения удельного расхода топлива при испытании двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием на тормозном стенде.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предложен способ установки опережения зажигания двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, при этом способ включает смазку двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием смазочной композицией, содержащей базовое масло и антидетонационную присадку, причем антидетонационная присадка представляет собой ароматический амин.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предложен способ снижения требований по расходу топлива двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, при этом способ включает смазку двигателя смазочной композицией, содержащей базовое масло и антидетонационную присадку, причем антидетонационная присадка представляет собой ароматический амин.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предложен способ снижения удельного расхода топлива при испытании двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием на тормозном стенде, при этом способ включает смазку двигателя смазочной композицией, содержащей базовое масло и антидетонационную присадку, причем антидетонационная присадка представляет собой ароматический амин.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предложен способ установки опережения зажигания двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, при этом способ включает смазку двигателя смазочной композицией, причем способ дополнительно включает этап добавления антидетонационной присадки к смазочной композиции, причем антидетонационная присадка представляет собой ароматический амин.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предложен способ снижения требований по расходу топлива двигателем внутреннего сгорания с искровым зажиганием, при этом способ включает смазку двигателя смазочной композицией, причем способ дополнительно включает этап добавления антидетонационной присадки к смазочной композиции, причем антидетонационная присадка представляет собой ароматический амин.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предложен способ снижения удельного расхода топлива при испытании двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием на тормозном стенде, при этом способ включает этап добавления антидетонационной присадки к смазочной композиции, причем антидетонационная присадка представляет собой ароматический амин.
Особенности и преимущества настоящего изобретения будут понятны специалистам в данной области техники. Хотя специалисты в данной области техники могут сделать многочисленные изменения, такие изменения не отступают от сущности изобретения.
Подробное описание сущности изобретения
В данном документе принято, что термин “установка момента зажигания” обозначает процесс установки угла относительно положения поршня и угловой скорости коленвала в двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием таким образом, что искра в камере сгорания будет возникать под конец хода сжатия.
В данном документе принято, что термин “установка опережения зажигания” обозначает возникновение искры раньше, чем задано текущей или базовой калибровкой для конкретных условий скорость/нагрузка, при этом минимизируется возможность детонации и, предпочтительно, устраняется детонация.
Способы и применения смазочных композиций в данном изобретении могут использоваться для достижения любого значения опережения в установке момента зажигания двигателя, при этом минимизируется возможность детонации и, предпочтительно, устраняется детонация. Это можно применять для достижения желаемого целевого уровня установки момента зажигания. Настоящее изобретение, предпочтительно, достигает опережения 0,1 CAD или более в установке момента зажигания двигателя, более предпочтительно, опережения 0,5 CAD или более в установке момента зажигания двигателя, еще более предпочтительно, опережения 5 CAD или более в установке момента зажигания двигателя, и особенно опережения 10 CAD или более в установке момента зажигания двигателя.
В данном документе принято, что термин “требование по расходу топлива” обозначает массу топлива, потребляемого в час двигателем внутреннего сгорания с искровым зажиганием, соответствующую потребностям водителя.
В данном документе принято, что термин “снижение требования по расходу топлива” обозначает снижение массы топлива, потребляемого в час двигателем внутреннего сгорания с искровым зажиганием, соответствующую потребностям водителя. Способы, применения и смазочные композиции по настоящему изобретению обеспечивают ту же самую мощность при меньшем расходе топлива за счет эффективного способа потребления топлива двигателем.
Способы и применения смазочных композиций по настоящему изобретению могут использоваться для достижения любого значения снижения требования по расходу топлива двигателем. Настоящее изобретение может использоваться для достижения желаемого целевого уровня требования по расходу топлива. Способы и применения смазочных композиций по настоящему изобретению, предпочтительно, достигают снижения на 0,5% или более в требовании по расходу топлива двигателем, более предпочтительно, снижения на 1% или более требования по расходу топлива двигателем, еще более предпочтительно, снижения на 5% или более требования по расходу топлива двигателем, и особенно снижения на 10% или более требования по расходу топлива двигателем.
В данном документе принято, что термин “удельный расход топлива при испытании двигателя на тормозном стенде” обозначает отношение потребления топлива к мощности, произведенной двигателем.
В данном документе принято, что термин “снижение удельного расхода топлива при испытании двигателя на тормозном стенде” обозначает снижение отношения потребления топлива к мощности, произведенной двигателем.
Способы и применения смазочных композиций по настоящему изобретению могут использоваться для достижения любого значения снижения удельного расхода топлива при испытании двигателя на тормозном стенде. Настоящее изобретение может использоваться для достижения желаемого целевого уровня удельного расхода топлива при испытании двигателя на тормозном стенде. Способ и применение по настоящему изобретению, предпочтительно, достигают снижения на 0,5% или более удельного расхода топлива при испытании двигателя на тормозном стенде, более предпочтительно, снижения на 1% или более удельного расхода топлива при испытании двигателя на тормозном стенде, еще более предпочтительно, снижения на 5% или более удельного расхода топлива при испытании двигателя на тормозном стенде, и особенно снижения на 10% или более удельного расхода топлива при испытании двигателя на тормозном стенде.
Первый существенный компонент смазочной композиции, применяемой в настоящем изобретении, представляет собой антидетонационную присадку. Антидетонационная присадка, применяемая в настоящем изобретении, представляет собой ароматический амин.
В данном изобретении может использоваться любой ароматический амин, подходящий для использования в качестве антидетонационной присадки в смазочной композиции, или в топливной композиции для двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием.
Подходящие для применения в настоящем изобретении ароматические аминовые соединения включают анилиновые и алкилзамещенные анилиновые соединения, 1,2,3,4-тетрагидрохинолиновые, дифениламиновые и алкилзамещенные дифениламиновые соединения, такие как бутилдифениламин, октилдифениламин и ди-октил-дифениламин, 2-этилгексил-4-(диметиламино)бензоат, индолин, N,N-диметил-1,4-фенилендиамин, o-толуидин, p-толуидин, p-анизидин, p-фенетидин и т.п., и их смеси.
Подходящие алкилзамещенные анилиновые соединения для использования в данном изобретении включают соединения, раскрытые в WO2008/076759, которая включена в данный документ посредством ссылки.
Подходящие алкилзамещенные анилиновые соединения для использования в данном изобретении включают соединения, имеющие приведенную ниже формулу I:
(I)
1
2
3
1
2
3
4
5
1
4
где X выбрано из –OR или –NRR, R и R независимо выбраны из метила, этила, пропила, бутила и монотретбутила, R выбрано из водорода, метила, этила, пропила, бутила и монотретбутила, R выбрано из водорода, метила, этила и пропила, R выбрано из водорода и алкильных групп C-C с неразветвленной или разветвленной цепью.
Примеры алкилзамещенных анилиновых соединений для использования в настоящем изобретении включают p-метоксианилин, p-N-метил-1,4-диаминобензол, p-этоксианилин, (бис-N,N′-метил)-1-4-диаминобензол, p-n-пропоксианилин, p-n-бутоксианилин, p-2-метил-1-пропоксианилин, p-N-диметиланилин, p-N-диэтиланилин, p-N-1-дипропиланилин, p-N-ди-1-бутиланилин, p-N-ди-2-метил-1-пропиланилин, p-метокси-2,6-диметиланилин, p-метокси-2,6-диэтиланилин, p-метокси-2,6-ди-1-пропиланилин, p-метокси-2,6-ди-1-бутиланилин, p-метокси-2,6-ди-2-метил-1-пропиланилин, p-этокси-2,6-диметиланилин, p-этокси-2,6-диэтиланилин, p-этокси-2,6-ди-1-пропиланилин, p-этокси-2,6-ди-1-бутиланилин, p-этокси-2,6-ди-2-метил-1-пропиланилин, p-N-диметил-N′-метиланилин, p-N-диэтил-N′-этиланилин, p-N-диметил-2,6-диметил-N′-метиланилин, p-N-диметил-2,6-диэтил-N′-метиланилин, p-N-диметил-2,6-(1-пропил)-N′-метиланилин, p-N-диметил-2,6-(1-бутил)-N′-метиланилин, p-N-диметил-2,6-(2-метил-1-пропил)-N′-метиланилин, p-N-диэтил-2,6-диметил-N′-метиланилин, p-N-диэтил-2,6-диэтил-N′-метиланилин, p-N-диэтил-2,6-(1-пропил)-N′-метиланилин, p-N-диэтил-2,6-(1-бутил)-N′-метиланилин, p-N-диэтил-2,6-(2-метил-1-пропил)-N′-метиланилин, p-N-ди-1-пропил-2,6-диметил-N′-метиланилин, p-N-ди-1-пропил-2,6-диэтил-N′-метиланилин, p-N-ди-1-пропил-2,6-(1-пропил)-N′-метиланилин, p-N-ди-1-пропил-2,6-(1-бутил)-N′-метиланилин, p-N-ди-1-пропил-2,6-(2-метил-1-пропил)-N′-метиланилин, бутиланилин и N-метиланилин.
Предпочтительные ароматические амины для использования в настоящем изобретении выбраны из 1,2,3,4-тетрагидрохинолина, алкилзамещенных анилинов и их смесей.
Особенно предпочтительные ароматические амины для использования в настоящем изобретении выбраны из 1,2,3,4-тетрагидрохинолина, N-метиланилина и их смесей.
В одном варианте реализации настоящего изобретения ароматический амин представляет собой алкилзамещенный анилин, предпочтительно, N-метиланилин.
В другом варианте реализации настоящего изобретения ароматический амин представляет собой 1,2,3,4-тетрагидрохинолин.
В одном варианте реализации настоящего изобретения антидетонационная присадка присутствует в смазочной композиции на уровне от 0,01 до 20% мас., предпочтительно, от 0,1 до 10% мас., более предпочтительно, от 1 до 10% мас., еще более предпочтительно, от 5 до 10% мас. от массы смазочной композиции.
В другом варианте реализации настоящего изобретения антидетонационная присадка присутствует в смазочной композиции на уровне от 3 до 20% мас., предпочтительно, от 5 до 20% мас., более предпочтительно, от 5 до 15% мас., еще более предпочтительно, от 10 до 15% мас. от массы смазочной композиции.
Концентрация вышеупомянутой антидетонационной присадки относится только к концентрации антидетонационной присадки, добавленной к смазочной композиции в виде смеси со всеми другими компонентами смазочной композиции, и не включает концентрацию любых других типов присадок, имеющих структуру ароматического амина, например, антиокислительных присадок, которые могут уже присутствовать в смазочной композиции.
Смазочная композиция дополнительно содержит базовое масло. В отношении базового масла (масел), используемого в смазочной композиции по настоящему изобретению, особые ограничения отсутствуют, и обычно могут использоваться различные традиционные минеральные масла, синтетические масла, а также полученные из природных источников сложные эфиры, такие как растительные масла. В целях удобства может использоваться любое базовое масло, которое входит в категории: Группа I, Группа II, Группа III, Группа IV, Группа V и т.д. по классификации базовых масел API (Американский институт нефти). Более того, в целях удобства базовое масло может содержать смеси одного или более минеральных масел и/или одного или более синтетических масел; следовательно, термин “базовое масло” может относиться к смеси, содержащей более чем одно базовое масло.
Минеральные масла включают жидкие нефтяные масла и обработанные растворителем или кислотой минеральные смазочные масла парафинового, нафтенового или смешанного парафинового/нафтенового типа, которые могут быть дополнительно очищены в процессах гидроочистки и/или депарафинизации.
Нафтеновые базовые масла имеют низкий индекс вязкости (VI) (обычно 40–80) и низкую температуру застывания. Такие базовые масла производятся из богатого нафтенами сырья с низким содержанием парафина, и их используют, в основном, для смазок, в которых важен цвет и цветовая стабильность, а VI и окислительная стабильность имеют второстепенное значение.
Парафиновые базовые масла имеют более высокий VI (в общем случае, >95) и высокую температуру застывания. Такие базовые масла производятся из богатого парафинами сырья, и их используют для смазок, в которых важны VI и окислительная стабильность.
Синтетические масла включают углеводородные масла, такие как олигомеры олефина (включая полиальфаолефиновые базовые масла; PAO), базовые масла, полученные посредством синтеза Фишера-Тропша, эфиры двухосновных кислот, эфиры полиола, полиалкиленгликоли (PAG), алкилнафталины и обеспарафиненные воскообразные изомеризаты.
Базовые масла, полученные посредством синтеза Фишера-Тропша, известны в данной области техники. Термин “полученное посредством синтеза Фишера-Тропша” означает, что базовое масло представляет собой синтетический продукт синтеза Фишера-Тропша или получено из него. Базовое масло, полученное посредством синтеза Фишера-Тропша, может также упоминаться как базовое масло GTL (от газа до жидкостей). Подходящие базовые масла, полученные посредством синтеза Фишера-Тропша, которые удобно использовать как базовое масло в смазочной композиции по настоящему изобретению, раскрыты, например, в EP 0 776 959, EP 0 668 342, WO 97/21788, WO 00/15736, WO 00/14188, WO 00/14187, WO 00/14183, WO 00/14179, WO 00/08115, WO 99/41332, EP 1 029 029, WO 01/18156 и WO 01/57166.
Обычно содержание ароматических углеводородов в базовом масле, полученном посредством синтеза Фишера-Тропша, определенное должным образом по методике ASTM D 4629, будет ниже 1% мас., предпочтительно, ниже 0,5% мас. и более предпочтительно, ниже 0,1% мас. Соответственно, базовое масло имеет общее содержание парафинов по меньшей мере 80% мас., предпочтительно, по меньшей мере 85, более предпочтительно, по меньшей мере 90, еще более предпочтительно, по меньшей мере 95 и, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 99% мас. Соответственно, это масло имеет содержание насыщенных углеводородов (как показали измерения с помощью IP-368) более чем 98% мас. Предпочтительно, содержание насыщенных углеводородов в базовом масле составляет более чем 99% мас., более предпочтительно, более чем 99,5% мас. Кроме того, предпочтительно, максимальное содержание в данном масле n-парафинов составляет 0,5% мас. Базовое масло, предпочтительно, также имеет содержание нафтеновых соединений от 0 до менее чем 20% мас., более предпочтительно, от 0,5 до 10% мас.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Обычно базовое масло, полученное посредством синтеза Фишера-Тропша, или смесь базовых масел имеет кинематическую вязкость при 100°C (как показали измерения с помощью ASTM D445) в диапазоне от 1 до 30 мм/сек (сСт), предпочтительно, от 1 до 25 мм/сек (сСт) и, более предпочтительно, от 2 мм/сек до 12 мм/сек. Предпочтительно, базовое масло, полученное посредством синтеза Фишера-Тропша, имеет кинематическую вязкость при 100°C (как показали измерения с помощью ASTM D445) по меньшей мере 2,5 мм/сек, более предпочтительно, по меньшей мере 3,0 мм/сек. В одном варианте реализации настоящего изобретения базовое масло, полученное посредством синтеза Фишера-Тропша, имеет кинематическую вязкость при 100°C не более чем 5,0 мм/сек, предпочтительно, не более чем 4,5 мм/сек, более предпочтительно, не более чем 4,2 мм/сек (например, “GTL 4”). В другом варианте реализации настоящего изобретения базовое масло, полученное посредством синтеза Фишера-Тропша, имеет кинематическую вязкость при 100°C не более чем 8,5 мм/сек, предпочтительно, не более чем 8 мм/сек (например, “GTL 8”).
2
2
Кроме того, базовое масло, полученное посредством синтеза Фишера-Тропша, обычно имеет кинематическую вязкость при 40°C (как показали измерения с помощью ASTM D445) от 10 до 100 мм/сек (сСт), предпочтительно, от 15 до 50 мм/сек.
Кроме того, базовое масло, полученное посредством синтеза Фишера-Тропша, предпочтительно, имеет температуру застывания (при измерении в соответствии с ASTM D 5950) -24°C или ниже, более предпочтительно, ниже -30°C, еще более предпочтительно, ниже –40°C и, наиболее предпочтительно, ниже -45°C.
Температура вспышки (как показали измерения с помощью ASTM D92) базового масла, полученного посредством синтеза Фишера-Тропша, составляет, предпочтительно, более чем 120°C, более предпочтительно, еще более чем 140°C.
Базовое масло, полученное посредством синтеза Фишера-Тропша, предпочтительно, имеет индекс вязкости (определенный методом ASTM D 2270) в диапазоне от 100 до 200. Предпочтительно, базовое масло, полученное посредством синтеза Фишера-Тропша, имеет индекс вязкости по меньшей мере 125, предпочтительно, 130. Предпочтительно также, чтобы индекс вязкости был ниже 180, предпочтительно, ниже 150.
В случае, когда базовое масло, полученное посредством синтеза Фишера-Тропша, содержит смесь двух или более базовых масел, полученных посредством синтеза Фишера-Тропша, указанные выше значения применимы к смеси двух или более базовых масел, полученных посредством синтеза Фишера-Тропша.
Композиция смазочного масла, описанная в данном документе, предпочтительно, содержит 80% мас. или более базового масла, полученного посредством синтеза Фишера-Тропша.
2
32
6
16
Полиальфаолефиновые базовые масла (PAO) и их производство хорошо известны в данной области техники. Подходящие полиальфаолефиновые базовые масла, которые можно применять, включают масла, полученные из линейных альфа-олефинов от C до C, предпочтительно, от C до C. Особенно предпочтительным сырьем для указанных полиальфаолефинов являются 1-октен, 1-децен, 1-додецен и 1-тетрадецен.
Предпочтительно, базовое масло содержит минеральные масла и/или синтетические масла, которые содержат более чем 80% мас. насыщенных углеводородов, предпочтительно, более чем 90% мас., при измерении в соответствии с ASTM D2007.
Кроме того, предпочтительно, чтобы базовое масло содержало менее чем 1,0% мас., предпочтительно, менее чем 0,03% мас. серы, в пересчете на элементарную серу и измеренной в соответствии с ASTM D2622, ASTM D4294, ASTM D4927 или ASTM D3120.
Предпочтительно, индекс вязкости базового масла составляет более чем 80, более предпочтительно, более чем 120, при измерении в соответствии с ASTM D2270.
2
2
2
Предпочтительно, базовое масло имеет кинематическую вязкость при 100°C по меньшей мере 2,5 мм/сек (измеренную в соответствии с ASTM D445), предпочтительно, по меньшей мере 3 мм/сек. В некоторых вариантах реализации изобретения базовое масло имеет кинематическую вязкость при 100°C в диапазоне от 3,0 до 4,5 мм/сек.
Общее количество базового масла, внесенного в смазочную композицию, находится, предпочтительно, в диапазоне от 60 до 99% мас., более предпочтительно, в количестве из диапазона от 65 до 90% мас. и, наиболее предпочтительно, в количестве из диапазона от 75 до 88% мас., относительно общей массы смазочной композиции.
Функциональные присадки
Кроме того, смазочные композиции могут дополнительно содержать одну или более функциональных присадок, таких как антиоксиданты, противоизносные присадки, моющие присадки, дисперсанты, модификаторы трения, улучшающие индекс вязкости присадки, присадки, понижающие температуру застывания, ингибиторы коррозии, антивспениватели, противозадирные присадки, пассиваторы металлов и фиксаторы уплотнения/агенты, придающие уплотнителям совместимость.
Примеры подходящих антиоксидантов включают, но не ограничиваются этим, аминные антиоксиданты, фенольные антиоксиданты и их смеси. Примеры аминных антиоксидантов, которые можно успешно использовать, включают алкилированные дифениламины, фенил-α-нафтиламины, фенил-β-нафтиламины и алкилированные α-нафтиламины.
Предпочтительные аминные антиоксиданты включают диалкилдифениламины, такие как p,p'-диоктил-дифениламин, p,p'-ди-α-метилбензил-дифениламин и N-p-бутилфенил-N-p'-октилфениламин, моноалкилдифениламины, такие как моно-t-бутилдифениламин и моно-октилдифениламин, бис(диалкилфенил)амины, такие как ди-(2,4-диэтилфенил)амин и ди(2-этил-4-нонилфенил)амин, алкилфенил-1-нафтиламины, такие как октилфенил-1-нафтиламин и n-t-додецилфенил-1-нафтиламин, 1-нафтиламин, арилнафтиламины, такие как фенил-1-нафтиламин, фенил-2-нафтиламин, N-гексилфенил-2-нафтиламин и N-октилфенил-2-нафтиламин, фенилендиамины, такие как N,N'-диизопропил-p-фенилендиамин и N,N'-дифенил-p-фенилендиамин, и фентиазины, такие как фентиазин и 3,7-диоктилфентиазин.
Предпочтительные аминные антиоксиданты включают продукты, имеющиеся в продаже под следующими торговыми наименованиями: “Sonoflex OD-3” (ex. Seiko Kagaku Co.), “Irganox L-57” (ex. Ciba Specialty Chemicals Co.) и фентиазин (ex. Hodogaya Kagaku Co.).
7
9
Примеры фенольных антиоксидантов, которые можно успешно использовать, включают C-Cсложные разветвленные алкиловые эфиры 3,5-бис(1,1-диметил-этил)-4-гидрокси-бензолпропановойкислоты, 2-t-бутилфенол, 2-t-бутил-4-метилфенол, 2-t-бутил-5-метилфенол, 2,4-ди-t-бутилфенол, 2,4-диметил-6-t-бутилфенол, 2-t-бутил-4-метоксифенол, 3-t-бутил-4-метоксифенол, 2,5-ди-t-бутилгидрохинон, 2,6-ди-t-бутил-4-алкилфенолы, такие как 2,6-ди-t-бутилфенол, 2,6-ди-t-бутил-4-метилфеноли 2,6-ди-t-бутил-4-этилфенол, 2,6-ди-t-бутил-4-алкоксифенолы, такие как 2,6-ди-t-бутил-4-метоксифеноли 2,6-ди-t-бутил-4-этоксифенол, 3,5-ди-t-бутил-4-гидроксибензилмеркаптооктилацетат, алкил-3-(3,5-ди-t-бутил-4-гидроксифенил)-пропионаты, такие как n-октадецил-3-(3,5-ди-t-бутил-4-гидроксифенил)пропионат, n-бутил-3-(3,5-ди-t-бутил-4-гидроксифенил)пропионат и 2'-этилгексил-3-(3,5-ди-t-бутил-4-гидроксифенил)пропионат, 2,6-d-t-бутил-α-диметиламино-p-крезол, 2,2'-метилен-бис(4-алкил-6-t-бутилфенол), такой как 2,2'-метиленбис(4-метил-6-t-бутилфеноли 2,2-метиленбис(4-этил-6-t-бутилфенол), бисфенолы, такиекак 4,4'-бутилиденбис(3-метил-6-t-бутилфенол, 4,4'-метиленбис(2,6-ди-t-бутилфенол), 4,4'-бис(2,6-ди-t-бутилфенол), 2,2-(ди-p-гидроксифенил)пропан, 2,2-бис(3,5-ди-t-бутил-4-гидроксифенил)пропан, 4,4'-циклогексилиденбис(2,6-t-бутилфенол), гексаметиленгликоль-бис[3-(3,5-ди-t-бутил-4-гидроксифенил)пропионат], триэтиленгликольбис[3-(3-t-бутил-4-гидрокси-5-метилфенил)пропионат], 2,2'-тио-[диэтил-3-(3,5-ди-t-бутил-4-гидроксифенил)пропионат], 3,9-бис{1,1-диметил-2-[3-(3-t-бутил-4-гидрокси-5-метилфенил)пропионилокси]этил}2,4,8,10-тетраоксаспиро[5,5]ундекан, 4,4'-тиобис(3-метил-6-t-бутилфенол) и 2,2'-тиобис(4,6-ди-t-бутилрезорцин), полифенолы, такие как тетракис[метилен-3-(3,5-ди-t-бутил-4-гидроксифенил)пропионат], 1,1,3-трис(2-метил-4-гидрокси-5-t-бутилфенил)бутан, 1,3,5-триметил-2,4,6-трис(3,5-ди-t-бутил-4-гидроксибензил)бензол, бис-[3,3'-бис(4'-гидрокси-3'-t-бутилфенил)масляная кислота]гликолевый эфир, 2-(3',5'-ди-t-бутил-4-гидроксифенил)метил-4-(2",4"-ди-t-бутил-3"-гидроксифенил)метил-6-t-бутилфенол и 2,6-бис(2'-гидрокси-3'-t-бутил-5'-метилбензил)-4-метилфенол, и p-t-бутилфенол – формальдегидные конденсаты и p-t-бутилфенол – ацетальдегидные конденсаты.
Примеры подходящих фенольных антиоксидантов включают продукты, которые имеются в продаже под следующими торговыми наименованиями: “Irganox L-135” (ex. Ciba Specialty Chemicals Co.), “Yoshinox SS” (ex. Yoshitomi Seiyaku Co.), “Antage W-400” (ex. Kawaguchi Kagaku Co.), “Antage W-500” (ex. Kawaguchi Kagaku Co.), “Antage W-300” (ex. Kawaguchi Kagaku Co.), “Irganox L109” (ex. Ciba Speciality Chemicals Co.), “Tominox 917” (ex. Yoshitomi Seiyaku Co.), “Irganox L115” (ex. Ciba Speciality Chemicals Co.), “Sumilizer GA80” (ex. Sumitomo Kagaku), “Antage RC” (ex. Kawaguchi Kagaku Co.), “Irganox L101” (ex. Ciba Speciality Chemicals Co.), “Yoshinox 930” (ex. Yoshitomi Seiyaku Co.).
В предпочтительном варианте реализации изобретения антиоксиданты присутствуют в количестве из диапазона от 0,1 до 5,0% мас., более предпочтительно, в количестве из диапазона от 0,3 до 3,0% мас. и, наиболее предпочтительно, в количестве из диапазона от 0,5 до 1,5% мас. относительно общей массы смазочной композиции.
Противоизносные присадки, которые можно успешно использовать, включают цинксодержащие соединения, такие как соединения дитиофосфата цинка, выбранные из диалкил-, диарил- и/или алкиларил-дитиофосфатов цинка, молибденсодержащих соединений, борсодержащих соединений, и беззольные противоизносные присадки, такие как замещенные или незамещенные дитиофосфорные кислоты и их соли.
Дитиофосфат цинка представляет собой широко известную в данной области техники присадку и может быть успешно представлен общей формулой II:
2
5
где группы от R до R могут быть одинаковыми или различными, и каждая из них представляет собой первичную алкильную группу, содержащую от 1 до 20 атомов углерода, предпочтительно, от 3 до 12 атомов углерода, вторичную алкильную группу, содержащую от 3 до 20 атомов углерода, предпочтительно, от 3 до 12 атомов углерода, арильную группу или арильную группу, замещенную алкильной группой, где указанный алкильный заместитель содержит от 1 до 20 атомов углерода, предпочтительно, от 3 до 18 атомов углерода.
2
5
2
5
Соединения дитиофосфата цинка, в которых все группы от R до R отличаются друг от друга, можно использовать по отдельности или в присадках с соединениями дитиофосфата цинка, в которых все группы от R до R одни и те же.
Примеры подходящих дитиофосфатов цинка включают продукты, которые имеются в продаже под следующими торговыми наименованиями: “Lz 1097”, “Lz 1395”, “Lz 677A”, “Lz 1095”, “Lz 1370”, “Lz 1371”, и “Lz 1373” (ex. Lubrizol Corporation); “OLOA 267”, “OLOA 269R”, “OLOA 260” и “OLOA 262” (ex. Chevron Oronite); а также “HITEC 7197” и “HITEC 7169” (ex. Afton Chemical).
Примеры молибденсодержащих соединений могут успешно включать дитиокарбаматы молибдена, трехъядерные соединения молибдена, например, описанные в WO 98/26030, сульфиды молибдена и дитиофосфат молибдена.
Борсодержащие соединения, которые можно успешно использовать, включают сложные эфиры борной кислоты, борированные амины жирного ряда, борированные эпоксиды, бораты щелочных металлов (или смесей щелочных металлов или щелочноземельных металлов) и борированные соли металлов с повышенной щелочностью.
Смазочные композиции могут, в общем случае, содержать противоизносную присадку в количестве из диапазона от 0,4 до 1,2% мас. относительно общей массы смазочной композиции.
Типичные моющие присадки, которые можно использовать в смазочных композициях, включают одну или более салицилатных и/или фенолятных и/или сульфонатных моющих присадок.
Тем не менее, поскольку металлорганические и неорганические основные соли, которые применяют в качестве моющих присадок, могут содействовать увеличению содержания сульфатной золы смазочной композиции, в предпочтительном варианте реализации изобретения количества таких присадок минимизированы. Кроме того, для сохранения низкого уровня серы предпочтительно применять салицилатные моющие присадки.
Для сохранения общего содержания сульфатной золы смазочной композиции на уровне, предпочтительно, не более чем 2,0% мас., более предпочтительно, на уровне не более чем 1,0% мас. и, наиболее предпочтительно, на уровне не более чем 0,8% мас., относительно общей массы смазочной композиции, указанные моющие присадки, предпочтительно, используют в количествах из диапазона от 0,05 до 20,0% мас., более предпочтительно, от 1,0 до 10,0% мас. и, наиболее предпочтительно, из диапазона от 2,0 до 5,0% мас., относительно общей массы смазочной композиции.
Кроме того, как показали измерения в соответствии с ISO 3771, моющие присадки могут независимо иметь значение общей щелочности (TBN) в диапазоне от 10 до 500 мг.KOH/г, более предпочтительно, в диапазоне от 30 до 350 мг.KOH/г и, наиболее предпочтительно, в диапазоне от 50 до 300 мг.KOH/г.
Смазочные композиции могут дополнительно содержать беззольный дисперсант, который, предпочтительно, примешивают в количестве из диапазона от 5 до 15% мас. относительно общей массы смазочной композиции.
Примеры пригодных для использования беззольных дисперсантов включают полиалкенилсукцинимиды и сложные эфиры полиалкенилянтарной кислоты, раскрытые в японских патентах № № 1367796, 1667140, 1302811 и 1743435. Предпочтительные дисперсанты включают борированные сукцинимиды.
Примеры присадок, улучшающих индекс вязкости, которые могут быть успешно использованы в смазочных композициях, включают сополимеры стирола и бутадиена, стирол-изопреновые звездообразные сополимеры, сополимеры на основе полиметакрилата, этилен-пропиленовые сополимеры. Такие присадки, улучшающие индекс вязкости, можно успешно применять в количестве из диапазона от 1 до 20% мас. относительно общей массы смазочной композиции.
Полиметакрилаты можно успешно применять в смазочных композициях в качестве эффективных присадок, понижающих температуру застывания. В качестве ингибиторов коррозии можно применять алкенилянтарную кислоту или ее сложноэфирные фрагменты, соединения на основе бензотриазола и соединения на основе тиодиазола.
Такие соединения, как полисилоксаны, диметилполициклогексан и полиакрилаты, можно успешно использовать в смазочных композициях в качестве антивспенивателей.
Соединения, которые можно успешно использовать в смазочных композициях в качестве фиксаторов уплотнения или агентов, придающих уплотнителям совместимость, включают, например, имеющиеся в продаже сложные ароматические эфиры.
Смазочные композиции легко можно в целях удобства приготовить с использованием обычных смесительных методов, смешивая одно или более базовых масел с одной или более функциональных присадок.
Настоящее изобретение относится также к способу установки опережения зажигания двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, при этом способ включает смазку двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием смазочной композицией, содержащей базовое масло и антидетонационную присадку, причем антидетонационная присадка представляет собой ароматический амин. Установка опережения зажигания обеспечивает преимущества в отношении снижения требования двигателя по расходу топлива и снижения удельного расхода топлива при испытании двигателя на тормозном стенде.
Настоящее изобретение дополнительно относится к способу установки опережения зажигания двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, при этом способ включает смазку двигателя смазочной композицией, причем способ дополнительно включает этап добавления антидетонационной присадки к смазочной композиции, при этом антидетонационная присадка представляет собой ароматический амин.
В одном варианте реализации настоящего изобретения этап добавления антидетонационной присадки к смазочной композиции реализуют путем передачи присадки от топливной композиции. Следовательно, в таком варианте реализации изобретения этап добавления антидетонационной присадки к смазочной композиции включает этапы (i) заправки двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием топливной композицией, содержащей базовое топливо и антидетонационную присадку, причем антидетонационная присадка представляет собой ароматический амин, и (ii) передачи антидетонационной присадки, в процессе работы двигателя, от топливной композиции к смазочной композиции.
Передача антидетонационной присадки от топливной композиции к смазочной композиции в картере двигателя может происходить, например, по одному или более из следующих возможных механизмов: увлечение в картерный поток; испарение от гильзы цилиндра и поршня; утечка через направляющую втулку клапана; утечка из масляных уплотнений турбонагнетателя; и/или утечка масла через поршневое кольцо (см. статью в SAE, SAE 2012-01-1617 by Arnault/Bonne, “Engine Lube-Oil Consumption Takes and Benefits from Significant Blow-by Oil Mist Reduction”). Передача антидетонационной присадки от топливной композиции к смазочной композиции в картере двигателя имеет то преимущество, что смазочная композиция может постоянно подпитываться антидетонационной присадкой. Это особенно полезно, поскольку антидетонационная присадка в процессе использования может разлагаться и/или сгорать.
В другом варианте реализации изобретения этап добавления антидетонационной присадки к смазочной композиции реализуют путем добавления антидетонационной присадки непосредственно к смазочной композиции (т.е. не путем передачи от топливной композиции), например, путем добавления антидетонационной присадки в процессе производства смазочной композиции или путем добавления антидетонационной присадки непосредственно в поддон картера.
Топливная композиция
Топливные композиции, применяемые в данном изобретении, представляют собой жидкие топливные композиции, предпочтительно, бензиновые топливные композиции, содержащие бензиновое базовое топливо.
В одном варианте реализации настоящего изобретения, как указано выше, антидетонационная присадка включена в топливную композицию в качестве добавки и передается от топливной композиции к смазочной композиции в процессе работы двигателя. В этом варианте реализации изобретения антидетонационная присадка присутствует в топливной композиции таким образом, чтобы обеспечивать определенный уровень антидетонационной присадки в смазке.
В одном варианте реализации настоящего изобретения антидетонационная присадка присутствует в топливной композиции в таком количестве, чтобы обеспечивать уровень антидетонационной присадки в смазочной композиции, предпочтительно, в диапазоне от 0,01 до 20% мас., более предпочтительно, от 0,1 до 10% мас., еще более предпочтительно, от 1 до 10% мас. и, наиболее предпочтительно, от 5 до 10% мас. от массы смазочной композиции.
В другом варианте реализации настоящего изобретения антидетонационная присадка присутствует в топливной композиции в таком количестве, чтобы обеспечивать уровень антидетонационной присадки в смазочной композиции, предпочтительно, в диапазоне от 3 до 20% мас., более предпочтительно, от 5 до 20% мас., еще более предпочтительно, от 5 до 15% мас. и, наиболее предпочтительно, от 10 до 15% мас. от массы смазочной композиции.
Антидетонационная присадка присутствует в топливной композиции, предпочтительно, на уровне от 0,0005 до 5 об.%, более предпочтительно, на уровне от 0,005 до 5 об.%, еще более предпочтительно, на уровне от 0,005 до 0,5 об.% и, наиболее предпочтительно, на уровне от 0,05 до 0,5 об.%.
Бензин, применяемый в качестве бензинового базового топлива, может представлять собой любой бензин, пригодный для использования в двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием известного в данной области техники типа (моторный бензин), включая автомобильные двигатели, а также другие типы двигателей, такие как, например, внедорожные и авиационные двигатели. Бензин, применяемый в качестве базового топлива в жидкой топливной композиции, которая используется в данном изобретении, обычно может упоминаться как ‘базовый бензин’.
Бензиновое базовое топливо может само содержать смесь двух или более различных бензиновых топливных компонентов и/или может содержать присадки, как описано ниже.
Обычно бензиновые базовые топлива присутствуют в бензине или жидких топливных композициях в значительном количестве, например, более чем 50% мас. жидкой топливной композиции, и могут присутствовать в количестве вплоть до 90% мас., или 95% мас., или 99% мас., или 99,9% мас., или 99,99% мас., или 99,999% мас. Подходящая жидкая топливная композиция содержит или состоит, по существу, из бензинового базового топлива и, необязательно, одной или более обычных присадок бензинового топлива, таких как перечисленные ниже.
Бензины обычно содержат смеси углеводородов, имеющих температуры кипения в диапазоне от 25 до 230°C (EN-ISO 3405), оптимальные диапазоны и кривые дистилляции обычно варьируются в соответствии с климатом и временем года. Присутствующие в бензине углеводороды могут быть получены любыми способами, известными в данной области техники, подходящие углеводороды получают по любой известной методике из бензина прямой перегонки, произведенных синтезом смесей ароматических углеводородов, углеводородов, полученных в результате термического или каталитического крекинга, нефтяных фракций гидрокрекинга, углеводородов, полученных каталитическим реформингом, или их смесей.
Конкретная кривая дистилляции, углеводородный состав, исследовательское октановое число (RON) и моторное октановое число (MON) бензина не имеют решающего значения.
Подходящее исследовательское октановое число (RON) бензинового базового топлива может составлять по меньшей мере 80, например, оно может находиться в диапазоне от 80 до 130. Обычно RON бензинового базового топлива может составлять по меньшей мере 90, например, оно может находиться в диапазоне от 90 до 120. Обычно RON бензинового базового топлива может составлять по меньшей мере 91, например, оно может находиться в диапазоне от 91 до 115 (EN 25164). Подходящее моторное октановое число (MON) бензина может составлять по меньшей мере 70, например, оно может находиться в диапазоне от 70 до 110. Обычно MON бензина может составлять по меньшей мере 75, например, оно может находиться в диапазоне от 75 до 105 (EN 25163).
Жидкая топливная композиция, применяемая в настоящем изобретении, имеет исследовательское октановое число (RON) 95 или менее, предпочтительно, 93 или менее, более предпочтительно, 92 или менее, еще более предпочтительно, 90 или менее. Жидкая топливная композиция, применяемая в настоящем изобретении, имеет моторное октановое число в диапазоне от 75 до 90.
Обычно бензин содержит компоненты, выбранные из одной или более следующих групп: насыщенные углеводороды, олефиновые углеводороды, ароматические углеводороды и кислородсодержащие углеводороды. Подходящий бензин может содержать смесь насыщенных углеводородов, олефиновых углеводородов, ароматических углеводородов и, необязательно, кислородсодержащих углеводородов.
Обычно содержание олефиновых углеводородов в бензине находится в диапазоне от 0 до 40 об.% относительно бензина (ASTM D1319); предпочтительно, содержание олефиновых углеводородов в бензине находится в диапазоне от 0 до 30 об.% относительно бензина, более предпочтительно, содержание олефиновых углеводородов в бензине находится в диапазоне от 0 до 20 об.% относительно бензина.
Обычно содержание ароматических углеводородов в бензине находится в диапазоне от 0 до 70 об.% относительно бензина (ASTM D1319); например, содержание ароматических углеводородов в бензине находится в диапазоне от 10 до 60 об.% относительно бензина, предпочтительно, содержание ароматических углеводородов в бензине находится в диапазоне от 0 до 50 об.% относительно бензина, например, содержание ароматических углеводородов в бензине находится в диапазоне от 10 до 50 об.% относительно бензина.
Содержание бензола в бензине составляет не более чем 10 об.%, более предпочтительно, не более чем 5 об.%, главным образом, не более чем 1 об.% относительно бензина.
Бензин, предпочтительно, имеет низкое или сверхнизкое содержание серы, например, не более чем 1000 ч./млн. по массе (частей на миллион по массе), предпочтительно, не более чем 500 ч./млн. по массе, более предпочтительно, не более чем 100, еще более предпочтительно, не более чем 50 и, наиболее предпочтительно, даже не более чем 10 ч./млн. по массе.
Бензин также, предпочтительно, имеет низкое общее содержание свинца, такое как не более чем 0,005 г/л, наиболее предпочтительно, не содержит свинца – не имеет добавок свинецсодержащих соединений (т.е. неэтилированный бензин).
В случаях, когда бензин содержит кислородсодержащие углеводороды, по меньшей мере часть не содержащих кислород углеводородов замещена кислородсодержащими углеводородами. Содержание кислорода в бензине может составлять вплоть до 35% мас. (EN 1601) (например, по существу, этанол) относительно бензина. Например, содержание кислорода в бензине может составлять вплоть до 25% мас., предпочтительно, вплоть до 10% мас. Подходящими будут концентрации оксигенатов, минимальные величины которых равны любому значению, выбранному из 0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1,0 и 1,2% мас. и максимальные величины которых равны любому значению, выбранному из 5, 4,5, 4,0, 3,5, 3,0 и 2,7% мас.
Примеры кислородсодержащих углеводородов, которые можно вводить в бензин, включают спирты, простые и сложные эфиры, кетоны, альдегиды, карбоновые кислоты и их производные и кислородсодержащие гетероциклические соединения. Предпочтительно, кислородсодержащие углеводороды, которые могут быть введены в бензин, выбраны из спиртов (таких как метанол, этанол, пропанол, 2-пропанол, бутанол, трет-бутанол, изо-бутанол и 2-бутанол), простых эфиров (предпочтительно, простые эфиры, содержащие 5 или более атомов углерода на молекулу, например, метил-трет-бутиловый эфир и этил-трет-бутиловый эфир) и сложных эфиров (предпочтительно, сложные эфиры, содержащие 5 или более атомов углерода на молекулу); особенно предпочтительным кислородсодержащим углеводородом является этанол.
В случаях, когда в бензине присутствуют кислородсодержащие углеводороды, их количество может варьироваться в широком диапазоне. Например, в настоящее время бензины, содержащие значительную долю кислородсодержащих углеводородов, имеются в продаже в таких странах, как Бразилия и США, например, по существу, этанол и E85, а также бензины, содержащие малую долю кислородсодержащих углеводородов, например, E10 и E5. Следовательно, бензин может содержать вплоть до 100 об.% кислородсодержащих углеводородов. Сюда включены и топлива E100, которые используются в Бразилии. Предпочтительно, количества кислородсодержащих углеводородов, присутствующих в бензине, выбраны из одной из следующих величин: вплоть до 85 об.%; вплоть до 70 об.%; вплоть до 65 об.%; вплоть до 30 об.%; вплоть до 20 об.%; вплоть до 15 об.% и вплоть до 10 об.%, в зависимости от желательного конечного состава бензина. Подходящий бензин может содержать по меньшей мере 0,5, 1,0 или 2,0 об.% кислородсодержащих углеводородов.
Примеры подходящих бензинов включают бензины, имеющие содержание олефиновых углеводородов от 0 до 20 об.% (ASTM D1319), содержание кислорода от 0 до 5% мас. (EN 1601), содержание ароматических углеводородов от 0 до 50 об.% (ASTM D1319) и содержание бензола не более чем 1 об.%.
Для использования в настоящем изобретении подходят также компоненты смешивания бензинов, которые могут быть получены из биологических источников. Примеры таких компонентов смешивания бензинов приведены в WO2009/077606, WO2010/028206, WO2010/000761, европейских патентных заявках №№ 09160983.4, 09176879.6, 09180904.6 и заявке на патент США № 61/312307.
Хотя это не имеет большого значения для настоящего изобретения, базовый бензин или бензиновая композиция по настоящему изобретению может беспрепятственно содержать одну или более необязательных топливных присадок. Концентрация и природа необязательной топливной присадки (присадок), которую можно вводить в базовый бензин или бензиновую композицию по настоящему изобретению, не имеют большого значения. Неограничивающие примеры подходящих типов топливных присадок, которые можно вводить в базовый бензин или бензиновую композицию по настоящему изобретению, включают антиоксиданты, ингибиторы коррозии, моющие присадки, присадки для устранения помутнения, антидетонационные присадки, дезактиваторы металлов, соединения для защиты от усиленного износа клапанного седла, красители, растворители, жидкости-носители, разбавители и маркеры. Примеры подходящих добавок такого типа в целом описаны в патенте США № 5855629.
В целях удобства, топливные присадки можно смешивать с одним или более растворителей для формирования концентрата присадок, который затем можно смешивать с базовым бензином или бензиновой композицией по настоящему изобретению.
Концентрация (активное вещество) любой необязательной присадки, присутствующей в базовом бензине или бензиновой композиции по настоящему изобретению, составляет, предпочтительно, вплоть до 1% мас., более предпочтительно, находится в диапазоне от 5 до 2000 ч./млн. по массе, преимущественно, в диапазоне от 300 до 1500 ч./млн. по массе, таком как от 300 до 1000 ч./млн. по массе.
Как указано выше, бензиновая композиция может также содержать синтетические или минеральные масла-носители и/или растворители.
Примерами подходящих масел-носителей являются фракции, полученные при переработке нефти, такие как брайтсток, или базовые масла, имеющие вязкости, например, соответствующие классу SN 500 - 2000; а также ароматические углеводороды, парафиновые углеводороды и алкоксиалканолы. В качестве минерального масла-носителя полезна также фракция, которую получают при переработке минерального масла, известная как “гидрокрекинговое масло” (светлая фракция вакуумного дистиллята, имеющая температуру кипения в диапазоне от около 360 до 500°C, получаемая из природного минерального масла, которое было каталитически гидрогенизировано под высоким давлением и изомеризовано, а также депарафинировано).
Примерами подходящих синтетических масел-носителей могут служить: полиолефины (поли-альфа-олефины или поли (внутренние олефины)), сложные (поли)эфиры, (поли)алкоксилаты, простые полиэфиры, алифатические полиэфирамины, инициированые алкилфенолом простые полиэфиры, инициированые алкилфенолом полиэфирамины и сложные эфиры карбоновых кислот с длинноцепочечными алканолами.
Примерами подходящих полиолефинов служат олефиновые полимеры, в частности, на основе полибутена или полиизобутена (гидрогенизированные или не гидрогенизированные).
2
4
2
60
6
30
2
30
1
30
1
30
2
6
Примерами подходящих простых полиэфиров или полиэфираминов являются, предпочтительно, соединения, содержащие фрагменты полиокси-C-C-алкилен, которые получают в реакциях C-C-алканолов, C-C-алкандиолов, моно- или ди-C-C-алкиламинов, C-C-алкилциклогексанолов или C-C-алкилфенолов с 1-30 молями этиленоксида и/или пропиленоксида и/или бутиленоксида на гидроксигруппу или аминогруппу, и, в случае полиэфираминов, последующим восстановительным аминированием с использованием аммиака, моноаминов или полиаминов. Такие продукты описаны, в частности, в EP-A-310 875, EP-A-356 725, EP-A-700 985 и US-A-4877416. Например, применяемые амины на основе простых полиэфиров могут представлять собой поли-C-C-алкиленоксидные амины или их функциональные производные. Типичными их примерами служат тридеканол бутоксилаты или изотридеканол бутоксилаты, изононилфенол бутоксилаты, а также полиизобутенол бутоксилаты и пропоксилаты, а также соответствующие продукты реакции с аммиаком.
Примерами сложных эфиров карбоновых кислот с длинноцепочечными алканолами могут служить, в частности, сложные эфиры моно-, ди- или трикарбоновых кислот с длинноцепочечными алканолами или полиолами, которые описаны, в частности, в DE-A-38 38 918. В качестве моно-, ди- или трикарбоновых кислот могут применяться алифатические или ароматические кислоты; в качестве сложноэфирных спиртов или полиолов пригодны, прежде всего, длинноцепочечные соединения с числом атомов углерода, например, от 6 до 24. Типичными представителями сложных эфиров являются адипаты, фталаты, изофталаты, терефталаты и тримеллитаты изооктанола, изононанола, изодеканола и изотридеканола, например, ди-(n- или изотридецил)фталат.
Другие подходящие системы масел-носителей описаны, например, в DE-A-38 26 608, DE-A-41 42 241, DE-A-43 09 074, EP-A-0 452 328 и EP-A-0 548 617, которые включены в данный документ посредством ссылки.
3
6
6
18
Примерами особенно подходящих синтетических масел-носителей являются инициированные спиртом полиэфиры, содержащие от около 5 до 35, например, от около 5 до 30, С-С-алкиленоксидных единиц, например, выбранных из пропиленоксидных, н-бутиленоксидных и изобутиленоксидных единиц или их смесей. Примерами таких инициирующих спиртов, не ограничивающими объем данного изобретения, являются длинноцепочечные алканолы или фенолы, замещенные длинноцепочечным алкилом, в котором длинноцепочечный алкильный остаток представляет собой, в частности, неразветвленный или разветвленный С-С-алкильный остаток. Предпочтительные примеры включают тридеканол и нонилфенол.
Другими подходящими синтетическими маслами-носителями являются алкоксилированные алкилфенолы, описанные в DE-A-10 102 913.6.
Можно использовать также смеси минеральных масел-носителей, синтетических масел-носителей и минеральных и синтетических масел-носителей.
7-9
12-14
Можно использовать любой растворитель и необязательно сорастворитель, подходящий для применения в топливах. Примеры подходящих растворителей для применения в топливах включают: неполярные углеводородные растворители, такие как керосин, тяжелый ароматический растворитель (“сольвент нефтяной тяжелый”, “Solvesso 150”), толуол, ксилол, парафины, лигроин, уайт-спириты, растворители, которые продают компании Shell под торговой маркой “SHELLSOL” и т.п. Примеры подходящих сорастворителей включают: полярные растворители, такие как сложные эфиры и, в частности, спирты (например, t-бутанол, i-бутанол, гексанол, 2-этилгексанол, 2-пропил гептанол, деканол, изотридеканол, бутилгликоли и смеси спиртов, такие как продают компании Shell под торговой маркой “LINEVOL”, особенно спирт LINEVOL 79, который представляет собой смесь C первичных спиртов, или смесь C спиртов, которая имеется в продаже).
1-18
1-18
1-4
1-4
1-18
1-18
Присадки для устранения помутнения/деэмульгаторы, подходящие для применения в жидких топливах, хорошо известны в данной области техники. Неограничивающие примеры включают смеси гликоль-оксиалкилатполиолов (такие как продаваемые под торговым наименованием TOLAD™ 9312), алкоксилированные фенол-формальдегидные полимеры, оксиалкилаты фенол-формальдегидных или C-алкилфенол-формальдегидных смол, модифицированных путем оксиалкилирования C-эпоксидами и диэпоксидами (такими, которые продаются под торговой маркой TOLAD™ 9308), и C-эпоксидными сополимерами, сшитыми диэпоксидами, дикислотами, двойными сложными эфирами, диолами, диакрилатами, диметакрилатами или диизоцианатами и их смесями. Смеси гликоль-оксиалкилатполиолов могут быть полиолами, оксиалкилированными С эпоксидами. Оксиалкилаты C-алкилфенол фенол-формальдегидных смол, модифицированных путем оксиалкилирования C-эпоксидами и диэпоксидами, могут быть основаны, например, на крезоле, трет-бутилфеноле, додецилфеноле или динонилфеноле, или смеси фенолов (такие как смесь трет-бутилфенола и нонилфенола) Присадки для устранения помутнения необходимо использовать в количестве, достаточном для ингибирования помутнения, которое в противном случае может происходить при контакте бензина без этой присадки с водой, и это количество будет упоминаться в данном документе как “количество, ингибирующее помутнение”. В общем случае, это количество составляет от около 0,1 до около 20 ч./млн. по массе (например, от около 0,1 до около 10 ч./млн.), более предпочтительно, от 1 до 15 ч./млн. по массе, еще более предпочтительно, от 1 до 10 ч./млн. по массе, преимущественно, от 1 до 5 ч./млн. по массе относительно массы бензина.
Другие обычные присадки для бензинов представляют собой ингибиторы коррозии, например, на основе склонных к образованию пленок аммониевых солей органических карбоновых кислот или гетероциклических ароматических соединений для защиты от коррозии цветных металлов; антиоксиданты или стабилизаторы, например, на основе аминов, таких как фенилдиамины, например, p-фенилендиамин, N,N’-ди-сек-бутил-p-фенилдиамин, дициклогексиламин или их производные, или на основе фенолов, таких как 2,4-ди-трет-бутилфенол или 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенилпропионовая кислота; антистатики; металлоцены, такие как ферроцен; метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца; трикарбонил метил-циклопентадиенилмарганец; вещества, которые улучшают смазывающую способность, такие как определенные жирные кислоты, сложные эфиры алкенилянтарной кислоты, бис-(гидроксиалкил) жирные амины, гидроксиацетамиды или касторовое масло; органические фотозащитные присадки или соединения, представляющие собой УФ-фильтры; а также красители (маркеры). В случае необходимости, добавляют также амины, как описано, например, в WO 03/076554. Необязательно могут быть использованы присадки против усиленного износа клапанного седла, такие как натриевые или калиевые соли полимерных органических кислот.
Бензиновые композиции по настоящему изобретению могут также содержать моющие присадки. Подходящие моющие присадки включают вещества, описанные в WO2009/50287, которая включена в данный документ посредством ссылки.
В приведенном выше описании количества (концентрации, об.%, ч./млн. по массе, % мас.) компонентов представлены для активного вещества, т.е. исключая летучие растворители/разбавители.
Далее изобретение описано со ссылкой на следующие примеры, не ограничивающие объем изобретения.
Примеры
Смазочная композиция, которая использовалась в качестве эталонного масла (Сравнительный пример 1) в следующей серии экспериментов, представляла собой имеющееся в продаже масло 5W-30, соответствующее спецификации ILSAC GF-5.
Сравнительный пример 2 состоит из того же самого масла, использованного в Сравнительном примере 1, с добавлением растворяющего агента Priolube 1940, поставляемого на рынок компанией Croda. Сам по себе Priolube 1940 совсем не повышает октановое число.
Пример 1 состоит из того же самого эталонного масла, использованного в Сравнительном примере 1, с добавлением антидетонационной присадки 1,2,3,4-тетрагидрохинолина (THQ) (поставляемой на рынок компанией Sigma Aldrich), растворенной в Priolube 1940. 742 г THQ растворили в 1,5 л Priolube 1940. Этот раствор добавили к маслу из Сравнительного примера 1 таким образом, чтобы создать в поддоне картера концентрацию антидетонационной присадки около 10% мас. (предполагается, что объем поддона картера составляет 8 л).
Пример 2 состоит из того же самого эталонного масла, использованного в Сравнительном примере 1, с добавлением антидетонационной присадки N-метиланилина (поставляемой на рынок компанией Sigma Aldrich), растворенной в Priolube 1940. 742 г N-метиланилина (750 мл) растворили в 1,5 л Priolube 1940 (50% мас.). Этот раствор добавили к эталонному маслу из Сравнительного примера 1 таким образом, чтобы создать в поддоне картера концентрацию антидетонационной присадки около 10% мас. (предполагается, что объем поддона картера составляет 8 л).
Топливо, использованное в последующих экспериментах, представляло собой топливо AKI 87 E10, характеристики которого представлены в приведенной ниже таблице 1.
Таблица 1. Характеристики топлива
Показатель
Способ тестирования
Единицы
Результат
ДНП (RVP)
ASTM D-5191
кПа
48,13
Ароматические
ASTM D-1319
%
19,2
Олефины
ASTM D-1319
%
11
Насыщенные
ASTM D-1319
%
69,8
Высшая теплотворная способность
МДж/кг
44,757
RON
ASTM D-2699
91,4
MON
ASTM D-2700
82,9
AKI
87,1
Неочищенные смолы
ASTM D-381
16
Очищенные смолы
ASTM D-381
<0,5 мг/100 мл
Удельная плотность при 15°C
ASTM D-4052
г/мл
0,7428
Плотность при 15°C
г/мл
0,7426
Углерод
ASTM D-5291
% мас.
82,46
Водород
ASTM D-5291
% мас.
13,98
Сера
ASTM D-5433
мг/кг
14,9
EtOH
ASTM D-5599
об.%
9,688
Вода
%
0,13414
ТНК (IBP)
ASTM D-86
°C
39,4
Исп_5
°C
54,4
Исп_10
°C
57,9
Исп_15
°C
60,2
Исп_20
°C
62,5
Исп_30
°C
66,3
Исп_40
°C
74,4
Исп_50
°C
101,7
Исп_60
°C
114,2
Исп_70
°C
125,9
Исп_80
°C
142,2
Исп_90
°C
167,2
Исп_95
°C
184,4
ТКК (FBP)
°C
207,2
Извлечено
мл
97,8
Остаток
мл
1,3
Потеря
мл
0,9
В последующих экспериментах использовали двигатель Ford EcoBoost 3,5L, V6 с искровым зажиганием, непосредственным впрыском и турбонаддувом, установленный с опытным блоком управления двигателем (ECU) с калибровкой серийного двигателя.
В представленной ниже таблице 2 приведены общие сведения о методике испытаний, использованной в экспериментах.
Таблица 2. Методика испытаний
Часть
Этап
Действие
Продолжи-тельность(мин)
Высшая точка(мин)
1.
Подготовка
Если автомобиль уже остыл после ночной процедуры осветления, его прогревают
20
20
2.
Заправка топливом
Топливный бак заполняют топливом
10
30
3.
Заправка смазочным маслом
Поддон картера очищают тремя промывками и повторно заправляют свежим базовым маслом (Сравнительный пример 1)
40
70
4.
Стабилизация, первая часть (Этап 1a)
Составляют протокол испытаний (таблица 3)
20
90
5.
Перерыв в стабилизации
Двигатель выключают
10
100
6.
Стабилизация, вторая часть (Этап 1b)
Составляют протокол испытаний (таблица 3)
20
120
7.
Замена топлива
Двигатель выключают, дают маслу остыть в течение 15 мин, два литра использованного эталонного масла (Сравнительный пример 1) удаляют через пробку отверстия для спуска масла и заменяют его смесью 1 л и 0,5 л испытываемого смазочного вещества (Сравнительные примеры 1 и 2 и Примеры 1-2) и 0,5 л извлеченного использованного эталонного масла (Сравнительный пример 1)
40
160
8.
Испытания, первая часть (Этап 2a)
Двигатель выключают
30
190
9.
Перерыв в испытаниях
Двигатель выключают
20
210
10.
Испытания, вторая часть (Этап 2b)
Составляют протокол испытаний (таблица 3), параллельно с проведением измерений.
30
240
Таблица 3. Протокол испытаний
Этап испытаний
Скорость двигателя (об./мин)
BMEP (бар) (среднее эффективное давление торможения)
Время (мин)
1
1500
4
1
2
1500
12
3
3
2000
16
3
4
3000
17
3
5
2000
2
1
6
Переходная часть
WOT (Полностью открытая дроссельная заслонка)
5
7
1500
12
3
8
2000
16
3
9
3000
17
3
10
2000
2
1
11
Переходная часть
WOT (Полностью открытая дроссельная заслонка)
5
12
1250 (охлаждение)
2
4
Общая продолжительность этапа
35
Переходная часть Протокола испытаний состоит из 10 ускорений в 300 секунд, начиная от 2000 и заканчивая 5000 об./мин с крутящим моментом 475 Нм.
Каждую децисекунду регистрировали различные параметры, включая установку момента зажигания (CAD), расход топлива (кг/час) и удельный расход топлива при испытании двигателя на тормозном стенде (BSFC) (г/кВт.час). Результаты представлены ниже.
Результаты
Опережение 0,7 CAD было установлено при 1500 об./мин для THQ (Пример 1) и NMA (Пример 2), и опережение 0,3 CAD было установлено при 3000 об./мин для NMA (Пример 2).
Таблица 4. Влияние опережения зажигания на расход топлива и удельный расход топлива при испытании двигателя на тормозном стенде (BSFC)
% преимущество перед Сравнительным примером 1
1500 об./мин
3000 об./мин
Расход топлива
BSFC
Расход топлива
BSFC
Пример 1
0,87
0,94
1,03
1,04
Пример 2
1,49
1,49
1,36
1,36
Как видно из таблицы 4, преимущества установки опережения зажигания, предоставляемые способами по настоящему изобретению, создают преимущества в требовании по расходу топлива и удельном расходе топлива при испытании двигателя на тормозном стенде по сравнению с эталонным маслом.
Для Сравнительного примера 1 (эталонное масло) или для Сравнительного примера 2 (эталонное масло с добавлением растворяющего агента Priolube 1940) не наблюдали преимущества в установке момента зажигания, требовании по расходу топлива или удельному расходу топлива при испытании двигателя на тормозном стенде.