СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТИ РАННЕГО ЗАЖИГАНИЯ НА НИЗКИХ ОБОРОТАХ
METHOD FOR REDUCING EARLY IGNITION PROBABILITY AT LOW RPM

Уровень техники
В идеальных условиях в обычном двигателе с искровым зажиганием нормальное сгорание происходит, когда смесь топлива и воздуха воспламеняется в камере сгорания внутри цилиндра от искры, созданной свечой зажигания. Такое нормальное сгорание, как правило, характеризуется упорядоченным и контролируемым распространением фронта пламени по камере сгорания.
Однако в некоторых случаях топливовоздушная смесь может преждевременно воспламеняться от источника воспламенения до срабатывания свечи зажигания. Это явление известно как раннее зажигание. Раннее зажигание является нежелательным, поскольку обычно приводит к значительному повышению температуры и давления в камере сгорания, что может оказывать существенное отрицательное влияние на общую эффективность и эксплуатационные качества двигателя. Раннее зажигание может привести к повреждению цилиндров, поршней и клапанов двигателя, а в некоторых случаях — даже к его выходу из строя.
В последнее время многие производители оригинального оборудования (OEM-производители) признают раннее зажигание на низких оборотах (РЗНО) как потенциальную проблему для высокофорсированных двигателей уменьшенного размера с искровым зажиганием. В отличие от явления преждевременного зажигания, наблюдавшегося в конце 50-х на высоких скоростях вращения вала двигателя, РЗНО обычно происходит на низких оборотах и при высоких нагрузках. Возникновение РЗНО может в конечном итоге привести к так называемой детонации, при которой потенциально разрушительные волны давления способны серьезно повредить поршень и/или цилиндр. Любая технология, способная уменьшить вероятность преждевременного зажигания, в т.ч. РЗНО, была бы очень желательной.
Раскрытие изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предложено применение полученного в результате процесса Фишера-Тропша базового масла в смазочной композиции для снижения вероятности возникновения раннего зажигания на низких оборотах (РЗНО) в двигателе внутреннего сгорания.
В соответствии с настоящим изобретением дополнительно предложен способ снижения вероятности возникновения раннего зажигания на низких оборотах (РЗНО) в двигателе внутреннего сгорания, включающий смазывание двигателя внутреннего сгорания смазочной композицией, содержащей базовое масло и одну или большее количество функциональных присадок, причем указанное базовое масло содержит полученное в результате процесса Фишера-Тропша базовое масло.
Признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники. Специалистами в данной области техники могут быть внесены различные изменения, не выходящие за рамки сущности настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Настоящее описание относится к применению полученного в результате процесса Фишера-Тропша базового масла в смазочной композиции для снижения вероятности возникновения раннего зажигания на низких оборотах (РЗНО) в двигателе внутреннего сгорания.
В соответствии с настоящим изобретением дополнительно предложен способ снижения вероятности возникновения раннего зажигания на низких оборотах (РЗНО) в двигателе внутреннего сгорания, включающий смазыванние двигателя внутреннего сгорания смазочной композицией, содержащей базовое масло и одну или большее количество функциональных присадок, причем указанное базовое масло содержит полученное в результате процесса Фишера-Тропша базовое масло.
Вероятность возникновения раннего зажигания в двигателе с искровым зажиганием можно оценить с использованием любого подходящего способа. В целом, такой способ может включать работу двигателя с искровым зажиганием при использовании соответствующей смазочной композиции и контроль над изменением давления в двигателе на протяжении циклов его работы, т.е. получение зависимости давления от угла поворота коленчатого вала. Возникновение раннего зажигания приводит к увеличению давления в двигателе перед искрообразованием: это может происходить в ходе некоторых циклов работы двигателя, но может не происходить в ходе других циклов. Вместо этого или в дополнение к указанному способу возможен мониторинг изменений рабочих характеристик двигателя, например, в виде максимально достижимого тормозного момента, оборотов двигателя, давления на впуске и/или температуры выхлопных газов. Вместо этого или в дополнение к указанному способу опытный водитель может провести тест-драйв транспортного средства, приводимого в движение двигателем с искровым зажиганием, чтобы оценить влияние используемой смазочной композиции, например, на степень детонации в двигателе или другие аспекты его работы. Вместо этого или в дополнение к указанному способу можно отслеживать степень повреждения двигателя из-за преждевременного зажигания, например, в связи со стуком в двигателе, в течение определенного периода времени, в течение которого двигатель с искровым зажиганием работает с использованием соответствующей смазочной композиции.
Снижение вероятности раннего зажигания может представлять собой снижение частоты возникновения раннего зажигания в двигателе и/или его последствий (например, величины изменения давления, вызванного преждевременным зажиганием). Это может проявляться в уменьшении одного или большего количества влияний преждевременного зажигания на рабочие характеристики двигателя, например, снижения тормозного момента или ограничения частоты вращения двигателя. Это может проявляться в уменьшении количества случаев или степени детонации в двигателе, в частности, в виде уменьшения случаев возникновения или устранения «взрывов». В настоящем изобретении предпочтительным является уменьшение вероятности раннего зажигания в виде уменьшения количества случаев раннего зажигания в двигателе.
Так как раннее зажигание (особенно если оно происходит часто) может привести к значительному повреждению двигателя, описанные здесь смазочные композиции могут также использоваться с целью уменьшения повреждения двигателя и/или продления его срока службы.
Способы и смазочные композиции согласно настоящему изобретению могут использоваться для достижения любой степени снижения вероятности возникновения раннего зажигания в двигателе, в т.ч. сведения его к нулю (другими словами, для предотвращения возникновения раннего зажигания). Они могут использоваться для достижения любой степени сокращения побочных эффектов раннего зажигания, например, повреждения двигателя. Они могут использоваться для достижения желаемого целевого уровня возникновения или побочного эффекта. Способ и применение согласно настоящему изобретению предпочтительно обеспечивают снижение частоты возникновения раннего зажигания в двигателе на 5% или больше, более предпочтительно — снижение на 10% или больше, еще более предпочтительно — снижение на 15% или больше и особо предпочтительно — снижение на 30% или больше.
Примеры подходящих способов измерения событий раннего зажигания на низких оборотах приведены в следующих документах SAE: SAE 2014-01-1226. SAE 2011-01-0340, SAE 2011-01-0339 и SAE 2011-01-0342. Другой пример подходящего способа измерения событий раннего зажигания на низких оборотах описано в приведенных ниже примерах.
Смазочные композиции по настоящему изобретению обычно содержат базовое масло, содержащее полученное в результате процесса Фишера-Тропша базовое масло, и одну или большее количество функциональных присадок, и они должны быть пригодны для использования в двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием. В некоторых вариантах реализации изобретения смазочные композиции согласно настоящему изобретению могут быть особенно полезны в двигателе с искровым зажиганием и турбонаддувом, в частности, двигателе с искровым зажиганием и турбонаддувом, который работает, может работать или предназначен для работы с давлением на впуске по меньшей мере 1 бар.
Базовое масло
В качестве существенного компонента смазочные композиции согласно настоящему изобретению содержат одно или большее количество полученных в результате процесса Фишера-Тропша базовых масел.
Полученные в результате процесса Фишера-Тропша базовые масла известны в данной области техники. Термин «полученное в результате процесса Фишера-Тропша» означает, что базовое масло представляет собой продукт синтеза согласно процессу Фишера-Тропша или его производное. Полученное в результате процесса Фишера-Тропша базовое масло также называется базовым маслом GTL (от англ. Gas-To-Liquids — «от газа к жидкости» или газожидкостная конверсия). Подходящие полученные в результате процесса Фишера-Тропша базовые масла, пригодные для использования в качестве базового масла в смазочной композиции по настоящему изобретению, являются маслами, которые описаны, например, в документе 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.
Содержание ароматических соединений в полученном в результате процесса Фишера-Тропша базовом масле, подходящим образом определяемое согласно документу ASTM D 4629, как правило, будет ниже 1% масс. предпочтительно ниже 0,5% масс. и более предпочтительно ниже 0,1% масс. Подходящее базовое масло имеет общее содержание парафина по меньшей мере 80% масс., предпочтительно по меньшей мере 85% масс., более предпочтительно по меньшей мере 90% масс., еще более предпочтительно по меньшей мере 95% масс. и наиболее предпочтительно по меньшей мере 99% масс. Подходящее базовое масло имеет содержание насыщенных соединений (измерения согласно IP-368) свыше 98% масс. Предпочтительно содержание насыщенных соединений в базовом масле превышает 99% масс., более предпочтительно — превышает 99,5% масс. Кроме того, предпочтительно, чтобы максимальное содержание н-парафинов составляло 0,5% масс. Также базовое масло предпочтительно имеет содержание нафтеновых соединений от 0 до менее чем 20% масс, более предпочтительно от 0,5 до 10% масс.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Как правило, полученное в результате процесса Фишера-Тропша базовое масло или смесь таких масел имеет кинематическую вязкость при 100°С (измерения согласно документу ASTM D445) в диапазоне от 1 до 30 мм/с (сСт), предпочтительно от 1 до 25 мм/с (сСт) и более предпочтительно от 2 до 12 мм/с. Предпочтительно, полученное в результате процесса Фишера-Тропша базовое масло имеет кинематическую вязкость при 100°С (измерения согласно документу ASTM D445) по меньшей мере 2,5 мм/с, более предпочтительно по меньшей мере 3,0 мм/с. В одном варианте реализации изобретения полученное в результате процесса Фишера-Тропша базовое масло имеет кинематическую вязкость при 100°С не более 5,0 мм/с, предпочтительно не более 4,5 мм/с, более предпочтительно не более 4,2 мм/с (например, GTL 4). В другом варианте реализации настоящего изобретения полученное в результате процесса Фишера-Тропша базовое масло имеет кинематическую вязкость при 100°С не более 8,5 мм/с, предпочтительно не более 8 мм/с (например, GTL 8).
2
2
Кроме того, полученное в результате процесса Фишера-Тропша базовое масло, как правило, имеет кинематическую вязкость при 40°С (измерения согласно документу ASTM D445) от 10 до 100 мм/с (сСт), предпочтительно от 15 до 50 мм/с.
Кроме того, полученное в результате процесса Фишера-Тропша базовое масло предпочтительно имеет температуру застывания (измерения согласно документу ASTM D 5950) –24°С или ниже, более предпочтительно ниже –30°С, еще более предпочтительно ниже –40°С и наиболее предпочтительно ниже –45°С.
Температура воспламенения (измерения согласно документу ASTM D92) полученного в результате процесса Фишера-Тропша базового масла предпочтительно выше 120°С, более предпочтительно даже выше 140°C.
Полученное в результате процесса Фишера-Тропша базовое масло предпочтительно имеет индекс вязкости (в соответствии с документом ASTM D 2270) в диапазоне от 100 до 200. Предпочтительно, полученное в результате процесса Фишера-Тропша базовое масло имеет индекс вязкости по меньшей мере 125, предпочтительно 130. Кроме того, предпочтительно, чтобы индекс вязкости был ниже 180, предпочтительно ниже 150.
В случае если полученное в результате процесса Фишера-Тропша базовое масло содержит смесь из двух или большего количества полученных в результате процесса Фишера-Тропша базовых масел, указанные выше значения относятся к такой смеси двух или большего количества полученных в результате процесса Фишера-Тропша базовых масел.
Описанная здесь композиция смазочного масла предпочтительно, содержит 80% масс. или больше полученного в результате процесса Фишера-Тропша базового масла.
Описанная здесь композиция смазочного масла может также содержать одно или большее количество других базовых масел, в дополнение к полученному в результате процесса Фишера-Тропша базовому маслу. При условии, что базовое масло, используемое в смазочной композиции согласно настоящему изобретению, содержит по меньшей мере одно полученное в результате процесса Фишера-Тропша базовое масло, не существует никаких особых ограничений в отношении другого(их) базового(ых) масла(ел), используемого(ых) в смазочной композиции в соответствии с настоящим изобретением, так что могут использоваться различные обычные минеральные масла, синтетические масла, а также сложные эфиры природного происхождения, такие как растительные масла. Любое базовое масло, относящееся к группе I, II, III, IV, V и т.д. согласно классификации API (от англ. American Petroleum Institute — Американский институт нефти) базовых масел по категориям, может использоваться при условии соответствия требованиям к смазочным композициям, изложенным в данном описании. Кроме того, базовое масло может содержать смеси одного или большего количества минеральных масел и/или одного или большего количества синтетических масел. Таким образом, термин «базовое масло» может относиться к смеси, содержащей больше одного базового масла.
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 ходе окончательной гидроочистки и/или депарафинизации.
Нафтеновые базовые масла обладают низким индексом вязкости (ИВ) (обычно 40-80) и низкой температурой застывания. Такие базовые масла получают из сырья с высоким содержанием нафтенов и низким содержанием парафинов и используют в основном для получения смазочных материалов, для которых первостепенное значение имеет цвет и его стабильность цвета, а ИВ и устойчивость к окислению имеют второстепенное значение.
Парафиновые базовые масла имеют более высокий ИВ (обычно свыше 95) и высокую температуру застывания. Такие базовые масла получают из сырья с высоким содержанием парафинов и используют для изготовления смазочных материалов, для которых ИВ и устойчивость к окислению имеют важное значение.
Синтетические масла включают углеводородные масла, такие как олефиновые олигомеры (в т.ч. полиальфаолефиновые базовые масла; ПАО), сложные эфиры двухосновных кислот, сложные эфиры полиолов, полиалкиленгликоли (ПАГ), алкилнафталины и депарафинизированные парафинистые изомераты.
2
32
6
16
Полиальфаолефиновые базовые масла (ПАО) и их получение хорошо известны в данной области техники. Подходящие для использования полиальфаолефиновые базовые масла включают полученные из линейных C–C, предпочтительно С–C альфаолефинов. Особенно предпочтительным сырьем для получения указанных полиальфаолефинов являются 1-октен, 1-децен, 1-додецен и 1-тетрадецен.
Предпочтительно базовое масло содержит минеральные масла и/или синтетические масла, содержащие более 80 мас.% насыщенных соединений, предпочтительно более 90% масс. (измерения согласно документу ASTM D2007).
Кроме того, предпочтительно, чтобы базовое масло содержало менее 1,0% масс., предпочтительно менее 0,03% масс. серы, в пересчете на элементарную серу и с проведением измерений согласно документу ASTM D2622, ASTM D4294, ASTM D4927 или ASTM D3120.
Предпочтительно индекс вязкости базового масла составляет более 80, более предпочтительно свыше 120 при проведении измерений согласно документу ASTM D2270.
2
2
2
Предпочтительно базовое масло имеет кинематическую вязкость при 100°С по меньшей мере 2,5 мм/с (в соответствии с документом ASTM D445), предпочтительно по меньшей мере 3 мм/с. В некоторых вариантах реализации изобретения базовое масло имеет кинематическую вязкость при 100°С в диапазоне от 3,0 до 4,5 мм/с.
Общее количество базового масла в составе смазочных композиций, предпочтительно составляет от 60 до 99% масс., более предпочтительно от 65 до 90% масс. и наиболее предпочтительно от 75 до 88% масс. в расчете на общую массу смазочной композиции.
Функциональные присадки
Смазочные композиции могут дополнительно содержать одну или большее количество функциональных присадок, например, антиоксиданты, противоизносные присадки, детергенты, диспергирующие агенты, модификаторы трения, присадки, улучшающие индекс вязкости, снижающие температуру застывания, ингибиторы коррозии, противопенные агенты, противозадирные присадки, пассиваторы металлов и вещества для восстановления уплотнения/обеспечения совместимости с уплотнением.
Примеры подходящих антиоксидантов включают, но не ограничиваясь этим, аминные антиоксиданты, фенольные антиоксиданты и их смеси. Примеры подходящих для использования аминных антиоксидантов, включают алкилированные дифениламины, фенил-α-нафтиламины, фенил-β-нафтиламины и алкилированные α-нафтиламины.
Предпочтительные аминовые антиоксиданты включают диалкилдифениламины, такие как п,п'-диоктил-дифениламин, п,п'-ди-α-метилбензил-дифениламин и N-п-бутилфенил-N-п'-октилфениламин, моноалкилдифениламины, такие как моно-трет-бутилдифениламин и монооктилдифениламин, 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 н-трет-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-п-фенилендиамин и N,N'-дифенил-п-фенилендиамин, а также фенотиазины, такие как фенотиазин и 3,7-диоктилфенотиазин.
Предпочтительные аминовые антиоксиданты включают доступные под следующими торговыми марками: Sonoflex OD-3 (компании Seiko Kagaku Co.), Irganox L-57 (компании Ciba Specialty Chemicals Co.) и фенотиазин (компании Hodogaya Kagaku Co.).
7
9
Примеры подходящих для использования фенольных антиоксидантов включают C-С разветвленные алкильные эфиры 3,5-бис(1,1-диметил-этил)-4-гидрокси-бензолпропионовой кислоты, 2-трет-бутилфенол, 2-трет-бутил-4-метилфенол, 2-трет-бутил-5-метилфенол, 2,4-ди-трет-бутилфенол, 2,4-диметил-6-трет-бутилфенол, 2-трет-бутил-4-метоксифенол, 3-трет-бутил-4-метоксифенол, 2,5-ди-трет-бутилгидрохинон, 2,6-ди-трет-бутил-4-алкилфенолы, такие как 2,6-ди-трет-бутилфенол, 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол и 2,6-ди-трет-бутил-4-этилфенол, 2,6-ди-трет-бутил-4-алкоксифенолы, такие как 2,6-ди-трет-бутил-4-метоксифенол и 2,6-ди-трет-бутил-4-этоксифенол, 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензилмеркаптооктилацетат, алкил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионаты, такие как н-октадецил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат, н-бутил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат и 2'-этилгексил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат, 2,6-ди-трет-бутил-α-диметиламин-п-крезол, 2,2'-метилен-бис(4-алкил-6-трет-бутилфенол), такие как 2,2'-метилен-бис(4-метил-6-трет-бутилфенол и 2,2-метилен-бис(4-этил-6-трет-бутилфенол), бисфенолы, такие как 4,4'-бутилиден-бис(3-метил-6-трет-бутилфенол, 4,4'-метилен-бис(2,6-ди-трет-бутилфенол), 4,4'-бис(2,6-дитрет-бутилфенол), 2,2-(ди-п-гидроксифенил)пропан, 2,2-бис(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропан, 4,4'-циклогексилиден-бис(2,6-трет-бутилфенол), гексаметиленгликоль-бис [3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат], триэтиленгликоль-бис[3-(3-трет-бутил-4-гидрокси-5-метилфенил)пропионат], 2,2'-тио[диэтил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат], 3,9-бис{1,1-диметил-2-[3-(3-трет-бутил-4-гидрокси-5-метилфенил)пропионилокси]этил}2,4,8,10-тетраоксаспиро[5,5]ундекан, 4,4'-тио-бис(3-метил-6-трет-бутилфенол) и 2,2'-тио-бис-(4,6-ди-трет-бутилрезорцин), полифенолы, такие как тетракис[метилен-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат]метан, 1,1,3-трис(2-метил-4-гидрокси-5-трет-бутилфенил)бутан, 1,3,5-триметил-2,4,6-трис(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензил)бензол, бис-[3,3'-бис(4'-гидрокси-3'-трет-бутилфенил)масляной кислоты]гликолевый эфир, 2-(3',5'-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)метил-4-(2",4"-ди-трет-бутил-3"гидроксифенил)метил-6-трет-бутилфенол и 2,6-бис(2'-гидрокси-3'-трет-бутил-5'-метилбензил)-4-метилфенол и п-трет-бутилфенол - формальдегидные конденсаты и п-трет-бутилфенол - ацетальдегидные конденсаты.
Примеры подходящих фенольных антиоксидантов включают коммерчески доступные под следующими торговыми марками: Irganox L-135 (компании Ciba Specialty Chemicals Co.), Yoshinox SS (компании Yoshitomi Seiyaku Co.), Antage W-400 (компании Kawaguchi Kagaku Co.), Antage W-500 (компании Kawaguchi Kagaku Co.), Antage W-300 (компании Kawaguchi Kagaku Co.), Irganox L109 (компании Ciba Speciality Chemicals Co.), Tominox 917 (компании Yoshitomi Seiyaku Co.), Irganox L115 (компании Ciba Speciality Chemicals Co.), Sumilizer GA80 (компании Sumitomo Kagaku), Antage RC (компании Kawaguchi Kagaku Co.), Irganox L101 (компании Ciba Speciality Chemicals Co.), Yoshinox 930 (компании Yoshitomi Seiyaku Co.).
В предпочтительном варианте реализации изобретения антиоксиданты присутствуют в количестве от 0,1 до 5,0% масс., более предпочтительно от 0,3 до 3,0% масс., и наиболее предпочтительно от 0,5 до 1,5% масс. в расчете на общую массу смазочной композиции.
Подходящие для использования противоизносные присадки включают цинксодержащие соединения, такие как соединения дитиофосфата цинка, выбранные из диалкил-, диарил- и/или алкиларил- дитиофосфатов цинка, молибденсодержащие соединения, борсодержащие соединения и беззольные противоизносные присадки, такие как замещенные или незамещенные тиофосфорные кислоты и их соли.
Дитиофосфат цинка является хорошо известной присадкой в данной области техники и может быть удобно представлен общей формулой II:
2
5
где группы R–R могут быть одинаковыми или различными, и каждая 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, причем 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 группы R–R отличаются друг от друга, могут использоваться отдельно или в смеси с соединениями дитиофосфата цинка, в которых группы R–R являются одинаковыми.
Примеры подходящих дитиофосфатов цинка включают коммерчески доступные под следующими торговыми марками: Lz 1097, Lz 1395, Lz 677A, Lz 1095, Lz 1370, Lz 1371, и Lz 1373 (компании Lubrizol Corporation); OLOA 267, OLOA 269R, OLOA 260 и OLOA 262 (компании Chevron Oronite); HITEC 7197 и HITEC 7169 (компании Afton Chemical).
Примеры молибденсодержащих соединений могут включать в себя дитиокарбаматы молибдена, соединения трехатомного молибдена, например, описанные в публикации WO 98/26030, сульфиды молибдена и дитиофосфат молибдена.
Подходящие для использования борсодержащие соединения включают сложные эфиры борной кислоты, борированные жирные амины, борированные эпоксиды, бораты щелочных металлов (или смеси щелочных или щелочноземельный металлов) и борированные сверхосновные соли металлов.
Как правило, смазочные композиции могут содержать от 0,4 до 1,2% масс. противоизносной присадки в расчете на общую массу смазочной композиции.
Типичные детергенты, которые могут использоваться в смазочных композициях, включают один или большее количество салицилатных и/или фенолятных и/или сульфонатных детергентов.
Однако, поскольку органические и неорганические основные соли металлов, используемые в качестве детергентов, могут внести свой вклад в содержание сульфатной золы в смазочной композиции, в предпочтительном варианте реализации изобретения количества таких присадок сведены к минимуму. Кроме того, для поддержания низкого уровня серы предпочтительными являются салицилатные детергенты.
Для поддержания общего содержания сульфатной золы в смазочной композиции на уровне предпочтительно не выше 2,0% масс., более предпочтительно на уровне не выше 1,0% масс. и наиболее предпочтительно на уровне не выше 0,8% масс., в расчете на общую массу смазочной композиции, указанные детергенты предпочтительно используют в количествах в диапазоне от 0,05 до 20,0% масс., более предпочтительно от 1,0 до 10,0% масс. и наиболее предпочтительно в диапазоне от 2,0 до 5,0% масс. в расчете на общую массу смазочной композиции.
Кроме того, детергенты могут независимо иметь значение ОЩЧ (общее щелочное число) 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 при измерениях согласно ISO 3771.
Смазочные композиции могут дополнительно содержать беззольные диспергаторы, предпочтительно примешанные в количестве в диапазоне от 5 до 15% масс. в расчете на общую массу смазочной композиции.
Примеры подходящих для использования беззольных диспергаторов включают полиалкенильные сукцинимиды и полиалкенильные сложные эфиры янтарной кислоты, раскрытые в патентах Японии №№ 1367796, 1667140, 1302811 и 1743435. Предпочтительные диспергаторы включают борированные сукцинимиды.
Примеры улучшающих индекс вязкости веществ, которые могут использоваться в смазочных композициях, включают стирол-бутадиеновые сополимеры, стирол-изопреновые звездчатые сополимеры, полиметакрилатные сополимеры и этилен-пропиленовые сополимеры. Такие улучшающие индекс вязкости вещества могут использоваться в количестве в диапазоне от 1 до 20% масс. в расчете на общую массу смазочной композиции.
Полиметакрилаты могут использоваться в смазочных композициях в качестве присадок, снижающих температуру застывания. В качестве ингибиторов коррозии можно использовать алкенилянтарную кислоту или ее сложноэфирные компоненты, соединения на основе бензотриазола и тиодиазола.
Такие соединения, как полисилоксаны, диметилполициклогексан и полиакрилаты могут использоваться в смазочных композициях в качестве противопенных агентов.
Соединения, которые могут использоваться в смазочных композициях в качестве веществ для восстановления уплотнения или обеспечения совместимости с уплотнением, включают, например, коммерчески доступные ароматические сложные эфиры.
Смазочные композиции могут быть без затруднений получены с использованием обычных методов составления композиций путем смешивания одного или большего количества базовых масел с одним или большим количеством присадок.
Данное описание также предусматривает применение смазочной композиции, содержащей полученное в результате процесса Фишера-Тропша базовое масло и одну или большее количество функциональных присадок в картере двигателя с искровым зажиганием для снижения вероятности возникновения раннего зажигания.
Для облегчения понимания настоящего изобретения приведены следующие примеры определенных аспектов некоторых вариантов реализации изобретения. Ни в коем случае следующие примеры не должны истолковываться как ограничивающие или определяющие весь объем изобретения.
Примеры
Смазочные композиции, содержащие базовое масло и пакет присадок, составляли как указано в таблице 1 ниже. Все композиции получали путем смешивания базовых масел, модификатора вязкости и пакета присадок с использованием обычных способов смешивания.
2
2
Базовое масло в примере 1 представляло собой бинарную смесь GTL 4 и GTL 8. GTL 4 представляет собой полученное в результате процесса Фишера-Тропша базовое масло, имеющее кинематическую вязкость при 100°С (ASTM D445) приблизительно 4 сСт (мм/с). Базовое масло GTL 4 может быть без затруднений получено согласно способу, описанному, например, в документе WO02/070631. Масло GTL 8 представляет собой полученное в результате процесса Фишера-Тропша базовое масло, имеющее кинематическую вязкость при 100°С (ASTM D445) приблизительно 8 сСт (мм/с). Базовое масло GTL 8 может быть без затруднений получено согласно способу, описанному, например, в документе WO02/070631.
Базовое масло, использованное в сравнительном примере 1, представляет собой смесь Yubase 4 и Yubase 6. Оба компонента коммерчески доступны от SK Lubricants.
Пакет присадок в примере 1 и сравнительном примере 1 был идентичен и содержал детергент, антиоксидант, модификатор вязкости, диспергатор, противоизносную присадку, присадку, снижающую температуру застывания, противопенную присадку и ингибитор коррозии.
Композиции примера 1 и сравнительного примера 1 были составлены таким образом, чтобы соответствовать тем же эксплуатационным требованиям, используя один и тот же пакет присадок. Поскольку базовые масла в примере 1 и сравнительном примере 1 отличаются, содержание модификатора вязкости в каждом примере регулировали таким образом, чтобы смазочная композиция имела одни и те же вязкостные характеристики. Поэтому композиции в примере 1 и сравнительном примере 1 практически идентичны с точки зрения KV100 (кинематическая вязкость при 100°С), KV40 (кинематическая вязкость при 40°C), CCS@-30°C (моделирование холодного запуска двигателя при –30°С) и HTHS@150°C (вязкость при высокой температуре и высокой скорости сдвига при 150°C). Кроме того, считается, что РЗНО в малой степени зависит или вообще не зависит от типа модификатора вязкости или его концентрации, поэтому приведенные ниже пример 1 и сравнительный пример 1 предоставляют сравнимые данные с точки зрения возникновения РЗНО.
Таблица 1
Пример 1 (% масс.)
Сравнительный пример 1 (% масс.)
GTL 8
40
0
GTL 4
36,25
0
Yubase 4
0
59,55
Yubase 6
0
13
Модификатор вязкости
4,8
8,5
Пакет присадок
18,95
18,95
Всего (% масс.)
100
100
Композиции примера 1 и сравнительного примера 1 подвергали следующим испытаниям для измерения событий РЗНО и частоты их возникновения.
Метод испытаний для измерения РЗНО
Протокол испытаний, используемый для измерений событий РЗНО, включал проведение испытания в квазистационарном состоянии на современном бензиновым двигателе объемом 2,0 л с прямым впрыском и турбонаддувом. Испытание предусматривало работу двигателя в условиях, при которых, как известно, возможно возникновение раннего зажигания на низких оборотах. Элементы управления двигателем были настроены таким образом, чтобы в этих условиях не допускать искажения результатов вследствие настроек двигателя. В этих условиях двигатель проработал в устойчивом состоянии на протяжении 25 000 циклов двигателя (один сегмент теста). Эту последовательность повторяли в течение 16-часового периода для обеспечения статистической значимости результатов. Данные измерений в ходе испытаний включали давление сгорания во всех четырех цилиндрах двигателя и идентификацию циклов сгорания, в которых возникало раннее зажигание на низких оборотах. Эти циклы подсчитывали и среднее количество циклов в окне 25 000 циклов двигателя использовали для количественной оценки каждого масла.
В ходе испытаний использовали следующие тестовые условия:
Крутящий момент/ВМЕР (от англ. brake mean effective pressure — среднее эффективное тормозное давление) — 290 Нм/18,3 бар
Обороты двигателя — 2000 об/мин
Расположение топливного инжектора — сбоку
Форсунки охлаждения поршней — присутствует, с отлитыми масляными каналами в поршне для улучшения охлаждения
Время впрыска — 303° до ВМТ (верхней мертвой точки)
Время искры — 0° до ВМТ
Рециркуляция выхлопных газов — нет
Температура охлаждающей жидкости — 70°С
Тип топлива — Haltermann EEE, 93 AKI
В таблице ниже приведено среднее количество циклов с РЗНО на сегмент теста для смазочных материалов примера 1 и сравнительного примера 1.
Таблица 2
Пример
Среднее общее количество циклов с РЗНО на сегмент теста
Пример 1
2,3
Сравнительный пример 1
3,6
Результаты, приведенные в таблице 2, показывают, что смазочный материал примера 1, содержащий полученное в результате процесса Фишера-Тропша базовое масло, связан с уменьшением вероятности возникновения РЗНО по сравнению со смазочным материалом сравнительного примера 1 (содержащим другое, не полученное в результате процесса Фишера-Тропша, базовое масло Группы III).