CN111100737A

CN111100737A - 一种兼容低速早燃预防性能的低黏度节能型汽油发动机油

Info

Publication number: CN111100737A
Application number: CN201811270204.1A
Authority: CN
Inventors: 金佳佳; 王向阳; 黄海鹏; 雷凌; 鄂红军; 陈钊锋; 赵佳洋; 孙瑞雨
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2020-05-05

Abstract

本发明公开了一种兼容低速早燃预防性能的低黏度节能型汽油发动机油，包括以下重量份的组分：发动机油复合剂10.0‑12.0份，黏度指数改进剂4.0‑7.0份，摩擦改进剂0.8‑1.2份，降凝剂0.3‑0.5份，基础油83.0‑87.0份。本发明汽油发动机油不仅满足SN/GF‑5 0W‑16规格要求，而且通过了丰田汽车对燃油经济性以及兼容LSPI预防性能等特殊要求。本发明所述兼容LSPI预防性能的低黏度节能型汽油发动机油不仅可有效降低润滑油的摩擦系数，改善发动机的燃油经济性，同时具有优异的低温性能、抗剪切性能和良好的耐久性能。

Description

一种兼容低速早燃预防性能的低黏度节能型汽油发动机油

技术领域

本发明属于内燃机用发动机油技术领域，具体涉及一种兼容低速早燃预防性能的低黏度节能型汽油发动机油。

背景技术

当前全球节能环保意识不断增加，环保排放法规越来越严格，车辆及其发动机技术也日益发展，润滑技术也不断进步。随着排放规格的不断升级，很多国家对车辆的燃油经济性提出了更严格的要求，以响应政府号召从而达到降低二氧化碳排放等。因此提升燃油经济性成为各大车厂和润滑油公司最为重要的研究项目。下表列举了主要国家和地区对燃油经济性的要求。从下表可以看出，燃油消耗目标值越来越苛刻，其中中国从2015年的6.9L/100m降低到2020的5.0L/100km，年降幅达5.5％，欧盟、美国、日本等与此类似。

主要国家和地区燃油消耗目标对比

燃油经济性改善可以从发动机和润滑油两方面入手。一方面，较小尺寸和涡轮增压发动机有助于获得燃油经济性，但是在低速情况下会带来提前点火的问题造成发动机的损害。另一方面，通过发动机油的不断优化来减小发动机的摩擦从而提高燃油经济性的方法受到了广泛的关注。国内外对润滑油黏度与燃料经济性之间的关系进行了大量研究，结果表明，降低油品黏度可以提高发动机输出功率，有利于发动机燃油经济性的改善，相对于发动机硬件的改进，该方法更加廉价并容易实现。

发明内容

本发明目的在于提供一种兼容低速早燃(LSPI，Low Speed Pre-Ignition)预防性能的低黏度节能型汽油发动机油。本发明汽油发动机油能够满足SN/GF-5规格要求(包含但不限于0W-16润滑油)，黏度范围为6.1～8.2mm²/s，低温动力黏度(-35℃)在4000mPa·s以下。本发明汽油发动机油能够满足丰田汽车对发动机油兼容LSPI预防的性能要求。

为实现上述目的，本发明采用的发动机油复合剂采用了水杨酸钙和水杨酸镁的组合方式，从LSPI的角度出发降低了钙元素含量，同时补强复合剂的清净性，增加水杨酸镁。分散剂采用了硼系分散剂和非硼系分散剂结合的方式，具有更好的低温分散效果，以及更低的黏度，有助于节能改善。

具体而言，本发明采用如下技术方案：

一种兼容低速早燃预防性能的低黏度节能型汽油发动机油，包括以下重量份的组分：

发动机油复合剂10.0-12.0份，

黏度指数改进剂4.0-7.0份，

摩擦改进剂0.8-1.2份，

降凝剂0.3-0.5份，

基础油83.0-87.0份。

其中所述发动机油复合剂中清净剂为水杨酸钙和水杨酸镁，分散剂为硼系分散剂和非硼系分散剂的混合物。

进一步地，所述发动机油复合剂中水杨酸钙的含量为8-15％，水杨酸镁的含量为5-10％；或者，所述发动机油复合剂中钙的含量为1.1-1.6％，镁的含量为0.4-0.8％。

优选地，所述发动机油复合剂中水杨酸钙的含量为11％，水杨酸镁的含量为7％；或者，所述发动机油复合剂中钙的含量为1.4％，镁的含量为0.6％。

所述发动机油复合剂中分散剂包括硼系分散剂和非硼系分散剂，所述发动机油复合剂中分散剂的含量为4-7％。

进一步地，所述非硼系分散剂优选采用丁二酰亚胺分散剂。

所述发动机油复合剂还包括适量基础油。

研究发现，钙元素对LSPI有负面影响，磷元素和钼元素对LSPI有正面作用。因此发动机油配方中要求尽量降低钙元素含量。本发明从源头上对发动机油复合剂进行了设计，清净剂采用全水杨酸(即水杨酸钙和水杨酸镁)的组合，分散剂采用硼系分散剂和非硼系分散剂结合的方式，并严格控制各组分含量；经多次试验有效证明了配方的可靠性。并且在配方中采用钼盐减摩剂，实验结果证明本发明汽油发动机油可有效降低油品的摩擦系数，提高燃油经济性。丰田LSPI台架试验结果表明，采用本发明所述汽油发动机油复合剂制备的汽油发动机油表现出良好的兼容LSPI预防的性能，可有效降低LSP发生频次，有效缓解了客户发动机及其相关车辆上的低速早燃现象，并有优异的节能改善效果。

本发明所述黏度指数改进剂为PMA型黏度指数改进剂，优选非分散性、剪切稳定指数(SSI)约为5的PMA(或小于等于5)。通过实践表明，所选黏度指数改进剂调合的油品表现出优异的抗剪切性能，油品性能满足客户要求。

所述摩擦改进剂优选为二烷基二硫代氨基甲酸钼。进一步地，以钼成分计，二烷基二硫代氨基甲酸钼在所述汽油发动机油中的含量量为0.1wt％～0.12wt％。

本发明可选用本领域已知的降凝剂，如润英联、雅富顿等公司生产的产品。为了进一步提高所述汽油发动机油的综合性能(如抗乳化性等)，本发明优选润英联生产的降凝剂。

本发明所述基础油优选为III+类基础油。该类基础油在100℃的运动黏度优选4.1～4.3mm²/s，黏度指数优选大于133的高黏度指数基础油。进一步地，所述III+类基础油在100℃运动黏度4.18mm²/s，黏度指数133。

进一步地，所述兼容低速早燃预防性能的低黏度节能型汽油发动机油总重量为100份。

作为本发明的进一步优选实施方式，所述兼容LSPI预防性能的低黏度节能型汽油发动机油由以下重量百分比含量的组分组成，

发动机油复合剂10.4％，

黏度指数改进剂4.55％，

摩擦改进剂1.0％，

降凝剂0.3％，

III+基础油(100℃运动黏度4.18mm²/s，黏度指数134)余量。

该配方具有摩擦系数低，燃油经济性好，抗剪切性能优异，在保护发动机的同时可有效降低LSPI发生频次。

本发明所采用发动机油复合剂、黏度指数改进剂、摩擦改进剂、降凝剂和基础油研制而成的兼容低速早燃预防性能的低黏度节能型汽油发动机油满足丰田0W-16的技术要求，通过优选各组分和用量，使所得组合物具有良好的协同效应，表现出优异的节能改善效果，可以有效降低LSPI发生频次，具有良好的抗剪切性、通过发动机耐久台架试验等。

本发明进一步提供了上述兼容LSPI预防性能的低黏度节能型汽油发动机油的制备方法，包括：将摩擦改进剂在60-70℃预热(一般8-10h)；将基础油、发动机油复合剂、黏度指数改进剂和降凝剂按配比加入调合釜，升温至60-65℃；待温度上升至60℃后，再将预热摩擦改进剂按配比加入到调合釜中，保持温度60-65℃条件下搅拌均匀(例如至少搅拌1h，一般大批量调合脉冲搅拌时间不低于100min)，制成产品。

经过模拟试验和台架试验证明，本发明提供的兼容LSPI预防性能的低黏度节能型汽油发动机油，可以有降低摩擦系数，改善燃油经济性，降低LSPI发生频次，具有优异的抗剪切性能，可以为发动机提供良好保护，可以满足丰田汽车对发动机油节能改善型以及对低速早燃预防性能的要求，产品同时满足SN/GF-5(包含但不局限于0W-16)，技术效果明显。复配后的油品黏度指数180以上，低温动力黏度(-35℃)在4000mPa·s以下；经过MTM试验证明，复配后的润滑油可有效降低摩擦系数，经HFRR试验证明；复配后的润滑油磨斑直径变小。该技术应用范围广，0W-16产品可广泛应用于丰田旗下非涡轮增压发动机及其相应的车辆，0W-20产品可广泛应用于丰田旗下涡轮增压发动机及其相应的车辆。

附图说明

图1表示实验例1测试样品的LSPI试验结果。

图2表示实验例1测试样品的燃油经济性测试油结果。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。

以下实施例兼容LSPI预防性能的低黏度节能型汽油发动机油的制备方法包括：将摩擦改进剂在60-70℃预热8-10h；将基础油、发动机油复合剂、黏度指数改进剂和降凝剂按配比加入调合釜，升温至60-65℃；待温度上升至60℃后，再将预热摩擦改进剂按配比加入到调合釜中，保持温度60-65℃条件下搅拌均匀(至少搅拌1h，一般大批量调合脉冲搅拌时间不低于100min)，制成产品。

以下实施例所用发动机油复合剂配方：水杨酸钙11％，水杨酸镁7％，分散剂5％，所述分散剂包括硼系分散剂和丁二酰亚胺分散剂，基础油余量。

以下实施例所用摩擦改进剂为二烷基二硫代氨基甲酸钼。以下实施例采用润英联生产的降凝剂。以下实施例采用非分散性、剪切稳定指数(SSI)约为5的PMA型黏度指数改进剂，购自盈创德固赛公司。

实施例1

兼容低速早燃预防性能的低黏度节能型汽油发动机油，由以下重量份的组分组成：

发动机油复合剂10.4％，

黏度指数改进剂4.55％，

摩擦改进剂1.0％，

降凝剂0.3％，

III+基础油(100℃运动黏度4.094mm²/s，黏度指数134)余量。

实施例2

发动机油复合剂10.4％，

黏度指数改进剂7.0％，

摩擦改进剂1.0％，

降凝剂0.3％，

III+基础油(100℃运动黏度4.094mm²/s，黏度指数134)余量。

实施例3

发动机油复合剂10.0％，

黏度指数改进剂4.45％，

摩擦改进剂1.0％，

降凝剂0.3％，

基础油余量。

实施例4

发动机油复合剂10％，

黏度指数改进剂15％，

二烷基二硫代氨基甲酸钼，加入量以钼成分计为0.1％，

降凝剂0.5％，

基础油余量。

实施例5

发动机油复合剂9％，

黏度指数改进剂12.7％，

二烷基二硫代氨基甲酸钼0.6％，

降凝剂0.3％，

基础油余量。

实验例1

实验对象：

实验组1：实施例1兼容LSPI预防性能的低黏度节能型汽油发动机油；

实验组2：实施例2兼容LSPI预防性能的低黏度节能型汽油发动机油；

对照组1：丰田0W-20发动机油

对照组2：普通市售SN 0W-20产品。

1实验室配方验证

LSPI试验结果见图1，参考油为对照组1。结果表明，与对照组1比较，实验组1可以有效降低LSPI发生频次，本发明与参考油分别对应的LSPI发生频次比值远小于1/6。

2减摩性能

采用从德国OPTIMOL公司引进的

4型摩擦磨损试验机验证减摩剂的减摩节能性能。

试验条件为：

温度：80℃；负荷：200N；频率：50Hz；振幅：1.0mm；运行周期：2h。

按上述试验条件对实验组与对照组进行分析，结果如下表1所示。

表1SRV试验结果

组别	实验组1	实验组2	对照组1	对照组2
					平均摩擦系数	0.070	0.072	0.079	0.081
磨斑直径，mm	0.402	0.405	0.594	0.605
					节能效果	★★★	★★★	★★	★

表1的数据表明，实施例1、2油品的摩擦系数显著优于普通市售油，说明本发明所述发动机油具有十分优异的节能效果。同时，油品磨斑直径要优于普通市售油，说明本发明所述发动机油在实现节能的同时对油品的抗磨损性能也有一定程度的改善。

3黏温性能

采用100℃运动黏度、黏度指数、低温动力黏度、低温泵送黏度等指标来评价本发明所述低黏度高效节能型发动机油的黏温性能。运动黏度是用于反映油品内摩擦力的大小，表示油品的油性和流动性的指标。黏度指数反映油品黏度随温度变化的程度，越高说明黏度受温度的影响越小，黏温性越好。低温动力黏度与低温下发动机的启动性能密切相关，如果发动机油在启动温度下太黏稠，将会使运动部件黏滞，使发动机曲轴转动达不到规定转速而无法启动。低温泵送黏度反映低温下发动机油能否连续地、充分地供给油泵入口的能力，该黏度过大易出现空气夹带，抽空现象，使油不能够流向泵入口，导致启动磨损。所得结果如下表2所示。

表2

由表2可以看出，本发明所述低黏度高效节能型发动机油的黏度指数可达210以上，低温动力黏度明显市售油品，低温泵送黏度也优于市售油品，说明该油品具有优异的黏温性能，极佳的低温启动性能，可有效降低启动磨损，更好的保护发动机。

4节能改善效果

燃油经济性测试油结果见图2。从图2中可以看出，本发明实验组1相对丰田0W-20表现出良好的燃油经济改善效果，燃油经济性可提高1.0％。

对本发明其他实施例所得兼容LSPI低速早燃预防性能的发动机油重复上述试验，得到相同试验结论，篇幅所限，此处不再一一说明。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种兼容低速早燃预防性能的低黏度节能型汽油发动机油，其特征在于，包括以下重量份的组分：

发动机油复合剂10.0-12.0份，

黏度指数改进剂4.0-7.0份，

摩擦改进剂0.8-1.2份，

降凝剂0.3-0.5份，

基础油83.0-87.0份；

其中，所述发动机油复合剂中清净剂为水杨酸钙和水杨酸镁，分散剂为硼系分散剂和非硼系分散剂的混合物；

所述发动机油复合剂中水杨酸钙的含量为8-15％，水杨酸镁的含量为5-10％；或者，所述发动机油复合剂中钙的含量为1.1-1.6％，镁的含量为0.4-0.8％；

所述发动机油复合剂中分散剂的含量为4-7％。

2.根据权利要求1所述的汽油发动机油，其特征在于，所述发动机油复合剂中水杨酸钙的含量为11％，水杨酸镁的含量为7％；或者，所述发动机油复合剂中钙的含量为1.4％，镁的含量为0.6％。

3.根据权利要求1或2所述的汽油发动机油，其特征在于，所述非硼系分散剂为丁二酰亚胺分散剂。

4.根据权利要求1-3任一项所述的汽油发动机油，其特征在于，所述摩擦改进剂为二烷基二硫代氨基甲酸钼。

5.根据权利要求1-4任一项所述的汽油发动机油，其特征在于，所述黏度指数改进剂为PMA型黏度指数改进剂，优选为非分散性、剪切稳定指数小于等于5的PMA型黏度指数改进剂。

6.根据权利要求1-5任一项所述的汽油发动机油，其特征在于，所述基础油为III+类基础油，优选在100℃的运动黏度优选4.1～4.3mm²/s，黏度指数优选大于133的高黏度指数基础油；更优选所述III+类基础油在100℃运动黏度4.18mm²/s，黏度指数133。

7.根据权利要求1-6任一项所述的汽油发动机油，其特征在于，总重量为100份。

8.根据权利要求1-6任一项所述的汽油发动机油，其特征在于，由以下重量百分比含量的组分组成，

发动机油复合剂10.4％，

黏度指数改进剂4.55％，

摩擦改进剂1.0％，

降凝剂0.3％，

余量为100℃运动黏度4.18mm²/s，黏度指数134的III+基础油。

9.根据权利要求1-8任一项所述的汽油发动机油，其特征在于，所述汽油发动机油满足SN/GF-5规格要求，黏度范围为6.1～8.2mm²/s，低温动力黏度(-35℃)在4000mPa·s以下；和/或，所述汽油发动机油黏度范围为6.1～8.2mm²/s。

10.权利要求1-9任一项所述汽油发动机油的制备方法，其特征在于，包括：将摩擦改进剂在60-70℃预热；将基础油、发动机油复合剂、黏度指数改进剂和降凝剂按配比加入调合釜，升温至60-65℃；待温度上升至60℃后，再将预热摩擦改进剂按配比加入到调合釜中，保持温度60-65℃条件下搅拌均匀，制成产品。