GTL базовое масло - чистота поршней

[torcon 85 396]

Из патента Shell WO2008055976A2, самые полезные абзацы.

 

Состав масла для снижения отложений поршневых колец ДВС

Настоящее изобретение относится к смазочной композиции и к применению смазочной композиции для уменьшения отложений на поршневых кольцах двигателя внутреннего сгорания.
Предпосылки создания изобретения
В последние десятилетия широкое распространение получило использование двигателей внутреннего сгорания для транспорта и других средств производства энергии. В частности, двигатели внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, которые также известны как «дизельные двигатели» в честь Рудольфа Дизеля, который изобрел первый двигатель с воспламенением от сжатия в 1892 году, входят в число основных типов двигателей, используемых для легковых автомобилей в Европе и во всем мире для тяжелых условий эксплуатации. , а также для стационарной выработки электроэнергии в результате их высокой энергоэффективности. В двигателе внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия топливно-воздушная смесь воспламеняется путем сжатия до тех пор, пока она не воспламеняется из-за повышения температуры из-за сжатия, а не от отдельного источника воспламенения, такого как свеча зажигания, как в бензиновых двигателях.
В последние годы были разработаны двигатели внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия с удельной выходной мощностью до 60 кВт / л. Такие двигатели имеют такую высокую выходную энергию , что тепло больше не может быть устранен за счет теплообмена через блок цилиндров или головку блока цилиндров и охлаждающей жидкости или смазочного материала, в то время как на верхней кольцевой канавки, температура может превышать 250 0В результате в таких двигателях в больших количествах образуются отложения на поверхностях поршней и цилиндров, такие как сажа и масляный шлам. Это, в свою очередь, может привести к заклиниванию колец или возможному выходу из строя, например, поршневых колец, и другим связанным с этим проблемам в их работе. Еще одна проблема, связанная с высокими давлениями и температурами, заключается в том, что характеристики уплотнения поршневого кольца могут быть скомпрометированы, что приведет к попаданию газов из процесса сгорания в смазываемые части двигателя. Результатом является усиленное окисление и загрязнение применяемых смазочных масел. Это сократит требуемые интервалы замены или даже может привести к отказу смазочного масла и отложению шлама в двигателе.
Кроме того, концентрации сульфатной золы, серы и фосфора в композициях смазочного масла, обычно используемых в двигателях внутреннего сгорания, могут оказывать неблагоприятное воздействие на чистоту двигателя.
Следовательно, существует потребность в уменьшении отложений, образующихся на поршнях и цилиндрах в выхлопных газах дизельных двигателей.
Заявителями неожиданно было обнаружено, что когда смазочная композиция на основе высокопарафиновых базовых масел, содержащая непрерывный ряд изопарафинов, содержащих n, n + 1, n + 2, n + 3 и n + 4 атома углерода, где n составляет от 15 до 35 и получен из процесса Фишера-Тропша, используется для смазки двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, отложения на поршнях и канавках поршневых колец в тестах на чистоту поршней Nissan TD25 значительно меньше по сравнению с минеральными смазки на масляной основе. Краткое содержание изобретения
Соответственно, настоящее изобретение относится к смазочной композиции , содержащей базовое масло или базовую смесь масла и одну или несколько добавок, в котором смазочный состав имеет кинематическую вязкость при 100 0 C более 5,0 мм ^ / с (сСт), холодный сгибать имитируется динамическую вязкость при -15 0 с в соответствии с ASTM D 5293 менее 9500 мПа · с (Cp) и мини - роторного испытательной вязкости стоимостью менее 60000 мПа при температуре от -20 0C согласно ASTM D 4684, и где базовое масло или смесь базовых масел получена из парафиновой фракции углеводородов, синтезированной Фишером-Тропшем, и включает непрерывный ряд изопарафинов, имеющих n, n + 1, n + 2, n +3 и n + 4 атома углерода, где n составляет от 15 до 35, для уменьшения загрязнения поршневого кольца в двигателе внутреннего сгорания с заполнением верхней канавки менее 50% об. в соответствии с тестом на моющую способность Nissan TD25 (Японская организация по автомобильным стандартам (JASO) M336: 1998). Предпочтительно смазочная композиция имеет остаточное содержание углерода менее 4,8 мас.%. в соответствии с тестом на моющую способность Nissan TD25 (Японская организация по автомобильным стандартам (JASO) M336: 1998).
Настоящее изобретение, соответственно, относится к использованию смазочного материала, используемого для смазки двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, то есть дизельного двигателя, поршневого двигателя, двигателя Ванкеля и аналогичных двигателей, в которых сгорание является прерывистым. Как изложено выше, заявители обнаружили, что использование смазки, содержащей базовое масло, произведенное в синтезе Фишера-Тропша, приводит к значительному и неожиданному синергетическому увеличению чистоты поршня. Не желая быть привязанным к какой-либо конкретной теории, считается, что это может быть связано с тем фактом, что свойства базового масла приводят к снижению количества присадок, необходимых для достижения подходящего вязкостного поведения смазочной композиции, а также благодаря физическим свойствам, таким как коэффициент термодиффузии, по сравнению с базовыми маслами на основе минеральных масел.
Двигатель, для которого должен использоваться агрегат согласно изобретению, является смазанным, то есть смазка образует пленку между поверхностями частей, движущихся друг относительно друга, чтобы минимизировать прямой контакт между ними. Эта смазочная пленка снижает трение, износ и выделение чрезмерного тепла между движущимися частями. Также как движущаяся жидкость, смазка отводит тепло от поверхностей смазываемых деталей из-за трения частей, движущихся друг относительно друга или масляной пленки. Обычно двигатель внутреннего сгорания состоит из картера, головки блока цилиндров и цилиндров. Смазка обычно присутствует в картере, где коленчатый вал, подшипники и днища штоков, соединяющих поршни с коленчатым валом, погружены в смазку. Быстрое движение этих частей вызывает разбрызгивание смазки и смазку поверхностей контакта между поршневыми кольцами и внутренними поверхностями цилиндров. Эта смазочная пленка также служит уплотнением между поршневыми кольцами и стенками цилиндра, отделяя объем сгорания в цилиндрах от пространства в картере.
Не желая быть привязанным к какой-либо конкретной теории, считается, что присутствие остаточной смазочной пленки снижает температуру поршня и внутренних поверхностей цилиндра, тем самым уменьшая образование сажи и шлама.
Под «производным Фишера-Тропша» подразумевается, что базовое масло является продуктом синтеза в процессе конденсации Фишера-Тропша или получено из него. Термин «не производные Фишера-Тропша» можно интерпретировать соответственно. Топливо, произведенное в синтезе Фишера-Тропша, также может называться топливом GTL (газ-жидкость).
Реакция Фишера-Тропша превращает окись углерода и водород в углеводороды с более длинной цепью, обычно парафиновые: n (CO + 2H 2 ) = (-CH 2 -) n + nH 2 0 + тепло в присутствии подходящего катализатора и обычно при повышенных температурах (например, от 125 до 300 ° C, предпочтительно от 175 до 250 ° C) и / или давлениях (например, от 5 до 100 бар, предпочтительно от 12 до 50 бар). При желании можно использовать отношения водород: монооксид углерода, отличные от 2: 1. Окись углерода и водород могут быть получены из органических или неорганических, природных или синтетических источников, обычно либо из природного газа, либо из метана органического происхождения.
Примером процесса на основе Фишера-Тропша является SMDS (синтез среднего дистиллята Shell), описанный в «Процессе синтеза среднего дистиллята Shell», van der Burgt et al (см. Выше). Этот процесс (также иногда называемый технологией Shell «Газ-Жидкости» или «GTL») производит продукты среднего диапазона дистиллятов путем преобразования синтез-газа, полученного из природного газа (в основном из метана), в тяжелый длинноцепочечный углеводород (парафин). парафин, который затем может быть гидроконвертирован и фракционирован для получения жидкого транспортного топлива, такого как газойли, используемые в композициях дизельного топлива. Вариант процесса SMDS, использующий реактор с неподвижным слоем для стадии каталитической конверсии, в настоящее время используется в Бинтулу, Малайзия и ее газойли смешаны с газойлями, полученными из нефти, в коммерчески доступных автомобильных топливах. Благодаря процессу Фишера-Тропша базовое масло, произведенное в синтезе Фишера-Тропша, по существу не имеет или не имеет необнаруживаемых уровней серы и азота. Соединения, содержащие эти гетероатомы, имеют тенденцию действовать как отравляющие вещества для катализаторов Фишера-Тропша и поэтому удаляются из исходного синтез-газа. Это может дать дополнительные преимущества с точки зрения влияния на характеристики катализатора в топливных композициях в соответствии с настоящим изобретением. Смазочные композиции можно использовать для смазывания механических компонентов двигателя, в частности, внутреннего сгорания, такого как двигатель с воспламенением от сжатия, путем добавления к ним смазочного масла. Смазочная композиция предпочтительно содержит менее 10 мас.% Дополнительного базового масла, не полученного в процессе Фишера-Тропша. Опять же, более предпочтительно, чтобы смазочная композиция не содержала дополнительного базового масла.

 

 

 

Состав смазки согласно настоящему изобретению был составлен с использованием двух базовых масел, произведенных в синтезе Фишера-Тропша, обладающих свойствами, раскрытыми в таблице 1. Для сравнения состав смазочного материала был приготовлен на основе двух базовых масел группы III на основе минеральных масел, коммерчески доступных как Yubase 4 и Yubase 6 от SK Corporation (Yubase является зарегистрированным товарным знаком SK Corporation). Базовое масло «Группы III» - это базовое масло в соответствии с определениями American Petroleum.

Институт (API) категории I и II. Такие категории API определены в публикации API 1509, 15-е издание, приложение E, апрель 2002 г. Базовые масла группы III содержат больше или равное 90% насыщенных веществ и меньше или равное 0,03% серы и имеют индекс вязкости больше 120. согласно вышеупомянутым методам ASTM. Были использованы следующие добавки: VISCOPLEX 6-054, коммерчески доступный диспергатор и улучшитель индекса вязкости (VISCOPLEX является зарегистрированным товарным знаком Rohm GmbH & Co. KG); коммерчески доступный диспергатор сажи для дизельных двигателей; Infineum SV200 и Infineum SV150, коммерчески доступные улучшители индекса вязкости (Infineum является товарным знаком Infineum International Ltd.; SV является сокращением от ShellVis, последнее является товарным знаком Shell Chemical Company), и имеющееся в продаже сверхщелочное моющее средство (Infineum C9371). Смазочные композиции смешивали до сопоставимого VdCCS (вязкость холодного кривошипа) при -30 ° C и сравнимого VkIOOC путем надлежащего уравновешивания пары базовых масел в каждом случае, а также обработки модификатора вязкости в каждом случае.

Таблица 1: Смеси для испытаний на чистоту поршней Nissan TD25

Был проведен тест на моющую способность Nissan TD25 (Японская организация по автомобильным стандартам (JASO) M336: 1998), в ходе которого оценивалась моющая способность автомобильных дизельных масел при высоких температурах и высоких нагрузках, при моделировании высокоскоростной дорожной службы дизельного двигателя. легковой автомобиль или легкий грузовик. Спецификации JASO: Моющая процедура Nissan TD25 является частью спецификаций JASO JASO DH-I и JASO DL-I.

Тестируемый двигатель представлял собой четырехцилиндровый рядный дизельный двигатель TD25 объемом 2,5 л производства Nissan Diesel (Nissan Diesel является зарегистрированным товарным знаком Nissan Diesel Motor CO., LTD.). Двигатель был установлен на стенде для динамометрических испытаний двигателя. В качестве топлива для испытаний использовался легкий газойль 2 класса, как указано в JIS K 2202.

Испытание двигателя включало непрерывную работу двигателя со скоростью 4300 об / мин при полной нагрузке и максимальном крутящем моменте в течение 200 часов, за исключением полной замены масла через 100 часов. Температура моторного масла составляла 120 0 С, температура охлаждающей жидкости 90 0.C. После испытания оценивали состояние поршня и образовавшийся осадок. Равным образом определяли степень износа поршневых колец и металлических подшипников, масляных колец, распределительного вала и гильз цилиндров. Кроме того, был проведен анализ отработанных масел. Поршни и кольца оценивали на наличие отложений лака, износа и заедания колец. Масляные кольца были оценены на предмет засорения. Гильзы цилиндров были оценены на предмет отложений и износа. Головки цилиндров были оценены на предмет отложений в камере сгорания. Поверхности, контактирующие с маслом в двигателе, были рассчитаны на образование отложений. Использованный смазочный материал оценивали по кинематической вязкости, содержанию сажи, сульфатной золе, общему кислотному числу, общему щелочному числу, нерастворимым веществам, воде, разбавлению топлива и металлам износа. Результаты для отложений поршневых колец и заполнения верхней канавки представлены в таблице 2:

Таблица 2: Результаты испытаний Nissan TD25

Соответственно, испытания ясно показывают повышенную чистоту поршня и уменьшенное заполнение верхней канавки состава на основе GT1 по сравнению с составом на основе минерального масла Группы II.

 

https://patents.google.com/patent/WO2008055976A2

[SLASH_518 137]

Смущает, что тесты проводили на дизельном двигателе, у них, как известно, более низкие рабочие температуры по сравнению с бензиновыми двигателями. Ну и сравнивали с минералкой. Мне кажется, более актуально было бы сравнить на горячем современном турбомоторе с гидрокрекингом.

[Balbes_ 424]

15.08.2024 в 20:34, SLASH_518 сказал:

Мне кажется,...

Максимальные температуры на поверхности поршня у дизельного двигателя выше, чем у бензинового, именно поэтому масло тестировалось на дизельном двигателе.

[dasin 1 411]

15.08.2024 в 20:34, SLASH_518 сказал:

Смущает, что тесты проводили на дизельном двигателе, у них, как известно, более низкие рабочие температуры по сравнению с бензиновыми двигателями. Ну и сравнивали с минералкой. Мне кажется, более актуально было бы сравнить на горячем современном турбомоторе с гидрокрекингом.

дизеля на кодьяках греют масла похлеще бензинок... 

Изменено 28 августа 2024 пользователем dasin

[SLASH_518 137]

28.08.2024 в 21:58, dasin сказал:

дизеля на кодьяках греют масла похлеще бензинок...

А где вы прочитали, что тест был на ваговском дизеле? "двигатель представлял собой четырехцилиндровый рядный дизельный двигатель TD25 объемом 2,5 л производства Nissan Diesel"