專利名稱：用于生物柴油燃料的發動機油配方的制作方法
用于生物柴油燃料的發動機油配方
背景技術：
本公開技術涉及內燃發動機，尤其是用生物柴油燃料作為燃料的那些內燃發動機 的潤滑劑。生物柴油是由天然來源例如植物油獲得的燃料級材料的通稱。它們通常是脂肪酸 甲基酯(“FAME”)例如大豆甲基酯(“SMA”)或菜籽甲基酯(“RME”)。生物柴油燃料作 為柴油發動機的燃料變得越來越普遍。在歐洲以及其它地方柴油機小客車的越來越多的使 用部分地是這種增長的起因。當前歐洲柴油機標準允許5%生物柴油組分引入燃料中，并有 不久將允許10%生物柴油含量的征兆。同時，仍有減少柴油發動機的顆粒物排放物的壓力。Euro 5要求(預定在2009年 執行)要求顆粒物減少到0. 05g/km。實際上，此種水平僅能通過利用柴油機顆粒過濾器達 到。這些過濾器一旦它們充滿煙炱就要求再生，并且這通常通過提高過濾器溫度以燒掉煙 炱來實現。這種溫度提高通常通過燃料后噴射到發動機氣缸中來實現。然而，燃料的后噴射可能對發動機潤滑劑的燃料稀釋具有不合需要的影響，因為 汽缸壁被燃料的更多濕潤允許更多燃料遷移到潤滑劑油底殼中并蓄積在其中。生物柴油組 分的揮發性通常比常規礦物柴油燃料差，并因此此類組分在油底殼中的濃度加重。事實上， 生物柴油燃料(B05，即含5%酯)連同后噴射的使用可能導致潤滑劑的40%燃料稀釋，并且 生物柴油組分可以占稀釋劑的50%。生物柴油在這種油中的這些高水平可能導致與潤滑劑 相聯系的提高的氧化和沉積物形成。基于各種金屬化合物的清凈劑是已知的。美國專利5，688，751 (Cleveland等人， 1997年11月18日)公開了水楊酸鹽作為二沖程發動機的潤滑劑。適合的添加劑包括C16 烷基酚和C9_18或C13_18烷基水楊酸的鉀或鈉鹽。美國專利6，008，165 (Shanklin等人，1999年12月28日)公開了減少配方，尤其
是用于發動機油的配方的銅-鉛軸承腐蝕的組合物，其含有金屬過堿性組合物，該金屬過 堿性組合物包含至少一種羧酸鹽、酚鹽或磺酸鹽，其中所述金屬是鋰、鈉、鉀、鎂或鈣。實例 是鈉過堿性磺酸。所述組合物含有硼酸化分散劑。美國專利6，010, 986 (Stachew等人，1998年7月31日)公開了減少配方，尤其是 用于發動機油的配方的銅-鉛軸承腐蝕的組合物，其含有金屬過堿性組合物，該金屬過堿 性組合物包含至少一種羧酸鹽、酚鹽或磺酸鹽，其中所述金屬是鋰、鈉、鉀、鎂或鈣。所述組 合物包括基本上無硼的分散劑。本公開技術提供適合于油底殼潤滑的發動機的潤滑劑組合物，該發動機以包括生 物柴油組分的液體燃料作為燃料，該潤滑劑組合物顯示改善的耐氧化性和/或在含有一部 分生物柴油組分的潤滑劑中顯示減少的沉積物形成。這通過下文描述的堿金屬清凈劑的存 在而實現。發明概述本公開技術提供了油底殼潤滑的內燃發動機的潤滑方法，該油底殼潤滑的內燃發 動機以包含具有大約12-大約24個碳原子的羧酸的C1-C3或C1-C4烷基酯的液體燃料作
4為燃料，該方法包括向油底殼供應包含潤滑粘度的油和次要量的油溶性堿金屬鹽，例如清 凈劑的潤滑劑。還提供了潤滑劑組合物，其包含(a)潤滑粘度的油；(b)至少大約1或大約2重 量％的具有大約12-大約24個碳原子的羧酸的C1-C3或C1-C4烷基酯；和(c)次要量的堿 金屬清凈劑。可以有意讓所述酯存在于潤滑劑組合物中或它可以是由于用含所述酯的燃料 作為發動機燃料而存在。在一個實施方案中，所述酯的存在源于通過液體燃料稀釋潤滑劑。還提供了降低含有潤滑粘度的油和至少大約1重量％或大約2重量％具有大約 12-大約24個碳原子的羧酸的C1-C3或C1-C3烷基酯的潤滑劑組合物的氧化降解的方法， 所述烷基酯的存在可以源于通過液體燃料稀釋潤滑劑，該方法包括在所述潤滑劑組合物內 包括次要量的堿金屬清凈劑。發明詳述下面將通過非限制性說明描述各種優選的特征和實施方案。本文描述的潤滑劑尤其可用于潤滑用如下液體燃料作為燃料的柴油發動機，所述 液體燃料包含生物柴油燃料，即含有一定量，例如，至少2重量％的具有12-24個碳原子的 羧酸的C1-C3或C1-C4烷基酯。這些烷基可以包括甲基、乙基、1-丙基、2-丙基、正丁基、仲 丁基、異丁基或叔丁基。這些酯在液體燃料中的量可以是2-100重量％，或4-100重量％ 或5-100重量％或10-100重量％，例如，4-12重量％或5-10重量％或一般而言，2、4、5、10 或12重量％至100或90或80或50或30重量％。這些百分率一般基于不包括可存在的 任何性能添加劑的液體燃料計算。該燃料的其余部分可以是石油衍生的燃料或餾分，例如 中間餾分燃料或其它常用于作為柴油發動機燃料的石油燃料。該燃料中硫的量對于低硫燃 料可以為小于300ppm，以重量計，或對于超低硫燃料，可以為小于50ppm或小于lOppm，例如 I-IOppm S。燃料還可以含有更高水平的硫，例如至多IOOOppm或300-500ppm。存在的任何 硫可以來自生物柴油組分或石油餾分。生物柴油燃料可以源自動物脂肪和/或植物油以包括生物質來源例如植物種子， 如美國專利No. 6，166，231所述的那些。所述酯因此可以是甲基、乙基、丙基或異丙基酯。 所述羧酸可以源自天然或合成來源并且可以含有在鏈長度、支化等方面較純或單一組分的 酸，或它們可以是具有由動物或特別是植物來源獲得的酸的特征的酸的混合物。生物柴油燃料因此包括天然存在的脂肪酸的酯例如菜籽油的甲基酯，它們一般可 以通過使天然脂肪或油的甘油三酯與含1-3個碳原子的脂族醇進行酯交換制備。其它適合 的材料包括大豆油、向日葵油、椰子油、玉米油、橄欖油、棕櫚油、麻風樹油、花生油、芥花油、 巴巴蘇油、蓖麻油和芝麻油的甲基酯。這些材料包括酸的混合物，所述酸最通常具有8-24 或12-22或16-18個碳原子，具有不同支化度或不飽和度。在一個實施方案中，所述酸是不 飽和酸。例如，認為菜籽油主要包含油酸(C18)、亞油酸(C18)、亞麻酸(C18)和在一些情況 下，芥酸(C22)。在一些實施方案中，還可以包括某些量的植物油(三甘油酯)。本文描述的潤滑劑組合物包含潤滑粘度的油。所述油(有時稱為基礎油)可以選 自如美國石油學會(API)基礎油互換性指南中所規定的I-V類中的任何一種基礎油。這五 種基礎油如下
權利要求
油底殼潤滑的內燃發動機的潤滑方法，該油底殼潤滑的內燃發動機以包含具有大約12 大約24個碳原子的羧酸的C1 C4烷基酯的液體燃料作為燃料，該方法包括向油底殼供應包含潤滑粘度的油和次要量的油溶性堿金屬鹽的潤滑劑。
2.權利要求1的方法，其中所述烷基酯包括源自動物或植物來源的脂肪酸的甲基酯。
3.權利要求1或權利要求2的方法，其中所述液體燃料包含至少大約2重量％的所述 烷基酯。
4.根據權利要求1-3中任一項的方法，其中所述烷基酯的一部分已經蓄積在所述潤滑 劑油底殼中。
5.權利要求1-3中任一項的方法，其中所述液體燃料還包含中間餾分燃料。
6.權利要求1-5中任一項的方法，其中所述油溶性堿金屬鹽是清凈劑。
7.權利要求1-6中任一項的方法，其中所述堿金屬鹽包括過堿性鈉磺酸鹽清凈劑。
8.權利要求1-7中任一項的方法，其中所述堿金屬鹽的量為所述潤滑劑組合物的大約 0.01-大約5重量％。
9.權利要求1-8中任一項的方法，其中所述堿金屬鹽是鈉鹽并且按適合于為潤滑劑組 合物提供以重量計大約250-大約5000ppm的鈉的量存在。
10.權利要求1-9中任一項的方法，其中所述潤滑劑還包含大約0.05-大約5重量％堿土金屬清凈劑。
11.權利要求10的方法，其中所述堿土金屬清凈劑是具有大約1-大約12的金屬比的 鈣清凈劑并且其中所述潤滑劑含有小于500ppm鎂。
12.權利要求1-11中任一項的方法，其中所述潤滑劑還包含大約1-大約10重量％含 氮分散劑。
13.權利要求12的方法，其中所述含氮分散劑包含通過熱“烯”方法制備的琥珀酰亞胺 分散劑或通過氯方法制備的琥珀酰亞胺分散劑。
14.潤滑劑組合物，其包含(a)潤滑粘度的油；(b)至少大約1重量％的具有大約12-大約24個碳原子的羧酸的C1-C4烷基酯，該烷 基酯由液體燃料稀釋潤滑劑產生；和(c)次要量的油溶性堿金屬鹽。
15.權利要求14的潤滑劑，其中所述烷基酯包括源自動物或植物來源的脂肪酸的甲基酯。
16.權利要求14-15中任一項的潤滑劑，其中所述液體燃料包含至少大約4重量％的所 述烷基酯。
17.權利要求14-16中任一項的潤滑劑，其中所述堿金屬鹽包括過堿性鈉磺酸鹽。
18.權利要求14-18中任一項的潤滑劑，其中所述堿金屬鹽的量為所述潤滑劑組合物 的大約0.01-大約5重量％。
19.權利要求14-18中任一項的潤滑劑，其中所述堿金屬鹽是鈉鹽并且按適合于為潤 滑劑組合物提供以重量計大約100-大約IOOOppm的鈉的量存在。
20.權利要求14-19中任一項的潤滑劑，還包含大約0.05-大約5重量％的堿土金屬清 凈劑。
21.權利要求20的潤滑劑，其中所述堿土金屬清凈劑是具有大約1-大約12的金屬比 的鈣清凈劑并且其中所述潤滑劑含有小于500ppm鎂。
22.權利要求14-21中任一項的潤滑劑，還包含大約1-大約10重量％的含氮分散劑。
23.權利要求22的潤滑劑，其中所述含氮分散劑包含通過熱“烯”方法制備的琥珀酰亞 胺分散劑或通過氯方法制備的琥珀酰亞胺分散劑。
24.降低含有潤滑粘度的油和至少大約1重量％具有大約12-大約24個碳原子的羧 酸的C1-C3烷基酯的潤滑劑組合物的氧化降解的方法，該烷基酯由液體燃料稀釋潤滑劑產 生，該方法包括在所述潤滑劑組合物內包括次要量的油溶性堿金屬鹽。
25.權利要求1-13和24中任一項的方法，其中所述潤滑劑組合物是通過將其中指明的 組分混合形成的產物。
全文摘要
以生物柴油燃料(即，含具有大約12-大約24個碳原子的羧酸的C1-C4烷基酯的液體燃料)作為燃料的內燃發動機的潤滑劑當所述潤滑劑含有堿金屬清凈劑時顯示改善的耐氧化降解性。
文檔編號C10M159/24GK101960002SQ200880127529
公開日2011年1月26日 申請日期2008年12月18日 優先權日2007年12月27日
發明者C·J·瓊斯, J·亞當切夫斯卡, M·C·戴維斯 申請人:盧布里佐爾公司