一种双燃料发动机油及其制备方法与流程

文档序号:13683856
技术领域本发明涉及一种双燃料发动机油及其制备方法。

背景技术:
汽车燃料主要是指汽油机(点燃式发动机)用燃料和柴油机(压燃式发动机)用燃料,他们目前是当前汽车运行的主要动力来源,随着全球经济的发展,汽车保有量逐年增加,汽车尾气对环境也日益严重,已经成为空气污染的主要来源之一。因此汽车制造商在不断的完善发动机的燃烧系统,采用先进的电子控制技术和高性能的污染净化装置,使用无铅的汽油的同时,还不断的投入巨额资金,研制污染排放少、又有利于环境保护的代用燃料和代用燃料汽车。就世界范围而言,最成功的代用燃料是液化石油气(LGP)和压缩天然气(CNG)。上世纪80年代后,各种代用燃料汽车及电动汽车成了研究开发清洁燃料的热门,而作为润滑油专业生产厂家,面对市场紧迫的的机械设备润滑怎能自知不理?本专利主要针对的是当下最紧迫的双燃料发动机通用性较强的压缩天然气(CNG)混合柴油、汽油为燃烧动力的柴油、汽油发动机用油进行专门的研究,为汽车后市场提出了环保用油的新技术领域。目前,市场上的天然气专用发动机油同类型同等质量级别的油品,价格普遍比普通的汽油机油较高,难于把天然气专用发动机油推广到双燃料汽车(出租车和公交车)上使用,因此这类车辆所用的主要还是普通机油。然而,双燃料车辆使用普通机油出现了很多危害,如:1、燃气燃烧热值高,导致普通机油氧化变质加快,机油失效,引起发动机异常磨损或故障。2、燃气汽车尾气中含大量的硝化物,促使普通机油硝化,生成大量油泥,堵塞油路或生成漆膜等有害物质。3、在高温的作用下,普通机油的高灰分添加剂极易在发动机部件表面生成坚硬的沉积物,造成发动机部件磨损、引起发动机爆震、点火不及时和阀门喷火,造成发动机无力、功率不稳定等问题,导致发动机寿命缩短。4、气体燃料本身无润滑、清洗性、无法防止火花塞积炭,由于燃料气体干涩引起的阀门磨损及关闭不严;5、气-油燃料之间的频繁切换,发动机的冲击负荷较大,普通机油抗磨性不够会造成机械的过度磨损等。综上所述,开发一种性价比高,适用于汽车(特别是公交车和出租车)两用燃料发动机润滑要求的发动机油,解决普通柴\/汽油发动机油在双燃料汽车发动机上未能解决的技术问题,已是十分紧迫。研究形成的双燃料发动机专用油,将使发动机安全、高效运作,达到节能减排的目的,延长换油期、减少换油量,减少污染保护环境。随着我国节能减排、低碳环保相关政策的出台,我国燃气车辆必将迎来一个新的发展高潮,双燃料发动机油的市场需求量也将与日俱增,因此双燃料发动机油的研发与推广是十分有意义的。

技术实现要素:
本发明要解决的技术问题是提供一种可以有效解决双燃料车辆使用普通机油后所出现的机油氧化变质过快、换油周期缩短、大量油泥堵塞油路、漆膜等有害物质造成发动机部件磨损从而引起发动机寿命缩短、燃料气体干涩引起的阀门磨损及关闭不严、抗磨性不够而造成机械的过度磨损等问题的双燃料发动机油及其制备方法。为解决上述问题,本发明采用如下技术方案:一种双燃料发动机油,包括以下质量百分比的物质:优选地,所述基础油包括以下质量百分比的物质:II类加氢精制矿物基础油500N30.00%~60.00%II类加氢精制矿物基础油150N10.00%~50.00%合成酯5.00%~20.00%。一种双燃料发动机油的制备方法:包括以下制备步骤:1)将已计量好的II类加氢精制矿物基础油500N和II类加氢精制矿物基础油150N转入特定的调合反应釜中,进行冷油搅拌0.5小时后开始升温加热至45℃±5℃;2)根据润滑油调合计量控制器按照计量数转入合成酯,搅拌0.5小时,得到油酯混合基础油;3)再将在线调合油酯混合基础油进行循环过滤0.5小时,使得基础油混匀及除杂质;4)将已计量的非分散型粘度指数改进剂OCP转入含有油酯混合基础油调合反应釜中,进行搅拌1小时,经过高级润滑油调合过滤系统10微米精制过滤,然后取样检测,根据所调合的油品质量等级和粘度级别要求作为参考指标进行分析,粘度及黏度指数满足要求即可;5)再依据降凝剂T803B、汽油-燃气双燃料发动机复合剂P5274(柴油-燃气双燃料发动机油复合剂D3384)、摩擦改进剂T1003、高温抗氧剂T557、抗泡剂等添加剂的顺序,向已检测合格的油酯混合基础油中添加,添加过程需不断搅拌,添加结束后升温至55℃±5℃进行搅拌3小时,再进行第二次样品技术指标检测分析;6)样品检测合格后转入半成品库存,待包装线进行产品灌装,最后即得到本发明的双燃料发动机油。双燃料发动机大多数为汽油机或柴油机改装而成,除了使用压缩天然气或液化气外,还要使用汽油或柴油,此发动机润滑既要照顾到汽油发动机(柴油发动机)的使用特点,还要照顾到使用液化气和天然气的特点。一般的天然气燃烧状态比较单一,天然气燃烧具有更高的燃烧温度。天然气使用CNG\/LPG为燃料的发动机其尾气排放管温度高达480℃,比使用汽油、柴油的温度高出180℃~200℃,因此对机油要求相当苛刻。由于氮氧化物的生成量与燃烧温度直接相关,导致氮氧化物生成量较多,会引起油品的严重氧化硝化变质,因此要求油品具有更好的抗氧化、硝化性能。柴油、汽油等液态燃料在燃烧过程中的少量不完全燃烧产物对阀\/阀座提供非常重要的润滑作用,使用双燃料时这种润滑被削弱,因而对油品灰分所起润滑作用的依赖程度加大。油品灰分具有双重作用,灰分过低达不到有效润滑,加剧阀系磨损,灰分过高易引起阀系堵塞及熔损,导致燃烧室及活塞顶部沉积物增加,缸套及活塞环磨损,所以控制灰分是研制专用油关键。由于燃料气-油之间频繁切换,发动机冲击负荷较大,会造成轴瓦、凸轮过度磨损,对润滑油抗磨性提出了较高要求。同时,为了保持发动机清洁、防止油泥、沉积物等的大量生成,要求润滑油具有良好的清净分散性。针对上述问题,专用油开发重点是强化油品抗氧化、硝化,抗磨损和防锈性能,控制油品灰分,保证油品清净、分散及抗腐蚀性能。本课题研究的双燃料发动机油主要针对目前市场上双燃料汽车(特别是公交车和出租车)使用普通机油出现的各种问题而开发的产品。研究的内容主要包括以下方面:本项目主要是根据GB11122-2006柴油机油CF-4(20W-50、15W-50、15W-40、10W-40)、GB11121-2006中的SL(15W-40、15W-30、10W-40、10W-30)级别进行技术提升,提出了热氧化安定性、润滑性、灰分技术要求,延长油品的使用寿命。满足于双燃料机车发动机专用油要求。a、基础油的性能研究;基础油的性能好于坏是决定双燃料发动机润滑质量的首要因素,以二次加氢油与某种特种合成油共同组合的半合成作为燃气发动机用油的基础油。某特种合成油具有比PAO、酯类油和聚合醚类等更加具有优异的性能,如抗磨减磨性,抗氧化性能和降低内摩擦阻力等。但是由于价格较高,必须与价格相对较低的其他基础油复配,确定合适的复配比例,既保证双燃料发动机润滑性能的要求,又有较强的价格竞争优势。本专利经过多次研究发现合成酯(多元醇酯CE-3)是一元酸与一元醇封端,经特殊后处理工艺制成的合成酯,属于API分类中的第Ⅴ类基础油,多元醇酯具有优异的低温性能、良好的润滑性能和低挥发性等特点,具有优异的高黏度指数,良好的润滑性与抗磨性能,生物降解率达到90%以上,适宜作为环保要求的发动机油基础油,且具有良好的边界润滑性。而Ⅱ类基础油其黏度指数为90以上的高粘度基础油,Ⅱ类基础油是在一定压力下通过加氢及催化裂解而得,与常规基础油相比,具有低硫、低氮、低芳烃含量,优良的热氧化安定性和氧化安定性,较低的挥发度、优异的粘温性,良好的添加剂感受性等优点。b、添加剂的性能研究:双燃料发动机油复合剂、粘度指数改进剂、降凝剂、抗泡剂、摩擦改进剂;添加剂的性能是决定成品油质量的关键因素。燃气发动机用油的抗氧抗腐性能、防锈性能和清净分散性能等与添加剂自身的性能及添加剂与基础油的适用性能的密切关系。柴油发动机润滑油比汽油发动机润滑油的抗高温氧化性强,因为柴油的热效率高,燃烧值高于汽油,因此柴油发动机润滑油的抗高温氧化性能比汽油机油高。这就意味着双燃料发动机润滑油的高温性能要比才有机油的高温性能更好,才能满足由汽油发动机或柴油发动机改成的双燃料发动机对润滑油的性能要求。(1)双燃料发动机油复合剂柴油-燃气双燃料发动机油复合剂(D3384)是由润英联公司提供,主要是针对CF-4\/CNG的调和,选用了优质的清净剂、分散剂、抗氧抗腐剂及无灰抗氧剂、减磨剂等调制而成。用该复合剂调制的柴油机油可显著改善发动机的活塞充炭和汽缸磨损,并有优异的烟灰分散和抗氧、抗腐蚀及抗磨损性能,可有效地保护发动机和延长发动机使用寿命。同时,该添加剂能够满足Caterpillar1K、MackT8、MackT9、AL-38发动机台架试验,其6.5%~7.8%的添加量能满足APICF-4级别要求的柴油机油。汽油-燃气双燃料发动机油复合剂(P5274)是由润英联公司提供,主要是针对SL\/CNG\/LPG的调和,调配目的是乘用车发动机油、轻负荷柴机油以及四冲程摩托车油的复合剂。在不需要其他补剂的情况下,该剂可在最经济的加剂量下满足从APISG\/CD到SL\/CF质量级别的要求。(2)非分散型粘度指数改进剂OCP本专利配方中的粘度指数改进剂即选用乙烯丙烯共聚物,具有的分子结构可赋予产品多功能性。该添加剂具有良好的热氧化稳定性、低温性能、增黏以及良好的高温高剪切性能,同时具有经济性。在该专利配方中可作为粘度指数改进剂,在保证稠化能力的同时,可有效提高配方的粘度指数。本专利所用的非分散型粘度指数改进剂为公司自行生产,OCP含量为10%,100℃增粘系数在3.712值。(3)高温抗氧剂辛\/丁基二苯胺T557本项目所用选用的高温抗氧剂是一种辛\/丁基二苯胺。该剂在高档内燃机油中使用时可有效控制油品的链增长的氧化反应,减少油吸取的氧量,降低酸性物质的生成。(4)降凝剂T803降凝剂在本项目中公司将自配一种降剂混合物,主要是将聚甲基丙烯酸酯型T1-24850%与聚α烯烃T803B50%混合,该混合物比T1-248、T803B的单独使用效果更加明显,更能提高油的低温流动性,同时对基础油及其他的添加剂感受性更优越。降凝剂聚α烯烃化合物T803B所述的降凝剂T803B是聚α烯烃化合物,烯烃经过加聚反应形成的高分子化合物。这类有机聚合物通常由许多相同或不同的简单烯烃分子(如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烃以及某些环烯烃)聚合形成。降凝剂聚甲基丙烯酸酯型T1-248所述的降凝剂T1-248是一种高效的聚甲基丙烯酸酯型润滑油降凝剂。本品对国内石蜡基及中间基基础油均有较好的降凝效果,低温性能好,同时还兼有改进黏度指数的作用。(5)抗泡剂——T922剂本项目所述的T922剂是一种对含有合成磺酸盐物质油品或与发泡较强的物质的油品有高效的抗泡能力。同时,其油溶性好,使用方便,可以在任何润滑油组分中直接添加,特别适合各种牌号的发动机油及对抗泡性要求较高的,润滑油对放气性无要求的产品。(6)摩擦改进剂——非硫磷有机硼钼减摩剂T1003非硫磷有机硼钼减摩剂T1003为本企业自调添加剂,采用自配工艺,采集三氧化钼、环化蓖麻油、乙二醇胺的反应产物与双癸二酸酯,在85℃反应3.5小时后,抽真空加热2.5小时,除去水,将产物经过10微米“高级润滑油调和过滤系统”,得出一种浅红色油状物—钼氨络合物,再经过复配含氮硼酸酯的抗磨减摩剂及PAO基础油制成的复合添加剂。该剂其分子量大,分子量中含有硼原子的含氮硼酸酯可作为润滑油很好的抗磨因子,使产品富有优越的抗磨性能。其他则要求挥发性小,产品无毒,能满足油品中低硫、磷等性能要求,该产品生产和使用不会污染环境,且还可以生物降解,主要是不含硫磷等元素的有机金属羧酸盐,是环境友好型功能添加剂。本添加剂是通过加入减摩剂在摩擦副表面形成不均匀的、硬度较大的无机、有机混合吸附膜或反应膜(具有层状结构的氮化硼化合物)来降低运动部件的摩擦力,从而达到抗磨机理。本发明的有益效果是:本发明的双燃料发动机油可以有效解决双燃料车辆使用普通机油后所出现的机油氧化变质过快、换油周期缩短、大量油泥堵塞油路、漆膜等有害物质造成发动机部件磨损从而引起发动机寿命缩短、燃料气体干涩引起的阀门磨损及关闭不严、抗磨性不够而造成机械的过度磨损等问题。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明的制备工艺图。具体实施方式下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。优选地,所述基础油包括以下质量百分比的物质:参阅图1所示的一种双燃料发动机油的制备方法:基础油150N100℃运动粘度5.30mm2\/s;基础油500N100℃运动粘度10.20mm2\/s,多元醇酯100℃运动粘度20.00mm2\/s,粘度指数140时。本实例是按照专利配方进行所有原料进行计量,包括以下制备步骤:1)将已计量好的II类加氢精制矿物基础油500N和II类加氢精制矿物基础油150N转入特定的调合反应釜中,进行冷油搅拌0.5小时后开始升温加热至45℃±5℃;2)根据润滑油调合计量控制器按照计量数转入合成酯,搅拌0.5小时,得到油酯混合基础油;3)再将在线调合油酯混合基础油进行循环过滤0.5小时,使得基础油混匀及除杂质;4)将已计量的非分散型粘度指数改进剂OCP转入含有油酯混合基础油调合反应釜中,进行搅拌1小时,经过高级润滑油调合过滤系统10微米精制过滤,然后取样检测,根据所调合的油品质量等级和粘度级别要求值作为参考指标进行分析,粘度及黏度指数满足要求即可;5)再依据降凝剂T803B、汽油-燃气双燃料发动机复合剂P5274(柴油-燃气双燃料发动机油复合剂D3384)、摩擦改进剂T1003、高温抗氧剂T557、抗泡剂等添加剂的顺序,向已检测合格的油酯混合基础油中添加,添加过程需不断搅拌,添加结束后升温至55℃±5℃进行搅拌3小时,再进行第二次样品技术指标检测分析;6)样品检测合格后转入成品库存,即得到本发明的双燃料发动机油。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
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