本发明涉及润滑油技术领域，特别是涉及一种具有同时降低机油和燃油消耗功能的汽车发动机润滑油及其制备方法。
背景技术
汽车发动机润滑油，简称发动机油，主要润滑发动机气缸与活塞环、进排气阀、蜗轮增压器、曲轴和凸轮轴轴承等部件摩擦副，起抗磨、密封、冷却、防锈、清净、减震等作用。发动机油有一个最重要的指标是100℃的运动粘度，简称kv100，它是衡量油品内摩擦阻力的主要指标，油品的高温粘度等级就是按kv100来区分的。油品的粘度直接决定它的抗磨润滑作用、密封效果和发动机内部能耗。油品的粘度越高，承载能力越强、抗磨保护越好、密封效果越好，但发动机内部能耗越高；油品的粘度越低，承载能力越小、抗磨作用越差、密封效果越差，但发动机内部能耗越低。发动机油的密封效果关系到机油消耗，发动机内部能耗直接影响汽车燃油消耗。密封性能越好，机油消耗越低；密封性能越差，机油消耗越大。发动机内部能耗越高，汽车燃油消耗越大；发动机内部能耗越低，汽车燃油消耗越小。这样，发动机油的粘度实际直接影响了汽车机油的消耗和燃油的消耗。这是一对矛盾体，提高发动机油的粘度可降低机油消耗，但却增加了燃油消耗。
随着汽车制造技术的发展和汽车排放环保法规的升级，发动机的工作条件越来越苛刻，需要与之相匹配的发动机油。我国汽车发动机油的标准依api标准制定，api采用的是配方认证许可制度。通过api认证的配方主要由国际著名润滑油添加剂公司研发，润滑油制造商按其通过api认证的标准配方生产，以满足api的标准要求。但这引发了另一问题，添加剂公司提供的配方通过认证的条件是标准工况—新车和特定的工作条件，发动机油设计的粘度配置较小。实际运行的车辆因运行里程不同、车辆材质不同、工作状况不同、发动机制造精度不同，发动机各摩擦副的磨损状况不同、间隙不同，在同一粘度级别内很难用添加剂公司的低粘配方解决各种汽车发动机的润滑。结果是对大部分车辆使用这种标准配方油品出现机油压力低、机油消耗大(以奥迪、奔驰、宝马、帕萨特等欧系车为最)、发动机噪音大、机油寿命短、发动机故障频繁等等问题。鉴于此，一些润滑油制造商在使用标准配方的基础上通过提高发动机油粘度来解决这些问题，但随之而来产生发动机燃油消耗过大、车辆动力下降、不适应新车和车况较好的车辆等新问题。
现有技术中有一些用于润滑油的添加剂，采用添加纳米颗粒的方式降低润滑油的摩擦系数，但是纳米颗粒与润滑油不相溶，且添加剂量太大导致灰分高于发动机油标准，而且成本偏高，得不偿失。因此，现有汽车发动机油在使用中存在机油消耗高、燃油消耗高的问题，现有技术中目前还没有润滑油配方能够解决好同时降低机油消耗和发动机燃油消耗的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种具有同时降低机油和燃油消耗功能的汽车发动机润滑油及其制备方法，能够在满足汽车发动机润滑要求的前提下同时解决发动机油消耗高、发动机燃油消耗高的问题，并延长发动机油和发动机的使用寿命，从而更加适于实用。
为了达到上述第一个目的，本发明提供的具有同时降低机油和燃油消耗功能的汽车发动机润滑油的技术方案如下：
一种具有同时降低机油和燃油消耗功能的汽车发动机润滑油，其特征在于，包括以下按质量百分计的原料：复合添加剂、0.3-0.5％认证配方要求的降凝剂、用量不超过9％的认证配方要求的粘指剂、60-75％认证配方要求的基础油、5-10％烷基萘合成基础油、0.3％～1.0％的有机聚合物摩擦改进剂，其中，所述复合添加剂为通过api配方认证的标准复合添加剂，用量为认证配方所要求的添加量，其余原料根据复合添加剂的用量在各自所述百分比范围内选择，调配出的成品油理化指标符合api相应级别要求，其中成品油的100℃运动粘度达到粘度级别中的中等偏上值要求。
本发明的汽车发动机润滑油中的原料中，复合添加剂应当选通过用api配方认证的标准复合添加剂，如汽油机油复合添加剂(调汽油机油)雅富顿公司的hitec9490或hitec11100、或润英联公司的p6660等，用量为10.1wt.％～13.5wt.％：或柴油机油复合添加剂(调柴油机油)润英联公司的d3494、雅富顿公司的hitec1255，用量为13.2wt.％～16.2wt.％。相应的，降凝剂、粘指剂、基础油则应当采用认证配方要求的型号，如降凝剂为聚甲基丙烯酸酯、或醋酸乙烯酯/反丁烯二酸酯共聚物；粘指剂为分散型烯烃共聚物、或氢化苯乙烯异戊二烯；基础油为ⅱ类加氢裂化石蜡基基础油、ⅲ类二次加氢裂化异构脱蜡石蜡基基础油或ⅳ类聚α烯烃合成基础油中的两到三种。
选用通过api配方认证的标准复合添加剂、降凝剂、粘指剂、基础油是为了达到发动机油质量标准最低要求。
进一步的，所述调配出的成品油理化指标符合api相应级别要求，其中成品油的100℃运动粘度达到粘度级别中的中等偏上值要求，是为了保障油品在高温运行时的密封作用，减少机油消耗。
进一步的，在通过api配方认证的标准配方中增加了所述烷基萘合成基础油和有机聚合物摩擦改进剂两种关键材料，其协同作用可改变摩擦状态、改善边界润滑条件、减少机件磨损、显著降低油品的摩擦系数和摩擦阻力、提高油品热氧化安定性和剪切安定性，从而在高粘条件下降低发动机各润滑部位的运行阻力、降低汽车燃油消耗。所述烷基萘合成基础油为高粘度、低倾点烷基萘合成基础油，如an23、an30等。所述有机聚合物摩擦改进剂为有机钼减摩剂或高分子型有机摩擦改进剂，如范德比尔特公司的molyvan855、禾大公司的perfad3057等。
本发明具有同时降低机油和燃油消耗功能的汽车发动机润滑油可以采用以下方法制备：先将基础油和烷基萘合成基础油加入调合釜，搅拌5至10分钟，再加入粘指剂搅拌5至10分钟，然后加入复合添加剂、有机摩擦改进剂搅拌5至10分钟，最后加入降凝剂搅拌30至50分钟，调合釜内油品温度55至65℃。
本发明中各原料的作用、使用要求等如下：
降凝剂，作用是调节油品的低温性能。
粘指剂，作用是改善油品的粘温性能、提高油品粘度，由粘指剂提高的油品粘度存在剪切损失、会增加油泥，影响油品使用寿命，尽量少用，不超过9％。
基础油，为高粘、中粘、低粘中两种或三种基础油的组合，用以调节油品的高、低温性能，用量不受认证配方限制，但调配后成品油的理化指标必须达到api相关级别要求，且100℃运动粘度达到粘度级别中的中等偏上值要求。
烷基萘合成基础油，其规格型号和用量根据成品油粘度等级确定，尽可能选用高粘油和大剂量，最低用量不低于5％。所述烷基萘合成基础油应当具有优异的热氧化安定性、剪切安定性、水解稳定性、添加剂溶解性及较低的蒸发损失和良好的与密封材料相容性。用此材料的目的是提高油品在使用过程中的剪切安定性，使油品的高温粘度保持稳定，用以提高油品的高温润滑性能和密封性能、降低机油消耗。同时，此材料还可增加复合添加剂和配方中其他材料的溶解性，起到增效作用，可延长机油使用寿命。所述烷基萘合成基础油的缺陷是低温流动性略差，要靠基础油调节。
有机聚合物摩擦改进剂为有机钼减摩剂或高分子型有机摩擦改进剂，如croda(禾大)生产的perfad3057。这种材料不含金属成分，对成品油的灰分、s和p元素成分没有影响，它和所述的烷基萘合成基础油协同作用可改变摩擦状态、改善边界润滑条件、减少磨损、显著降低油品的摩擦系数和摩擦阻力，从而在高粘条件下降低发动机各润滑部位的运行阻力、降低汽车燃油消耗。
本发明具有同时降低机油和燃油消耗功能的汽车发动机润滑油，理化指标符合api相应级别要求，其中成品油的100℃运动粘度达到粘度级别中的中等偏上值要求，是指所述这些材料调配的成品油理化指标在api的标准范围内，但成品油的100℃运动粘度必须达到粘度级别中的中等偏上值要求,。如汽油机油sn5w40，除理化指标必须达到apisn5w40标准外，其100℃运动粘度达到14.5mm2/s以上。常用的100℃运动粘度等级有30、40、50，对应的100℃运动粘度范围是9.3-12.5、12.5-16.3、16.3-21.9mm2/s，本发明规定对应的100℃运动粘度范围是11.0-11.5、14.5-15.5、19.0-19.5mm2/s。
本发明的有益效果为：用本发明调配出的发动机油与通过api认证的标准配方发动机油相比，除达到api的质量标准外，还具有较高的、剪切稳定性好的高温运动粘度和较低的摩擦系数，并有效地激发了原标准配方材料的协同作用效果，因而密封性能更好、摩擦阻力更小、润滑保护作用更好、油品寿命更长，具备同时降低汽车发动机机油和燃油消耗的功能，此外换油里程得到延长。用本发明调配的产品制造工艺与发动机润滑油相同，产品成本增加很小，但产品的适用范围和性价比得到大幅提升。用本发明调配的不同产品与汽车厂配置的初装油、车厂指定售后服务国际品牌油、api配方认证标准油进行了大量同级发动机油同车对比行车试验，试验结果：用这些油品在一个换油里程内需补充机油车辆如奔驰、宝马、奥迪等不再补充机油，汽车燃油消耗下降5％以上，发动机油换油里程延长一倍以上。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
infineum公司最高级的汽油机油复合添加剂是p6660，通过了apisn、aceaa5/b5、vw50101/50200/50500、bmwll-01、mb229.3/229.5、porschea40认证，其通过认证的标准配方和调配的汽油机油sn0w40实测指标如表一：
以上述标准配方为基础，增加一种naco生产的标号为an23的高粘度烷基萘合成基础油6％(wt)、再增加一种croda生产的标号为perfad3057的有机聚合物摩擦改进剂0.5％(wt)，复合添加剂p6660、降凝剂v385用量不变，控制粘指剂用量不高于9％(wt)，调整基础油用量直至调配后的产品理化指标符合apisn0w40标准要求，100℃运动粘度在14.5-15.5mm2/s范围内。按所述方法调整后的配方和调配的汽油机油sn0w40实测指标如表二：
以上所述的标准配方和本发明配方调配的发动机润滑油sn0w40理化指标对比如表三：
按所述表三对比结果，本发明配方与标准配方调配的汽油机油sn0w40的100℃运动粘度增加5.07％，密封性能更好，机油消耗会降低；低温动力粘度ccs下降11.17％，低温流动性更好；高温高剪切粘度hths增加8.33％，高温抗剪切能力更强；蒸发损失下降27.27％，机油消耗会降低；平均摩擦阻力下降40.77％，发动机运转更轻快，燃油消耗将会降低；磨斑直径下降23.78％，磨损减小，发动机润滑保护更好。因此，具备同时降低汽车发动机机油和燃油消耗的能力。
在2010款宝马730li某车上用上述本发明配方调配的汽油机油sn0w40、标准配方调配的汽油机油sn0w40和初装油sn0w40、宝马售后服务某国际品牌油sn0w40进行行车对比试验，测试用不同发动机油车辆的机油消耗、燃油消耗、磨损状况和换油里程。机油消耗为一个换油里程的总加注机油量与结束时放出机油量的差值。燃油消耗是车辆在一个换油里程的汽油总用量与行驶总里程的比值，为平均值。磨损状况按gb/t8028-2010《汽油机油换油指标》规定的方法检测金属元素。换油里程按各油品推荐里程并参考gb/t8028-2010《汽油机油换油指标》标准进行。试验车辆是一台公司商务车，车辆车况、工况正常，匹配汽油机油sn0w40，行驶路线随机。在试验过程中，用宝马售后品牌油在行驶到5000km时因机油灯报警补充了1l机油，其他未补充。行车试验结果如表四：
根据表四，按gb/t19055-2003《汽车发动机可靠性试验方法》标准，额定转速、全负荷时机油/燃油消耗比不得超过0.3％，使用上述四种油品的机油消耗都在标准范围内，本发明配方机油消耗最低，与标准配方相比下降了40％，是品牌油的15％。用本发明配方机油的平均燃油消耗比用初装机油下降了7.81％，比最高的品牌油下降了11.28％；换油里程比最高的标准配方机油增加了66.67％，是初装油的5倍。本发明配方机油的用后油金属元素含量增加值最小，抗磨保护作用最好；100℃运动粘度变化最小，油品的抗剪切能力最强。因此，本发明在本实施例中却实具有同时降低机油和燃油消耗的作用。
实施例二
afton公司的汽油机油复合添加剂hitec11100通过了apisn、gmdexos1、ilsacgf-5认证，其通过认证的标准配方和调配的汽油机油sn5w30实测指标如表一：
以上述标准配方为基础，增加一种naco生产的标号为an23的高粘度烷基萘合成基础油5％(wt)、再增加一种croda生产的标号为perfad3057的有机聚合物摩擦改进剂0.5％(wt)，复合添加剂hitec11100用量不变，增加降凝剂v3850.2％(wt)，控制粘指剂用量不高于9％(wt)，调整基础油用量直至调配后的产品理化指标符合apisn5w30标准要求，100℃运动粘度在11.0-11.5mm2/s范围内。按所述方法调整后的配方和调配的汽油机油sn5w30实测指标如表二：
以上所述的标准配方和本发明配方调配的发动机润滑油sn5w30理化指标对比如表三：
按所述表三对比结果，本发明配方与标准配方调配的汽油机油sn5w30的100℃运动粘度增加2.46％，密封性能更好，机油消耗会降低；低温动力粘度ccs下降12.78％，低温流动性更好；高温高剪切粘度hths增加9.37％，高温抗剪切能力更强；蒸发损失下降23.81％，机油消耗会降低；平均摩擦阻力下降37.16％，发动机运转更轻快，燃油消耗将会降低；磨斑直径下降24.77％，磨损减小，发动机润滑保护更好。因此，具备同时降低汽车发动机机油和燃油消耗的能力。
在2010款通用雪佛兰乐风1.6l某车上用上述本发明配方调配的汽油机油sn5w30、标准配方调配的汽油机油sn5w30和初装油sn5w30、通用售后服务某品牌油sn5w30进行行车对比试验，测试用不同发动机油车辆的机油消耗、燃油消耗、磨损状况和换油里程。机油消耗为一个换油里程的总加注机油量与结束时放出机油量的差值。燃油消耗是车辆在一个换油里程的汽油总用量与行驶总里程的比值，为平均值。磨损状况按gb/t8028-2010《汽油机油换油指标》规定的方法检测金属元素。换油里程按各油品推荐里程并参考gb/t8028-2010《汽油机油换油指标》标准进行。试验车辆是一台公司公务车，车辆车况、工况正常，匹配汽油机油sn5w30，行驶路线随机。试验过程中，在各油品规定的一个换油里程内均未补充机油。行车试验结果如表四：
根据表四，按gb/t19055-2003《汽车发动机可靠性试验方法》标准，额定转速、全负荷时机油/燃油消耗比不得超过0.3％，使用上述四种油品的机油消耗都在标准范围内，本发明配方机油消耗最低，与标准配方相比下降了33.33％。用本发明配方机油的平均燃油消耗比用标准配方机油下降了10.87％；换油里程比最高的标准配方机油增加了100％，是初装油的4倍。本发明配方机油的用后油金属元素含量增加值最小，抗磨保护作用最好；100℃运动粘度变化最小，油品的抗剪切能力最强。因此，本发明在本实施例中却实具有同时降低机油和燃油消耗的作用。
实施例三
infineum公司的柴油机油复合添加剂d3494通过了apicj-4/ci-4、aceae7/e9、mb228.31、man3275、volvovds-4等认证，其通过认证的标准配方和调配的柴油机油cj-410w40实测指标如表一：
以上述标准配方为基础，增加一种naco生产的标号为an23的高粘度烷基萘合成基础油9％(wt)、再增加一种croda生产的标号为perfad3057的有机聚合物摩擦改进剂0.5％(wt)，复合添加剂d3494用量不变，降凝剂v385用量调整为0.3％(wt)，控制粘指剂用量不高于9％(wt)，调整基础油用量直至调配后的产品理化指标符合apicj-410w40标准要求，100℃运动粘度在14.5-15.5mm2/s范围内。按所述方法调整后的配方和调配的柴油机油cj-410w40实测指标如表二：
以上所述的标准配方和本发明配方调配的发动机润滑油cj-410w40理化指标对比如表三：
按所述表三对比结果，本发明配方与标准配方调配的柴油机油cj-410w40的100℃运动粘度增加21.36％，密封性能更好，机油消耗会降低；低温动力粘度ccs下降25.32％，低温流动性更好；高温高剪切粘度hths增加15.82％，高温抗剪切能力更强；蒸发损失下降33.88％，机油消耗会降低；平均摩擦阻力下降31.22％，发动机运转更轻快，燃油消耗将会降低；磨斑直径下降23.22％，磨损减小，发动机润滑保护更好。因此，具备同时降低汽车发动机机油和燃油消耗的能力。
在2011款福田欧曼336马力六轴某物流车上用上述本发明配方调配的柴油机油cj-410w40、标准配方调配的柴油机油cj-410w40和初装油ch-415w40、福田欧曼售后服务某品牌油ch-415w40进行行车对比试验，测试用不同发动机油车辆的机油消耗、燃油消耗、磨损状况和换油里程。机油消耗为一个换油里程的总加注机油量与结束时放出机油量的差值。燃油消耗是车辆在一个换油里程的柴油总用量与行驶总里程的比值，为平均值。磨损状况按gb/t7607-2010《柴油机油换油指标》规定的方法检测金属元素。换油里程按各油品推荐里程并参考gb/t7607-2010《柴油机油换油指标》标准进行。试验车辆是一台公司物流车，车辆车况、工况正常，匹配柴油机油cj-4/ci-4/ch-415w40、10w40，行驶路线为北京至义乌。试验过程中，在各油品规定的一个换油里程内均未补充机油。行车试验结果如表四：
根据表四，按gb/t19055-2003《汽车发动机可靠性试验方法》标准，额定转速、全负荷时机油/燃油消耗比不得超过0.3％，使用上述四种油品的机油消耗都在标准范围内，本发明配方机油消耗最低，与表现最好的初装油相比下降了50％。用本发明配方机油的平均燃油消耗比用初装机油下降了10.17％，换油里程比最高的标准配方机油增加了66.67％，是初装油的3.3倍。本发明配方机油的用后油金属元素含量增加值最小，抗磨保护作用最好；100℃运动粘度变化最小，油品的抗剪切能力最强。因此，本发明在本实施例中却实具有同时降低机油和燃油消耗的作用。
本领域技术人员应理解，以上实施例仅是示例性实施例，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。