[发明专利]降低压燃式发动机中的磨损

说明书

技术领域

本发明涉及降低压燃式发动机系统中的磨损。

背景技术

在柴油发动机内的许多位置处发生逐渐磨损。发动机润滑油中的铁污染大多数情况下是气缸壁磨损的标识。气缸壁的磨损能够通过如下所述的腐蚀磨损机制、粘合磨损机制和磨蚀磨损机制中的单一或组合方式发生：

气缸壁上的腐蚀磨损是由于在油膜中或者直接在金属表面上形成了酸性物质引起的。这通常和燃料中含有的硫含量以及随后在燃烧产物中形成硫氧化物和硫酸有关。

气缸壁上的粘合磨损典型地发生在发动机启动期间，这是由于柱塞环和气缸壁之间的油量不足。

气缸壁上的磨蚀磨损是由于在保护性油膜中存在磨蚀性残余物，其中所述保护性油膜将经润滑的部件分离开。这种残余物能够是大气灰尘和/或来自腐蚀磨损和粘合磨损的金属性残余物。

Nagaki和Korematsu(Effect of Sulphur Dioxide Added to InductionAir on Wear Of Diesel Engine，SAE 930994，Kogakuin University)已经提出柴油发动机中的柱塞环和气缸衬里的磨损和产生的硫水平强烈相关。该磨损机制假定为是由于油膜中形成硫酸导致的腐蚀和油膜中形成硫酸盐导致的磨蚀的组合。令人感兴趣地是，即使润滑油添加剂有效地中和润滑油槽空间中的酸性组分，也立刻并直接观察到由于二氧化硫添加导致的磨损速率增加。

根据Takakura等的研究(The Wear Mechanism of Piston rings andCylinder liners Under Cooled-EGR Condition and the Development ofSurface Treatment Technology for Effective Wear reduction，SAE2005-01-1655，Hino Motors Ltd)，采用冷却的Exhaust Gas Recirculation(废气循环，EGR)导致柱塞环和气缸衬里磨损的增加。通过采用组合的发动机试验后评价技术，发现该磨损机制如下发生：废气冷却(冷却的EGR)、硫酸冷凝、在油膜中形成硫酸水溶液、在衬里表面上形成腐蚀磨损(在斯氏体周围优先腐蚀)、除去斯氏体、磨蚀磨损。

Froelund和Ross(Laboratory Benchmarking of Seven Model Year2003-2004Heavy Duty Diesel Engines Using a CI-4 Lubricant，SAE2005-01-3715)发现，总碱值(TBN)缺乏和烟炱载量不会因为EGR而显著增加，虽然在其研究中具有EGR的发动机的铁磨损率明显更大。结论是在该研究中发现的发动机磨损上的差异和EGR不直接相关。所述磨损率更高的原因还没有得到充分解释。

Kim等(Relationships among Oil compositionCombustion-Generated Soot and Diesel Engine Valve Train Wear，SAE922199，General Motors Research and Environmental Labs)发现随着烟炱浓度增加、分散剂浓度下降以及油中硫浓度下降，磨损会增加。

Mainwaring(Soot and Wear in Heavy duty Diesel Engine，SAE971631，Shell Additives International Ltd)发现仅仅在颗粒尺寸超过油膜厚度的情况下烟炱才作为pro-wear。发现和烟炱团聚控制相比，分散添加剂对由于粘度和相关膜厚度效应造成的磨损的影响更大。

Truhan等(The Classification of Lubricating Oil contaminants andtheir effect on wear in diesel engines as measured by surface layeractivation，SAE 952558，Fleetguard Corp)发现，只要避免了加速磨损所需的阈值水平，发动机对磨损碎片的累积具有相当的耐受性。有机污染物(包括淤泥和氧化产物)看起来不是磨蚀性的，但对提高粘度有显著效果。烟炱测量值和磨损增加并不相当相关，但是认为该测量值可能被有机分解所曲解，而非实际燃料燃烧生成的烟炱测量值。一旦超过了阈值浓度水平和颗粒尺寸，硬颗粒污染仅仅导致磨损。认为该阈值随着发动机及相关油膜厚度的不同而不同。

发明目的