[发明专利]用于减少内燃机中的摩擦的组合物和方法

说明书

本申请要求2009年12月21日提交的美国临时申请No.61/288,471号的权益，所述申请的全文通过参考清楚地结合于此。

技术领域

本发明总体上涉及摩擦改良剂，更具体地，本发明涉及一种新的燃料组合物和用于减少内燃机中的摩擦的方法。

背景技术

过去二十年的许多焦点是集中在控制火花点火内燃机燃料引导系统中的沉积物形成的燃料添加剂上。在努力维持或实现发动机清洁的过程中，这些沉积物控制添加剂被配制成有效控制燃料喷射器、进气阀、和燃烧室上的碳质沉积物。

因为在过去十年中原油消耗量和燃料成本稳步上升，消费者对运输工具燃料经济表现出不断增长的兴趣并更加强调提高运输工具燃料经济的重要性。特别是，消费者对于能够提供减少的发动机损耗、较低的排放、和提高的燃料经济的添加剂存在强烈的兴趣。遗憾的是，沉积物控制添加剂在用于商品化燃料的典型浓度下提供非常少的减少摩擦的性能。因此，不期望超过并高于通过发动机内的沉积物控制而实现的燃料经济效益的额外燃料经济效益。

在此相同时期中，在以更好的燃料经济和更多的产能（特别是更大的马力和加速度）为目标的发动机设计上存在很多进展。常规的喷嘴燃料喷射（PFI）是在汽油发动机中使用的主要燃料供给技术。PFI发动机将汽油连同进气一起喷射入进气口以形成燃烧用的均匀混合物。这样做是试图优化燃料的燃烧并提供改进的发动机性能。此外，已开发了很多其它发动机管理控制技术以进一步优化燃烧过程用于提高PFI发动机的燃料经济。

最近，已开发了汽油直接喷射（GDI）发动机以提供提高的燃料经济，同时保持或产生更多的发动机输出能量。与进气分开，GDI发动机直接将汽油喷射入燃烧室，这使得发动机管理系统根据荷载条件更好地优化燃烧过程。PFI和GDI两种发动机均需要燃料添加剂来控制喷嘴、进气阀、和燃烧室中的沉积物。此外，尤其在GDI发动机中，通过减少汽缸套和活塞环界面、气阀机构和燃料泵之间的摩擦可实现燃料经济的进一步提高。因此，在石油工业中需要开发解决PFI和GDI发动机的发动机沉积物和减少摩擦要求的燃料和燃料添加剂包。

因为传统上使用润滑剂使发动机摩擦最小化以及发动机在汽缸套和活塞环界面处出现估计25至50%的摩擦损失这一事实，润滑剂工业是第一个把焦点集中在减少发动机摩擦和提高燃料经济上的。通过降低机油粘度已经实现了燃料经济的提高。然而，在发动机努力工作（高荷载和高温）的条件下，例如急加速或上坡，较低粘度的油可产生非常薄的润滑剂膜，所述膜可增加金属与金属接触的可能性并导致磨损和较高的摩擦，即较低的燃料经济。为了在这些边界层条件下帮助减少这种接触并提高发动机润滑性，已使用了无机和有机两种摩擦改良剂，但是由于催化转化器的磷失活，GF-4机油规格已降低了所允许的无机摩擦改良剂水平。这迫使润滑剂工业更严重依赖于有机摩擦改良剂。

有机摩擦改良剂是能影响汽缸套和活塞环界面在这些剧烈的发动机操作条件下所遭受的边界层条件的化合物。这些类型的摩擦改良剂是表面活性的并且通过金属表面与摩擦改良剂的极性端相互作用形成单层而在发动机的金属表面上生成保护涂层。然后可建立摩擦改良剂的后续层以在边界层中提供减少摩擦，并帮助防止两表面和它们的粗糙处相互接触。然而，克服摩擦设计缺陷的挑战在于鉴定一种能影响边界层特性而不导致不期望的效应、例如进气阀沉积物和机油增稠的摩擦改良剂。