[发明专利]低粘度船用气缸润滑油组合物

说明书

优选权

本申请在35U.S.C.§119下，要求2011年4月5日提交的美国临时专利申请号61/516,583的权益，通过引用将其内容并入本文。

背景技术

1.技术领域

本发明通常涉及低粘度船用气缸润滑油组合物。

2.相关技术说明

在不远的过去，快速增加的能源成本，尤其是在蒸馏原油和液体石油中引起的那些，对运输燃料的用户如适于远航的船只的拥有者或操作者，变得难以承担。做为响应，这些用户已经将他们的操作避免蒸汽轮机推进装置，而用更加燃料有效的大型船用柴油发动机取代。通常可将柴油发动机分类为慢速、中速或高速发动机，其中该慢速种类用于最大、深轴海洋船舶和某种其它工业应用。

慢速柴油发动机在尺寸和操作方法上是独特的。该发动机本身很大，较大装置重量可达200吨，并且长度超过10英尺，且高度超过45英尺。这些发动机的输出可高达100,000制动马力，发动机转速为每分钟60-约200转。它们典型地为十字头设计，并且以二冲程循环运行。

在另一方面，中速发动机典型地在约250-约1100rpm范围内运行，并且可以四冲程或二冲程循环运行。这些发动机可为筒状活塞设计或偶尔为十字头设计。正如慢速柴油发动机，它们典型地使用残渣燃料油操作，但一些也可在包含很少或不含渣油的馏出物燃料上操作。这些发动机也可用于深海船只的推动力、辅助应用或两者。

慢和中速柴油发动机也广泛地用于电厂操作。以二冲程循环运行的慢或中速柴油发动机通常为十字头结构的直接耦合和直接逆转式发动机，使用隔板(diaphragm)和一个或多个填料箱从而将动力气缸与曲轴箱分离，以防止燃烧产物进入曲轴箱并与曲轴箱油混合。曲轴箱与燃烧区域的显著的完全分离已引导本领域技术人员用不同的润滑油来润滑燃烧室和曲轴箱。

因此，在用于船用和重型固定应用的十字头类型的大型柴油发动机中，将气缸与其它发动机组件分开进行润滑。在总损失基础上用气缸油润滑该气缸，通过位于气缸内衬周围的润滑器，将气缸油分离地注入以刺(quill)在每个气缸上。通过泵将油分配到润滑器，在现代发动机设计中，驱动它来将油直接应用到环上以减少油的浪费。

在这些发动机中遇到的高应力和残渣燃料油的使用产生了对即使油暴露于热的或其它应力仅短时间段时，仍具有高清净性和中和能力的润滑油的需要。通常用于这些柴油发动机的残渣燃料油通常包含大量的硫，其在燃烧过程中与水组合形成硫酸，硫酸的存在导致腐蚀性磨损。特别地，在船用的二冲程发动机中，酸可腐蚀并磨损气缸内衬和活塞环周围的区域。因此，对柴油发动机润滑油来说，具有抵抗这种腐蚀和磨损的能力很重要。

因此，船用气缸润滑油的主要功能是中和在慢速2-循环十字头柴油发动机中燃烧的高硫燃料油中的硫基酸性组分。通过在船用气缸润滑油中包含碱性物质如金属清净剂来实现该中和。不幸的是，通过船用气缸润滑油的氧化(通过在发动机中润滑油经历的热和氧化应力引起)可减少船用气缸润滑油的碱性，从而降低了润滑油的中和能力。如果船用气缸润滑油包含氧化催化剂可加速该氧化，氧化催化剂如通常已知的在发动机运行期间存在于润滑油中的磨损金属。

典型地，用于船用柴油发动机的船用气缸润滑油的粘度范围在100℃时为16.5-25厘沱(cSt)。为了配制这样的润滑油，通常将光亮油与低粘度油,例如在100℃时粘度为4-6cSt的油组合。然而，光亮油的供应在减少，且因此不可依赖光亮油以提高船用气缸润滑油的粘度到制造商推荐的在100℃时的16.5-25cSt。另外，Hart’s Lubricant World,1997年9月，第27-28页,(在EP1967571中引用的)公开由于船用发动机的低运行速度和高负载，典型地需要高粘度油(SAE40、50和60)。因为加氢裂化导致基础油料的粘度损失，所以船用油通常不可单独用加氢裂化基础油料配制，而是需要使用大量的光亮油。然而，由于存在氧化性的不稳定的芳族烃，光亮油的使用不能令人满意。

这个问题的一个解决方案是使用增稠剂如聚异丁烯或粘度指数改进剂化合物如烯烃共聚物(colopymer)来稠化船用气缸润滑油。然而，这些材料增加了船用气缸润滑油的成本。另一个解决方案是使用较低粘度的船用气缸润滑油，但还没有很好地研究过低粘度的MCL的磨损性能。