[发明专利]船用柴油机汽缸润滑油组合物

说明书

优先权

本申请根据35 U.S.C.§119要求2014年11月6日提交的临时申请系列No.62/076,309的权益，其内容通过参考并入本文。

发明背景

1.技术领域

本发明广义涉及一种船用柴油机汽缸润滑油组合物，特别是用于润滑船用两冲程十字头柴油机汽缸发动机。

2.相关领域说明

在不远的过去，快速的渐增的能量成本，特别是在蒸馏原油和液体石油中所引起的那些成本，变成了运输燃料的用户例如远洋船的船主和经营者的繁重负担。作为回应，这些用户已选择将其操作避开蒸汽轮机推进装置而用燃料效率更高的大型船用柴油机取而代之。柴油发动机通常可分类为慢速、中速或高速发动机，其中该慢速类用于最大型的深轴海洋船舶和某些其它工业应用。

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，较大的单元重量可达200吨且长度超过10英尺高度超过45英尺。发动机转速每分钟60到约200转条件下这些发动机的输出可高达100000制动马力。它们一般为十字头设计且以二冲程循环运行。此外，这些发动机通常基于残留燃料运行，但是一些也可以基于蒸馏燃料运行，其包含很少或者没有残留物。

另一方面，中速发动机典型的在大约250-大约1100rpm的范围运行，并且可以基于四冲程或者两冲程循环来运行。这些发动机可以是柱塞设计或者有时候是十字头设计。它们通常基于残留燃料来运行，恰如低速柴油机那样，但是一些也可以基于蒸馏燃料来运行，其包含很少或者没有残留物。此外，这些发动机也可以用于在深海轮船上的推进、辅助应用或者二者。

慢速和中速柴油发动机也广泛地用于电厂操作。以二冲程运行的慢速或中速柴油发动机通常为十字头结构的直接联接式和直接转向式发动机，使用膜片和一或多个填料箱从而将动力汽缸与曲轴箱分开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。

在用于船舶和重型固定应用的十字头类型的大型柴油发动机中，将汽缸与其它发动机部件分开进行润滑。以总损失为基础计对汽缸进行润滑，通过位于汽缸内衬周围的润滑器将汽缸油分别注入每个汽缸上的油针。用泵将油分配到润滑器，在现代发动机设计中，开动泵将油直接施用于环上以减少油的浪费。

与这些发动机相关的一个问题是它们的制造商通常设计它们来使用多种柴油机燃料，范围从具有低硫和低沥青质含量的良好品质高蒸馏物燃料到较差品质的中间体或者重型燃料例如船用残留燃料，其通常具有高硫和高沥青质含量。

在这些发动机和使用船用残留燃料中所遇到的高应力产生了对于具有高清净性和中和能力的润滑剂的需求，即使所述油仅仅短时间曝露于热和其他应力也是如此。通常用于这些柴油机的残留燃料典型地包含大量的硫，其在燃烧方法中与水组合来形成硫酸，其的存在导致了腐蚀性磨损。具体地，在船用两冲程发动机中，汽缸内衬和活塞环周围的区域会被酸侵蚀和磨损。所以，重要地是柴油机润滑油具有抵抗这样的腐蚀和磨损的能力。

因此，船用柴油机汽缸润滑剂的一个主要功能是中和在低速2冲程十字头柴油机中所燃烧的高硫燃料油的硫基酸性组分。这种中和是通过在船用柴油机汽缸润滑剂中包括碱性物质例如金属清净剂来实现。不幸地是，船用柴油机汽缸润滑剂的碱度可以通过船用柴油机汽缸润滑剂的氧化(由润滑剂在发动机中所经历热和氧化应力所导致的)来减小，因此降低了润滑剂的中和能力。如果船用柴油机汽缸润滑剂包含氧化催化剂例如磨损金属(其通常已知的是在发动机运行过程中存在于润滑剂中)，则该氧化可被加速。

船用两冲程柴油机汽缸润滑剂必须满足性能要求，来符合更现代的较大内膛、两冲程十字头柴油机船用发动机所需的苛刻的运行条件，其是以高输出和苛刻负荷和更高温度的汽缸内衬来运行的。

目前，海运工业已经涉及到第I类基础油料(典型的用于船用发动机油)的日益短缺，以及法律强制的较低硫燃料水平的挑战。除了这些挑战之外，船用两冲程柴油机汽缸润滑剂必须满足性能要求，来符合更现代的较大内膛、两冲程十字头柴油机船用发动机所需的苛刻的运行条件，其是以高输出和苛刻负荷和更高温度的汽缸内衬来运行的。所以，存在着对于船用汽缸润滑油组合物的进一步的需求，其是与非第I类基础油料的基础油料相容的，同时具有改进的清净性和在高温下高的热稳定性，来符合基于具有宽范围的硫的燃料来运行的大内膛两冲程发动机的苛刻负荷条件。