專利名稱：降低壓燃式發(fā)動機(jī)中的磨損的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及降低壓燃式發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中的磨損。
背景技術(shù)：
在柴油發(fā)動機(jī)內(nèi)的許多位置處發(fā)生逐漸磨損。發(fā)動機(jī)潤滑油中的鐵污染大多數(shù)情 況下是氣缸壁磨損的標(biāo)識。氣缸壁的磨損能夠通過如下所述的腐蝕磨損機(jī)制、粘合磨損機(jī) 制和磨蝕磨損機(jī)制中的單一或組合方式發(fā)生氣缸壁上的腐蝕磨損是由于在油膜中或者直接在金屬表面上形成了酸性物質(zhì)引 起的。這通常和燃料中含有的硫含量以及隨后在燃燒產(chǎn)物中形成硫氧化物和硫酸有關(guān)。氣缸壁上的粘合磨損典型地發(fā)生在發(fā)動機(jī)啟動期間，這是由于柱塞環(huán)和氣缸壁之 間的油量不足。氣缸壁上的磨蝕磨損是由于在保護(hù)性油膜中存在磨蝕性殘余物，其中所述保護(hù)性 油膜將經(jīng)潤滑的部件分離開。這種殘余物能夠是大氣灰塵和/或來自腐蝕磨損和粘合磨損 的金屬性殘余物。Nagaki 禾口 Korematsu(Effect of Sulphur Dioxide Added to InductionAir on Wear Of Diesel Engine, SAE 930994，Kogakuin University)已經(jīng)提出柴油發(fā)動機(jī)中的柱 塞環(huán)和氣缸襯里的磨損和產(chǎn)生的硫水平強(qiáng)烈相關(guān)。該磨損機(jī)制假定為是由于油膜中形成硫 酸導(dǎo)致的腐蝕和油膜中形成硫酸鹽導(dǎo)致的磨蝕的組合。令人感興趣地是，即使?jié)櫥吞砑?劑有效地中和潤滑油槽空間中的酸性組分，也立刻并直接觀察到由于二氧化硫添加導(dǎo)致的 磨損速率增加。牛艮據(jù) Takakura 等的石if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),米 用冷卻的Exhaust Gas Recirculation(廢氣循環(huán)，EGR)導(dǎo)致柱塞環(huán)和氣缸襯里磨損的增 加。通過采用組合的發(fā)動機(jī)試驗(yàn)后評價(jià)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)該磨損機(jī)制如下發(fā)生廢氣冷卻(冷卻的 EGR)、硫酸冷凝、在油膜中形成硫酸水溶液、在襯里表面上形成腐蝕磨損(在斯氏體周圍優(yōu) 先腐蝕)、除去斯氏體、磨蝕磨損。Froelund 禾口 Ro s s (Lab or at or y Benchmarking of Seven Model Year2003-2004Heavy Duty Diesel Engines Using a CI-4 Lubricant,SAE2005-01-3715) 發(fā)現(xiàn)，總堿值(TBN)缺乏和煙炱載量不會因?yàn)镋GR而顯著增加，雖然在其研究中具有EGR的 發(fā)動機(jī)的鐵磨損率明顯更大。結(jié)論是在該研究中發(fā)現(xiàn)的發(fā)動機(jī)磨損上的差異和EGR不直接 相關(guān)。所述磨損率更高的原因還沒有得到充分解釋。Kim 等(Relationship s among Oil compositionCombustion—Generated Soot and Diesel Engine Valve Train Wear, SAE922199， General Motors Research and Environmental Labs)發(fā)現(xiàn)隨著煙炱濃度增加、分散劑濃度下降以及油中硫濃度下降，磨損 會增加。
Mainwaring(Soot and Wear in Heavy duty Diesel Engine, SAE971631, Shell Additives International Ltd)發(fā)現(xiàn)僅僅在顆粒尺寸超過油膜厚度的情況下煙炱才作為 pro-wear。發(fā)現(xiàn)和煙炱團(tuán)聚控制相比，分散添加劑對由于粘度和相關(guān)膜厚度效應(yīng)造成的磨 損的影響更大。Truhan 等(The Classification of Lubricating Oil contaminants andtheir effect on wear in diesel engines as measured by surface layeractivation, SAE 952558,Fleetguard Corp)發(fā)現(xiàn)，只要避免了加速磨損所需的閾值水平，發(fā)動機(jī)對磨損碎片 的累積具有相當(dāng)?shù)哪褪苄?。有機(jī)污染物(包括淤泥和氧化產(chǎn)物)看起來不是磨蝕性的，但 對提高粘度有顯著效果。煙炱測量值和磨損增加并不相當(dāng)相關(guān)，但是認(rèn)為該測量值可能被 有機(jī)分解所曲解，而非實(shí)際燃料燃燒生成的煙炱測量值。一旦超過了閾值濃度水平和顆粒 尺寸，硬顆粒污染僅僅導(dǎo)致磨損。認(rèn)為該閾值隨著發(fā)動機(jī)及相關(guān)油膜厚度的不同而不同。發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供操作壓燃式發(fā)動機(jī)的方法，由此和上述現(xiàn)有技術(shù)措施相比進(jìn) 一步降低磨損。本發(fā)明的目的還在于提供操作壓燃式發(fā)動機(jī)的、具有創(chuàng)造性的新方法。

發(fā)明內(nèi)容
Fischer Tropsch(FT)柴油是源自Fischer Tropsch方法的主要包含鏈烷烴的 低硫低芳族化合物燃料。Fischer Tropsch方法已經(jīng)在技術(shù)文獻(xiàn)中進(jìn)行了大量描述，例 如在 AP Steynberg 禾口 M Dry 編輯并由 Elsevier 以 Studies in Surface Science and Catalysis (卷 152) (2004)系列叢書中的 Fischer Tropsch Technology 中進(jìn)行了描述。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了用含有源自Fischer-Tropsch的燃料的組合物操 作壓燃式(Cl)發(fā)動機(jī)以和用源自石油的燃料操作該發(fā)動機(jī)相比降低發(fā)動機(jī)氣缸壁磨損的 方法。發(fā)動機(jī)的壓縮比可以大于14 1，典型地高于16 1，在一個(gè)實(shí)施方案中是 18 1。發(fā)動機(jī)可以以高于大氣壓0-2巴的增壓，典型地高于大氣壓0-1. 5巴的增壓來進(jìn) 行渦輪增壓。發(fā)動機(jī)油操作溫度可以是30_150°C，典型地為40_130°C。燃料組合物可以包含1體積％ -100體積％的Fischer Tropsch燃料。燃料組合物可以包含50體積％ -100體積％的Fischer Tropsch燃料。Fischer Tropsch燃料可以具有< 0. 1質(zhì)量％芳族化合物、< 0. 1質(zhì)量％硫、高于 65的十六烷值、和低于0. 8kg/l的密度，通常低于0. 01質(zhì)量％的硫，典型地低于0. 001質(zhì) 量％的硫。進(jìn)行對比用的源自石油的燃料可以具有< 0. 1質(zhì)量％的硫，通常< 0. 01質(zhì)量％的 硫，典型地< 0. 002質(zhì)量％的硫。當(dāng)在CI發(fā)動機(jī)中燃料時(shí)，所述燃料組合物可以具有比源自石油的低硫柴油低的 火焰發(fā)光度。當(dāng)和用源自石油的燃料運(yùn)行的發(fā)動機(jī)相比時(shí)，所述燃料組合物可以降低發(fā)動機(jī)油中的煙炱加載量。和低硫源自石油的柴油相比，本方法可以使發(fā)動機(jī)油中的鐵污染率下降至多 46%。和低硫源自石油的柴油相比，本方法可以使發(fā)動機(jī)油中的鐵污染速率下降37 %。和低硫源自石油的柴油相比，本方法可以使發(fā)動機(jī)油中的鐵污染率下降22 %。和低硫源自石油的柴油相比，本方法可以使發(fā)動機(jī)油中的鐵污染率下降22-46 %。在其中發(fā)動機(jī)進(jìn)行了 1800個(gè)33分鐘20秒的周期的1000小時(shí)耐久性試驗(yàn)中，獲 得了降低的磨損率。在每個(gè)周期中，發(fā)動機(jī)操作條件在其整個(gè)允許范圍內(nèi)變化□速度在怠速(780rpm)和全速(4600rpm)之間變化，而且有短的靜止時(shí)間□負(fù)載在零負(fù)載(怠速)和滿負(fù)載(扭矩=340Nm)之間變化□發(fā)動機(jī)的壓縮比為18 1□發(fā)動機(jī)進(jìn)行渦輪增壓并中間冷卻——增壓在高于大氣壓零-1. 4巴(大約2. 4 巴絕對壓力)之間變化□發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度在40-95°C之間變化□發(fā)動機(jī)油溫度在40_130°C之間變化
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考附圖僅僅通過非限定性實(shí)施例來描述本發(fā)明，其中

圖1示出了用于轎車車隊(duì)的各種燃料組合物的鐵污染數(shù)據(jù)和行駛距離之間的關(guān) 系；圖2示出了各種燃料組合物的臺架測力計(jì)耐久性試驗(yàn)(benchdynamometer endurance test)的鐵污染數(shù)據(jù)；圖3示出了對于各種燃料組合物而言，在發(fā)動機(jī)推動軸(thrustaxis)上的氣缸內(nèi) 膛的磨損測量值；圖4示出了對于應(yīng)用到客車車隊(duì)的各種燃料組合物而言，歸一化的鐵污染數(shù)據(jù)和 行駛距離之間的關(guān)系；圖5示出了兩種不同的燃料組合物在恒定體積彈中的燃燒圖；和圖6示出了兩種不同燃料組合物在石英柱塞發(fā)動機(jī)中的燃燒圖。在所有圖中，相似的附圖標(biāo)記代表相似的部件，除非另有說明。下面，采用三種不 同燃料來操作車輛。在表1、2和3中總結(jié)了氣-液(GTL)型柴油燃料、超低硫EN590參比 柴油燃料、以及這兩種燃料的50 50摻混物的參數(shù)和其它性質(zhì)。在下面實(shí)施例中使用的 GTL柴油是通過Fischer Tropsch方法制備或源自Fischer Tropsch方法的。實(shí)施例1采用氣-液(GTL)型柴油燃料、超低硫EN590參比柴油燃料、以及這兩種燃料的 50 50摻混物進(jìn)行了微型車隊(duì)試驗(yàn)。在該車隊(duì)試驗(yàn)中使用了三輛Mercedes Benz C220CDI 車，每輛使用所述三種測試燃料的一種。在整個(gè)試驗(yàn)中定期監(jiān)測數(shù)個(gè)參數(shù)，直到所有車輛進(jìn) 行了最少20000km的距離。這些參數(shù)之一是潤滑油狀況，其在試驗(yàn)中通過定期油樣分析來監(jiān)測。鐵污染結(jié)果 示于圖1中，表明GTL以純態(tài)使用以及摻混使用時(shí)都具有顯著降低磨損的潛力。
表 權(quán)利要求
1.用含有源自Fischer-Tropsch的燃料的組合物運(yùn)行壓燃式發(fā)動機(jī)以和用源自石油 的燃料運(yùn)行所述發(fā)動機(jī)相比降低所述發(fā)動機(jī)氣缸壁的磨損的方法。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述壓燃式發(fā)動機(jī)的壓縮比大于14 1。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述壓燃式發(fā)動機(jī)的壓縮比大于16 1。
4.權(quán)利要求2的方法，其中所述發(fā)動機(jī)的壓縮比是18 1。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述壓燃式發(fā)動機(jī)以高于大氣壓0-2巴的增壓來進(jìn)行渦輪增壓。
6.權(quán)利要求5的方法，其中所述壓燃式發(fā)動機(jī)以高于大氣壓0-1.5巴的增壓來進(jìn)行渦 輪增壓。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述發(fā)動機(jī)在30°C_150°C的油溫運(yùn)行。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述發(fā)動機(jī)在40°C_130°C的油溫運(yùn)行。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述燃料組合物包含1體積％-100體積^WFischer Tropsch 燃料。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述燃料組合物包含50體積％-100體積％的Fischer Tropsch 燃料。
11.權(quán)利要求1的方法，其中所述Fischer-Tropsch燃料具有少于0.1質(zhì)量％的芳族化 合物。
12.權(quán)利要求1的方法，其中所述Fischer-Tropsch燃料具有少于0.1質(zhì)量％的硫。
13.權(quán)利要求12的方法，其中所述Fischer-Tropsch燃料具有少于0.001質(zhì)量％的硫。
14.權(quán)利要求1的方法，其中所述Fischer-Tropsch燃料具有高于65的十六烷值。
15.權(quán)利要求1的方法，其中所述Fischer-Tropsch燃料具有低于0.8kg/l的密度。
16.權(quán)利要求1的方法，其中當(dāng)在CI發(fā)動機(jī)中燃燒時(shí)，所述燃料組合物和源自石油的低 硫柴油相比具有較低的火焰發(fā)光度。
17.權(quán)利要求1的方法，其中當(dāng)和所述發(fā)動機(jī)用源自石油的燃料運(yùn)行相比時(shí)，所述燃料 組合物降低了發(fā)動機(jī)油中的煙炱加載量。
18.權(quán)利要求1的方法，其中和低硫源自石油的柴油相比，所述方法使得發(fā)動機(jī)油中的 鐵污染率下降至多46%。
19.權(quán)利要求1的方法，其中和低硫源自石油的柴油相比，所述方法使得發(fā)動機(jī)油中的 鐵污染率下降37%。
20.權(quán)利要求1的方法，其中和低硫源自石油的柴油相比，所述方法使得發(fā)動機(jī)油中的 鐵污染率下降22%。
21.權(quán)利要求1的方法，其中和低硫源自石油的柴油燃料相比，所述方法使得發(fā)動機(jī)油 中的鐵污染率下降22% -46%。
22.運(yùn)行壓燃式發(fā)動機(jī)的方法，基本上參照附圖所述。
全文摘要
本發(fā)明涉及運(yùn)行壓燃式發(fā)動機(jī)的方法。根據(jù)本發(fā)明，發(fā)動機(jī)用含有源自Fischer-Tropsch的燃料的組合物運(yùn)行，以和用源自石油的柴油運(yùn)行的發(fā)動機(jī)相比降低發(fā)動機(jī)氣缸壁的磨損。
文檔編號C10L1/08GK102057021SQ200980121098
公開日2011年5月11日 申請日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者G·弗洛韋戴 申請人:沙索爾技術(shù)股份有限公司