一种柔性燃料发动机用润滑油添加剂及组合物的制作方法

本发明涉及润滑油，具体为一种柔性燃料发动机用润滑油添加剂及组合物。

背景技术：

1、柔性燃料是指氢气燃料、氨气燃料、甲醇燃料，柔性燃料发动机平台可以切换不同的燃料，包括氢燃料、氨气燃料、甲醇燃料。玉柴是国内首个实现商业化运营柔性燃料发动机平台，通过自主控制器开发和通用化的缸盖设计，仅需对燃料系统和软件做调整就可以柔性匹配各种燃料。

2、与传统燃料如柴油、汽油相比，柔性燃料发动机燃烧产物除了生成酸性物质产生，最大特点是产生大量的水。针对柔性燃料发动机燃烧特点和燃烧产物，对发动机所使用的润滑油的影响也有异同，下面介绍每个燃料的燃烧特点。

3、甲醇作为燃料有诸多缺点：1、非常规的排放物，甲醇发动机在冷启动条件下燃烧不充分，非常规排放物含量较高，如甲醛、甲酸、未然甲醇以及微量的过氧化氢等，这些物质会对使doc等催化剂中毒失效。腐蚀性，甲醛、甲酸等物质对内燃机零部件的材料造成严重腐蚀，未燃甲醇会造成发动机塑胶复合材料造成腐蚀；2、甲醇是一种极性有机溶剂，而发动机供油系统中部分元件是由塑胶复合材料制成，甲醇会使这些材料产生溶胀现象，导致体积变大和材料硬度增加，质地变脆或软化；3、甲醇的汽化潜热是汽油柴油的3～4倍，吸收的热量是汽油的约8.079倍，较低的沸点和较高的蒸发潜热使进气温度降低，燃料难以汽化，混合气浓度无法触及可燃极限，导致冷启动困难；4、甲醇和常规燃料混合时，会使燃料分子吸引力变小，导致甲醇的挥发性增大形成气阻，导致燃料供应不畅，影响发动机的正常运转；5、由于甲醇本身自供氧，相同条件下，使用发动机曲轴箱中水含量会比汽油柴油机更多一些，且甲醇在吸水之后更容易出现分层，导致润滑油乳化并引起发动机润滑油中抗磨剂的分解，显著降低发动机润滑油的抗磨效果。

4、氨气燃烧产物是水和酸性物质。燃烧室中的水主要以气体形式存在，但也会在温度过低时冷凝为液态水并沉降与润滑油接触，这可能会带来许多影响。高含水量造成机油乳化现象，添加剂zddp、清净剂水解掉钙产生沉淀。氢燃料燃烧产生的水混入油底壳中，含量超过目标要求时会导致其乳化并引起发动机机油中抗磨剂zddp等的分解，破坏发动机油膜，冲刷摩擦面油膜导致摩擦面油膜稀释或者变薄，造成零部件异常磨损，显著降低发动机机油的抗磨效果。发动机燃烧产生的大量的水，导致机油稀释和乳化，在氧、水和其他腐蚀性杂质存在情况下会导致金属发生过电化学腐蚀或变色的生锈态势。氨气燃烧产生大量的氨水等酸性物质，导致机油的碱值下降。氢气燃烧产物是水，对润滑油的影响与甲醇燃料和氨气燃料相似。

5、传统的发动机润滑油包含金属清净剂、无灰分散剂、抗氧抗腐剂、复合抗氧剂、复合减摩剂、复合黏度指数改进剂、降凝剂、金属减活剂、基础油等；面对新领域的燃料发动机，这些单剂如金属清净剂、无灰分散剂和zddp遇水就会分解，化学结构被破坏，润滑油丧失保护发动机的清净分散、抗氧抗磨等性能。因为燃烧产物水少，传统的发动机润滑油使用破乳剂让油水分离，但是柔性燃料发动机必须选择油水乳化的技术路线，不能油水分离。通过试验发现油水分离会带来严重的腐蚀磨损，而均匀的乳化油能很好的保护发动机的金属表面。

6、针对柔性燃料发动机平台可以切换不同的燃料，那么就需要专门的润滑油来解决这个柔性燃料发动机平台的润滑问题。为了综合柔性燃料对润滑油的需求，克服柔性燃料发动机燃烧高含水的燃烧产物特点，解决高水量给机油带来的巨大挑战，需要选择乳化油水不分离技术路线，解决甲醇、氨气燃烧带来大量的酸性物质问题，同时解决机油乳化、高温清净性、低速早燃，抗磨防腐性能、后处理系统兼容性、燃油经济性等问题。目前尚未见有重点开发遇水不易分解的分散剂和抗氧抗磨剂的相关研究报道。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种柔性燃料发动机用润滑油添加剂，能够解决柔性燃料发动机做功燃烧过程产生大量的水，导致机油中清净剂、分散剂、减摩剂和抗磨剂发生水解，分子结构遭受破坏，丧失润滑功能的关键问题，同时也解决了水导致柔性燃料发动机低温冷启动困难的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种柔性燃料发动机用润滑油添加剂，以柔性燃料发动机机油总质量为基准，按质量百分数计算，包括以下原料：高碱值烷基水杨酸钙2.6％～3.8％、高碱值硫化烷基酚钙1.0％～1.8％、4-吡啶乙丙聚合物15.0％～16.8％、烷基二苯胺3.0％～4.5％、2,6-二叔丁基a-二甲基氨基对甲酚1.5％～3.1％、纳米bnns氮化硼3.0％～8.0％。

4、优选地，还包括金属腐蚀抑制剂0.005％～0.01％。

5、优选地，所述金属腐蚀抑制剂为苯并三氮唑。

6、本发明还提供一种柔性燃料发动机用润滑油组合物，以柔性燃料发动机机油总质量为基准，按质量百分数计算，包括以下原料：高碱值烷基水杨酸钙2.6％～3.8％、高碱值硫化烷基酚钙1.0％～1.8％、4-吡啶乙丙聚合物15.0％～16.8％、烷基二苯胺3.0％～4.5％、2,6-二叔丁基a-二甲基氨基对甲酚1.5％～3.1％、纳米bnns氮化硼3.0％～8.0％、乳化剂0.4％～2.0％、基础油余量。

7、优选地，所述乳化剂为v6-850。

8、优选地，所述基础油为ⅲ类+ctl6。

9、优选地，所述柔性燃料发动机用润滑油组合物的制备方法为：按质量百分数将各原料组分混合均匀，即得。

10、优选地，混合温度为50～60℃。

11、优选地，混合过程搅拌至少2小时。

12、本发明具有以下有益效果：

13、(1)柔性燃料发动机做功燃烧过程会产生大量的水和酸，水会造成机油中多种组分发生水解，如含钙镁清净剂，含胺、亚胺、醇极性基团的分散剂、抗磨剂、特别是抗氧抗腐剂zddp容易水解，水解使得机油丧失酸中和能力，沉积物分散性能下降，发动机的关键油膜难以形成，抗磨能力下降，这会导致发动机生锈、异常磨损、出现凸轮磨损、抛光，严重出现抱轴烧瓦故障；因此，本发明关键点就是使用遇水不水解的分散剂和减摩抗磨剂，能抵抗水带来负面影响，保持发动机润滑效果。

14、(2)机油和水分离会导致机械严重磨损、腐蚀和锈蚀，低温冷启动困难，为了保持油和水形成稳定的乳化液，解决低温冷启动困难问题，传统的内燃机是添加抗乳化剂要求油水彻底分离，而柔性燃料发动机油要求油水混合形成乳化，本发明使用降凝乳化剂，有乳化兼降低油品的低温粘度，保持机油形成均一乳化效果，并在低温冷启动表现优异。

15、(3)基础油分为ⅰ类、ⅱ类、ⅲ类和ⅳ类基础油，本发明通过试验发现性价比高的煤制烯烃的ctl6ⅲ类合成基础油易于水相容，效果比其他的类型基础油好，低温性能优异，解决低温冷启动困难的问题，且价格远低于ⅳ类基础油。

16、(4)传统的分散剂有无灰分散剂为单聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂、双聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂、硼化聚异丁烯丁二酰亚胺类分散剂，这些分散剂含有胺键、亚胺键、醇极性等基团，极易发生水解，丧失分散剂本身的性能。为了解决这个问题，本发明使用含有增粘分散作用的4-吡啶乙丙聚合物分散剂，带有4-吡啶结构的聚合物分散剂不易水解，并且能够给机油带来增粘的效果。

17、(5)传统的润滑油组合物抗氧抗腐剂使用的是二烷基二硫代磷酸锌、二芳基二硫代磷酸锌，该添加剂与水接触极易发生水解，丧失润滑油抗氧抗腐功能，为了解决这个问题，本发明的抗磨剂采用不容于水的bnns氮化硼纳米抗磨剂，bnns氮化硼纳米抗磨剂实现遇水不水解，保持润滑油优异的抗磨减摩性能，润滑油有含有分散剂能够使得bnns氮化硼纳米复合材料能均匀稳定的分散在油中，且硼原料在广西是易得到的原材料。抗氧剂有屏蔽酚型、芳胺型、酚胺型、酚酯型，酚酯型遇水水解，而屏蔽酚型使用温度低才有效果，而柔性燃料发动机燃烧温度相对传统发动机燃烧温度高，因此采用芳胺型和酚胺型组合，胺型抗氧剂优选为烷基二苯胺，酚胺型采用2,6-二叔丁基a-二甲基氨基对甲酚。

18、(6)金属清净剂有钙盐和镁盐，镁盐对水非常敏感，容易水解丧失性能。本发明采用钙盐组合；而不同碱值的金属清净剂的碱性组分不同，低碱值钙盐的碱性组分主要是氢氧化钙，而高碱值钙盐的碱性组分主要是碳酸钙和少量的氢氧化钙，氢氧化钙比碳酸钙更易溶于水；并且氨气燃料以及甲醇燃料燃烧的酸性物质多；本发明优先采用高碱值水杨酸钙和硫化烷基酚钙组合。

19、(7)柔性燃料特别是甲醇燃料和氨气料共同特点是除了发动机燃烧产生的大量的水，导致机油稀释和乳化外，还生成大量的酸性物质，在氧、水和其他腐蚀性杂质存在情况下对发动机金属腐蚀非常强；因此，本发明添加金属腐蚀抑制剂很好的解决了这个问题。

20、(8)为了满足后处理系统，要求灰分含量不大于1.0％，而灰分主要来自清净剂和抗氧抗磨剂zddp，本发明没有添加zddp添加剂，区别传统燃机油含有zddp的特点，因此能提高了钙盐清净剂的用量的空间，提高机油的碱值，强化机油抗酸腐蚀性能。