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公開番号2024163026
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-21
出願番号2024065558
出願日2024-04-15
発明の名称低速プレイグニッションを改善するための潤滑油組成物
出願人アフトン・ケミカル・コーポレーション,Afton Chemical Corporation
代理人弁理士法人NIP&SBPJ国際特許事務所
主分類C10M 169/04 20060101AFI20241114BHJP(石油,ガスまたはコークス工業;一酸化炭素を含有する工業ガス;燃料;潤滑剤;でい炭)
要約【課題】より低いレベルのリンで低速プレイグニッションを改善するように構成されている潤滑組成物、及び火花点火エンジンを潤滑する方法を提供する。
【解決手段】補助流体添加剤の添加によるよりもむしろ潤滑剤元素関係の選択によって低速プレイグニッションを改善するのに有効であり、この関係が、いくつかの状況において、基礎となる基油品質とは無関係に低速プレイグニッション(LSPI)を改善するという追加された利点を有する、潤滑組成物及び火花点火エンジンを潤滑する方法を提供する。本明細書の潤滑組成物は、潤滑粘度の1つ以上の基油、低レベルのリンを提供する1つ以上のリン含有添加剤、硫酸カルシウム灰分含有量と低リン含有量との特定の関係を有するカルシウム及び/又はマグネシウムを提供する清浄剤系を含む。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
火花点火エンジン用の潤滑組成物であって、前記潤滑組成物が、
潤滑粘度の１つ以上の基油と、
前記潤滑組成物に約５００ｐｐｍ以下のリンを提供する１つ以上のリン含有添加剤と、
１つ以上のカルシウム含有清浄剤及び任意選択的に１つ以上のマグネシウム含有清浄剤を提供する清浄剤系であって、ナトリウム含有清浄剤を実質的に含まない、清浄剤系と、を含み、
前記潤滑組成物が、約０．２重量パーセント以下の計算硫酸カルシウム灰分含有量を提供するカルシウム含有量と、
少なくとも約０．１のリン含有量対硫酸カルシウム灰分含有量の重量比と、を含む、潤滑組成物。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記リン含有量対前記硫酸カルシウム灰分含有量の前記重量比が、約０．１～約０．３であり、かつ／又は、前記潤滑組成物が、約０．８重量パーセント以下の総計算硫酸灰分含有量（ＳＡＳＨ）を有し、かつ／又は、前記潤滑組成物が、約０．７重量パーセント以下の総計算硫酸灰分含有量（ＳＡＳＨ）を有する、請求項１に記載の潤滑組成物。
【請求項３】
前記潤滑組成物が、約１重量パーセント以下の総計算硫酸灰分含有量（ＳＡＳＨ）を有する、請求項２に記載の潤滑組成物。
【請求項４】
前記総計算ＳＡＳＨ含有量の約３０重量パーセント以下が、前記硫酸カルシウム灰分含有量によって提供される、請求項３に記載の潤滑組成物。
【請求項５】
前記潤滑組成物に約３～約２０ｐｐｍのケイ素を提供する１つ以上のケイ素含有化合物を更に含み、かつ／又は、前記１つ以上のケイ素含有化合物が、約５～約１５ｐｐｍのケイ素を提供する、請求項１に記載の潤滑組成物。
【請求項６】
硫酸カルシウム灰分含有量対ケイ素含有量の重量比が、約２５０以下である、請求項５に記載の潤滑組成物。
【請求項７】
前記ケイ素含有化合物が、オルガノシラン化合物、フルオロシリコーン化合物、ポリジメチルシロキサン化合物、フェニル－メチルポリシロキサン化合物、直鎖状シロキサン化合物、環状シロキサン化合物、分岐状シロキサン化合物、シリコーンポリマー及びコポリマー、オルガノ－シリコーンコポリマー、シリコーン油、又はこれらの組み合わせから選択される、請求項５に記載の潤滑組成物。
【請求項８】
前記清浄剤系が、前記カルシウム含有清浄剤及び前記マグネシウム含有清浄剤を含み、かつ／又は、前記清浄剤系が、スルホン酸カルシウム及び任意選択的にスルホン酸マグネシウムを含み、かつ／又は、前記清浄剤系が、フェネート系清浄剤を含まない、請求項１に記載の潤滑組成物。
【請求項９】
前記スルホン酸カルシウム及び前記任意選択的なスルホン酸マグネシウムが各々、過塩基性であり、各々が、ＡＳＴＭＤ２８９６により判定される場合に、少なくとも約２５０ｍｇＫＯＨ／ｇの総塩基価（ＴＢＮ）を有する、請求項８に記載の潤滑組成物。
【請求項１０】
前記潤滑粘度の１つ以上の基油が、ＡＰＩグループＩ基油、ＡＰＩグループＩＩ基油、ＡＰＩグループＩＩＩ基油、若しくはこれらの組み合わせから選択され、かつ／又は、前記潤滑粘度の１つ以上の基油が、ＡＰＩグループＩ基油、ＡＰＩグループＩＩ基油、若しくはこれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載の潤滑組成物。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、潤滑組成物に関し、特に、より低いレベルのリンで低速プレイグニッションを改善するように構成されている潤滑組成物に関する。
続きを表示（約 5,000 文字）【背景技術】
【０００２】
自動車メーカーは、効率、流体寿命、及び燃費の改善を求め続けており、そのため、エンジン、潤滑剤、及びそれらの構成成分に対する要求事項は増加し続けている。今日のエンジンは、多くの場合、燃費、性能、及び出力を改善するように設計された技術によって、より小型化、より軽量化、及びより効率化されている。これらの要件はまた、エンジンオイルの性能が、そのような現代のエンジンのより高い要求と、それらの独自の使用及び用途に関連付けられたそれらの対応する性能基準と、を満たすように進化しなければならないことも意味している。エンジンオイルに対するそのような厳しい要求により、潤滑剤メーカーは、多くの場合、潤滑剤及びそれらの添加剤を、産業及び／又はメーカーの用途のため一定の性能要件を満たすように調整する。典型的には、業界基準及び／又は自動車メーカーは、ある使用又は用途のために設計された潤滑剤が、異なる使用又は用途の全ての性能仕様を満たさなくてもよい、一定の性能基準を要求する。
【０００３】
例えば、米国石油協会（American Petroleum Institute、ＡＰＩ）は、様々な乗用自動車メーカーのニーズ及び性能特性を満たすように設計された乗用車モーターオイルに関する基準を設定している。ＡＰＩ基準の最近の更新には、所望の点火の前に燃焼室において空燃混合気の点火をもたらす燃焼の形態であると考えられる低速プレイグニッション（又はlow-speed pre-ignition、ＬＳＰＩ）として典型的に特徴付けられる望ましくない現象に関する性能試験が含まれている。ＬＳＰＩは、ＡＳＴＭＤ８２９１－２１ａに記載されているシーケンスＩＸ低速プレイグニッション試験に従って評価される。多くの場合、ターボチャージャー付き又はスーパーチャージャー付きのエンジンは、高圧スパイク、早期燃焼、及び／又はノックを含み得るプレイグニッションイベントであるＬＳＰＩを起こしやすい傾向がある。スパークプラグが発火する前に燃焼室において時期尚早な点火が発生すると、異常燃焼及び高いシリンダー圧を引き起こす場合がある。ＬＳＰＩイベントは、シリンダー中の制御されていない圧力上昇から、ノッキング音又は他の異常な特徴を引き起こす可能性がある。ＬＳＰＩイベントは、望ましくなく、最近のＡＰＩ仕様は、乗用車モーターオイルのＬＳＰＩ性能基準を設定している。望ましくないＬＳＰＩイベントに対する従来の解決策は、流体製造業者が補助流体成分の添加によりＬＳＰＩ問題に対処する傾向があり、補助添加剤がいくつかの例では他の意図しない効果をもたらす可能性があることは言うまでもなく、流体中の添加剤パッケージに他の制約を課すことが多いため、満足できるものではない。
【発明の概要】
【０００４】
１つのアプローチ又は実施形態では、本開示は、低レベルのリンで良好なＬＳＰＩ性能を提供するための火花点火エンジン用の潤滑組成物に関する。本実施形態の一態様では、潤滑組成物は、潤滑粘度の１つ以上の基油と、潤滑組成物に約５００ｐｐｍ以下のリンを提供する１つ以上のリン含有添加剤と、１つ以上のカルシウム含有清浄剤及び任意選択的に１つ以上のマグネシウム含有清浄剤を提供する清浄剤系であって、ナトリウム含有清浄剤を実質的に含まない、清浄剤系と、を含み、潤滑組成物は、潤滑組成物が約０．２重量パーセント以下の計算硫酸カルシウム灰分含有量を有するようなカルシウム含有量と、少なくとも約０．１のリン含有量対硫酸カルシウム灰分含有量の重量比と、を含む。
【０００５】
他のアプローチ又は実施形態では、前段落の潤滑組成物は、任意の組み合わせで、１つ以上の任意選択的な特色又は実施形態を含み得る。これらの任意選択的な特徴又は実施形態は、以下のうちの１つ以上を含むことができる。リン含有量対硫酸カルシウム灰分含有量の重量比が、約０．１～約０．３であり、かつ／又は、潤滑組成物が、約１重量パーセント以下の総計算硫酸灰分含有量（sulfated ash、ＳＡＳＨ）を有し、かつ／又は、潤滑組成物が、約０．８重量パーセント以下の総計算硫酸灰分含有量（ＳＡＳＨ）を有し、かつ／又は、潤滑組成物が、約０．７重量パーセント以下の総計算硫酸灰分含有量（ＳＡＳＨ）を有し、かつ／又は、総計算ＳＡＳＨ含有量の約３０重量パーセント以下が、硫酸カルシウム灰分含有量によって提供され、かつ／又は、潤滑組成物に約３～約２０ｐｐｍのケイ素を提供する１つ以上のケイ素含有化合物を更に含み、かつ／又は、１つ以上のケイ素含有化合物が、約５～約１５ｐｐｍのケイ素を提供し、かつ／又は、硫酸カルシウム灰分含有量対ケイ素含有量の重量比が、約２５０以下であり、かつ／又は、ケイ素含有化合物が、オルガノシラン化合物、フルオロシリコーン化合物、ポリジメチルシロキサン化合物、フェニル－メチルポリシロキサン化合物、直鎖状シロキサン化合物、環状シロキサン化合物、分岐状シロキサン化合物、シリコーンポリマー及びコポリマー、オルガノ－シリコーンコポリマー、シリコーン油、又はこれらの組み合わせから選択され、かつ／又は、清浄剤系が、カルシウム含有清浄剤及びマグネシウム含有清浄剤を含み、かつ／又は、清浄剤系が、スルホン酸カルシウム及び任意選択的にスルホン酸マグネシウムを含み、かつ／又は、スルホン酸カルシウム及び任意選択的なスルホン酸マグネシウムが各々、過塩基性であり、各々が、ＡＳＴＭＤ２８９６により判定される場合に、少なくとも約２５０ｍｇＫＯＨ／ｇの総塩基価（total base number、ＴＢＮ）を有し、かつ／又は、清浄剤系が、フェネート系清浄剤を含まず、かつ／又は、潤滑粘度の１つ以上の基油が、ＡＰＩグループＩ基油、ＡＰＩグループＩＩ基油、ＡＰＩグループＩＩＩ基油、若しくはこれらの組み合わせから選択され、かつ／又は潤滑粘度の１つ以上の基油が、ＡＰＩグループＩ基油、ＡＰＩグループＩＩ基油、若しくはこれらの組み合わせから選択され、かつ／又は、潤滑組成物が、ＡＳＴＭＤ８２９１のシーケンスＩＸ低速プレイグニッション試験に従って５以下の平均イベントを呈し、かつ／又はＡＳＴＭＤ８２９１のシーケンスＩＸ低速プレイグニッション試験に従って８以下の最大イベントを呈し、かつ／又は、１つ以上のリン含有添加剤が、約２００～約４００ｐｐｍのリンを提供する。
【０００６】
なお更なるアプローチ又は実施形態では、低リン含有量潤滑剤で火花点火エンジンを潤滑する方法が、本明細書において提供される。一態様では、本方法は、火花点火エンジンのクランクケースを潤滑組成物で潤滑することを含み、潤滑組成物は、（ｉ）潤滑粘度の１つ以上の基油と、（ｉｉ）潤滑組成物に約５００ｐｐｍ以下のリンを提供する１つ以上のリン含有添加剤と、（ｉｉｉ）１つ以上のカルシウム含有清浄剤及び任意選択的に１つ以上のマグネシウム含有清浄剤を提供する清浄剤系であって、ナトリウム含有清浄剤を実質的に含まない、清浄剤系と、を含み、（ｉｖ）潤滑組成物が、約０．２重量パーセント以下の計算硫酸カルシウム灰分含有量を提供するカルシウム含有量と、（ｖ）少なくとも約０．１のリン含有量対硫酸カルシウム灰分含有量の重量比と、を含み、潤滑組成物は、ＡＳＴＭＤ８２９１のシーケンスＩＸ低速プレイグニッション試験に従って５以下の平均イベントを呈し、かつ／又は、ＡＳＴＭＤ８２９１のシーケンスＩＸ低速プレイグニッション試験に従って８以下の最大イベントを呈する。
【０００７】
更なるアプローチ又は実施形態では、前段落の方法は、任意の組み合わせで、１つ以上の任意選択的なステップ、特徴、又は実施形態を含み得る。これらの任意選択的なステップ、特徴、又は実施形態は、リン含有量対硫酸カルシウム灰分含有量の重量比が、約０．１～約０．３であり、かつ／又は、潤滑組成物が、潤滑組成物に約３～約２０ｐｐｍのケイ素を提供する１つ以上のケイ素含有化合物を更に含み、かつ／又は、硫酸カルシウム灰分含有量対ケイ素含有量の重量比が、約２５０以下である、のうちのますます多くを含んでもよい。本明細書における方法は、本発明の概要に記載される潤滑組成物のいずれかの実施形態を含み得る。
【０００８】
なお更に他のアプローチ又は実施形態では、本出願は、ＡＳＴＭＤ８２９１に従って合格ＬＳＰＩを達成するための、低レベルのリンを有する潤滑組成物の使用を更に含む。態様では、使用は、火花点火エンジンのクランクケースを潤滑組成物で潤滑することを含み、潤滑組成物は、（ｉ）潤滑粘度の１つ以上の基油と、（ｉｉ）潤滑組成物に約５００ｐｐｍ以下のリンを提供する１つ以上のリン含有添加剤と、（ｉｉｉ）１つ以上のカルシウム含有清浄剤及び任意選択的に１つ以上のマグネシウム含有清浄剤を提供する清浄剤系であって、ナトリウム含有清浄剤を実質的に含まない、清浄剤系と、を含み、（ｉｖ）潤滑組成物が、約０．２重量パーセント以下の計算硫酸カルシウム灰分含有量と、（ｖ）少なくとも約０．１のリン含有量対硫酸カルシウム灰分含有量の重量比と、を含み、潤滑組成物は、ＡＳＴＭＤ８２９１のシーケンスＩＸ低速プレイグニッション試験に従って５以下の平均イベントを呈し、かつ／又は、ＡＳＴＭＤ８２９１のシーケンスＩＸ低速プレイグニッション試験に従って８以下の最大イベントを呈する。本明細書における使用は、本発明の概要に記載した潤滑組成物のいずれかの実施形態を含み得る。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示は、補助流体添加剤の添加によるよりもむしろ潤滑剤元素関係の選択によって低速プレイグニッションを改善するのに有効であり、この関係が、いくつかの状況において、基礎となる基油品質とは無関係に低速プレイグニッション（ＬＳＰＩ）を改善するという追加された利点を有する、潤滑組成物及び火花点火エンジンを潤滑する方法に関する。アプローチ又は実施形態では、本明細書の潤滑組成物は、潤滑粘度の１つ以上の基油と、約５００ｐｐｍ以下のリンを提供する１つ以上のリン含有添加剤と、ナトリウム含有清浄剤を実質的に含まないカルシウム及び／又はマグネシウムを提供する清浄剤系と、ＡＳＴＭＤ８７４により判定される場合に、及び／又は好ましくは本明細書において計算されるような０．２重量パーセント以下の硫酸カルシウム灰分含有量（calcium sulfated ash、Ｃａ－ＳＡＳＨ）を提供するカルシウム含有量と、少なくとも約０．１（好ましくは約０．１～約０．３）の潤滑剤中のリン含有量対硫酸カルシウム灰分含有量の特定の重量比と、を含む。更に他の実施形態では、本明細書の潤滑剤はまた、潤滑剤中の硫酸カルシウム灰分とケイ素との間に特有の関係を有してもよく、硫酸カルシウム灰分含有量対ケイ素含有量の重量比は、約２５０：１以下（いくつかのアプローチでは、約１００：１～約２５０：１）である。
【００１０】
驚くべきことに、本明細書の潤滑剤におけるそのような発見された元素関係、特に、カルシウムＳＡＳＨ含有量に対する少なくともリン含有量は、そのような潤滑剤において従来使用されているよりも少ない総リンであっても、流体中のカルシウム含有量を維持しながら、低い数の平均及び／又は総ＬＳＰＩイベントを達成するのに役立つ。以前に、カルシウムはＬＳＰＩに有害である（関連する硫酸カルシウム灰分含有量を考慮すると）傾向があることが知られており、比較的高レベルのリンがＬＳＰＩに有益であることが一般に認められていた。一方、本明細書の潤滑剤は、（１）総リンの量を低下させることと、（２）リン含有量、カルシウム灰分含有量、及び／又はケイ素含有量に関連する元素関係が本明細書に記載の範囲内に維持される場合に、所望のＬＳＰＩ性能を予想外に達成する潤滑剤中のカルシウム含有量を維持することとによって、この従来の慣行に反する。
（【００１１】以降は省略されています）

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