特許ウォッチ

公開番号2025069074
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-30
出願番号2024175133
出願日2024-10-04
発明の名称内燃機関におけるジャーナルベアリング摩耗を改善するための潤滑油組成物及びその使用
出願人インフィニュームインターナショナルリミテッド
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類C10M 169/04 20060101AFI20250422BHJP(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】内燃機関においてジャーナルベアリングの摩耗を低減するための潤滑油組成物を提供する。
【解決手段】以下を含むか又は以下を混和して得られる潤滑油組成物に関する:(i)基油;(ii)組成物に500～1300質量ppmのカルシウムを送れる処理レベルの過塩基性カルシウム系清浄剤;及び(iii)組成物に500～1300質量ppmのマグネシウムを送れる処理レベルの過塩基性マグネシウム系清浄剤;ここで、組成物中のカルシウムとマグネシウムの組み合わせの合計質量は1000ppm～1800ppmの範囲である。組成物の総硫酸塩灰分は1.0質量%以下であり、150℃における高温高せん断粘度は1.8mPa・s以上2.9mPa・s以下であり、総リンレベルは0.080質量%以下である。また、内燃機関内のジャーナルベアリング摩耗を低減する方法、及び潤滑油組成物を製造する方法も提供する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
潤滑油組成物であって、以下：
グループＩ基油、グループＩＩ基油、グループＩＩＩ基油、グループＩＶ基油、又はこれらの組み合わせを含む、前記組成物の５０質量％を超える量の潤滑粘度のオイル；
総塩基価（ＫＯＨ／ｇ）が９以上５００以下であり、前記組成物に５００～１３００質量ｐｐｍのカルシウムを送れる処理レベルの過塩基性カルシウム系清浄剤；及び
総塩基価（ＫＯＨ／ｇ）が９以上５００以下であり、前記組成物に５００～１３００質量ｐｐｍのマグネシウムを送れる処理レベルの過塩基性マグネシウム系清浄剤、
を含むか、又はこれらを混和して得られ、
前記組成物中での組み合わせたカルシウムとマグネシウムとの合計質量は１０００ｐｐｍ～１８００ｐｐｍの範囲であり；
前記潤滑油組成物の総硫酸塩灰分は１．０質量％以下であり、ＡＳＴＭＤ４６８３‐２０に従って測定される１５０℃における高温高せん断粘度（ＨＴＨＳ）は１．８ｍＰａ・ｓ以上２．９ｍＰａ・ｓ以下であり、総リンレベルは０．０８０質量％以下であり；
前記潤滑油組成物は、、同等のＨＴＨＳを有する潤滑油組成物であるが過塩基性カルシウム系清浄剤と過塩基性マグネシウム系清浄剤の混合物を前記組成物中に１０００ｐｐｍ～１８００ｐｐｍの範囲のカルシウムとマグネシウムの組み合わせ充填量で含まない潤滑油組成物と比較して、ＴＥ‐９２スタート／ストップ試験法を用いて最大平均摩耗によってミクロン単位で測定されるジャーナルベアリング摩耗において５％～６０％の低減をもたらす、
潤滑油組成物。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
前記組成物の１００℃における動粘度は５～２０ｃＳｔであり、総硫黄レベルは０．３５質量％以下である、請求項１に記載の潤滑油組成物。
【請求項３】
前記潤滑粘度のオイルは前記組成物の６０～９５質量％であり、グループＩＩＩ基油、グループＩＶ基油、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の潤滑油組成物。
【請求項４】
前記過塩基性カルシウム系清浄剤は、スルホネート、サリシレート、フェネート、又はこれらの組み合わせである、請求項１に記載の潤滑油組成物。
【請求項５】
前記過塩基性マグネシウム系清浄剤は、スルホネート、サリシレート、フェネート、又はこれらの組み合わせである、請求項１に記載の潤滑油組成物。
【請求項６】
前記過塩基性カルシウム系清浄剤は、サリシレートであり、前記過塩基性マグネシウム系清浄剤はサリシレートであり、前記組成物中のカルシウムとマグネシウムの組み合わせの合計質量は１６００～１８００ｐｐｍの範囲である、請求項１に記載の潤滑油組成物。
【請求項７】
前記組成物中でのカルシウム充填量とマグネシウム充填量との比は、前記潤滑油組成物中における質量％を基準として３０：７０～７０：３０である、請求項１に記載の潤滑油組成物。
【請求項８】
ヘビーデューティーディーゼルオイル、ライトデューティーディーゼルオイル、水素エンジンオイル、火花点火式燃焼エンジンオイル、又は天然ガスエンジンオイルである、請求項１に記載の潤滑油組成物。
【請求項９】
０Ｗ‐８、０Ｗ‐１２、０Ｗ‐１６、０Ｗ‐２０、０Ｗ‐３０、５Ｗ‐２０、５Ｗ‐３０、１０Ｗ‐３０、１５Ｗ‐４０、５Ｗ‐４０、及び１０Ｗ‐４０から成る群より選択されるＳＡＥグレードである、請求項１に記載の潤滑油組成物。
【請求項１０】
乗用車用潤滑剤（ＰＶＬ）又は商用車用潤滑剤（ＣＶＬ）として使用する、請求項１に記載の潤滑油組成物。
（【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】
関連出願の相互参照
本出願は、２０２３年１０月５日出願の米国特許出願番号第６３／５８８，２３８号に対する優先権及びその利益を主張する。
続きを表示（約 5,700 文字）【０００２】
本開示は、潤滑油組成物に関する。より詳細には、内燃機関で使用するためのジャーナルベアリング摩耗を改善した潤滑油組成物に関する。
【背景技術】
【０００３】
乗用車用途（ＰＶＬ）及び商用車用途（ＣＶＬ）では、工場充填油（factory fill oil）とサービス充填油（service fill oil）との両方で、ますます低粘度の米国自動車技術者協会（ＳＡＥ）グレードを継続して採用する傾向が高まりつつある。これは、地域的な排ガス要件による燃費（ＦＥ）向上への要望が高まっていることに起因している。これに関連して、ＩＣＥ（内燃機関）用途とハイブリッド用途との両方において業界で普及しているスタート／ストップ技術の利用が確立されている。
しかし、内燃機関内のメインジャーナルベアリング及びコンロッド（ビッグエンド（ｂｉｇ－ｅｎｄ））ジャーナルベアリングの耐久性は、これらの低粘度流体（＜０Ｗ‐２０）を導入する場合の根本的な問題と見なされることが多い。何故なら、このシステムのジャーナルベアリングは、鉄材や鋼材に比べて摩耗に対する回復力が低く、従来の潤滑油添加剤成分とは異なる反応性を示す非鉄材料（例えばアルミニウムバイメタル、ＳｎＣｕ、及びポリマーコーティング）であるからである。歴史的に、ベアリングシステムは特に、接触の性質上、低粘度流体の使用やスタート／ストップ技術の導入による摩耗の影響を受けやすいと考えられている。従来から、流体力学的に潤滑されるシステムであるジャーナルベアリングは、表面間の接触を最小限に抑え、摩耗を制御するために、潤滑粘度に依存してきた。低エンジンオイル粘度環境において、スタート／ストップ事象が増加すると、システムはより多くの境界潤滑にさらされ、接触へのストレスが増加し、内燃機関内のジャーナルベアリングの摩耗レベルが大きくなる。
従って、望ましい燃費の利点及びエンジンガス排出低減を維持しながらエンジン摩耗保護を改善するという点で、これらの要件を満たす低粘度グレードを有する新規なエンジンオイル、特にガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、天然ガスエンジン、及び水素エンジン用のエンジンオイルに対する需要がある。これらの需要は、特に乗用車用エンジン及びそのエンジンを潤滑するための関連オイルに関して顕著である。より詳細には、燃費改善のみならず、内燃機関に対するジャーナルベアリング摩耗耐性の改善をもたらす、低粘度のＰＶＬエンジンオイルに対する需要がある。
本発明は、エンジン摩耗特性が改善された潤滑油組成物に関する。より具体的には、本発明は、圧縮点火式内燃機関又は火花点火式内燃機関、並びに水素エンジン及び天然ガスエンジンで使用するためのクランクケース潤滑油組成物、例えばクランクケース潤滑剤と称する組成物に関し；また、内燃機関においてジャーナルベアリングの摩耗を低減するためのこのような潤滑油組成物における特定の添加剤の使用に関する。
今や驚くべきことに、ＴＥ‐９２スタート／ストップ試験法において、同等の粘度を有する潤滑油組成物であって過塩基性カルシウム系清浄剤と過塩基性マグネシウム系清浄剤の混合物を含まない潤滑剤組成物と比較して、エンジン摩耗保護の改善をもたらすために、基油、及び過塩基性カルシウム清浄剤と過塩基性マグネシウム系清浄剤との混合物の特定の組み合わせが、内燃機関用の潤滑剤組成物の中で使用できることが本発明者らによって見出された。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、グループＩ基油、グループＩＩ基油、グループＩＩＩ基油、グループＩＶ基油、又はこれらの組み合わせを含む、組成物の５０質量％を超える量の潤滑粘度のオイル；総塩基価（ＫＯＨ／ｇ）が９以上５００以下であり、組成物に５００～１３００質量ｐｐｍのカルシウムを送れる処理レベルの過塩基性カルシウム系清浄剤；及び、総塩基価（ＫＯＨ／ｇ）が９以上５００以下であり、組成物に５００～１３００質量ｐｐｍのマグネシウムを送れる処理レベルの過塩基性マグネシウム系清浄剤を含むか、又はこれらを混和して得られる潤滑油組成物であって、ここで、組成物中のカルシウムとマグネシウムの組み合わせの合計質量は１０００ｐｐｍ～１８００ｐｐｍの範囲であり；潤滑油組成物の総硫酸塩灰分は１．０質量％以下であり、ＡＳＴＭＤ４６８３‐２０に従って測定される１５０℃における高温高せん断粘度（ＨＴＨＳ）は１．８ｍＰａ・ｓ以上２．９ｍＰａ・ｓ以下であり、総リンレベルは０．０８０質量％以下であり；またここで、潤滑油組成物は、同等のＨＴＨＳを有する潤滑油組成物であるが過塩基性カルシウム系清浄剤と過塩基性マグネシウム系清浄剤の混合物を前記組成物中に１０００ｐｐｍ～１８００ｐｐｍの範囲のカルシウムとマグネシウムの組み合わせ充填量で含まない前記潤滑油組成物と比較して、ＴＥ‐９２スタート／ストップ試験法を用いて最大平均摩耗によってミクロン単位で測定されるジャーナルベアリング摩耗において５％～６０％の低減をもたらす、前記潤滑油組成物に関する。
【０００５】
本発明の別の態様によれば、内燃機関内のジャーナルベアリング摩耗を低減する方法が提供される：前記方法は、内燃機関に、以下：グループＩ基油、グループＩＩ基油、グループＩＩＩ基油、グループＩＶ基油、又はこれらの組み合わせを含む、組成物の５０質量％を超える量の潤滑粘度のオイル；総塩基価（ＫＯＨ／ｇ）が９以上５００以下であり、組成物に５００～１３００質量ｐｐｍのカルシウムを送れる処理レベルの過塩基性カルシウム系清浄剤；及び、総塩基価（ＫＯＨ／ｇ）が９以上５００以下であり、組成物に５００～１３００質量ｐｐｍのマグネシウムを送れる処理レベルの過塩基性マグネシウム系清浄剤を含むか、又はこれらを混和して得られる潤滑油組成物を供給する工程を含み、ここで、組成物中のカルシウムとマグネシウムの組み合わせの合計質量は１０００ｐｐｍ～１８００ｐｐｍの範囲であり；潤滑油組成物の総硫酸塩灰分は１．０質量％以下であり、ＡＳＴＭＤ４６８３‐２０に従って測定される１５０℃における高温高せん断粘度（ＨＴＨＳ）は１．８ｍＰａ・ｓ以上２．９ｍＰａ・ｓ以下であり、総リンレベルは０．０８０質量％以下であり、またここで、潤滑油組成物は、同等のＨＴＨＳを有する潤滑油組成物であるが過塩基性カルシウム系清浄剤と過塩基性マグネシウム系清浄剤の混合物を前記組成物中に１０００ｐｐｍ～１８００ｐｐｍの範囲のカルシウムとマグネシウムの組み合わせ充填量で含まない潤滑油組成物と比較して、ＴＥ‐９２スタート／ストップ試験法を用いて最大平均摩耗によってミクロン単位で測定されるジャーナルベアリング摩耗において５％～６０％の低減をもたらす。
【０００６】
また本発明の更なる態様によれば、潤滑油組成物を製造する方法が提供され、前記方法は以下：（ｉ）グループＩ基油、グループＩＩ基油、グループＩＩＩ基油、グループＩＶ基油、又はこれらの組み合わせを含む、組成物の５０質量％を超える量の潤滑粘度のオイル；（ｉｉ）総塩基価（ＫＯＨ／ｇ）が９以上５００以下であり、組成物に５００～１３００質量ｐｐｍのカルシウムを送れる処理レベルの過塩基性カルシウム系清浄剤；及び（ｉｉｉ）総塩基価（ＫＯＨ／ｇ）が９以上５００以下であり、組成物に５００～１３００質量ｐｐｍのマグネシウムを送れる処理レベルの過塩基性マグネシウム系清浄剤を組み合わせるか又はこれらを混和する工程を含み；ここで、組成物中のカルシウムとマグネシウムの組み合わせの合計質量は１０００ｐｐｍ～１８００ｐｐｍの範囲であり；潤滑油組成物の総硫酸塩灰分は１．０質量％以下であり、ＡＳＴＭＤ４６８３‐２０に従って測定される１５０℃における高温高せん断粘度（ＨＴＨＳ）は１．８ｍＰａ・ｓ以上２．９ｍＰａ・ｓ以下であり、総リンレベルは０．０８０質量％以下であり、またここで、潤滑油組成物は、同等のＨＴＨＳを有する潤滑油組成物であるが過塩基性カルシウム系清浄剤と過塩基性マグネシウム系清浄剤の混合物を前記組成物中に１０００ｐｐｍ～１８００ｐｐｍの範囲のカルシウムとマグネシウムの組み合わせ充填量で含まない潤滑油組成物と比較して、ＴＥ‐９２スタート／ストップ試験法を用いて最大平均摩耗によってミクロン単位で測定されるジャーナルベアリング摩耗において５％～６０％の低減をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
潤滑を必要とするエンジン内の各種ベアリングの位置を示す、代表的な内燃機関の断面斜視図である。
ソリッド（solid）ベアリング、バイメタルベアリング、及びトリマテリアル（ｔｒｉｍａｔｅｒｉａｌ）／メタルベアリング用のジャーナルベアリングシェル（shell）材料の断面概略図である。
本発明及び比較の潤滑油組成物について、ＴＥ‐９２スタート／ストップ試験法を用いて最大平均摩耗によってミクロン単位で測定されたジャーナルベアリング摩耗の棒グラフである。
本発明及び比較の潤滑油組成物について、ＴＥ‐９２スタート／ストップ試験法を用いて最大平均摩耗によってミクロン単位で測定されたジャーナルベアリング摩耗の別の棒グラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
定義
本明細書及び本発明に対する全ての特許請求の範囲の目的上、以下の語句及び表現を使用することになれば、及び使用する場合には、以下の語句及び表現は下記の意味を有する。
本明細書における目的上、「ＣＨＥＭＩＣＡＬＡＮＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＮＥＷＳ」、１９８５年、６３（５）、２７」に記載されているように、元素周期表の新規なナンバリングスキームが使用され、即ち、アルカリ金属は１族金属（例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ等）であり、アルカリ土類金属は２族金属（例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ等）である。
【０００９】
用語「含む」又はその任意の同義語は、記載した特徴、工程、又は整数もしくは構成要素の存在を表すが、１つ以上の他の特徴、工程、整数、構成要素、又はこれらの群の存在又は追加を排除するものではない。表現「から成る」、「から実質的に成る」、又はその同義語は、「含む」又はその同義語に包含されてもよく、「から実質的に成る」は、それが適用される組成物の特徴に実質的に影響を与えない物質の包含を許容する。
用語「ＬＯＣ」とは、潤滑油組成物を意味する。
用語「主要量」（major amount）とは、組成物の質量に基づいて、組成物の５０質量％超、例えば組成物の６０質量％超、例えば組成物の７０質量％超、例えば組成物の８０～９９．００９質量％、例えば組成物の８０～９９．９質量％、８０～９９．００９質量％を意味する。
用語「少量」（minor amount）とは、組成物の質量に基づいて、組成物の５０質量％以下；例えば組成物の４０質量％以下；例えば組成物の３０質量％以下、例えば組成物の２０～０．００１質量％、例えば２０～０．１質量％を意味する。
用語「質量％」とは、別段の指定がない限り、グラム単位で測定される組成物の質量に基づく成分の質量パーセントを意味し、質量パーセント（「質量％」、「ｗｔ％」、又は「％ｗ／ｗ」）と置き換えられる。
用語「有効成分」（「ａ．ｉ．」又は「Ａ．Ｉ．」とも称する）とは、希釈剤でも溶媒でもない添加材料を指す。別段の指定がない限り、本明細書における量は有効成分として記載している。
【００１０】
本明細書で使用する用語「油溶性」及び「油分散性」、又はその同義語は、必ずしも化合物又は添加剤が可溶性、溶解性、混和性であること、又は全ての割合でオイル中に懸濁可能であることを示すものではない。しかし、これらの用語は、例えば、オイルが採用される環境において意図した効果を発揮するに十分な程度に、オイルに可溶性又は安定に分散可能であることを意味する。更に、他の添加剤を追加的に配合することにより、要求に応じて、特定の添加剤をより高いレベルで配合することも可能である。
用語「基」及び「ラジカル」は、本明細書において互換的に使用される。
用語「炭化水素」とは、水素原子及び炭素原子の化合物を意味する。「ヘテロ原子」とは、炭素又は水素以外の原子をいう。「炭化水素」、特に「精製炭化水素」と称する場合、炭化水素は１つ以上のヘテロ原子又はヘテロ原子含有基（例えばハロ、特にクロロ及びフルオロ、アミノ、アルコキシル、メルカプト、アルキルメルカプト、ニトロ、ニトロソ、スルホキシ等）を少量で（例えば、ヘテロ原子（単数又は複数）が炭化水素化合物の炭化水素特性を実質的に変えない量）含有してもよい。
用語「ヒドロカルビル」とは、水素原子及び炭素原子を含むラジカルを意味する。好ましくは、この基は、別段の指定がない限り、水素原子及び炭素原子から実質的に成り、より好ましくは水素原子及び炭素原子のみから成る。好ましくは、ヒドロカルビル基は脂肪族ヒドロカルビル基を含む。用語「ヒドロカルビル」は、本明細書で定義している「アルキル」、「アルケニル」、「アルキニル」、及び「アリール」を含む。ヒドロカルビル基は、ヒドロカルビル基の実質的なヒドロカルビル特性に影響を及ぼさない限り、炭素及び水素以外の１つ以上の原子／基を含有してもよい。当業者は、このような原子／基（例えば、ハロ、特にクロロ及びフルオロ、アミノ、アルコキシル、メルカプト、アルキルメルカプト、ニトロ、ニトロソ、スルホキシ等）を認識しているであろう。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許