润滑油研发

新一代发动机油的开发

超低粘度发动机油的研究开发

图1 发动机油的粘度标准(SAE粘度级别)

近年来随着对汽车二氧化碳减排要求的提高,大幅度提高发动机油的节能性被寄予厚望。提高发动机油节能性的有效方法之一是降低发动机油的粘度。如图1所示,发动机油的粘度标准SAE粘度级别中增加了低粘度规格,可使用低粘度发动机油的汽车也有所增加。而且日本也是世界上率先普及低粘度发动机油的地区。

图2 发动机油粘度与温度的关系

本公司目前正在进行节能性更好的超低粘度发动机油的研究开发。可进一步提高超低粘度发动机油的节能性的重要指标是“高粘度指数”。如图2发动机油粘度与温度的关系所示,发动机油的温度越低,粘度越高,发动机内部的阻力也就越大。粘度指数正是该特点的指标,粘度指数越高,在低温下就可以维持更低的粘度,节能性也就越好。超低粘度发动机油要实现高粘度指数,提高作为发动机油原料的基础油的粘度指数就非常重要。本公司充分利用独自开发的超高粘度指数基础油WBASE技术,开发出如图2红线所示的拥有高粘度指数且节能性优秀的超低粘度发动机油。

ZP技术

无ZP
有ZP

图3 发动机气缸罩盖的污渍(发动机试验200小时后)

ZP是本公司发动机油中使用的一种添加剂。使用ZP可以使废渣、清漆等污渍不易附着在发动机内,还可以延长发动机油的寿命。使用了ZP的本公司发动机油的持续保持清洁能力是过去产品的2倍。

与过去添加剂的不同

图4 ZDTP与ZP分子结构的不同

在过去,发动机油中多使用一种作为多功能添加剂(防氧化性能、防磨损性能等)而广为人所知的被称为ZDTP的添加剂。在ZDTP的分子结构中含有硫原子(S),而硫会导致发动机清洁性下降,使油的寿命缩短。将该ZDTP分子中的硫原子置换成氧原子(O)后即为ZP。

ZP的发现

图5 ZDTP的水解机制

ZP是在ZDTP分解机制的相关研究中发现的。对ZDTP分解机制进行详细调查后,发现ZDTP在发动机内的燃烧过程中被氧化,分解成ZP和硫化氢等硫化物。此处生成的硫化物进一步与水发生反应,产生强酸性的硫酸,消耗了发动机油中的碱性清洁剂,最终导致发动机油的清洁性能降低。于是我们想到使用不含硫(不会因分解而产生硫化物)的ZP来替代ZDTP添加剂,从而不会生成硫酸,可维持清洁剂的功能。

图6 ENEOS SUSTINA(引能仕 速驰耐)

但是ZDTP中的硫也有对发动机油性能有利的效果。本公司将ZP与各种添加剂进行组合,确立了可发挥添加ZDTP油同等以上性能的技术(ZP技术)。将该ZP技术与节能基础油WBASE组合而成的发动机油便是ENEOS SUSTINA(引能仕 速驰耐)。

灰分软化技术(JAST:JXTG Ash Softening Technology)的开发

船舶用汽缸油与船舶用燃料的多样化

发动机油拥有多种功能,与硫酸(来源于燃料中的所含硫)进行中和反应从而保护发动机不被腐蚀也是其中的一个重要功能。这种中和酸的能力,来源于被称为金属基清洁剂的添加剂中所含的碱性成分(主要是碳酸钙)。特别是船舶用发动机多使用含硫浓度高的重油作为燃料,因此通常会在船舶用汽缸油中添加大量的金属基清洁剂。

近年来为了保护海洋环境,低硫化燃料逐渐被要求使用。目前除了“普通海域”外,部分海域还规定了严格控制燃料含硫量的“排放控制海域(ECA:Emission Control Area)”。因为普通海域与排放控制海域的燃料含硫浓度控制上限不同,所以高硫燃料和低硫燃料被区分开来分别使用在不同的海域。如果船舶用汽缸油的金属基清洁剂相对于高硫燃料不足,就会导致硫酸中和不充分,从而发动机产生腐食磨损。相反如果船舶用汽缸油的金属基清洁剂相对于低硫燃料过剩,发动机内部的活塞上会产生被称为积灰的坚硬堆积物,而引发磨损(磨光)。因此船舶用发动机在使用含硫浓度不同的燃料时,需要在拥有不同酸中和性能的多种船舶用汽缸油之间进行切换。

灰分软化技术(JAST:JXTG Ash Softening Technology)

本公司目前正在努力开发独创技术,该技术在区分使用不同含硫浓度燃料的情况下,只需采用一种船舶用汽缸油。其中一种技术是灰分软化技术(JAST:JXTG Ash Softening Technology)。运用这种技术的船舶用汽缸油可将通常坚硬的积灰软化。如果积灰较软,就算附着在活塞上,也会因活塞运动而轻易变形,因此不会出现堆积,可以防止因磨光导致的损伤。这种JXTG独创技术在实际发动机上的效果也已得到确认,拥有长时间维持良好活塞清洁性的运行业绩。