內(nèi)燃機(jī)用冷卻液組成物及內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供能夠改善內(nèi)燃機(jī)的燃耗的內(nèi)燃機(jī)用冷卻液組成物及使用了該內(nèi)燃機(jī)用冷卻液組成物的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法。本發(fā)明涉及一種動粘度在25℃下為8.5～3000mm2/秒且在100℃下為0.3～1.3mm2/秒的內(nèi)燃機(jī)用冷卻液組成物。而且，本發(fā)明也涉及使用了該組成物的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法。
【專利說明】內(nèi)燃機(jī)用冷卻液組成物及內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能夠改善內(nèi)燃機(jī)的燃耗的內(nèi)燃機(jī)用冷卻液組成物及使用了該內(nèi)燃機(jī)用冷卻液組成物的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為用于對汽車發(fā)動機(jī)等進(jìn)行冷卻的冷卻液，已知有各種結(jié)構(gòu)，但在其中，水作為發(fā)動機(jī)用冷卻液而冷卻性能最高，因此優(yōu)選。然而，當(dāng)?shù)疄閿z氏0°C以下時(shí)發(fā)生凍結(jié)而體積增大，因此可能會給發(fā)動機(jī)、散熱器帶來損傷。從這種情況出發(fā)，使用了如下的冷卻液組成物:以不凍性為目的，用水進(jìn)行稀釋以獲得以甘醇等乙二醇類為基體所需的凍結(jié)溫度，并根據(jù)需要，混合了用于對發(fā)動機(jī)、散熱器等所使用的金屬、橡膠及樹脂等的劣化進(jìn)行保護(hù)的各種添加劑。另一方面，在不擔(dān)心凍結(jié)的地域中，有時(shí)也使用向水中混合了各種添加劑的冷卻液組成物。
[0003]在使用了甘醇等乙二醇類的情況下，尤其是在低溫下，存在冷卻液組成物的粘度顯著上升的問題。由此，在以往的粘度特性改良技術(shù)中，通常進(jìn)行了低溫時(shí)的流動性提高用的低粘度化(專利文獻(xiàn)1-3)。
[0004]然而，在進(jìn)行了低粘度化的情況下，冷卻液與缸壁的分界層變薄，而且容易引起對流，因此冷卻液容易從缸壁吸收熱量，其結(jié)果是，冷卻損失增大，新產(chǎn)生了導(dǎo)致燃耗惡化的問題。另一方面，為了使散熱性下降而減少冷卻損失，若提高甘醇等乙二醇類的濃度而增大低溫時(shí)的冷卻液的粘度，則產(chǎn)生了在高溫時(shí)冷卻能力不足而導(dǎo)致過熱的問題。
[0005]例如，在專利文獻(xiàn)4-6中記載了通過混合粘度指數(shù)提高劑而進(jìn)行潤滑油的粘度特性改良的技術(shù)，但上述記載的粘度指數(shù)提高劑以維持低溫時(shí)的流動性并減少高溫時(shí)的粘度下降為目的進(jìn)行混合，由此，即便使用混合有這樣的粘度指數(shù)提高劑的液劑作為冷卻液，也無法減少低溫時(shí)的冷卻損失并無法維持高溫時(shí)的冷卻能力。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開平8-183950號公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開2010-236064號公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)3:日本特開平9-227859號公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)4:日本特開2011-137089號公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)5:日本特開2011-132285號公報(bào)
[0011]專利文獻(xiàn)6:日本特開2011-121991號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于提供能夠改善內(nèi)燃機(jī)的燃耗的內(nèi)燃機(jī)用冷卻液組成物及使用了該內(nèi)燃機(jī)用冷卻液組成物的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法。具體而言，目的在于提供能夠減少低溫時(shí)的冷卻損失并維持高溫時(shí)的冷卻能力的冷卻液組成物及使用了該冷卻液組成物的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法。
[0013]本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過使冷卻液組成物的動粘度處于特定的范圍，能夠減少低溫時(shí)的冷卻損失，并能夠維持高溫時(shí)的冷卻能力，由此能較大地改善內(nèi)燃機(jī)的燃耗。
[0014]S卩，本發(fā)明包含以下的發(fā)明。
[0015](I) 一種內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，使用動粘度在25°C下為8.5?3000mm2/秒、且在100°C下為0.3?1.3mm2/秒的冷卻液組成物作為內(nèi)燃機(jī)的冷卻液。
[0016](2)在上述(I)記載的方法中，冷卻液組成物含有從由二價(jià)醇、三價(jià)醇及乙二醇單烷基醚構(gòu)成的組中選擇的至少I種醇類及/或水作為基劑。
[0017](3)在上述(I)或(2)記載的方法中，冷卻液組成物包含粘度特性改良劑。
[0018](4)在上述(3)記載的方法中，粘度特性改良劑為相變物質(zhì)。
[0019](5) 一種內(nèi)燃機(jī)用冷卻液組成物，動粘度在25°C下為8.5?3000mm2/秒、且在100°C下為 0.3 ?1.3mm2/ 秒。
[0020](6)在上述(5)記載的組成物中，含有從由二價(jià)醇、三價(jià)醇及乙二醇單烷基醚構(gòu)成的組中選擇的至少I種醇類及/或水作為基劑。
[0021](7)在上述(5)或(6)記載的組成物中，含有粘度特性改良劑。
[0022](8)在上述(7)記載的組成物中，粘度特性改良劑為相變物質(zhì)。
[0023]發(fā)明效果
[0024]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供可改善內(nèi)燃機(jī)的燃耗的內(nèi)燃機(jī)用冷卻液組成物及使用了該內(nèi)燃機(jī)用冷卻液組成物的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是表示在實(shí)施例中使用的暖機(jī)性能評價(jià)裝置的原理的圖。
[0026]圖2是表示在實(shí)施例中使用的冷卻性能評價(jià)裝置的原理的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明的冷卻液組成物的特征在于，動粘度在25°C下為8.5?3000mm2/秒，且在100°C下為0.3?1.3mm2/秒。另外，在本發(fā)明中，低溫是指25°C，高溫是指100°C。
[0028]本發(fā)明的冷卻液組成物的25°C下的動粘度為8.5?3000mm2/秒，優(yōu)選為10?2200mm2/秒，特別優(yōu)選為17.5?IOOOmm2/秒，比較高，因此低溫時(shí)的散熱性低，冷卻損失低。本發(fā)明的冷卻液組成物的25°C下的動粘度為3000mm2/秒以下，因此能夠避免向水泵施加的負(fù)載，從而防止內(nèi)燃機(jī)的燃耗惡化。而且，本發(fā)明的冷卻液組成物的25°C下的動粘度為
8.5mm2/秒以上，因此比以往的80%甘醇冷卻液的動粘度高。另外，甘醇冷卻液在甘醇濃度超過80%時(shí)，由于產(chǎn)生閃點(diǎn)，因此無法作為冷卻液來使用。
[0029]本發(fā)明的冷卻液組成物的100°C下的動粘度為0.3?1.3mm2/秒，優(yōu)選為0.5?
0.9mm2/秒，比較低，因此能維持高溫時(shí)的冷卻能力，能夠防止過熱。冷卻液組成物的冷卻能力能夠通過測定散熱器透熱率來進(jìn)行評價(jià)。另外，水100%的冷卻液的100°C下的動粘度為
0.3mm2/ 秒。
[0030]本發(fā)明的冷卻液組成物優(yōu)選包含具有不凍性的基劑?；鶆┑幕旌狭肯鄬τ诮M成物100質(zhì)量份，優(yōu)選為86?98.6質(zhì)量份，特別優(yōu)選為91?96.7質(zhì)量份。
[0031]作為上述基劑，可列舉例如從由二價(jià)醇、三價(jià)醇及乙二醇單烷基醚構(gòu)成的組中選擇的至少I種醇類。[0032]作為二價(jià)醇，可列舉例如由從甘醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，3- 丁二醇、1，5-戊二醇、己二醇之中選擇的I種或2種以上的混合物構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
[0033]作為三價(jià)醇，可列舉例如由從丙三醇、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、5-甲基-1，2，4-庚三醇、1，2，6-己三醇之中選擇的I種或2種以上的混合物構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
[0034]作為乙二醇單烷基醚，可列舉例如由從甘醇單甲醚、二甘醇單甲醚、三甘醇單甲醚、四甘醇單甲醚、甘醇單乙醚、二甘醇單乙醚、三甘醇單乙醚、四甘醇單乙醚、甘醇單丁醚、二甘醇單丁醚、三甘醇單丁醚、四甘醇單丁醚之中選擇的I種或2種以上的混合物構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
[0035]在上述基劑之中，從處理性、價(jià)格、獲得容易性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選甘醇、丙二醇及1，3-丙二醇。
[0036]上述醇類的混合量在考慮到不凍性的情況下，相對于組成物100質(zhì)量份，優(yōu)選為
8.6?78.88質(zhì)量份，特別優(yōu)選為21.5?78.88質(zhì)量份。
[0037]基劑可以含有水，作為水，優(yōu)選離子交換水。水的混合量相對于組成物100質(zhì)量份，優(yōu)選為17.2?88.74質(zhì)量份，特別優(yōu)選為17.2?73.95質(zhì)量份。在基劑含有水和醇類的情況下，基劑中的水和醇類的比例從避免產(chǎn)生閃點(diǎn)的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為20:80?90:10,特別優(yōu)選為40:60?75:25o在不需要考慮不凍性時(shí)，基劑可以僅為水。
[0038]本發(fā)明的冷卻液組成物優(yōu)選包含能夠使低溫時(shí)的動粘度增大并能夠使高溫時(shí)的動粘度減小的物質(zhì)、即粘度特性改良劑。使用粘度特性改良劑而使25°C及100°C下的動粘度處于上述的范圍，由此能夠減少低溫時(shí)的冷卻損失，并能夠維持高溫時(shí)的冷卻能力。
[0039]作為上述粘度特性改良劑，只要能夠使冷卻液組成物的動粘度處于上述預(yù)定的范圍即可，沒有特別限制。
[0040]作為上述粘度特性改良劑，例如，可使用相變物質(zhì)，優(yōu)選使用在60?100°C下發(fā)生相變的相變物質(zhì)。作為這樣的相變物質(zhì)，可列舉作為游離羧酸的熔點(diǎn)為40°C?80°C的羧酸的鹽例如碳數(shù)為14?18的脂肪族羧酸的鹽，且向上述基劑所使用的醇類的溶解度在25°C下為5質(zhì)量％以下，在100°C下為10質(zhì)量％以上。具體而言，可列舉硬脂酸鈉、硬脂酸鉀、軟脂酸鈉及軟脂酸鉀，優(yōu)選硬脂酸鈉及硬脂酸鉀。這樣的相變物質(zhì)通過在低溫下固化并進(jìn)行漿料化，而能夠使冷卻液的動粘度增大，且通過在高溫下進(jìn)行液化，而能夠使冷卻液的動粘度減小。
[0041 ] 作為上述粘度特性改良劑，可使用熱塑性的物質(zhì)，例如，在25°C附近存在締合性而在100°C附近締合性消失的物質(zhì)。在此，締合可列舉由分子間的氫結(jié)合、疏水性相互作用(尤其是高分子)、芳香族有機(jī)分子間的H疊層形成。進(jìn)行締合的分子可以相同，也可以不同。這樣的物質(zhì)在低溫下表現(xiàn)出作為巨大分子的行為而能夠使冷卻液的動粘度增大，且在高溫下表現(xiàn)出作為I個(gè)分子的行為而能夠使冷卻液的動粘度減小。
[0042]上述粘度特性改良劑的混合量只要能夠使低溫時(shí)及高溫時(shí)的冷卻組成物的動粘度處于上述預(yù)定的范圍即可，沒有特別限制，相對于組成物100質(zhì)量份，優(yōu)選為1.3?4.0質(zhì)量份，特別優(yōu)選為2.0?3.0質(zhì)量份。在本發(fā)明的冷卻液組成物中，上述各種粘度特性改良劑也能夠組合使用。
[0043]在本發(fā)明的冷卻組成物中，根據(jù)需要，除了上述粘度特性改良劑以外，在不損害本發(fā)明的效果的范圍內(nèi)，可以將其他添加劑向基劑混合。[0044]例如，在本發(fā)明的冷卻組成物中，為了有效地抑制汽車發(fā)動機(jī)冷卻回路所使用的金屬的腐蝕，在不影響動粘度的范圍內(nèi)可以含有至少I種以上的防銹劑。作為防銹劑，可列舉磷酸及/或磷酸鹽、芳香族羧酸及/或芳香族羧酸鹽、三唑類、噻唑類、硅酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、硼酸鹽、鑰酸鹽及銨鹽中的任I種或2種以上的混合物。
[0045]另外，在本發(fā)明的冷卻組成物中，在不影響動粘度的范圍內(nèi)，可以適當(dāng)添加例如氫氧化鈉、氫氧化鉀等的PH調(diào)整劑、消泡劑或著色劑等。
[0046]上述其他添加劑的合計(jì)混合量相對于組成物100質(zhì)量份，通常為10質(zhì)量份以下，優(yōu)選為5質(zhì)量份以下。
[0047]以下，通過實(shí)施例來說明本發(fā)明，但本發(fā)明沒有限定于實(shí)施例的范圍。
[0048]實(shí)施例
[0049][實(shí)施例1]
[0050]將45.5質(zhì)量份的甘醇與50質(zhì)量份的水進(jìn)行混合，并向其中添加作為防銹劑的I質(zhì)量份的磷酸及I質(zhì)量份的苯并三唑總計(jì)2質(zhì)量份而進(jìn)行了混合。在向得到的混合液添加了 2.5質(zhì)量份的硬脂酸鈉之后，使混合液升溫成80°C，然后攪拌30分鐘，靜置而得到了冷卻液組成物。
[0051][實(shí)施例2]
[0052]取代45.5質(zhì)量份的甘醇而使用46.5質(zhì)量份的甘醇，取代2.5質(zhì)量份的硬脂酸鈉而使用1.5質(zhì)量份的硬脂酸鈉，除此以外，通過與實(shí)施例1同樣的方法得到了冷卻液組成物。
[0053][實(shí)施例3]
[0054]取代45.5質(zhì)量份的甘醇而使用46質(zhì)量份的甘醇，取代2.5質(zhì)量份的硬脂酸鈉而使用2質(zhì)量份的硬脂酸鈉，除此以外，通過與實(shí)施例1同樣的方法得到了冷卻液組成物。
[0055][實(shí)施例4]
[0056]未使用甘醇，取代50質(zhì)量份的水而使用92質(zhì)量份的水，取代2.5質(zhì)量份的硬脂酸鈉而使用2質(zhì)量份的硬脂酸鈉，除此以外，通過與實(shí)施例1同樣的方法得到了冷卻液組成物。
[0057][比較例I]
[0058]取代45.5質(zhì)量份的甘醇而使用48質(zhì)量份的甘醇，未使用硬脂酸鈉，除此以外，通過與實(shí)施例1同樣的方法得到了冷卻液組成物。比較例I的冷卻液組成物相當(dāng)于冷卻性能高的以往的50%甘醇冷卻液。
[0059][比較例2]
[0060]取代45.5質(zhì)量份的甘醇而使用58質(zhì)量份的甘醇，取代50質(zhì)量份的水而使用40質(zhì)量份的水，未使用硬脂酸鈉，除此以外，通過與實(shí)施例1同樣的方法得到了冷卻液組成物。比較例2的冷卻液組成物相當(dāng)于冷卻性能高的以往的60%甘醇冷卻液。
[0061][比較例3]
[0062]取代45.5質(zhì)量份的甘醇而使用80質(zhì)量份的甘醇，取代50質(zhì)量份的水而使用18質(zhì)量份的水，未使用硬脂酸鈉，除此以外，通過與實(shí)施例1同樣的方法得到了冷卻液組成物。比較例3的冷卻液組成物相當(dāng)于提高暖機(jī)性能且具有不產(chǎn)生閃點(diǎn)的極限的濃度的以往的80%甘醇冷卻液。[0063][比較例4]
[0064]取代50質(zhì)量份的水而使用47.5質(zhì)量份的水,取代2.5質(zhì)量份的硬脂酸鈉而使用5質(zhì)量份的硬脂酸鈉，除此以外，通過與實(shí)施例1同樣的方法得到了冷卻液組成物。
[0065][比較例5]
[0066]取代45.5質(zhì)量份的甘醇而使用47質(zhì)量份的甘醇，取代2.5質(zhì)量份的硬脂酸鈉而使用I質(zhì)量份的硬脂酸鈉，除此以外，通過與實(shí)施例1同樣的方法得到了冷卻液組成物。
[0067]測定了通過實(shí)施例1-4及比較例1-5得到的冷卻組成物的25°C及100°C下的動粘度，而且評價(jià)了熱特性(暖機(jī)性能及冷卻性能)。
[0068]〈動粘度的測定〉
[0069]冷卻組成物的25°C及100°C下的動粘度按照J(rèn)IS K2283或使用ASTM D445.D446的玻璃毛細(xì)管式粘度計(jì)的試驗(yàn)方法進(jìn)行了測定。具體通過以下的方法進(jìn)行了測定。
[0070](I)準(zhǔn)備JIS K2283規(guī)定的烏伯婁德(々< 口一7 )粘度計(jì)，為了避免氣泡進(jìn)入，邊傾斜邊填充了規(guī)定量的試料。
[0071](2)將填充了試料的粘度計(jì)在恒溫水槽內(nèi)進(jìn)行了 15分鐘的調(diào)溫。
[0072](3)將試料汲取至上部的測時(shí)標(biāo)線以上之后，使其自然落下，測定了彎月面從測時(shí)標(biāo)線上部通過下部的時(shí)間。
[0073](4)在測定時(shí)間小于200秒的情況下，更換粘度計(jì)而進(jìn)行了(1)-(3)的操作。
[0074](5)使用測定時(shí)間為200秒以上的粘度計(jì)進(jìn)行了 2次測定，在其測定時(shí)間之差為平均值的0.2%以內(nèi)時(shí)，根據(jù)其平均測定時(shí)間和使用的粘度計(jì)的粘度計(jì)常數(shù)，算出了動粘度。
[0075]<暖機(jī)性能>
[0076]使用圖1所示的暖機(jī)性能評價(jià)裝置對暖機(jī)性能進(jìn)行了測定(參照圖1a)。
[0077]將泵動力固定，測定了加熱器部的熱電偶3(參照圖1b)從25°C上升至60°C的時(shí)間。以使暖機(jī)性能提高且具有不產(chǎn)生閃點(diǎn)的極限的甘醇濃度的以往的冷卻液組成物即比較例3的結(jié)果(40秒)為基準(zhǔn)，在比其時(shí)間短時(shí)，評價(jià)為暖機(jī)性能高。
[0078]<冷卻性能>
[0079]使用圖2所示的冷卻性能評價(jià)裝置對冷卻性能進(jìn)行了測定。
[0080]將泵動力固定，加壓成20kPa以上，測定了冷卻液組成物的溫度為100°C時(shí)的空氣熱吸熱量。空氣熱吸熱量越高，則冷卻性能越高。在處于與冷卻性能高的以往的冷卻液組成物即比較例I及2的結(jié)果相同程度的空氣熱吸熱量、即14.2?14.7kff時(shí)，評價(jià)為能維持冷卻性能。
[0081]表I示出通過實(shí)施例1-4及比較例1-5得到的冷卻液組成物的動粘度、暖機(jī)性能及冷卻性能的測定結(jié)果。
[0082][表 I]
[0083]
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法， 使用動粘度在25°c下為8.5?3000mm2/秒、且在100°C下為0.3?1.3mm2/秒的冷卻液組成物作為內(nèi)燃機(jī)的冷卻液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其中， 冷卻液組成物含有從由二價(jià)醇、三價(jià)醇及乙二醇單烷基醚構(gòu)成的組中選擇的至少I種醇類及/或水作為基劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其中， 冷卻液組成物包含粘度特性改良劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其中， 粘度特性改良劑為相變物質(zhì)。
5.一種內(nèi)燃機(jī)用冷卻液組成物， 動粘度在25°C下為8.5?3000mm2/秒、且在100°C下為0.3?1.3mm2/秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)用冷卻液組成物，其中， 含有從由二價(jià)醇、三價(jià)醇及乙二醇單烷基醚構(gòu)成的組中選擇的至少I種醇類及/或水作為基劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的內(nèi)燃機(jī)用冷卻液組成物，其中， 包含粘度特性改良劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機(jī)用冷卻液組成物，其中， 粘度特性改良劑為相變物質(zhì)。
【文檔編號】F01P11/16GK104011344SQ201280063065
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月8日
【發(fā)明者】平井琢也, 島崎勇一, 黑木煉太郎, 富田翔, 山下實(shí), 宮島和浩, 林圭二 申請人:豐田自動車株式會社