延長工作的發(fā)動機冷卻劑組合物的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2013年6月12日在先提交的未決非臨時申請第13/916141號的權(quán)益 和優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引用完整地并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明一般設(shè)及具有延長的工作活性的發(fā)動機冷卻劑組合物和用于增加發(fā)動機 中冷卻劑組合物的工作壽命的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 引入到柴油發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑組合物旨在可重復(fù)地將熱量從發(fā)動機 內(nèi)的熱發(fā)生組件攜帶到系統(tǒng)內(nèi)的冷卻劑部分，然后在工作期間連續(xù)地再循環(huán)穿過發(fā)動機。 冷卻劑組合物最好不受冷卻系統(tǒng)內(nèi)遇到的高溫的影響，也不由于循環(huán)穿過系統(tǒng)而在化學上 被改變。另外，冷卻劑組合物幫助保護金屬部件免受腐蝕作用，所述腐蝕作用是在發(fā)動機不 運行時在冷卻系統(tǒng)環(huán)境中會遇到的。
[0005] 冷卻劑組合物由此必須在冷卻系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行許多功能W令人滿意地工作。其必須具 有足夠高的熱導(dǎo)率W便能夠吸收熱量，而且必須足夠穩(wěn)定W使得在發(fā)動機運行期間不分解 或不發(fā)生化學組成的變化。另外，因為冷卻系統(tǒng)內(nèi)部包含具有不同組成如鐵、黃銅、焊料、侶 和鋼的金屬組件，所W冷卻劑必須既不受金屬影響，又能夠保護該環(huán)境中的金屬免于降解。 另外，冷卻劑組合物必須能夠在較長的時間內(nèi)提供其熱吸收和保護功能。
[0006] 二醇早已在冷卻劑組合物中用作主冷卻劑和冰點降低組分。根據(jù)其中發(fā)動機將要 運行的內(nèi)部環(huán)境的溫度范圍，一般可W添加不同量的水W擴充冷卻劑組合物。因此，使用者 能夠根據(jù)需要稀釋冷卻劑組合物W在預(yù)期的工作條件下獲得期望的低溫保護和高溫保護。 但是應(yīng)注意，在冷卻劑組合物的整個稀釋范圍內(nèi)都需要防止冷卻劑系統(tǒng)的內(nèi)部部件被腐蝕 的保護。
[0007] 冷卻劑組合物中的某些組分響應(yīng)于冷卻劑系統(tǒng)中使用的組分金屬的性質(zhì)和量可 能還需要濃度調(diào)整、組成調(diào)整或兩者。因此，包括含侶水平較高的部件的發(fā)動機應(yīng)使用為侶 組件提供防腐蝕的冷卻劑組合物?；蛘?，當冷卻劑系統(tǒng)主要包括或僅包括鐵和含鐵金屬時， 防腐組分可W在濃度、組成或兩者方面不同，W使冷卻劑組合物在其與運些金屬一起使用 的工作周期內(nèi)最優(yōu)化。
[0008] 在關(guān)于柴油發(fā)動機通常使用的鑄鐵冷卻系統(tǒng)的情況下，與冷卻劑組合物接觸的金 屬表面的點蝕是個問題。在濕式缸套柴油發(fā)動機中，發(fā)動機氣缸襯里的點蝕是主要問題。 運些發(fā)動機襯里由鑄鐵制成，通常依賴于冷卻劑組合物中亞硝酸鋼的存在來防止襯里表面 的點蝕或使其最小化。在用于與柴油發(fā)動機一起使用的冷卻劑組合物中，亞硝酸鋼由于其 保護鐵表面而被消耗，通常被氧化成硝酸鋼。另外，冷卻劑組合物中的亞硝酸鋼趨于侵略 性地作用于冷卻系統(tǒng)內(nèi)的任何侶或焊料表面。因此，必須小屯、地控制冷卻劑組合物中亞硝 酸鹽的濃度W平衡對鐵表面的保護作與對其他系統(tǒng)組件的腐蝕作用。為了評價亞硝酸鹽 濃度是否保持在對于特定冷卻劑系統(tǒng)應(yīng)用限定的限制范圍內(nèi)，可w將冷卻劑應(yīng)用于可商 購獲得的測試條。代表性測試條產(chǎn)品可W從A州strip(P.O.Box413,MountainLakes,NJ 07046)W商品名Acustrip取CTS-3 獲得，或者從CumminsFiltration(1200Fleetguard Road,Cookeville,TN38506)W商品名Fleetguai'd嚴CoolantTestStrips獲得。
[0009] 即使在亞硝酸鹽被恰當?shù)仄胶獾那闆r下，該組分的損耗也是時間和溫度的函數(shù)， 其通常隨著發(fā)動機的使用壽命和工作周期而變化。雖然其他組分被引入到冷卻劑組合物中 W消除對冷卻系統(tǒng)中各種金屬表面的腐蝕作用或使其最小化，但是亞硝酸鋼組分一般在其 控制冷卻系統(tǒng)中鐵表面上的點蝕的能力方面是獨特的。運樣，冷卻劑組合物中亞硝酸鹽的 損耗會削弱冷卻劑組合物防腐蝕保護的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明通過提供冷卻劑組合物來解決冷卻劑組合物中亞硝酸鹽損耗的問題，所述 冷卻劑組合物包含有效在含鐵冷卻系統(tǒng)如在柴油發(fā)動機中使用的含鐵冷卻系統(tǒng)中執(zhí)行亞 硝酸鹽的腐蝕抑制功能的濃度的異壬酸。因此，不需要將作為酸或作為堿金屬鹽、堿±金屬 鹽或錠鹽、通常作為亞硝酸鋼的亞硝酸鹽并入到冷卻劑組合物中。本發(fā)明的冷卻劑組合物 使用至少50重量％的基于二醇的冷卻液，例如但不限于乙二醇、丙二醇、二乙二醇及其組 合。此外，二醇酸可W單獨或與上述二醇組合地用作冷卻液。二醇酸包括乙二醇的甲酸、乙 酸、丙酸和下酸及其混合物。甘油可W用作冷卻液。在另一實施方案中，商品化的冷卻劑組 合物一般會含有55重量％至95重量％的上述二醇組分或二醇酸組分中的一種或更多種。 在另一實施方案中，商品化的冷卻劑組合物會含有70重量％至95重量％的二醇組分或二 醇酸組分中的一種或更多種。在一個優(yōu)選實施方案中，商品化的冷卻劑組合物會含有85重 量％至95重量％的二醇組分或二醇酸組分中的一種或更多種。
[0011] 在含鐵冷卻系統(tǒng)中使用的冷卻劑組合物的其他組分可W包括：堿金屬氨氧化物、 堿±金屬氨氧化物或氨氧化錠、通常為氨氧化鋼、氨氧化鐘或其組合的水溶液作為腐蝕抑 制劑；Cs-Ci3短鏈二簇酸或其堿金屬鹽、堿±金屬鹽或錠鹽作為腐蝕抑制劑；和其他腐蝕抑 制劑，如挫、硝酸鹽、娃酸鹽、鋼酸鹽和憐酸鹽，一般作為堿金屬鹽、堿±金屬鹽或侶鹽、通常 為鋼鹽或鐘鹽存在。而且，可W并入冷卻劑組合物添加劑如染料、苦味劑和消泡劑。
[0012] 本發(fā)明的冷卻劑組合物使用異壬酸替代亞硝酸鋼作為冷卻劑組合物中的鐵抑制 劑。異壬酸在含鐵冷卻系統(tǒng)、如在柴油發(fā)動機中的含鐵冷卻系統(tǒng)中提供優(yōu)異的防點蝕保護， 但是此外在冷卻劑系統(tǒng)環(huán)境中既不降解也不隨時間消耗。因此，與含有亞硝酸鋼的組合物 相比，冷卻劑組合物腐蝕抑制劑組分的相對百分比不發(fā)生變化，如果發(fā)生變化腐蝕抑制劑 也不需要相同程度的平衡。另外，組合物不需要定期的化學分析，如通過利用測試條來檢查 W評價亞硝酸鹽水平，W及可能的補充亞硝酸或者其堿金屬鹽、堿±金屬鹽或錠鹽。相比之 下，使在冷卻劑組合物的工作周期期間對補充異壬酸添加劑的需求最小化。另外，包含異壬 酸代替亞硝酸鋼的組合物還提供防止冷卻系統(tǒng)中其他金屬表面如侶、黃銅和焊料上的腐蝕 的保護。另外，通常認為異壬酸相對于亞硝酸鋼具有較低的毒性。
【具體實施方式】
[0013] 在其較寬的方面，本發(fā)明設(shè)及發(fā)動機冷卻劑組合物，其由50重量％或更多的基于 二醇的冷卻液、少于約10重量％的第一簇基組分、少于約10重量％的異壬酸和作為腐蝕抑 制劑的至少一種無機酸或鹽組成，所述第一簇基組分選自具有5至13個碳的脂肪族二元酸 和其混合物，所述至少一種無機酸或鹽選自鋼酸鹽、憐酸鹽和其組合，其中，發(fā)動機冷卻劑 組合物不包含亞硝酸或者其堿金屬鹽、堿±金屬鹽或錠鹽。更具體地，基于二醇的冷卻液W 約55重量％至約95重量％、優(yōu)選約70重量％至約95重量％、更優(yōu)選約85重量％至約95 重量％的濃度存在于發(fā)動機冷卻劑組合物中。另外，第一簇基組分W約0. 1重量％至約10 重量％的濃度存在。在一個替代實施方案中，第一簇基組分W約0.1重量％至約6重量％的 濃度存在。在一個優(yōu)選實施方案中，第一簇基組分W約4重量％至約6重量％的濃度存在。 另外，異壬酸W約0. 01重量％至約10重量％的濃度存在于發(fā)動機冷卻劑組合物中。在一 個優(yōu)選實施方案中，異壬酸W約0. 01重量％至約1重量％的濃度存在。在另一優(yōu)選實施方 案中，異壬酸W約0. 25重量％至約1重量％的濃度存在。
[0014] 冷卻劑組合物中的主冷卻液是二醇，通常為乙二醇、丙二醇和二乙二醇、或其混合 物。此外，二醇酸和甘油可W單獨或與上述二醇組合地用作冷卻液。二醇酸包括乙二醇的 甲酸、乙酸、丙酸和下酸和其混合物。另外，水也存在于冷卻劑組合物中。由于將例如氨氧 化鋼或氨氧化鐘W堿金屬氨氧化物、堿±金屬氨氧化物或氨氧化錠的溶液的形式引入到冷 卻劑組合物中用于腐蝕和抑控制，所W存在最小體積的水。如果冷卻劑組合物溫度范圍允 許根據(jù)需要并入額外的水W擴充二醇并獲得期望的冰點降低界限，冷卻