Die Steuerkette - konstruktive Unterschiede, schmiertechnische Anforderungen

Es gibt ein patent von 2015/2016 für eine Motorölzusamensetzung die den verschleiss der steuerkette reduzieren soll ZDDP scheint den verschleiss eher zu fördern moly reduziert die negative Eigenschaften von zddp eine kurze Übersetzung: von englisch auf deutsch übersetzt

Es wird eine Schmiermittelzusammensetzung bereitgestellt, die die negative Wirkung von Zink in ZDDP in Bezug auf Verschleiß an Steuerketten abmildert, indem in Kontakt mit der Steuerkette eine Schmiermittelzusammensetzung verwendet wird, die eine aschefreie, zinkfreie Organophosphorverbindung und optional Zinkdialkyldithiophosphat umfasst, die zusammen etwa 50 to bereitstellen etwa 1000 ppm Phosphor, vorzugsweise etwa 300–800 ppm Phosphor und stärker bevorzugt etwa 500–750 ppm Phosphor; weniger als etwa 350 ppm bis weniger als < 1 ppm Zink aus ZDDP; und mindestens etwa 100 ppm Molybdän aus einer Organomolybdänverbindung (vorzugsweise Molybdatester); wobei das Mo:Zn-Verhältnis mindestens etwa 0,2:1 beträgt und das Zn:P-Verhältnis kleiner oder gleich etwa 1,1:1 ist; oder alternativ eine Organomolybdänverbindung, die zwischen etwa 300–700 ppm Molybdän bereitstellt,

Regierungen auf der ganzen Welt haben Gesetze erlassen, die Automobilhersteller verpflichten, die Fahrzeugleistung in Bezug auf die Reduzierung von Treibhausgasemissionen und die Verbesserung der Kraftstoffeffizienz zu verbessern. Um diese anspruchsvollen Ziele zu erreichen, haben Automobilhersteller neue Motortechnologien eingeführt. Eine kürzlich eingeführte neue Motortechnologie ist der turbogeladene Direkteinspritzmotor („T-GDI“). Leider erfährt der T-GDI-Motor einen höheren Steuerkettenverschleiß als normal. Die Automobilhersteller beurteilen das Verschleißproblem der Steuerkette als so wichtig, dass erwartet wird, dass die nächste Generation von Pkw-Motorölspezifikationen einen Steuerkettenverschleiß-Motortest als Teil der Spezifikation haben wird.

• Steuerketten arbeiten in einer rauen Umgebung innerhalb eines Motors. Aus diesem Grund ist es in der Industrie üblich, die Steuerkette zum Schutz zu beschichten. Nicht einschränkende Beispiele für Beschichtungen umfassen: Nitridbeschichtungen wie Carbonitrid, Titannitrid und chromierte Beschichtungen und Carbidbeschichtungen wie Vanadiumcarbid. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• [0005]Zinkdialkyldithiophosphate (ZDDP) sind seit über 50 Jahren der wichtigste Verschleißschutz für Motorenöle. Sie verleihen einem Motoröl auch antioxidative Eigenschaften. Pkw-Spezifikationen haben einen Mindest-Phosphorgehalt in den Motorölspezifikationen vorgeschrieben, um sicherzustellen, dass das Motoröl einem Motor einen ausreichenden Verschleißschutz verleiht. Wir haben kürzlich entdeckt, dass ZDDP und insbesondere die Zinkkomponente den Steuerkettenverschleiß fördern können und dass bestimmte aschefreie Organophosphorverbindungen, die anstelle von ZDDP teilweise oder vollständig zum Ersatz der Phosphorkomponente verwendet werden, dazu beitragen, den Steuerkettenverschleiß in den heutigen modernen Motoren zu reduzieren . Insbesondere wird angenommen, dass Zink eine nachteilige Wirkung auf die Steuerkettenbeschichtung hat. Zur Verringerung des Verschleißes geeignete aschefreie Phosphorverbindungen können entweder aschefreie schwefelhaltige Organophosphorester oder aschefreie schwefelfreie Organophosphorammoniumsalzverbindungen allein, in Kombination miteinander oder mit ZDDP sein. Es wurde auch entdeckt, dass die Molybdän enthaltenden Verbindungen, die allein oder in Kombination mit den angegebenen aschefreien Phosphorverbindungen verwendet werden, anstelle von einigen oder allen ZDDPs verwendet werden können, um die Antiverschleiß- und Antioxidationsfähigkeiten des ZDDPs beizubehalten. Nicht einschränkende Beispiele der oben erwähnten Antiverschleißadditive sind unten angegeben. kann anstelle eines Teils oder des gesamten ZDDP verwendet werden, um die Antiverschleiß- und Antioxidationsfähigkeiten des ZDDP beizubehalten.
• [0006]Zusammenfassend wurde festgestellt, dass die negative Wirkung von Zink in ZDDP in Bezug auf den Verschleiß von Motorsteuerketten überraschend angegangen werden kann, indem in Kontakt mit der Steuerkette eine Schmiermittelzusammensetzung verwendet wird, die eines oder mehrere der Folgenden umfasst:
• [0007]1. Eine aschefreie zinkfreie Organophosphorverbindung und gegebenenfalls Zinkdialkyldithiophosphat, die zusammen etwa 50 bis etwa 1000 ppm Phosphor, vorzugsweise etwa 300–800 ppm Phosphor und stärker bevorzugt etwa 500–750 ppm Phosphor bereitstellen; weniger als etwa 350 ppm bis weniger als < 1 ppm Zink aus ZDDP; und mindestens etwa 100 ppm Molybdän aus einer Organomolybdänverbindung (vorzugsweise Molybdänesteramid); wobei das Mo:Zn-Verhältnis mindestens etwa 0,2:1, vorzugsweise etwa 0,3:1 beträgt und das Zn:P-Verhältnis kleiner oder gleich etwa 1,1:1 ist.
• [0008]2. Eine Organomolybdänverbindung, die zwischen etwa 100–1000 ppm, vorzugsweise 300–700 ppm Molybdän bereitstellt, in Kombination mit ZDDP, das Zink zwischen etwa 200–800 ppm Zink bereitstellt, wobei das Verhältnis von Mo:Zn mindestens etwa 0,4:1 bis etwa 0,4:1 beträgt 3:1
• [0009]3. Molybdändialkyldithiophosphat, das mindestens etwa 90 ppm Molybdän und mindestens etwa 50 ppm Phosphor bereitstellt, wobei der Zinkgehalt von ZDDP weniger als 1 ppm Zink beträgt.

• Einige auf dem Gebiet der Technik glauben, dass ZDDP, wenn es in ein GF5-Motoröl eingemischt wird, einen unzureichenden Verschleißschutz der Steuerkette für T-GDI-Motoren bieten kann. Es wurde eine Studie durchgeführt, um zu untersuchen, welches Atom im ZDDP-Molekül den Steuerkettenverschleiß fördert.
• [0106]Drei Testöle, die bis auf die angegebenen Antiverschleißadditive identisch waren, wurden gemischt und im Steuerketten-Verschleißprüfstandtest gefahren. Das Kontrollöl 1, ein vollständig formuliertes Personenkraftwagen-Motoröl (PCMO), wurde mit ZDDP auf dem Mittelpunkt des GF-5-Spezifikationsniveaus für Personenkraftwagen-Motoröle gemischt, das 700 ppm Phosphor beträgt. Experimentelles Öl 1 ist mit dem Kontrollöl 1 identisch, außer dass es VANLUBE®727, einen aschefreien Alkyldithiophosphatester, anstelle von ZDDP enthält. VANLUBE® 727 enthält Schwefel- und Phosphoratome, aber keine Zinkatome. Experimentelles Öl 2 ist mit dem Kontrollöl 1 identisch, außer dass es VANLUBE® 9123, ein Alkylammoniumalkylphosphatsalz, anstelle von ZDDP enthält. VANLUBE® 9123 enthält Phosphoratome, aber keine Schwefel- oder Zinkatome. Siehe Tabelle 1 unten für analytische Testdaten der Mischung. Wenn nicht anders angege

Versuchsöl 3 lieferte ein dem Versuchsöl 1 gleichwertiges Verschleißtestergebnis, enthielt jedoch nur die Hälfte des Zinkgehalts von Kontrollöl 1, was beweist, dass Zink eine bedeutende Rolle bei der Erhöhung des Steuerkettenverschleißes spielt. Gleichzeitig zeigt dies, dass durch Beibehalten des ursprünglichen Phosphorgehalts durch den Ersatz eines phosphorhaltigen Antiverschleißadditivs die Menge an ZDDP reduziert oder eliminiert werden kann, während die Antiverschleißeigenschaften beibehalten werden.

• Die experimentellen Öle 4 und 5 lieferten eine bessere Verschleißleistung als Kontrollöl 1 und zeigten damit, dass Molybdän eine bedeutende Rolle bei der Reduzierung des Steuerkettenverschleißes spielt. Insbesondere bei Gehalten von mindestens etwa 100 ppm Molybdän mildert das Vorhandensein von Molybdän die negative Wirkung von Zink auf den Steuerkettenverschleiß, selbst wenn ZDDP in einem relativ hohen Standardniveau vorhanden ist. Beispiel 4Bevorzugtes Molybdän-Additiv
• [0112]Im Steuerketten-Verschleißprüfstand wurden drei verschiedene Molybdänzusätze getestet. Kontrollöl 1 enthielt ein Molybdänesteramid, Handelsname MOLYVAN® 855, mit einer Molybdänbehandlungsrate von 100 ppm. Experimentelles Öl 6 wurde identisch zu Kontrollöl 1 formuliert, aber mit einem Molybdändithiocarbamat, Handelsname MOLYVAN® 822, mit einer Behandlungsrate von 100 ppm Molybdän. Das experimentelle Öl 7 wurde identisch mit dem Kontrollöl 1 formuliert, aber mit einem Molybdändialkyldithiophosphat, Handelsname MOLYVAN® L, mit einer Molybdänbehandlungsrate von 100 ppm. Da das MoDDP Phosphor enthält, wurde Experimental Oil 7 ohne ZDDP formuliert, was bedeutet, dass der Phosphorgehalt im Vergleich zu Kontrollöl 1 verzerrt ist.

• Die codierten Koeffizienteneffekte liefern Informationen zu den beiden Testvariablen Molybdän und Zink in Bezug auf den zunehmenden oder abnehmenden Steuerkettenverschleiß sowie die relative Größe dieses Effekts. Es liefert auch die gleichen Informationen über die Wechselwirkung zwischen den beiden Variablen. Die Daten zum Effekt des codierten Koeffizienten zeigen, dass Zink in einem fertigen Öl den Verschleiß der Steuerkette pro Pluszeichen vor dem codierten Koeffizienten erhöht und Molybdän den Verschleiß pro Minuszeichen vor dem codierten Koeffizienten verringert. Die Testdaten zeigen auch, dass der Zinkeffekt ungefähr doppelt so groß ist wie der Molybdäneffekt. Der Wechselwirkungsterm Zink:Molybdän zeigt das Zusammenspiel dieser beiden Größen zur Reduzierung des Steuerkettenverschleißes und seine Wirkung ist fast so groß wie die Zinkwirkung und etwa halb so groß wie die Molybdänwirkung. Zusammenfassend, Das DOE weist quantitativ nach, dass Zink den Steuerkettenverschleiß erhöht, Molybdän den Steuerkettenverschleiß verringert und die Zink:Molybdän-Wechselwirkung den Steuerkettenverschleiß verringert. Insbesondere wird gezeigt, dass dadurch, dass Molybdän mit nur etwa 100 ppm Mo vorhanden ist, das ZDDP signifikant auf weniger als etwa 250 ppm Zn reduziert werden kann, während immer noch ein angemessener Verschleißschutz auf der Steuerkette mit Mo:Zn beibehalten wird Verhältnis beträgt mindestens etwa 0,4:1 bis etwa 3:1.

Quelle: https://patents.google.com/patent/US20160326451A1/en

https://patentimages.storage.googleapis.com/40/10/b3/909ff1e5b91e8f/US20160326451A1.pdf