SJ汽油機油換油標準的修訂

李靜，楊慧青

(1.中國石油蘭州潤滑油研究開發(fā)中心，甘肅蘭州730060;2.中國石化潤滑油公司上海研發(fā)中心，上海200080)

SJ汽油機油換油標準的修訂

李靜1，楊慧青2

(1.中國石油蘭州潤滑油研究開發(fā)中心，甘肅蘭州730060;2.中國石化潤滑油公司上海研發(fā)中心，上海200080)

文章主要對國內(nèi)汽油機油換油標準進行了介紹，指出已有的國標GB/T 8028－1994已不能滿足國內(nèi)高檔潤滑油產(chǎn)品換油需求。根據(jù)SJ汽油機油在不同車型上的試驗結(jié)果和國內(nèi)汽車使用的實際情況對SJ汽油機油的換油指標進行了確認和修訂。相比GB/T 8028－1994，新標準GB/T 8028－2010增加了閉口閃點、燃油稀釋、堿值、銅元素和硅元素等控制項目，刪除了開口閃點控制項目。

汽油機油;換油;標準

Abstract:The oil change standard for the domestic gasoline engine oil was described in this paper.It was pointed out that the current GB/T 8028－1994 could not meet the oil change requirements for high－grade lubricants.Based on the experimental results of SJ gasoline engine oil on different types of vehicles and the practical utilization situation of domestic vehicles，the oil change standard of SJ gasoline engine oil was confirmed and revised.Compared with GB/T 8028－1994，closed flash point，fuel dilution，base number，copper element and silicon element etc.were added and the open cup flash point was deleted in the new GB/T 8028－2010.

Key words:gasoline engine oil;oil change;standard

0 引言

近年來，隨著國際汽車生產(chǎn)技術(shù)的引進、國內(nèi)轎車業(yè)的飛速發(fā)展以及汽車進入家庭步伐的加快，我國的轎車保有量飛速發(fā)展。潤滑油的重要作用之一，是對發(fā)動機內(nèi)部各摩擦元件表面進行潤滑，以減少摩擦元件表面的磨損，保證各摩擦元件有效、持久的工作。潤滑油經(jīng)過一段時間的使用后，由于發(fā)動機高溫、高壓、飛濺的機油造成巨大的氧化表面以及落入機油中的燃料、水分、灰塵和金屬屑的媒介作用，使?jié)櫥筒粩嘌趸冑|(zhì)，潤滑效能下降，潤滑油的各種性能顯著惡化，包括潤滑、冷卻、清洗、密封等，為了保證發(fā)動機能持續(xù)、有效地工作，當發(fā)動機中的潤滑油老化、變質(zhì)達到一定程度，就必須進行更換。確定車用潤滑油合理的換油期，是汽車技術(shù)人員、油品研發(fā)、應(yīng)用人員長期研究的重要課題。車用潤滑油更換周期是否合理，將直接影響發(fā)動機工作效率的發(fā)揮，而影響換油期的因素又十分復(fù)雜，如內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)類型、工作狀況、潤滑油的品質(zhì)等。潤滑油更換周期過短僅就保證潤滑效果而言是有利的，但從經(jīng)濟效益的角度考慮，一是增加了潤滑油的消耗，造成能源浪費;二是增加了維護的工作量，造成人力、物力上的浪費，導(dǎo)致運輸成本增加。若換油周期過長，因潤滑油效果下降，易發(fā)生發(fā)動機拉缸、燒瓦等故障，導(dǎo)致發(fā)動機無法正常運行。車用潤滑油換油周期的合理確定，對保證汽車發(fā)動機持續(xù)正常運行，延長發(fā)動機使用壽命，降低潤滑油的消耗及提高運輸效率具有重要的意義。

1 國內(nèi)外汽油機油換油標準

在潤滑油質(zhì)量一定的條件下，其老化變質(zhì)的速度主要取決于發(fā)動機的技術(shù)狀況、運行工況及工作環(huán)境等因素。車用潤滑油隨使用地區(qū)、使用條件的不同，其老化變質(zhì)過程的快慢也不相同。

目前，國際上沒有權(quán)威的組織或機構(gòu)制定出統(tǒng)一的汽油機油換油指標，國外一些大汽車公司甚至取消了換油期的規(guī)定，而以車載OBD報警技術(shù)來決定是否要換油。長期以來，我國汽車發(fā)動機潤滑油一般是依據(jù)汽車制造廠商推薦的換油周期即固定周期換油法進行更換。這是一種按固定周期強制換油的方法，也是一種國內(nèi)汽車發(fā)動機普遍使用的方法。但這種換油方法存在一定的弊端，其一沒有到期的機油早已變質(zhì)惡化而未及時更換，會加劇機器的磨損。其二已到期的機油尚好卻被強制換掉，造成一定的浪費。另一種為按質(zhì)換油法，是根據(jù)油質(zhì)老化的程度進行換油。這種方法綜合考慮了機器的技術(shù)和工作狀況、維修質(zhì)量、使用條件、操作水平對機器的影響，從而克服了固定周期換油的缺點。根據(jù)國內(nèi)外的調(diào)查結(jié)果估計，按質(zhì)換油除節(jié)約潤滑油費用外，可提高機械完好率及減少機械磨損而帶來的經(jīng)濟效益最少是節(jié)約潤滑油費用的5倍。隨著我國汽車保有量的飛速增長以及國家對節(jié)能、環(huán)保、低碳越來越重視，汽油機油按質(zhì)換油法勢在必行。

要想按質(zhì)換油，就必須要有相應(yīng)的換油指標。我國在1994年頒布了汽油機油換油國家標準GB/T 8028－94。該標準規(guī)定了汽油機油在使用過程中的換油指標，指出使用中的汽油機油如有一項指標達到了換油指標時就應(yīng)更換新油。但此標準由于頒布的時間較早，其中規(guī)定的汽油機油質(zhì)量級別較低，已不能滿足目前國內(nèi)潤滑油市場上高檔油品的要求，需要對其進行重新的更新和確認。針對這種情況，中國石油潤滑油公司和中國石化潤滑油公司聯(lián)合對汽油機油的換油標準進行重新的確認和修改，新版GB/T 8028－2010汽油機油換油指標已于2010年頒布執(zhí)行。中國石油潤滑油公司蘭州潤滑油研究開發(fā)中心負責對新版GB/T 8028－2010汽油機油中的SJ質(zhì)量級別的汽油機油開展相關(guān)的實車試驗和換油指標的修訂工作。

2 試驗原材料及試驗方法

2.1 試驗原料

在實車試驗中采用的試驗油為SJ 10W－30汽油機油，油品的全分析數(shù)據(jù)見表1。選用93#汽油作為燃油。

2.2 試驗車輛

實車試驗選用三輛不同排量汽油發(fā)動機乘用車。

別克商務(wù):3.0 L六缸電噴汽油發(fā)動機;

奧迪A6:2.4 L六缸電噴汽油發(fā)動機;

奔馳商務(wù):2.0 L四缸電噴汽油發(fā)動機。

2.3 試驗分析方法(見表2)

表2 試驗分析方法

3 試驗結(jié)果與討論

運動黏度是衡量油品油膜強度、流動性的重要指標，不僅是潤滑油質(zhì)量的重要控制指標之一，也是監(jiān)控油品換油期的關(guān)鍵項目之一。運動黏度變化率反映了油品的油膜強度、流動性的變化情況，是衡量油品氧化衰變程度的重要分析指標之一。試驗油樣運動黏度的變化反映了油品發(fā)生深度氧化、聚合、輕組分揮發(fā)生成油泥以及受燃油稀釋、水污染和機械剪切的綜合結(jié)果。一方面由于油品不斷氧化變質(zhì)，可能造成油品黏度不斷增長，會增大發(fā)動機的動力消耗且可能會堵塞過濾器，甚至會帶來泵送困難，從而影響潤滑;另一方面由于發(fā)動機的剪切可能造成油品黏度下降，會造成發(fā)動機油油膜變薄，潤滑性能下降，機件磨損加大;而由燃油稀釋造成的黏度大幅下降往往會造成拉缸的后果。因此在試驗過程中應(yīng)當對油品黏度及時進行監(jiān)控，以確保發(fā)動機運轉(zhuǎn)正常。100運動黏度變化趨勢見圖1。

圖1 100運動黏度變化趨勢

3.2 燃油稀釋率

車輛在使用過程中，因種種原因燃料會部分竄入機油油底殼，污染發(fā)動機油，而由燃油稀釋造成的發(fā)動機油黏度的大幅下降往往會造成拉缸的嚴重后果。對行車試驗結(jié)束時油底殼機油的燃油稀釋情況進行了分析，試驗結(jié)果見表3。

表3 試驗油樣燃油稀釋分析數(shù)據(jù)

試驗油樣的燃油稀釋均很小(不大于2%)。通常只有發(fā)動機活塞間隙變大或發(fā)生不正常磨損等異常情況發(fā)生時，燃油才會大量的進入潤滑油中。為了能更好地考察潤滑油燃油稀釋率對潤滑油性能的影響，按不同的稀釋比例在新油中添加燃油，對燃油稀釋對發(fā)動機油油膜強度的影響進行了實驗室考察，試驗結(jié)果見表4。

當燃油稀釋比例為2%時，對油品的運動黏度和PB值影響不大，但閃點下降幅度非常大;當燃油稀釋增加到5%時，油品運動黏度已下降了24.48%已達到換油標準，但對PB值影響不大;當燃油稀釋比例增加到10%時，油品運動黏度下降至新油時的60%，最大無卡咬負荷急劇下降，說明油品的抗磨性能大幅度受到影響，并且油品運動黏度下降過大可能會造成油膜變薄不穩(wěn)定，造成發(fā)動機的異常磨損嚴重則可能導(dǎo)致拉缸。綜合上述數(shù)據(jù)并結(jié)合國內(nèi)車輛的具體情況和行駛條件以及參考國外油公司的推薦值，暫定SJ汽油機油燃油稀釋率指標定為“大于5.0%”即更換新油。

3.3 閃點

汽油機油的閃點反映出油品餾分的組成，是確保油品安全運輸、儲存的重要數(shù)據(jù)。潤滑油在使用中其閃點若有顯著下降，則油品可能發(fā)生燃油稀釋，需引起重視，行車試驗結(jié)束后對最后的油樣(油底殼樣)開口閃點和閉口閃點分析結(jié)果見表5。

由于試驗油樣中不可避免存在燃油稀釋，采用閉口杯法能更有效地檢測燃油稀釋對油品閃點的影響。與新油相比，試驗油品的閉口閃點數(shù)據(jù)下降幅度遠大于開口閃點，較直觀地反映了燃油稀釋對油品閃點的影響。作為反映用油安全的關(guān)鍵指標，建議在高檔油中采用閉口閃點作為閃點換油指標的測試方法，在用油無論是單級油還是多級油均采用統(tǒng)一的換油指標，為“閉口閃點不低于100”。

3.4 水分

發(fā)動機在做功過程中，燃料燃燒生成的水汽以及通過油箱呼吸孔吸入的水汽，無法避免會進入發(fā)動機油中，帶來對油品的污染。當油品中水含量較少時，水分對油品質(zhì)量的影響較小;隨著油中水分量的增加，有效添加劑被水析出，油品性能下降，油品乳化會加劇，對金屬的銹蝕程度也會逐漸增加，導(dǎo)致機件表明銹蝕的產(chǎn)生，發(fā)生腐蝕磨損。由于在工作中發(fā)動機油始終處于相對較高的溫度下(大于80)下，正常情況下油中的水含量均較低，行車試驗結(jié)束后對最后的油樣(油底殼樣)水含量分析結(jié)果見表6。

表6 行車試驗油樣水含量分析

為嚴格控制使用中發(fā)動機油的水分，減少油品乳化和防止金屬銹蝕、腐蝕磨損等，仍采用GB/T 8028－1994換油指標水分“不大于0.2%(質(zhì)量分數(shù))”為宜。

3.5 酸值和堿值

油品在使用中受溫度、水分或其他因素的影響，油品會逐漸老化變質(zhì)。隨著油品老化程度增加，會產(chǎn)生較多的酸性物質(zhì)，使油品酸值增加;較大量的酸性物質(zhì)還會對設(shè)備造成一定程度的腐蝕，并會在金屬的催化作用下繼續(xù)加速油品的老化狀況，影響發(fā)動機正常運行。油品的氧化變稠、酸性產(chǎn)物的產(chǎn)生是汽油機油使用中比較突出的問題之一。而油品的堿值是用于中和燃燒生成的強酸性物質(zhì)及油品自身氧化產(chǎn)生的有機酸，因此堿值的下降直接反映了油品中添加劑有效組分的消耗、使用性能的下降。國外一些油品公司認為當油品的堿值低于酸值時，油品已無法有效提供中和性能，以此作為換油依據(jù)。油品行車試驗的結(jié)果見圖2、圖3。

圖2 SJ汽油機油總堿值變化趨勢

圖3 SJ汽油機油總酸值變化趨勢

隨著行駛里程的增加，油品總酸值增加而堿值下降，每個試驗油因其使用環(huán)境不同，堿值的下降有快有慢，如奧迪A6試驗油樣總堿值在剛4000 km時已下降了近一半，而別克商務(wù)試驗油樣的堿值下降較緩慢，至27000 km試驗結(jié)束時尚有60%堿值余量。為有效保護發(fā)動機零部件，保留酸值增加值大于2.0 mgKOH/g的換油指標，同時針對高檔汽油機油，建議不單純以酸值增加值作為換油標準，增加堿值的變化趨勢來共同確定是否換油。根據(jù)試驗情況，規(guī)定將“油品堿值減去酸值小于0.5 mgKOH/g”也作為換油指標之一。

3.6 正戊烷不溶物

正戊烷不溶物是反映油品清凈分散性能的一個指標，三輛不同試驗車油樣的行車試驗數(shù)據(jù)均表明油品具有良好的清凈分散性能，油品中不溶物含量均未超過0.5%，結(jié)合國內(nèi)車輛的具體情況和行駛條件正戊烷不溶物換油指標為“大于1.5%”即更換新油。

3.7 鐵、銅含量

由于新油一般不含鐵元素，因此試驗油樣中鐵元素的來源主要是發(fā)動機活塞缸套等零部件的磨損。造成異常磨損、油中鐵含量迅速增大的主要原因有兩種。第一種是設(shè)備本身問題，如制造工藝粗糙造成的零部件表面光潔度不高、設(shè)備材質(zhì)問題或裝配不當，在車輛運行時由于磨損較大造成油中鐵含量增加，且鐵磨損顆粒數(shù)量較多。第二種原因是由于油品在使用中抗磨性能下降、油品老化等導(dǎo)致發(fā)動機零部件的磨損，主要包含了一些小直徑的鐵磨損顆?；虼笾睆降蔫F氧化物磨損顆粒(紅色或黑色氧化物磨粒)。見圖4。

油品中銅含量的來源主要有發(fā)動機軸承的磨損，但由于某些油品配方中可能采用了含銅類添加劑，因此主要對銅元素的增量進行界定。見圖5。

圖4 SJ汽油機油鐵含量變化趨勢

圖5 SJ汽油機油銅含量變化趨勢

隨著行駛里程的不斷增加，鐵元素和銅元素含量平穩(wěn)增加。結(jié)合油品運動黏度和酸堿值數(shù)據(jù)，分別將油品的Fe元素含量規(guī)定為“大于或等于70 μg/g”，將銅含量增長規(guī)定為“大于或等于40 μg/g”作為高檔汽油機油的換油指標之一。

3.8 硅含量

試驗油品中硅元素的來源主要與車輛的行駛環(huán)境有關(guān)，當車輛行駛于塵土飛揚的惡劣環(huán)境中或空氣濾清器堵塞，都會造成油中硅含量的大量增加。油中硅含量的增加對發(fā)動機零部件是不利的，易造成發(fā)動機零部件的磨料磨損。見圖6。

圖6 SJ汽油機油硅含量變化趨勢

除別克商務(wù)試驗油樣上的硅含量在25000 km后急劇增加外，其他兩輛車在整個行駛過程中油樣隨著行駛里程的不斷增加，硅元素含量呈平穩(wěn)增加的趨勢，結(jié)合其他性能指標將硅含量規(guī)定為“大于或等于30 μg/g”即更換新油。

4 小結(jié)

綜上所述，新版GB/T 8028－2010汽油機油換油標準中SJ汽油機油換油指標的技術(shù)要求和試驗方法見表7。當使用中的SJ汽油機油有一項指標達到換油指標時應(yīng)更換新油。

Revision of the Oil Change Standard for SJ Gasoline Engine Oil

LI Jing1，YANG Hui－qing2
(1.PetroChina Lanzhou Lubricating Oil R＆D Institute，Lanzhou 730060，China; 2.Shanghai R＆D Center，Lubricant Company，Sinopec Corp.，Shanghai 200080，China)

表7 SJ汽油機油換油指標技術(shù)要求和試驗方法(GB/T 8028－2010)

TE626.32

A

2012－05－15。

李靜(1977－)，女，工程師，1999年畢業(yè)于四川大學精細化工專業(yè)，現(xiàn)主要從事潤滑油及添加劑的研發(fā)工作，已在國內(nèi)會議及期刊上發(fā)表論文十余篇。

1002-3119(2012)05-0060-05