機(jī)油對(duì)車輛燃油經(jīng)濟(jì)性的影響研究

龍金世 王靜

奇瑞汽車股份有限公司 安徽省蕪湖市 241009

1 引言

為應(yīng)對(duì)汽車燃料消耗快速增長(zhǎng)及由此引起的能源和環(huán)境問題，工信部制定了《乘用車燃料消耗量第四階段標(biāo)準(zhǔn)》，標(biāo)準(zhǔn)要求到2020年，當(dāng)年生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量降至5.0L/100km，節(jié)能型乘用車燃料消耗量降至4.5 L/100km以下。為此，國(guó)內(nèi)各大汽車廠展開大量降油耗方案研究，而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油的研究也逐漸增多起來。

本文從機(jī)油加注量和減摩劑兩方面研究了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。通過發(fā)動(dòng)機(jī)性能臺(tái)架及整車工況試驗(yàn)驗(yàn)證了不同的發(fā)動(dòng)機(jī)油對(duì)整車燃油經(jīng)濟(jì)性的影響。

2 機(jī)油加注量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩性能的影響

發(fā)動(dòng)機(jī)加注機(jī)油量的多少要有大量的試驗(yàn)驗(yàn)證，如果機(jī)油量不夠會(huì)導(dǎo)致油壓不足，影響運(yùn)動(dòng)部件潤(rùn)滑；機(jī)油量過多會(huì)造成曲軸連桿的運(yùn)轉(zhuǎn)阻力增大，攪油機(jī)械損失增加，從而影響整車的燃油經(jīng)濟(jì)性、加速動(dòng)力性及排放性能，所以不論是新車加注新機(jī)油還是舊車更換機(jī)油時(shí)都不宜過多或過少。

以E4G16發(fā)動(dòng)機(jī)為例，在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上用測(cè)功機(jī)反拖發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行不同的機(jī)油加注量測(cè)試，測(cè)其反拖扭矩變化。發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)見表1，不同機(jī)油加注量對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)倒拖扭矩變化對(duì)比見圖1、圖2。

結(jié)果分析：以3.5L加注量為基礎(chǔ)，每隔250ml間隔加注，當(dāng)加注量達(dá)到4.25L，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在超過4000rpm時(shí)，倒拖扭矩明顯增加，而在加注量達(dá)到4.5L時(shí)，全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)倒拖扭矩均明顯增加，最高達(dá)到3N.m。

而在實(shí)際使用中，用戶自己更換機(jī)油或在4S店更換機(jī)油時(shí)，均存在機(jī)油加注至標(biāo)尺刻度上限現(xiàn)象，這勢(shì)必導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦功偏高，整車燃油經(jīng)濟(jì)性變差。

3 機(jī)油減摩劑對(duì)車輛燃油經(jīng)濟(jì)性的影響

3.1 機(jī)油減摩劑節(jié)能降耗的理論分析

機(jī)油的節(jié)能效果與自身粘度及使用的減摩劑類型、用量有直接關(guān)系。在流體潤(rùn)滑條件下，機(jī)油的粘度越低、則其燃油經(jīng)濟(jì)性越好；德國(guó)學(xué)者斯特里貝克曲線理論介紹了摩擦系數(shù)隨潤(rùn)滑狀態(tài)的變化趨勢(shì)，在邊界潤(rùn)滑和混合潤(rùn)滑區(qū)域，通常通過加入減摩劑來降低金屬表面的摩擦系數(shù)。減摩劑是一種能夠降低摩擦面摩擦系數(shù)的物質(zhì)，通過極性基團(tuán)吸附在摩擦表面上，形成分子定向吸附膜或者化學(xué)反應(yīng)膜，阻止金屬間的接觸，從而降低摩擦，實(shí)現(xiàn)降摩擦功進(jìn)而降低油耗的目的。減摩劑既有有機(jī)金屬化合物，如有機(jī)鉬、有機(jī)銅等；也有無灰型的有機(jī)化合物，如羧酸及其衍生物、有機(jī)胺及其衍生物、多元醇酯、硼酸脂等。有機(jī)金屬化合物減摩劑是在發(fā)動(dòng)機(jī)油中應(yīng)用較廣泛的一類產(chǎn)品。

發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦部件對(duì)摩擦損失的貢獻(xiàn)見表2[1，2]。由表2可見，內(nèi)燃機(jī)44%的摩擦損失產(chǎn)生在活塞區(qū)域，而該區(qū)域主要處在邊界潤(rùn)滑區(qū)域。

3.2 機(jī)油減摩劑減摩節(jié)能效果驗(yàn)證

試驗(yàn)采用SM 5W-30機(jī)油為基礎(chǔ)，分別添加不同類型和比例的減摩劑，看對(duì)整車NEDC工況油耗的貢獻(xiàn)。試驗(yàn)前做方案策劃，確保每次發(fā)動(dòng)機(jī)更換機(jī)油后油道內(nèi)被沖洗干凈，機(jī)油加注量一致。每種油品進(jìn)行兩次測(cè)試，并在最后一次復(fù)測(cè)原油結(jié)果，看原油測(cè)試結(jié)果的一致性。

表1 發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)

表2 發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦部件摩擦損傷貢獻(xiàn)比例

表3 不同類型減摩劑對(duì)整車油耗的貢獻(xiàn)

減摩劑分為A、B、C三種類型，B類型再分兩種（依據(jù)用量比例不同分為B1和B2），C類型再分兩種（依據(jù)用量比例不同分為C1和C2），試驗(yàn)結(jié)果見表3。

在整車排放實(shí)驗(yàn)室通過碳平衡法測(cè)試NEDC工況下油耗，結(jié)果表明不同型號(hào)減摩劑對(duì)整車節(jié)油效果差異較大，而同一型號(hào)不同劑量的減摩劑對(duì)整車節(jié)油效果差異也較大，說明減摩劑的類型及劑量對(duì)整車節(jié)能效果均有較大的影響。

4 小結(jié)

4.1 機(jī)油粘度影響發(fā)動(dòng)機(jī)本體的摩擦功，通過在機(jī)油里添加不同類型和比例的減摩劑可有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦功，從而降低整車油耗。

4.2 機(jī)油加注量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦功也有影響，當(dāng)超過一定量時(shí)，摩擦功增加明顯，機(jī)油加注時(shí)用量要合適，不能過多或過少。

[1] Wilk A M，Abraham D W，Dohner RB.An Investigation into the Effect of Zinc Dithiophosphate on ASTM Sequence VIA Fuel Economy[R]. SAE paper 961914，1996.

[2] Supp A J，Wilk A M，Dohner R B.An Investigation into the Effect of Viscosity Modifiers and Base Oils on ASTMVIA Sequence Fuel Economy[R].SAE paper 972925，1997.

[3] 謝驚春，潤(rùn)滑油，節(jié)能型汽油機(jī)油及有機(jī)鉬減摩劑減摩性能評(píng)價(jià)第23卷第4期.