燃?xì)獍l(fā)動機(jī)油發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

劉瑩　魏浩然　周婷　吉祥　胡超

摘要：隨著世界環(huán)保要求日益嚴(yán)格，天然氣能源得到了越來越廣泛的應(yīng)用，近幾年中國燃?xì)馄嚢l(fā)展較晚，隨著汽車燃料短缺和城市的空氣污染越來越嚴(yán)重，國家高度重視燃料問題的研究，由于天然氣發(fā)動機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)，天然氣發(fā)動機(jī)機(jī)油和制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)是必然的趨勢。

關(guān)鍵詞：燃?xì)獍l(fā)動機(jī)油

21世紀(jì)以來，世界環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格，由于傳統(tǒng)能源對環(huán)境的污染大，傳統(tǒng)能源的發(fā)展受到限制，以天然氣為主的氣體燃料成為能源行業(yè)研究的熱點(diǎn)，氣體燃料以其優(yōu)異的熱力性能、環(huán)保的排放性能、高效而豐富的儲量得到越來越廣泛的應(yīng)用，發(fā)動機(jī)制造商也將繼續(xù)開發(fā)一種新型的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)，燃?xì)獍l(fā)動機(jī)也能迅速發(fā)展。

1 燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的特性

燃?xì)馄囀侵甘褂锰娲剂稀烊粴庾鳛槿剂系能囕v的總稱。燃料主要有三類：壓縮天然氣（CNG），液化石油氣（LPG）和液化天然氣（LNG）， 使用最多的是CNG 和LPG[1] 。

由于燃料的不同，燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的汽油機(jī)和柴油機(jī)有很大的不同。燃?xì)獍l(fā)動機(jī)與普通的汽、柴油發(fā)動機(jī)相比具有自身的特點(diǎn)： 一是燃料熱值的不同，燃?xì)鉄嶂当绕裼透?，?dǎo)致室內(nèi)溫度高于汽柴油發(fā)動機(jī)，容易導(dǎo)致潤滑油失效，器件損壞；二是燃料存在的狀態(tài)不同，燃?xì)馐且詺怏w狀態(tài)存在，汽柴油是以液滴狀態(tài)存在，氣體不能對部件起到潤滑、冷卻的作用，三是燃燒尾氣問題，天然氣的燃燒尾氣中氮氧化合物中毒含量高，油泥多，油品容易老化變質(zhì)。傳統(tǒng)的汽柴油發(fā)動機(jī)內(nèi)燃機(jī)油無法解決氣體燃料存在的潤滑問題，因此需要研制專用的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)油。

2 燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的潤滑需求

傳統(tǒng)的汽油機(jī)油和柴油機(jī)油不能滿足燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的潤滑油需求，燃?xì)獾男再|(zhì)不同于傳統(tǒng)的汽油和柴油，燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工況等方面也發(fā)生了變化，因此簡單的將柴油機(jī)油應(yīng)用于燃?xì)獍l(fā)動機(jī)油，既不能很好地保護(hù)發(fā)動機(jī)也會增加發(fā)動機(jī)維修成本。

燃?xì)獍l(fā)動機(jī)對潤滑油的要求主要有以下幾點(diǎn)：（1）燃燒室溫度高：油品容易發(fā)生氧化反應(yīng)，因此，潤滑油對氧化性能的要求更高；（2）排氣溫度高：當(dāng)燃?xì)馊紵龝r(shí)排氣溫度較高，排氣閥管道和閥座上的潤滑油的工作條件不好，因此要求油品耐高溫、抗氧化、抗腐蝕、抗磨損。（3）尾氣含氮氧化物多：廢氣很容易在高溫下產(chǎn)生氮氧化物。如果它進(jìn)入曲軸箱，就會加速潤滑油的氧化。廢氣很容易在高溫下產(chǎn)生氮氧化物。因此油品需要具體優(yōu)異的清凈分散性。

3 燃?xì)獍l(fā)動機(jī)油標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展

目前世界上還沒有燃?xì)獍l(fā)動機(jī)油的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，也沒有相應(yīng)臺架評定方法。發(fā)達(dá)國家發(fā)展汽車發(fā)動機(jī)早，因此借助傳統(tǒng)的汽柴油發(fā)動機(jī)，燃?xì)獍l(fā)動機(jī)技術(shù)也走在世界的前列。我國天然氣汽車發(fā)展始于20世紀(jì)50年代到80年代中、后期國內(nèi)發(fā)動機(jī)公司加快燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的研制，目前包括上柴、濰柴在內(nèi)的18 家企業(yè)都開發(fā)了自己的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)技術(shù)[2]。

隨著天燃?xì)獍l(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的發(fā)動機(jī)公司提出了OEM規(guī)格和要求，最具代表性的是康明斯車用天然氣發(fā)動機(jī)油規(guī)范—CES 20074 規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)定義油品適宜的灰分范圍是0. 4%～0. 6%，并通過燃?xì)獍l(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)，該規(guī)范目前得到了眾多潤滑油公司的認(rèn)可。

SAE 和ASTM 正在與各發(fā)動機(jī)制造商和潤滑油和添加劑公司合作，開發(fā)天然氣發(fā)動機(jī)油的臺架評定分類和方法。已推薦的分類方法是按照硫酸鹽灰分和堿值大小將天然氣發(fā)動機(jī)油分為4類，具體見表1所示。

4 國內(nèi)燃?xì)獍l(fā)動機(jī)油的發(fā)展

2010年，中國石油蘭州潤滑油研究開發(fā)中心[3]，在“東風(fēng)EQD230N-30燃?xì)獍l(fā)動機(jī)” 上進(jìn)行了昆侖燃?xì)獍l(fā)動機(jī)油1000h可靠性試驗(yàn)。試驗(yàn)之后拆解發(fā)動機(jī)進(jìn)行分析，并對燃?xì)獍l(fā)動機(jī)廢油進(jìn)行理化分析，結(jié)果表明，燃?xì)鈾C(jī)油具有優(yōu)良的抗氧化性、清潔性、分散性和耐磨性，能滿足重型和大功率移動燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的潤滑要求。重型、大功率移動式燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的潤滑要求。此外，根據(jù)具體行程工況的不同，換油里程建議定為12000～18000km。

燃?xì)獍l(fā)動機(jī)類型為CA6SF2 ，設(shè)計(jì)行駛里程為40000km，時(shí)間為1～6月份，環(huán)境溫度：0～30℃，以真實(shí)的城市路況、車輛開開停停的狀態(tài)下行駛。通過跟蹤不同里程的在用油理化性能，可以發(fā)現(xiàn)：該燃?xì)獍l(fā)動機(jī)油粘度與堿值保持能力優(yōu)異、同時(shí)具有卓越的耐高溫抗氧化、抗硝化和抗磨損性能，可滿足重型燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的用油要求。根據(jù)行車試驗(yàn)，建議城市道路中長換油期重負(fù)荷燃?xì)獍l(fā)動機(jī)油換油周期為40000 km。

中國石化潤滑油茂名分公司研究了一款燃?xì)獍l(fā)動機(jī)專用油[4]，并應(yīng)用在某公司的道路和運(yùn)輸車輛上，發(fā)動機(jī)型號WP7NG270E40， 行車?yán)锍淘O(shè)計(jì)為30000km， 季節(jié)在秋季，環(huán)境溫度20～34℃。整個(gè)行車試驗(yàn)過程中， 按照一定公里接取油樣進(jìn)行檢測分析，發(fā)現(xiàn)油品粘度變化平穩(wěn)、堿值保持能力強(qiáng)、抗磨損和抗氧化性能優(yōu)異。通過將公交車在用油與道路車輛在用油進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)道路車輛油品性能保持性優(yōu)于公交車，因此建議換油周期為：公交車20000km，道路車輛30000km。

江蘇龍?bào)纯萍脊煞萦邢薰狙邪l(fā)中心[5]使用粘度級別為10W/40級別的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)油雙燃料出租車上進(jìn)行了行車試驗(yàn)，由于出租車一般為長時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，且具有頻繁啟停的特點(diǎn)，因此對燃?xì)獍l(fā)動機(jī)油的性能要求更加嚴(yán)格。

5 結(jié)論

隨著燃?xì)獍l(fā)動機(jī)油發(fā)展趨勢的增長，制定專用的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和研制專用的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)油越來越必要，因此，國內(nèi)必須加快對燃?xì)獍l(fā)動機(jī)技術(shù)的研制和開發(fā)動作，并進(jìn)行相關(guān)的行車實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，保證燃?xì)獍l(fā)動機(jī)油的使用性能。

參考文獻(xiàn)：

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[2]朱和菊，孟雪梅，夏鵬，等.新型固定式燃?xì)獍l(fā)動機(jī)油的研制[J].合成潤滑材料，2016，43（4）：15.

[3]湯仲平，晏雄，張勤，等.燃?xì)獍l(fā)動機(jī)油在重型燃?xì)獍l(fā)動機(jī)上的應(yīng)用研究[J].潤滑油與燃料，2010，20（100）：1417.

[4]趙艷麗，賀產(chǎn)鴻，王雪梅，等.一種燃?xì)獍l(fā)動機(jī)專用油的開發(fā)與應(yīng)用研究[J].2015，30（5）：2127.

[5]楊操，孫翠，汪洋，等.長壽命燃?xì)獍l(fā)動機(jī)油在出租車上的應(yīng)用研究[J].2016，31（5）：1417.