長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油100000km換油期行車試驗(yàn)研究

張可理，郭丹丹，趙明強(qiáng)，張國(guó)欣

（1.中國(guó)石化潤(rùn)滑油有限公司濟(jì)南分公司，山東 濟(jì)南250101；2.中國(guó)重汽集團(tuán)技術(shù)發(fā)展中心，山東 濟(jì)南250101）

0 引言

日益苛刻的環(huán)保要求迫使各OEM廠商不斷提升發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，諸如采用廢氣再循環(huán)（EGR）、電控共軌等技術(shù)，同時(shí)配以選擇性催化還原（SCR）、顆粒捕集器（DPF）等尾氣后處理技術(shù)來減少尾氣，使車輛排放符合日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)［1］。與之相應(yīng)，各大潤(rùn)滑油公司也在不斷進(jìn)行潤(rùn)滑技術(shù)升級(jí)，一方面使之不斷滿足OEM廠商升級(jí)后的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)和后處理技術(shù)的要求，另一方面，各大潤(rùn)滑油公司不斷推出長(zhǎng)壽命發(fā)動(dòng)機(jī)油［2－3］，長(zhǎng)壽命發(fā)動(dòng)機(jī)油的推出在一定程度上不僅降低了廢機(jī)油的生成量以及帶來的處理成本，符合先進(jìn)的節(jié)能環(huán)保理念，另一方面，從終端客戶角度考慮，降低了車輛換油頻次，提高了實(shí)際出勤率，給終端客戶也帶來了綜合經(jīng)濟(jì)效益的提升，因此近年來長(zhǎng)壽命發(fā)動(dòng)機(jī)油被越來越多的終端客戶所接受。對(duì)于OEM廠商而言，與其發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)相匹配的質(zhì)量穩(wěn)定可靠的長(zhǎng)換油期發(fā)動(dòng)機(jī)油可提高其產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，提升在廣大用戶中的口碑，增強(qiáng)在業(yè)界的影響力，實(shí)現(xiàn)銷量的提升。因此，長(zhǎng)壽命發(fā)動(dòng)機(jī)油產(chǎn)品的推出打開了OEM廠商、潤(rùn)滑油企業(yè)和終端用戶之間的多贏局面。

長(zhǎng)壽命發(fā)動(dòng)機(jī)油的突出特點(diǎn)是較長(zhǎng)的換油周期，而行車試驗(yàn)的開展和研究無疑是確定合理換油周期的最佳選擇，通過實(shí)際行車試驗(yàn)，不僅可以確定合理的換油周期，而且還可以評(píng)定油品技術(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的匹配性［4－5］。為考察中國(guó)石化潤(rùn)滑油公司研發(fā)的長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油與中國(guó)重汽MC11發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)匹配性以及確定合理的換油周期，對(duì)該油品在裝配中國(guó)重汽MC11發(fā)動(dòng)機(jī)的T7H牽引車上的適應(yīng)性開展了兩個(gè)周期歷時(shí)近兩年的行車試驗(yàn)研究，試驗(yàn)過程車輛每個(gè)周期換油里程至少為10×104km，有的車輛最長(zhǎng)行駛里程達(dá)12×104km。試驗(yàn)結(jié)果表明，中國(guó)石化潤(rùn)滑油公司研發(fā)的該款長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油與中國(guó)重汽MC11發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)相匹配，在中國(guó)重汽T7H牽引車上的換油里程長(zhǎng)達(dá)10×104km。

1 試驗(yàn)內(nèi)容

1.1 試驗(yàn)用油

本次試驗(yàn)所用油品系中國(guó)石化潤(rùn)滑油公司研發(fā)的長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油，該款油品已通過德國(guó)曼（MAN）公司認(rèn)證，滿足MAN M3277規(guī)格及其他眾多國(guó)際OEM規(guī)格的要求，其典型理化性能數(shù)據(jù)見表1。

表1 中國(guó)石化長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油典型理化性能數(shù)據(jù)

1.2 使用車輛

選用裝配中國(guó)重汽MC11發(fā)動(dòng)機(jī)的T7H牽引車6輛，分別滿足歐Ⅲ和歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)（各3輛），具體信息見表2。

表2 試驗(yàn)車輛信息

表2 （續(xù)）

1.3 試驗(yàn)要求

試驗(yàn)車輛換油前將車輛移至水平處，從油底殼放油塞處放凈發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)油品，更換機(jī)濾、油濾、空濾，加注規(guī)定量的試驗(yàn)用油后啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)10min后取樣作為0km油樣，試驗(yàn)過程每10000km取樣一次，分析項(xiàng)目及換油指標(biāo)見表3。

表3 長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油換油指標(biāo)

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論分析

2.1 油品100℃運(yùn)動(dòng)黏度變化

影響試驗(yàn)過程油品100℃運(yùn)動(dòng)黏度變化的原因主要來自兩方面，一方面是試驗(yàn)過程中油品受高溫氧化和油品中輕組分的揮發(fā)，導(dǎo)致100℃運(yùn)動(dòng)黏度增大，另一方面，受燃油稀釋影響和油品中添加劑受機(jī)械剪切作用會(huì)使油品運(yùn)動(dòng)黏度下降。不論運(yùn)動(dòng)黏度的上升或下降，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)均產(chǎn)生不利影響：一方面，若運(yùn)動(dòng)黏度增長(zhǎng)過大，則導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)能耗升高；另一方面，若運(yùn)動(dòng)黏度下降幅度過大，則導(dǎo)致油壓低，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)無力，且密封性和油膜承載力均會(huì)變差，惡劣情況下導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)磨損嚴(yán)重。

在本次試驗(yàn)過程中總體來說每輛試驗(yàn)車的油品100℃運(yùn)動(dòng)黏度的變化都比較緩和，未出現(xiàn)大幅波動(dòng)情況且運(yùn)動(dòng)黏度變化率均在換油指標(biāo)20%以內(nèi)（實(shí)際均在10%以內(nèi)），說明油品具有較好的抗氧化性以及抗剪切性能，油品100℃運(yùn)動(dòng)黏度變化趨勢(shì)見圖1。

圖1 油品100℃運(yùn)動(dòng)黏度在兩個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)的變化趨勢(shì)

2.2 堿值的變化

堿值的變化主要和所用燃油的硫含量及油品使用過程中的氧化變質(zhì)有關(guān)，反映油品抗氧化和中和酸性物質(zhì)的能力，同時(shí)也反映油品清凈分散能力的衰敗程度。堿值的下降會(huì)引起油泥增多，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成一定程度的腐蝕。

隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，堿值呈現(xiàn)出緩慢下降的趨勢(shì)，行駛里程至換油里程時(shí)，堿值下降率普遍為20%左右，離換油指標(biāo)限值50%下降率仍有30%左右的技術(shù)余量。6輛試驗(yàn)車兩個(gè)試驗(yàn)周期中的油品堿值變化趨勢(shì)見圖2。

圖2 試驗(yàn)油品在兩個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)的堿值變化趨勢(shì)

2.3 氧化值的變化

行車試驗(yàn)過程中油品受高溫氧化生成的氧化物會(huì)進(jìn)行氧化縮合反應(yīng)進(jìn)而生成大分子膠狀物質(zhì)，使油品黏度不斷增大，導(dǎo)致油品流動(dòng)性變差，容易引起機(jī)械故障。通過監(jiān)測(cè)試驗(yàn)過程中油品的氧化值，可以掌握發(fā)動(dòng)機(jī)油的氧化程度及預(yù)測(cè)油品的老化衰敗情況。

隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，6輛車的油品氧化值均呈現(xiàn)出逐步上升的趨勢(shì)，增長(zhǎng)量均較小，6輛車兩個(gè)周期內(nèi)氧化值均未超過16A/cm。油品氧化值變化趨勢(shì)見圖3。

圖3 試驗(yàn)油品在兩個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)的氧化值變化趨勢(shì)

2.4 煙炱含量變化

煙炱主要是燃油和竄入燃燒室的機(jī)油不完全燃燒的產(chǎn)物。煙炱含量的增加會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)油黏度增大，流動(dòng)性變差，煙炱含量增加到較高的水平時(shí)容易沉積在閥系造成磨損，同時(shí)易堵塞油濾影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。試驗(yàn)過程油品煙炱含量變化趨勢(shì)見圖4。

圖4 試驗(yàn)油品在兩個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)的煙炱含量變化趨勢(shì)

由圖4可以看出，隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，油品煙炱含量均呈現(xiàn)出緩慢上升的趨勢(shì)，除魯C75592外，其他車輛均未超過1%，離2.5%的換油指標(biāo)限值仍有一定的技術(shù)余量，說明油品具有良好的分散性能。

2.5 元素含量變化

試驗(yàn)過程對(duì)元素含量變化的監(jiān)測(cè)可以掌握發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損情況，鐵元素主要來源于氣缸套與活塞環(huán)的磨損，銅元素主要來源于發(fā)動(dòng)機(jī)軸承的磨損，鋁元素主要來源于活塞與氣缸壁的磨損，硅元素主要來源于外界沙塵的污染。試驗(yàn)過程油品鐵、銅、鋁、硅元素含量變化趨勢(shì)見圖5～圖8。

圖5 試驗(yàn)油品在兩個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)的鐵元素含量變化趨勢(shì)

圖6 試驗(yàn)油品在兩個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)的銅元素含量變化趨勢(shì)

圖7 試驗(yàn)油品在兩個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)的鋁元素含量變化趨勢(shì)

圖8 試驗(yàn)油品在兩個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)的硅元素含量變化趨勢(shì)

由趨勢(shì)圖可以看出，隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，磨損金屬元素鐵和銅元素呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，到換油期時(shí)鐵元素含量未超過75μg/g，銅元素含量未超過40 μg/g；鋁元素含量也呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，部分車輛鋁元素含量出現(xiàn)急劇增加并超過換油指標(biāo)的現(xiàn)象，分析數(shù)據(jù)顯示，鋁元素含量急劇增加的油樣檢測(cè)結(jié)果中鉀元素含量也存在相同的變化趨勢(shì)。通過進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，這一現(xiàn)象主要是由于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻模塊中所用釬焊劑析出鉀、鋁元素造成的，與冷卻液滲漏無關(guān)，經(jīng)過換油后，鋁、鉀元素的含量恢復(fù)到正常水平；硅元素含量在試驗(yàn)過程中變化較為緩和，且處于較低的水平。以上數(shù)據(jù)分析證明，試驗(yàn)油品具有良好的抗磨性能，試驗(yàn)過程中能為發(fā)動(dòng)機(jī)各部件提供較好的潤(rùn)滑保護(hù)作用。

2.6 試驗(yàn)結(jié)束時(shí)油品其他主要指標(biāo)

油品其他理化指標(biāo)的變化如戊烷不溶物、水分、閃點(diǎn)、燃油稀釋等在一定程度上也反映了車輛在試驗(yàn)過程中的運(yùn)行狀況，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)對(duì)以上幾項(xiàng)理化也一并做了分析，分析結(jié)果見表4。

表4 各車輛試驗(yàn)結(jié)束時(shí)油品其他主要理化指標(biāo)

發(fā)動(dòng)機(jī)油戊烷不溶物反映了油品容納污染物的能力，它主要由氧化產(chǎn)物和磨損金屬顆粒組成，戊烷不溶物的增加反映了油品的老化程度和污染程度；試驗(yàn)過程油品水分含量增加主要來自燃燒室產(chǎn)生的水分和冷卻系統(tǒng)故障竄入的水分，油品水分含量的增加會(huì)破壞油膜強(qiáng)度，造成添加劑水解，產(chǎn)生的有機(jī)酸物質(zhì)會(huì)腐蝕發(fā)動(dòng)機(jī)部件；閃點(diǎn)的下降主要由燃油稀釋造成，燃油稀釋會(huì)削弱油膜的承載力，增大發(fā)動(dòng)機(jī)磨損。

通過表4數(shù)據(jù)可以看出，本次試驗(yàn)各個(gè)車輛在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)油品的戊烷不溶物含量均遠(yuǎn)低于2%的換油指標(biāo)要求，水含量也低于0.2%的換油指標(biāo)，閉口閃點(diǎn)均大于190℃，未發(fā)生燃油稀釋現(xiàn)象，說明車輛試驗(yàn)過程運(yùn)行良好，油品為車輛提供了良好的潤(rùn)滑保護(hù)。

3 結(jié)論

經(jīng)過兩個(gè)周期的行車試驗(yàn)，通過分析數(shù)據(jù)表明，中國(guó)石化潤(rùn)滑油公司研發(fā)的長(zhǎng)壽命柴油機(jī)油在中國(guó)重汽T7H牽引車上的換油里程可達(dá)10×104km，試驗(yàn)過程中油品表現(xiàn)出優(yōu)異的高溫抗氧化性、抗剪切性能、清凈分散性、抗磨性以及良好的堿值保持能力，為車輛提供了良好的潤(rùn)滑保護(hù)。

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