長城尊龍T500柴油機(jī)油在客運(yùn)車輛的應(yīng)用研究

湯占帥 王雪梅 趙艷麗 石順友

中國石化潤滑油有限公司茂名分公司

采用長城尊龍T500 20W-50柴油機(jī)油在某運(yùn)輸集團(tuán)股份有限公司的2輛搭載玉柴YC6MK340-40發(fā)動機(jī)的客運(yùn)車輛上進(jìn)行了40 000 km行車試驗。對車輛用油的監(jiān)測分析結(jié)果表明，試驗油品具有優(yōu)異的黏度和堿值保持能力及良好的清凈分散性、抗氧化性、抗磨性，可滿足客運(yùn)車輛柴油機(jī)的用油要求。同時確定了客運(yùn)車輛的換油周期，為客運(yùn)車輛的合理用油提供了有力支撐。

近年來，國家排放法規(guī)日趨嚴(yán)格，符合國IV/國V排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油發(fā)動機(jī)已經(jīng)成為主流。柴油發(fā)動機(jī)新技術(shù)的應(yīng)用，改變了發(fā)動機(jī)油的工作環(huán)境，對柴油機(jī)油的性能提出了更高的要求，而長城尊龍T500 CI-4柴油機(jī)油可作為目前主流柴油機(jī)的用油選擇。本文采用長城尊龍T500 CI-4 20W-50柴油機(jī)油（以下簡稱長城CI-4 20W-50）在搭載玉柴YC6 MK340-40發(fā)動機(jī)的客運(yùn)車輛上進(jìn)行了40 000 km行車試驗。

試驗部分

試驗用油

試驗使用的長城CI-4 20W-50滿足GB/T 11122—2006《柴油機(jī)油》標(biāo)準(zhǔn)中CI-4 20W-50質(zhì)量指標(biāo)要求，其典型數(shù)據(jù)見表1。

試驗車輛

2輛試驗車輛均為某運(yùn)輸集團(tuán)股份有限公司于2015年新購進(jìn)的客車，發(fā)動機(jī)技術(shù)參數(shù)完全相同，實際運(yùn)行里程360 000 km左右，車況良好，行車路線相同。試驗車輛的發(fā)動機(jī)技術(shù)參數(shù)見表2。

試驗準(zhǔn)備、采樣及分析

試驗開始前，首先對發(fā)動機(jī)進(jìn)行清洗，將發(fā)動機(jī)內(nèi)的舊油全部放掉，加入試驗油至游標(biāo)尺上限[1]，車輛原地運(yùn)行15 min后將發(fā)動機(jī)內(nèi)的試驗油全部放出，同時更換機(jī)油濾清器、空氣濾清器和燃油濾清器。

清洗完成后，加入試驗油，原地運(yùn)行15～20 min，采用采樣器分別對試驗車輛進(jìn)行采樣，采樣量為250 mL左右，記錄為0 km油樣。

采樣里程由某運(yùn)輸集團(tuán)股份有限公司確定，行車路線為G98西環(huán)路段+洋浦立交K104+416，在0 km采樣后，試驗車輛行駛20 000 km左右后進(jìn)行下次采樣，其后每5 000 km左右采樣一次，具體采樣里程數(shù)據(jù)見表3。在試驗過程中，只能補(bǔ)加試驗用油，禁止加入其他油品，且車輛在取樣前200 km內(nèi)不得補(bǔ)加新機(jī)油。

對采集的油樣進(jìn)行運(yùn)動黏度、酸值、堿值、戊烷不溶物、水分、元素含量等項目的檢測，以監(jiān)測在行車試驗中試驗油的氧化變質(zhì)和發(fā)動機(jī)的磨損情況，從而評價試驗用油的綜合使用性能。

表1 試驗使用的長城CI-4 20W-50的典型數(shù)據(jù)

表2 試驗車輛的發(fā)動機(jī)技術(shù)參數(shù)

行車試驗用油評價標(biāo)準(zhǔn)

由于我國目前還沒有出臺CI-4質(zhì)量等級的柴油機(jī)油換油指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，本試驗參考GB/T 7607—2010《柴油機(jī)油換油指標(biāo)》中CH-4柴油機(jī)油的換油指標(biāo)進(jìn)行分析判斷，見表4。

結(jié)果與討論

運(yùn)動黏度變化

油品的黏度是發(fā)動機(jī)正常潤滑的基本保證。發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程中油品黏度會發(fā)生變化，影響其變化的因素很多：油品氧化、油泥生成及不溶物的增加等會導(dǎo)致油品黏度增加；燃油稀釋、黏度指數(shù)改進(jìn)劑剪切等會造成油品黏度的下降[2]。在車輛的實際運(yùn)行中，油品黏度一般會出現(xiàn)先減小后增大的趨勢，這主要是因為新油品在使用之初，氧化變質(zhì)較少，黏度指數(shù)改進(jìn)劑在發(fā)動機(jī)摩擦副的剪切下由大分子變成小分子，使油品的黏度下降明顯。隨著運(yùn)行時間的加長，油品不斷地氧化變質(zhì)，再加上在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的一些金屬雜質(zhì)、油泥及積炭等物質(zhì)的影響，油品的黏度開始緩慢上升。油品的運(yùn)動黏度變化率在一定程度上表征了油品質(zhì)量的衰變情況，油品運(yùn)動黏度增長快，說明油品氧化加劇、油泥增多，油品的流動性、潤滑性都會下降，甚至引起發(fā)動機(jī)故障；運(yùn)動黏度下降會導(dǎo)致柴油機(jī)油的油膜變薄，潤滑性能下降，嚴(yán)重時甚至可能引起拉缸。試驗油品100 ℃運(yùn)動黏度隨行車?yán)锍痰淖兓妶D1。

表3 行車試驗車輛采樣里程

表4 行車試驗柴油機(jī)油換油指標(biāo)

圖1 試驗油品100 ℃運(yùn)動黏度隨行車?yán)锍痰淖兓?/p>

從圖1可以看出，2輛車試驗油品的100 ℃運(yùn)動黏度變化均較小，最小運(yùn)動黏度分別為17.82 mm2/s和17.43 mm2/s，運(yùn)動黏度變化率均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于換油指標(biāo)的要求（超過±20%）。這說明油品的運(yùn)動黏度保持能力良好，在運(yùn)行的過程中能形成足夠強(qiáng)度的油膜，保證試驗車輛發(fā)動機(jī)的正常運(yùn)行。

堿值下降率

堿值反映了油品的酸中和能力，是監(jiān)測柴油機(jī)油是否可以繼續(xù)使用的重要指標(biāo)之一。油品的堿值直接反映油品中用于中和燃料燃燒及潤滑油氧化生成的酸性物質(zhì)的堿性物質(zhì)的量。車輛在行駛的過程中，為了防止這些酸性物質(zhì)對發(fā)動機(jī)金屬部件造成腐蝕和磨損，油品中的堿性添加劑要不斷地中和油品氧化或燃料燃燒產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，因此堿性物質(zhì)在不斷損耗，堿值會出現(xiàn)下降的趨勢。試驗油品堿值下降率隨行車?yán)锍痰淖兓妶D2。

由圖2可見，2輛車試驗油品的堿值下降率均較小，最大堿值下降率分別為5.64%和2.97%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于換油指標(biāo)的要求（超過50%）。這表明試驗油具有很強(qiáng)的堿值保持能力和酸中和能力，對發(fā)動機(jī)能起到很好的潤滑保護(hù)作用。

酸值增值

油品在使用的過程中，由于溫度、水分或其他因素的影響，會逐漸老化變質(zhì)，產(chǎn)生較多的酸性物質(zhì)，使油品酸值逐漸增加最終造成設(shè)備的腐蝕，影響發(fā)動機(jī)的正常運(yùn)行。試驗油品酸值增值隨行車?yán)锍痰淖兓妶D3。

由圖3可以看出，2輛車試驗油品的酸值增值變化均比較平緩，酸值增值最大值分別為0.71 mgKOH/g和0.64 mgKOH/g， 均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于換油指標(biāo)的要求（＞2.5 mgKOH/g）。這表明油品在使用過程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)較少，能很好地預(yù)防發(fā)動機(jī)的腐蝕磨損。

圖2 試驗油品堿值下降率隨行車?yán)锍痰淖兓?/p>

圖3 試驗油品酸值增值隨行車?yán)锍痰淖兓?/p>

閃點(diǎn)

閃點(diǎn)是表示易燃液體燃爆危險性的一個重要指標(biāo)，在行車試驗中用來監(jiān)測試驗油被燃料油污染的程度。試驗油品閃點(diǎn)隨行車?yán)锍痰淖兓妶D4。

從圖4可以看出，隨著試驗車輛運(yùn)行里程的增加，試驗油品的閃點(diǎn)有所波動，但變化都比較平穩(wěn)，均在175～195 ℃，符合換油指標(biāo)要求（＜130 ℃），說明本次試驗車輛的車況良好。

正戊烷不溶物

正戊烷不溶物是潤滑油氧化產(chǎn)物、添加劑降解產(chǎn)物、發(fā)動機(jī)金屬磨損粉末、灰塵及積炭的總和，主要反映污染物的積聚情況。試驗油品正戊烷不溶物隨行車?yán)锍痰淖兓妶D5。

從圖5可以看出，行車試驗結(jié)束后，試驗油品的正戊烷不溶物含量較低，小于換油指標(biāo)要求（＞2.0%），表明油品具有很好的抑制氧化產(chǎn)物生成的能力，具有良好的抗氧化性能、抗磨性能和清凈分散性能。

水分

在發(fā)動機(jī)的運(yùn)行過程中，缸套老化滲漏、燃燒室產(chǎn)生的水汽等會進(jìn)入發(fā)動機(jī)油中，污染油品。當(dāng)發(fā)動機(jī)油內(nèi)的水分較少時，由于發(fā)動機(jī)工作溫度較高，極少量的水會被蒸發(fā)，對發(fā)動機(jī)的危害不大。但是隨著水分的增多，會造成油品乳化、添加劑水解及金屬腐蝕等危害。在此次行車試驗的過程中，2輛車的油品水含量均為痕跡，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于換油指標(biāo)要求[＞0.2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）]，表明油品在使用過程中性能良好。

磨損金屬元素含量

圖4 試驗油品閃點(diǎn)隨行車?yán)锍痰淖兓?/p>

圖5 試驗油品正戊烷不溶物隨行車?yán)锍痰淖兓?/p>

圖6 試驗油品鐵含量隨行車?yán)锍痰淖兓?/p>

車輛在行駛過程中運(yùn)動部件都存在正常的磨損，通過測定發(fā)動機(jī)油的金屬元素含量變化可以監(jiān)測發(fā)動機(jī)的磨損情況。試驗油品中磨損金屬元素的含量也從側(cè)面反映了試驗油品的品質(zhì)。對發(fā)動機(jī)的磨損而言，主要關(guān)注的是鐵、銅、鋁等金屬元素。試驗油品鐵含量、銅含量、鋁含量隨行車?yán)锍痰淖兓謩e見圖6～圖8。

從圖6～圖8可以看出，2輛車試驗油品中鐵含量、銅含量、鋁含量均較小，隨著行駛里程的增加，3種金屬元素的含量有所波動且呈上升趨勢，但增加量較小，鐵含量、銅含量、鋁含量均遠(yuǎn)低于換油指標(biāo)的要求（Fe＞150 mg/kg，Cu＞50 mg/kg，Al＞ 30 mg/kg）， 表明油品能夠為發(fā)動機(jī)提供良好的潤滑保護(hù)。

污染元素含量

硅含量主要與砂石、塵土及外界異物含量有關(guān)，當(dāng)車輛行駛在路況較差或灰塵較多的道路時，在用油的硅含量會明顯增加；發(fā)動機(jī)中的過濾器長時間不換也會失去作用從而引起硅含量的增加，造成發(fā)動機(jī)零部件的磨料磨損。試驗油品硅含量隨行車?yán)锍痰淖兓妶D9。

由圖9可以看出，2輛車試驗油品的硅含量變化正常，雖然在試驗過程中油品會受到不同程度的環(huán)境粉塵污染，但在整個行車試驗過程中油品的硅含量均較小，遠(yuǎn)低于換油指標(biāo)的要求（＞30 mg/kg）。

結(jié)論

☆整個行車試驗過程中，車輛運(yùn)行平穩(wěn)，行駛狀況正常。長城CI-4 20W-50在試驗車輛上表現(xiàn)出良好的清凈分散性、抗氧化性、抗磨性、堿值保持能力和黏度保持能力，完全可以滿足客運(yùn)車輛的使用要求。

☆通過試驗數(shù)據(jù)可知，油品在試驗客運(yùn)車輛的換油周期達(dá)到40 000 km?？紤]到不同車輛的工況不完全相同，建議把油品在其他客運(yùn)車輛的換油周期暫定為30 000 km，其后進(jìn)行一次油品檢測分析，再制定嚴(yán)格的換油周期。

圖7 試驗油品銅含量隨行車?yán)锍痰淖兓?/p>

圖8 試驗油品鋁含量隨行車?yán)锍痰淖兓?/p>

圖9 試驗油品硅含量隨行車?yán)锍痰淖兓?/p>

[1]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].潤滑油，2015，30（5）:21-27.

[2]張星宇，黃海鵬，朱和菊，等.長城尊龍T600柴油機(jī)油在歐Ⅴ發(fā)動機(jī)上的行車試驗[J]石油商技，2015，（4）:20-24.