昆侖CI-4 10W-30在歐曼重卡上的應(yīng)用

段況華，蒲麗娜，楊雪，王鵬，焦軍平，金鵬

(1.中國石油蘭州潤滑油研究開發(fā)中心，甘肅 蘭州 730060；2.中國石油蘭州潤滑油廠，甘肅 蘭州 730060； 3.中國石油克拉瑪依潤滑油廠，新疆 克拉瑪依 834003)

0 引言

節(jié)能、環(huán)保、延長換油期是潤滑油的發(fā)展方向[1]。歐洲柴油機(jī)油的換油期在6～15萬公里，美國柴油機(jī)油的換油期在2～8萬公里，而我國柴油機(jī)油的換油期在2萬公里左右，遠(yuǎn)落后于歐美發(fā)達(dá)國家。近年來，隨著我國車輛發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、柴油燃油和柴油機(jī)油質(zhì)量水平的提升，在各大汽車制造商及各大潤滑油公司的推動(dòng)努力下，柴油機(jī)油換油期實(shí)現(xiàn)了從2萬公里到6～10萬公里的水平，甚至更長的換油里程。柴油機(jī)油換油期的大幅提高，一方面更符合先進(jìn)的節(jié)能環(huán)保理念，減少了車輛的換油次數(shù)，從而減少了廢機(jī)油的生成量以及帶來的處理成本，也節(jié)約了我國的基礎(chǔ)油資源和添加劑資源；另一方面為客戶減少了整車全生命周期運(yùn)營成本，為終端客戶帶來實(shí)實(shí)在在的好處，減少車輛換油次數(shù)從而降低了終端客戶使用車輛的保養(yǎng)費(fèi)和誤工時(shí)間成本，提高了實(shí)際出勤率和經(jīng)濟(jì)效益。因此長壽命柴油機(jī)油是我國油品的發(fā)展趨勢，將會(huì)被越來越多的終端客戶所接受[2]。

影響柴油機(jī)油長壽命化的因素有很多，車輛或發(fā)動(dòng)機(jī)情況是影響柴油機(jī)油使用壽命的主要因素，油品的分散及抗氧化等性能是否優(yōu)異也是能否實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)油長壽命的關(guān)鍵因素[3]。老舊車輛例如國四排放之前的車輛、行駛里程超過其報(bào)廢里程3/4的車輛、發(fā)動(dòng)機(jī)大修過的車輛、長期超載的車輛、長期處于爬坡或在惡劣工況下運(yùn)載的車輛都不建議選用長壽命柴油機(jī)油。發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼容積過小，會(huì)導(dǎo)致機(jī)油的升熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷的提高；延遲噴射、廢氣再循環(huán)(EGR)等技術(shù)會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)油中煙炱含量的增高，導(dǎo)致油品黏度過快增長甚至堵塞機(jī)油濾清器，引起發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)、缸套、凸輪、閥系等部件磨損；渦輪增壓、高壓共軌技術(shù)提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率，柴油機(jī)油工作溫度更高；這些都會(huì)對(duì)油品的換油期產(chǎn)生影響。一般來說，長途運(yùn)輸牽引車輛行駛工況良好，發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件相對(duì)穩(wěn)定不苛刻，運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，客戶對(duì)長壽命柴油機(jī)油為歡迎態(tài)度，長壽命柴油機(jī)油產(chǎn)品更容易推廣，所以目前長壽命柴油機(jī)油主要應(yīng)用在長途運(yùn)輸?shù)臓恳嚿稀?/p>

中國石油潤滑油公司通過配方強(qiáng)化技術(shù)，提高了油品的抗氧化性和分散性能，研制了系列長壽命柴油機(jī)油產(chǎn)品，并通過大量的行車試驗(yàn)驗(yàn)證。另外，目前文獻(xiàn)中報(bào)道的長壽命柴油機(jī)油多為15W-40黏度級(jí)別產(chǎn)品，鮮見10W-30黏度級(jí)別產(chǎn)品。本項(xiàng)目是在20輛歐曼ETX牽引車上，裝載昆侖CI-4 10W-30長壽命柴油機(jī)油進(jìn)行行車試驗(yàn)，確定了該油品在同類車輛上的換油期。

1 試驗(yàn)內(nèi)容

為驗(yàn)證昆侖CI-4 10W-30油品在歐曼ETX牽引車上能否滿足10萬公里換油期的要求。本試驗(yàn)在20輛裝載福田康明斯ISGE5發(fā)動(dòng)機(jī)的歐曼ETX牽引車上，裝配長效機(jī)油濾清器，裝載昆侖CI-4 10W-30長壽命柴油機(jī)油，按照試驗(yàn)里程上浮20%的原則，進(jìn)行12萬公里行車試驗(yàn)，確定油品能否滿足10萬公里換油要求。試驗(yàn)期間采集油品，監(jiān)測油品的運(yùn)動(dòng)黏度、酸值、堿值、金屬元素等指標(biāo)，反映油品的性能變化情況和發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部磨損情況。

1.1 試驗(yàn)車輛

試驗(yàn)車輛選用北京市京順達(dá)物資有限公司運(yùn)營中的20輛歐曼ETX5系重卡牽引車，車輛從事轎運(yùn)車業(yè)務(wù)，發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為ISGE5-320國五柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。試驗(yàn)車輛具體信息見表1。

表1 車輛信息

1.2 試驗(yàn)用油

本次試驗(yàn)油品選用中國石油潤滑油公司研制的昆侖CI-4 10W-30長壽命柴油機(jī)油，其性能理化數(shù)據(jù)見表2。

表2 昆侖CI-4 10W-30理化數(shù)據(jù)

1.3 試驗(yàn)方案

首先對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的潤滑系統(tǒng)進(jìn)行徹底清洗，用試驗(yàn)油品對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)清洗，清洗時(shí)間30 min，然后放凈清洗油，建議對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)清洗1～2次。整個(gè)清洗過程結(jié)束后，更換機(jī)濾，將試驗(yàn)油品按規(guī)定油量加入油箱中，加油過程保證規(guī)范，避免污染物的侵入。車輛發(fā)動(dòng)機(jī)裝入新油并運(yùn)行10～20 min后，取出150 mL的樣品作為0 km油樣。監(jiān)控試驗(yàn)車輛運(yùn)行里程，按照試驗(yàn)采樣里程計(jì)劃進(jìn)行采集樣品。根據(jù)每次油品檢測結(jié)果，進(jìn)一步確定下一步試驗(yàn)計(jì)劃和采樣計(jì)劃。每次采樣完成后，需補(bǔ)加等量的新油。若車輛需額外補(bǔ)加油，應(yīng)記錄補(bǔ)油的里程和補(bǔ)油量。采樣須在車輛停止運(yùn)行20 min內(nèi)完成，如果車輛停運(yùn)20 min以上時(shí)，采樣須怠速運(yùn)行15 min后進(jìn)行采樣，采集定量樣品，封裝于試驗(yàn)指定清潔容器內(nèi)，貼好標(biāo)簽、做好標(biāo)識(shí)，并按時(shí)交付給指定的油品檢測公司進(jìn)行油品檢測，跟蹤油品數(shù)據(jù)分析情況[4]。

1.4 試驗(yàn)方法

油品的運(yùn)動(dòng)黏度、酸值、堿值、金屬元素指標(biāo)檢測方法見表3。

表3 油品檢測方法

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 運(yùn)動(dòng)黏度

運(yùn)動(dòng)黏度是油品的重要指標(biāo)之一，反映油品流動(dòng)過程中內(nèi)部摩擦力的大小。油品運(yùn)動(dòng)黏度小，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能效果，但油膜容易破裂引起發(fā)動(dòng)機(jī)部件磨損；運(yùn)動(dòng)黏度大，油品的油膜強(qiáng)度大可以為發(fā)動(dòng)機(jī)部件提供更好保護(hù)，防止發(fā)動(dòng)機(jī)部件磨損情況，但運(yùn)動(dòng)黏度過大，卻會(huì)影響油品的泵送速度，發(fā)動(dòng)機(jī)不能及時(shí)將潤滑油泵送到需要潤滑的發(fā)動(dòng)機(jī)部位提供潤滑造成部件磨損。柴油機(jī)油運(yùn)動(dòng)黏度會(huì)隨著使用過程而變大或變小，因摩擦副之間的高速運(yùn)動(dòng)將油品內(nèi)黏度指數(shù)改進(jìn)劑等大分子剪切為小分子而造成油品運(yùn)動(dòng)黏度變小；因油品的氧化、硝化、硫化反應(yīng)造成分子交聯(lián)生成大分子膠質(zhì)而油品運(yùn)動(dòng)黏度變大；發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不完全產(chǎn)物煙炱會(huì)由活塞與缸套壁間隙進(jìn)入柴油機(jī)油中造成油品運(yùn)動(dòng)黏度增大。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)油運(yùn)動(dòng)黏度的變化情況一定程度上可以反應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)油的衰變情況。試驗(yàn)過程中油品的100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度隨試驗(yàn)里程的變化趨勢見圖1[5]。

圖1中，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)油品100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度最大值為12.1 mm2/s，運(yùn)動(dòng)黏度最大增值為0.2 mm2/s。試驗(yàn)過程中油品運(yùn)動(dòng)黏度變化趨勢平穩(wěn)，變化幅度較小，說明油品運(yùn)動(dòng)黏度保持性好，可以很好地滿足車輛的潤滑要求。

2.2 酸值

酸值主要監(jiān)測油品中某些功能劑的消耗情況及油品的老化程度。在用柴油機(jī)油的酸值增加主要來自兩方面：一是油品高溫氧化產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，二是燃料燃燒生成的酸性物質(zhì)。酸值增值過大，說明油品產(chǎn)生了大量的酸性物質(zhì)，會(huì)促進(jìn)變質(zhì)，生成油泥，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成一定程度的機(jī)械腐蝕，同時(shí)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(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。試驗(yàn)過程中油品的酸值隨試驗(yàn)里程的變化情況見圖2。

圖2 油品酸值隨試驗(yàn)里程的變化情況

由圖2可見，隨著試驗(yàn)里程的增加，油品酸值逐漸增大，變化趨勢平穩(wěn)；試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，油品酸值最大增值為3.29 mgKOH/g，堿值為8.9 mgKOH/g，未出現(xiàn)酸堿值交叉現(xiàn)象，該油品仍具有很好的清凈性及堿儲(chǔ)備性。另外，研究表明，柴油機(jī)油酸值方法不能用于測定油品的絕對(duì)酸性來預(yù)測油品的使用狀態(tài)下的性能，目前還沒有發(fā)現(xiàn)油品酸值和軸承腐蝕之間有必然的聯(lián)系。因此試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，油品仍具有很好的清凈性和堿儲(chǔ)備性，可滿足車輛的使用要求。

2.3 堿值的變化情況

柴油機(jī)油中都含有堿性添加劑，用于中和油品氧化或燃料燃燒生成的酸性物質(zhì)，以避免酸性物質(zhì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)部件的腐蝕和加速油品的衰敗。柴油機(jī)油的堿值反映了油品抑制氧化和中和酸性物質(zhì)能力的強(qiáng)弱，如果堿值下降到一定程度，油品就會(huì)失去中和酸性物質(zhì)的能力，會(huì)引起油泥增多，發(fā)動(dòng)機(jī)部件有可能產(chǎn)生腐蝕、磨損等現(xiàn)象。試驗(yàn)過程中油品的堿值隨試驗(yàn)里程的變化情況見圖3。

從圖3可以看出，隨著油品使用里程的增加，油品堿值呈現(xiàn)平穩(wěn)的下降趨勢，說明油品中的堿性添加劑中和了油品中的酸性物質(zhì)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油機(jī)油起到了保護(hù)作用。行車試驗(yàn)結(jié)束后，油品堿值下降率為25%左右，仍然具有很好的堿儲(chǔ)備性，可以繼續(xù)為油品和發(fā)動(dòng)機(jī)提供保護(hù)[6]。

圖3 油品堿值隨試驗(yàn)里程的變化情況

2.4 金屬元素含量的變化情況

發(fā)動(dòng)機(jī)部件磨損及腐蝕都會(huì)導(dǎo)致使用油品的金屬含量增高，因此通過監(jiān)測油品中金屬元素含量的變化情況，可以掌握發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損情況。發(fā)動(dòng)機(jī)工作正常，油品中磨損金屬元素成平穩(wěn)上升趨勢，如果金屬元素含量急劇增加則表明發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生了明顯的磨損[3]。試驗(yàn)過程中油品鐵、鉛、鋁、鉻含量的變化見圖4～圖7。

圖4 油品鐵含量隨試驗(yàn)里程的變化情況

圖5 油品鉛含量隨試驗(yàn)里程的變化情況

圖7 油品鉻含量隨試驗(yàn)里程的變化情況

從圖4～圖7可以看出，油品中鐵、鉛、鋁、鉻磨損金屬含量變化趨勢平穩(wěn)，始終處于正常范圍，說明

車輛工作正常，油品使用性能良好。

3 結(jié)論

昆侖CI-4 10W-30長壽命柴油機(jī)油產(chǎn)品在歐曼ETX5系重卡牽引車上完成12萬公里行車試驗(yàn)，試驗(yàn)中油品各項(xiàng)指標(biāo)變化平穩(wěn)且正常，油品性能表現(xiàn)良好，可滿足該類車10萬公里實(shí)際換油要求。