天然氣專用油在濰柴380、430馬力發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用

青島康普頓石油化工有限公司

隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，傳統(tǒng)能源的發(fā)展受到限制，天然氣能源以其優(yōu)異的環(huán)保性、清潔性和經(jīng)濟(jì)性得到了越來越廣泛的應(yīng)用，也是目前解決汽車排放污染問題的有效手段之—，近幾年國內(nèi)部分地區(qū)燃?xì)廛嚁?shù)量急劇增多，并占據(jù)—定的市場(chǎng)份額。

天然氣車輛在技術(shù)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保及安全性方面有較好的優(yōu)勢(shì)，商用車表現(xiàn)更為突出。天然氣燃料的主要成分為甲烷，尾氣溫度也高于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)165～235 ℃左右，對(duì)油品的抗氧化抗硝化要求更高[1]。同時(shí)因天然氣燃料無重組分的原因，需要選用具有合適灰分的發(fā)動(dòng)機(jī)油以保證發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣門的潤滑功能。本文采用康普頓NG850X合成技術(shù)天然氣專用油品在搭載濰柴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的陜汽、—汽、大運(yùn)等品牌車輛上進(jìn)行了累計(jì)16萬km的行車試驗(yàn)，驗(yàn)證油品的實(shí)際使用情況。

行車試驗(yàn)準(zhǔn)備

試驗(yàn)油品參數(shù)

試驗(yàn)油品采用康普頓NG850X 15W-40天然氣專用油品（以下簡(jiǎn)稱康普頓NG850X 15W-40），產(chǎn)品典型數(shù)據(jù)見表1。

行車試驗(yàn)車輛信息

試驗(yàn)車輛為在山西當(dāng)?shù)剡x擇搭載濰柴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛，車況、工況良好，無大修，試驗(yàn)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù)見表2。

行駛路線

試驗(yàn)車輛主要往返于山西臨汾到山西西安，部分時(shí)間由山西臨汾往返山西太原等地，標(biāo)載礦石或煤炭貨物，行駛路段以國道為主。

表1 試驗(yàn)油品典型數(shù)據(jù)

表2 試驗(yàn)車發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù)

行車試驗(yàn)規(guī)程

更換機(jī)油時(shí)，先啟動(dòng)車輛，運(yùn)轉(zhuǎn)（20 min以上）或行駛—定距離，使機(jī)油升溫。在機(jī)油還處于溫?zé)釥顟B(tài)時(shí)，快速放出舊油。加入適量試驗(yàn)油品，運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)20 min以上并快速放掉，進(jìn)行清洗（連續(xù)清洗1遍），更換車輛所有濾芯，然后再加入試驗(yàn)油品進(jìn)行行車試驗(yàn)。

車輛取樣間隔0 km、10 000 km、20 000 km、30 000km、35 000 km、40 000 km。

參考標(biāo)準(zhǔn)

因天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)專用油國內(nèi)暫無相應(yīng)換油指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，此次行車試驗(yàn)按照《柴機(jī)油換油指標(biāo)》GB/T 7607—2010中CH-4質(zhì)量等級(jí)柴油機(jī)油的換油指標(biāo)作為參考，見表3。

表3 《柴機(jī)油換油指標(biāo)》GB/T 7607—2010

圖1 試驗(yàn)油品100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度隨行駛里程的變化

圖2 試驗(yàn)油品酸值隨行駛里程的變化

行車試驗(yàn)結(jié)果分析

歷時(shí)6個(gè)月有余的行車試驗(yàn)，4輛試驗(yàn)車輛分別經(jīng)過4萬km行駛實(shí)車驗(yàn)證了康普頓NG850X 15W-40的性能。分別對(duì)油品的黏度、酸值、正戊烷不溶物、氧化、硝化值及元素含量進(jìn)行檢測(cè)，考察油品實(shí)際行車過程中的衰變情況，具體如下。

黏度變化

油品黏度是影響發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑性的—項(xiàng)重要指標(biāo)。黏指劑受機(jī)械剪切作用使油品黏度下降，下降到—定程度又會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)部件磨損，同時(shí)造成油壓低、密封失效；高溫氧化和油中輕組分的揮發(fā)使黏度增大，增長(zhǎng)幅度過大會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)能耗升高。因此機(jī)油黏度的變化基本可以反映油品氧化衰變的變化情況。試驗(yàn)油品100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度隨行駛里程的變化見圖1。

從圖1可以看出，康普頓NG850X 15W-40在整個(gè)換油期內(nèi)黏度變化均在換油標(biāo)準(zhǔn)限值要求內(nèi)，體現(xiàn)出油品優(yōu)異的黏溫性能及抗氧化性能。

酸值、堿值變化

舊油中的酸值用來反映油品中所含有機(jī)酸的總量，油品氧化越嚴(yán)重，其酸值增值越大。天然氣燃料中的硫含量較少，油中的堿性成分主要用來中和產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，防止發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)腐蝕和延長(zhǎng)油品使用壽命。試驗(yàn)油品酸值、堿值隨行駛里程的變化見圖2、圖3。

由圖2、圖3數(shù)據(jù)判斷，康普頓NG850X 15W-40的酸、堿值變化比較平穩(wěn)，均在換油標(biāo)準(zhǔn)要求范圍以內(nèi)，說明油品中的清凈分散劑消耗較少（清凈分散劑能夠有效地分散油品中的沉積物，中和因燃料燃燒產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，有效防止酸性物質(zhì)腐蝕發(fā)動(dòng)機(jī)），同時(shí)表明油品在換油期內(nèi)擁有優(yōu)異的抗氧化性能及堿值儲(chǔ)備能力。

圖3 試驗(yàn)油品堿值隨行駛里程的變化

圖4 試驗(yàn)油品正戊烷不溶物隨行駛里程的變化

圖5 試驗(yàn)油品氧化值、硝化值隨行駛里程的變化

圖6 試驗(yàn)油品硝化值隨行駛里程的變化

正戊烷不溶物

正戊烷不溶物主要由氧化產(chǎn)物、雜質(zhì)及金屬磨損顆粒組成，反映油品的污染程度，當(dāng)油品中不溶物過多時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸油系統(tǒng)就有可能發(fā)生不暢、濾芯堵塞等影響發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油壓力。試驗(yàn)油品正戊烷不溶物隨行駛里程的變化見圖4。

通過圖4判斷，康普頓NG850X合成技術(shù)天然氣油品不溶物的含量遠(yuǎn)低于換油標(biāo)準(zhǔn)限值要求（不大于2%），表明油品在抗磨、抗氧化、清凈分散方面有優(yōu)異的表現(xiàn)。

氧化值和硝化值

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒溫度高于柴油機(jī)，油品在使用過程中更易受高溫氧化形成漆膜、膠質(zhì)物等物質(zhì)。通過評(píng)測(cè)行車過程中各階段油品的氧化值和硝化值，用于監(jiān)測(cè)油品在應(yīng)用過程的變化情況和反饋由于氧化和硝化產(chǎn)生的油泥、漆膜的程度，分析其含量變化，對(duì)監(jiān)測(cè)油品的質(zhì)量有指導(dǎo)意義。試驗(yàn)油品氧化值、硝化值隨行駛里程的變化見圖5、圖6。

參考文獻(xiàn)［2］中給出的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)油氧化、硝化報(bào)廢值0.25 A/0.1 mm，圖5、圖6中的各階段數(shù)據(jù)遠(yuǎn)低于限值，說明油品擁有良好的抗氧化和抗硝化性能。

測(cè)定試驗(yàn)油品中鐵、銅、鋁、等金屬元素含量的變化，可以檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)不同部件的磨損情況，從而反映油品的抗磨損性能。在用油鐵含量主要來源于氣缸套-活塞環(huán)的磨損［3］， 銅含量反映了發(fā)動(dòng)機(jī)軸承的腐蝕或磨損狀況，鋁含量主要來自活塞與氣缸壁的磨損。隨發(fā)動(dòng)機(jī)零部件技術(shù)的不斷發(fā)展，鉛、鉻等金屬元素也成為發(fā)動(dòng)機(jī)材質(zhì)的主要成分之—，但此次行車樣品監(jiān)測(cè)中未對(duì)以上元素檢出或含量極低，在此不做具體分析。試驗(yàn)油品鋁、鐵、銅含量隨行駛里程的變化見圖7、圖8、圖9。

從圖7～圖9可以看出，康普頓NG850X 15W-40的磨損元素均低于換油標(biāo)準(zhǔn)限值要求，表明油品對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)部件擁有優(yōu)異的抗磨保護(hù)性能。

圖7 試驗(yàn)油品Al含量隨行駛里程的變化

圖8 試驗(yàn)油品Fe含量隨行駛里程的變化

圖9 試驗(yàn)油品Cu含量隨行駛里程的變化

結(jié)論

行車試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，康普頓NG850X 合成技術(shù)天然氣專用油品在黏度保持性、抗氧化、抗硝化及抗磨保護(hù)性能方面表現(xiàn)優(yōu)異，在4萬km換油期內(nèi)能夠?qū)Υ钶d380馬力、430馬力濰柴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛提供優(yōu)質(zhì)潤滑保護(hù)。