長(zhǎng)換油期柴油機(jī)油的研究及應(yīng)用

金鵬　徐小紅　湯仲　王?！螘?huì)英

摘要：節(jié)能、環(huán)保、延長(zhǎng)換油期是柴油機(jī)油發(fā)展的主要?jiǎng)恿?。近兩年，長(zhǎng)換油期柴油機(jī)油得到廣泛重視，國(guó)內(nèi)主流OEM也大多提出延長(zhǎng)柴油機(jī)油換油期的要求。昆侖潤(rùn)滑油采用油品配方強(qiáng)化技術(shù)，通過(guò)提高油品的抗氧化和分散等性能實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)油的長(zhǎng)壽命化，研制的油品完成了80000km的行車(chē)試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)在用油的油液監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明：研制油品具有優(yōu)良的黏度保持性、堿值保持性、抗氧化和抗磨損等性能，能夠滿足國(guó)Ⅳ柴油機(jī)對(duì)延長(zhǎng)換油期的要求。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)油；長(zhǎng)換油期；使用試驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TE626.32

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Research and AppIlcation of a Die8eI Engine Oil with Long Oi1 Drain IntervaIs

JtN Peng，XU Xiao-hong，TANG Zhong-ping，WANG Rui，LV Hui-ying

（PetroChina Lanzhou Lubricating oil R&D Institute，Lanzhou 730060，China）

Abstract：Fuel economy，emission and extended Oil drain intervals are the main driving force Of the development Of dieselengine oi1，During the past two years，the diesel engine oll with long oil drain intervals has got more and more attentionMost Of the domestic mainstream OEMs also propose to extend diesel engine oil drain intervals，F(xiàn)ormula reinforcementtechnology was adopted by Kunlun lubricant，And the long life diesel eng。rne oi1 was achieved by enhancing the oxidation re-sistance and dispersant properties and sO On，80000km fieId test WaS finished，Results Of the used Oil analysis and monlto-ring show that the Oil has superior viscosity and TBN retention，anti-oxidation performance，anti-wear performance and sOOn，which make it fully satisfv the requirement of long OiI drain intervals for state emission Ⅳdiesel engines

Key words：diesel engine oiI：long Oll drain intervals；field test

引言

伴隨著節(jié)能、環(huán)保、延長(zhǎng)換油周期的趨勢(shì)，柴油機(jī)油規(guī)格升級(jí)發(fā)展的同時(shí)，也更多地看到了對(duì)用油科學(xué)化、經(jīng)濟(jì)化的重視。有學(xué)者采用燃油比來(lái)考察潤(rùn)滑油的用油水平，一個(gè)國(guó)家潤(rùn)滑油消耗量占燃油消耗量的百分比叫做燃油比，它從一個(gè)角度體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家潤(rùn)滑油的使用狀況。我國(guó)燃油比接近1.6%，遠(yuǎn)高于某些發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)（美國(guó)約1.0%，日本不到0.9%，歐洲約0.8%）水準(zhǔn)，說(shuō)明我國(guó)用油水平較低。柴油機(jī)油的用油差距可能更大。隨著我國(guó)重負(fù)荷柴油機(jī)國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，CI-4柴油機(jī)油逐步步入主流油品的行列。幾年前，CI-4柴油機(jī)油的換油周期普遍在20000km以下，近兩年，國(guó)內(nèi)主流OEM對(duì)油品的換油周期提出40000km、60000km、80000km等不同周期要求，與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)換油期的趨勢(shì)接近。

我國(guó)重負(fù)荷柴油機(jī)國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以后，針對(duì)國(guó)內(nèi)OEM對(duì)柴油機(jī)油長(zhǎng)換油期的要求，昆侖潤(rùn)滑油采用油品配方強(qiáng)化技術(shù)，通過(guò)提高油品的抗氧化和分散等性能實(shí)現(xiàn)了柴油機(jī)油長(zhǎng)壽命化，并完成了80000km的行車(chē)試驗(yàn)，效果較好。

1.影響柴油機(jī)油長(zhǎng)壽命化的因素

車(chē)輛或發(fā)動(dòng)機(jī)本身設(shè)計(jì)是影響柴油機(jī)油使用壽命的最主要因素。延遲噴射、EGR等技術(shù)導(dǎo)致了柴油機(jī)油中煙炱含量的增高，煙炱是柴油機(jī)油最主要的污染物，其會(huì)引起油品黏度過(guò)快增長(zhǎng)和加劇磨損，直接影響換油周期。發(fā)動(dòng)機(jī)本身的高溫會(huì)加劇油品的氧化和硝化，直接影響換油周期。發(fā)動(dòng)機(jī)的密封性會(huì)影響水分、灰塵等進(jìn)人油品中的數(shù)量，直接影響換油周期。潤(rùn)滑油系統(tǒng)的容量會(huì)影響污染物的濃度，容量越大抵抗污染物的能力越強(qiáng)，直接影響換油周期。濾清器的容量和效率，會(huì)影響對(duì)污染物的過(guò)濾能力，從而影響污染物在油品中的濃度，直接影響換油周期。

車(chē)輛或發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行環(huán)境也是影響柴油機(jī)油長(zhǎng)壽命化的主要因素之一。長(zhǎng)期在高溫環(huán)境下運(yùn)行，會(huì)加劇油品的氧化和硝化，直接影響換油周期。長(zhǎng)期在灰塵大、污染重的環(huán)境下運(yùn)行，會(huì)使油品中污染物含量增多，直接影響換油周期。長(zhǎng)期在高負(fù)載的工況下運(yùn)行，會(huì)加劇油品的老化，直接影響換油周期。

排除車(chē)輛或發(fā)動(dòng)機(jī)本身設(shè)計(jì)情況、運(yùn)行環(huán)境等因素，柴油機(jī)油的自身性能也是影響柴油機(jī)油長(zhǎng)壽命化的重要因素。油品的分散性能，反映了對(duì)污染物的控制能力，直接影響換油周期。油品的抗氧化性能，反映了油品抗老化的能力，直接影響換油周期。

2.長(zhǎng)換油期柴油機(jī)油的研制

2.1提高油品的分散性

柴油機(jī)油中的污染物包括水、柴油、冷卻液、灰塵、煙炱等，在正常運(yùn)行工況下，主要的污染物為煙炱。煙炱是由多種物質(zhì)組成的混合物，其主要成分為石墨化炭黑，它在潤(rùn)滑油中以固體不溶物的形式存在。煙炱的含量高低和結(jié)構(gòu)形式直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和柴油機(jī)油的耐久性。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，潤(rùn)滑油中煙炱含量越來(lái)越高，大量煙炱的聚集會(huì)造成濾網(wǎng)堵塞而影響供油、油品黏度增大而流動(dòng)性變差、同時(shí)會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)缸套一活塞環(huán)部分和進(jìn)排氣閥系部分的磨損加劇，這一系列不利因素的產(chǎn)生，要求發(fā)動(dòng)機(jī)油具有更優(yōu)越的煙炱分散性能。實(shí)驗(yàn)室通過(guò)分散強(qiáng)化技術(shù)來(lái)加強(qiáng)油品的煙炱分散性，采用自建模擬臺(tái)架對(duì)分散體系進(jìn)行了考察，見(jiàn)圖1。

由圖1可見(jiàn)，配方5煙炱分散性?xún)?yōu)異，實(shí)驗(yàn)室采用Mack T-8E對(duì)其分散性進(jìn)行了進(jìn)一步驗(yàn)證，見(jiàn)圖2。

南圖2可見(jiàn)，4.8%煙炱時(shí)黏度增長(zhǎng)為1.4，遠(yuǎn)好于CI-4不大于l.8的指標(biāo)要求。

2.2提高油品的抗氧化性能

油品的抗氧化性能通過(guò)程序ⅢF臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)定，抗氧化性能優(yōu)異的油品具有良好的抑制油品黏度增長(zhǎng)的能力。實(shí)驗(yàn)室通過(guò)氧化強(qiáng)化技術(shù)來(lái)加強(qiáng)油品的抗氧化性能，并通過(guò)該臺(tái)架，對(duì)油品的抗氧化性能進(jìn)行了驗(yàn)證，見(jiàn)圖3。

由圖3可見(jiàn)，cI-4的通過(guò)指標(biāo)為黏度增長(zhǎng)不大于275%，而試驗(yàn)油僅為23.3%，抗氧化性能優(yōu)異。

實(shí)驗(yàn)室通過(guò)配方強(qiáng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了油品優(yōu)異的分散性和抗氧化等性能，并通過(guò)行車(chē)試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證使用性能和換油周期。

3.油品使用試驗(yàn)

試驗(yàn)油為長(zhǎng)換油期柴油機(jī)油15W-40。試驗(yàn)車(chē)輛為兩臺(tái)滿足國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)柴重卡。

3.1運(yùn)動(dòng)黏度的變化

機(jī)油運(yùn)動(dòng)黏度的變化趨勢(shì)是反映油品實(shí)際使用性能的重要理化指標(biāo)之一，柴油機(jī)油在實(shí)際使用過(guò)程中的抗剪切能力、抗氧化等能力可通過(guò)運(yùn)動(dòng)黏度的變化程度來(lái)表征。在使用過(guò)程中，多級(jí)油的運(yùn)動(dòng)黏度的變化趨勢(shì)通常是先降低再升高，這主要是因?yàn)閯偸褂玫男掠褪馨l(fā)動(dòng)機(jī)摩擦副的剪切作用，油品中的黏度指數(shù)改進(jìn)劑被剪切成小分子，致使油品運(yùn)動(dòng)黏度下降；其后隨著發(fā)動(dòng)機(jī)使用時(shí)間的延長(zhǎng)，油品發(fā)生氧化并生成大分子膠質(zhì)，再加上磨損金屬的催化氧化以及燃燒不完全產(chǎn)物煙炱的作用，使油品運(yùn)動(dòng)黏度緩慢回升，當(dāng)升高到一定程度時(shí)，將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑不良，產(chǎn)生事故的可能性增大。試驗(yàn)過(guò)程中油品100°c運(yùn)動(dòng)黏度隨試驗(yàn)里程的變化趨勢(shì)見(jiàn)圖4。

由圖4可見(jiàn)，試驗(yàn)油在使用過(guò)程中100℃運(yùn)動(dòng)黏度變化平穩(wěn)，沒(méi)有因剪切造成黏度大幅度下降和老化造成黏度大幅度上升，說(shuō)明油品具有穩(wěn)定的抗剪切和抗氧化性能，能夠很好地滿足試驗(yàn)車(chē)輛的潤(rùn)滑需求。

3.2酸值和堿值的變化

柴油機(jī)油的酸值源于油品在使用中高溫氧化產(chǎn)生的中間產(chǎn)物及燃燒產(chǎn)生的部分酸性物質(zhì)，這些物質(zhì)的存在表現(xiàn)為油品的酸值增大。在跟蹤試驗(yàn)過(guò)程中，油品總酸值的變化預(yù)示著其氧化衰變的程度，油品的酸值逐漸增大，不僅會(huì)造成機(jī)械腐蝕，同時(shí)還會(huì)促進(jìn)潤(rùn)滑油變質(zhì)，生成油泥，增加機(jī)械磨損，通過(guò)酸值的變化程度可以判斷油品在使用中的變質(zhì)程度。試驗(yàn)油的酸值變化情況見(jiàn)圖5。

由圖5可見(jiàn)，試驗(yàn)油在使用過(guò)程中酸值變化平穩(wěn)，沒(méi)有出現(xiàn)酸值的大幅度上升，說(shuō)明油品具有良好的抗氧化能力。

柴油機(jī)油的堿值來(lái)源于油品中的堿性添加劑，其變化預(yù)示油品堿值儲(chǔ)備能力的變化，表明油品添加劑體系中某些有效組分的下降或消耗情況，同時(shí)也反映油品清凈分散能力降低的程度。在使用中由于柴油機(jī)油中的堿性添加劑要中和氧化及燃燒而產(chǎn)出的酸性物質(zhì)，從而使堿性添加劑損耗，致使油品的堿值下降。試驗(yàn)油的堿值變化情況見(jiàn)圖6。

由圖6可見(jiàn)，試驗(yàn)油在使用過(guò)程中堿值變化平穩(wěn)，沒(méi)有出現(xiàn)堿值大幅度下降，說(shuō)明油品具有良好的堿保持能力。

3.3金屬元素含量的變化

通過(guò)對(duì)在用柴油機(jī)油中磨損金屬元素含量的監(jiān)測(cè)，可判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作正常，油品中磨損金屬元素呈平穩(wěn)上升趨勢(shì)，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。試驗(yàn)過(guò)程油品銅、鐵、鉛、鋁、鉻含量的變化見(jiàn)圖7～圖ll。

由圖7～圖11可見(jiàn)，磨損金屬含量變化平穩(wěn)，始終處于正常范圍，說(shuō)明試驗(yàn)油具有優(yōu)異的抗磨損性能。

4.結(jié)論

（1）車(chē)輛或發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)情況、車(chē)輛或發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行環(huán)境、柴油機(jī)油的自身性能都是影響柴油機(jī)油長(zhǎng)壽命化的因素。

（2）昆侖潤(rùn)滑油采用油品配方強(qiáng)化技術(shù)，通過(guò)提高油品的抗氧化和分散等性能實(shí)現(xiàn)了柴油機(jī)油的長(zhǎng)壽命化。

（3）研制的油品完成了80000km的行車(chē)試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)在用油的油液監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明：研制的油品具有優(yōu)良的黏度保持性、堿值保持性、抗氧化和抗磨損等性能，能夠滿足國(guó)Ⅳ柴油機(jī)對(duì)延長(zhǎng)換油期的要求。