SJ汽油机油换油标准的修订

2012-09-28李静杨慧青

润滑油 2012年5期

关键词：换油油品润滑油

李静，杨慧青

(1.中国石油兰州润滑油研究开发中心，甘肃兰州730060;2.中国石化润滑油公司上海研发中心，上海200080)

SJ汽油机油换油标准的修订

李静1，杨慧青2

(1.中国石油兰州润滑油研究开发中心，甘肃兰州730060;2.中国石化润滑油公司上海研发中心，上海200080)

文章主要对国内汽油机油换油标准进行了介绍，指出已有的国标GB/T 8028－1994已不能满足国内高档润滑油产品换油需求。根据SJ汽油机油在不同车型上的试验结果和国内汽车使用的实际情况对SJ汽油机油的换油指标进行了确认和修订。相比GB/T 8028－1994，新标准GB/T 8028－2010增加了闭口闪点、燃油稀释、碱值、铜元素和硅元素等控制项目，删除了开口闪点控制项目。

汽油机油;换油;标准

Abstract:The oil change standard for the domestic gasoline engine oil was described in this paper.It was pointed out that the current GB/T 8028－1994 could not meet the oil change requirements for high－grade lubricants.Based on the experimental results of SJ gasoline engine oil on different types of vehicles and the practical utilization situation of domestic vehicles，the oil change standard of SJ gasoline engine oil was confirmed and revised.Compared with GB/T 8028－1994，closed flash point，fuel dilution，base number，copper element and silicon element etc.were added and the open cup flash point was deleted in the new GB/T 8028－2010.

Key words:gasoline engine oil;oil change;standard

0 引言

近年来，随着国际汽车生产技术的引进、国内轿车业的飞速发展以及汽车进入家庭步伐的加快，我国的轿车保有量飞速发展。润滑油的重要作用之一，是对发动机内部各摩擦元件表面进行润滑，以减少摩擦元件表面的磨损，保证各摩擦元件有效、持久的工作。润滑油经过一段时间的使用后，由于发动机高温、高压、飞溅的机油造成巨大的氧化表面以及落入机油中的燃料、水分、灰尘和金属屑的媒介作用，使润滑油不断氧化变质，润滑效能下降，润滑油的各种性能显著恶化，包括润滑、冷却、清洗、密封等，为了保证发动机能持续、有效地工作，当发动机中的润滑油老化、变质达到一定程度，就必须进行更换。确定车用润滑油合理的换油期，是汽车技术人员、油品研发、应用人员长期研究的重要课题。车用润滑油更换周期是否合理，将直接影响发动机工作效率的发挥，而影响换油期的因素又十分复杂，如内燃机的结构类型、工作状况、润滑油的品质等。润滑油更换周期过短仅就保证润滑效果而言是有利的，但从经济效益的角度考虑，一是增加了润滑油的消耗，造成能源浪费;二是增加了维护的工作量，造成人力、物力上的浪费，导致运输成本增加。若换油周期过长，因润滑油效果下降，易发生发动机拉缸、烧瓦等故障，导致发动机无法正常运行。车用润滑油换油周期的合理确定，对保证汽车发动机持续正常运行，延长发动机使用寿命，降低润滑油的消耗及提高运输效率具有重要的意义。

1 国内外汽油机油换油标准

在润滑油质量一定的条件下，其老化变质的速度主要取决于发动机的技术状况、运行工况及工作环境等因素。车用润滑油随使用地区、使用条件的不同，其老化变质过程的快慢也不相同。

目前，国际上没有权威的组织或机构制定出统一的汽油机油换油指标，国外一些大汽车公司甚至取消了换油期的规定，而以车载OBD报警技术来决定是否要换油。长期以来，我国汽车发动机润滑油一般是依据汽车制造厂商推荐的换油周期即固定周期换油法进行更换。这是一种按固定周期强制换油的方法，也是一种国内汽车发动机普遍使用的方法。但这种换油方法存在一定的弊端，其一没有到期的机油早已变质恶化而未及时更换，会加剧机器的磨损。其二已到期的机油尚好却被强制换掉，造成一定的浪费。另一种为按质换油法，是根据油质老化的程度进行换油。这种方法综合考虑了机器的技术和工作状况、维修质量、使用条件、操作水平对机器的影响，从而克服了固定周期换油的缺点。根据国内外的调查结果估计，按质换油除节约润滑油费用外，可提高机械完好率及减少机械磨损而带来的经济效益最少是节约润滑油费用的5倍。随着我国汽车保有量的飞速增长以及国家对节能、环保、低碳越来越重视，汽油机油按质换油法势在必行。

要想按质换油，就必须要有相应的换油指标。我国在1994年颁布了汽油机油换油国家标准GB/T 8028－94。该标准规定了汽油机油在使用过程中的换油指标，指出使用中的汽油机油如有一项指标达到了换油指标时就应更换新油。但此标准由于颁布的时间较早，其中规定的汽油机油质量级别较低，已不能满足目前国内润滑油市场上高档油品的要求，需要对其进行重新的更新和确认。针对这种情况，中国石油润滑油公司和中国石化润滑油公司联合对汽油机油的换油标准进行重新的确认和修改，新版GB/T 8028－2010汽油机油换油指标已于2010年颁布执行。中国石油润滑油公司兰州润滑油研究开发中心负责对新版GB/T 8028－2010汽油机油中的SJ质量级别的汽油机油开展相关的实车试验和换油指标的修订工作。

2 试验原材料及试验方法

2.1 试验原料

在实车试验中采用的试验油为SJ 10W－30汽油机油，油品的全分析数据见表1。选用93#汽油作为燃油。

2.2 试验车辆

实车试验选用三辆不同排量汽油发动机乘用车。

别克商务:3.0 L六缸电喷汽油发动机;

奥迪A6:2.4 L六缸电喷汽油发动机;

奔驰商务:2.0 L四缸电喷汽油发动机。

2.3 试验分析方法(见表2)

表2 试验分析方法

3 试验结果与讨论

运动黏度是衡量油品油膜强度、流动性的重要指标，不仅是润滑油质量的重要控制指标之一，也是监控油品换油期的关键项目之一。运动黏度变化率反映了油品的油膜强度、流动性的变化情况，是衡量油品氧化衰变程度的重要分析指标之一。试验油样运动黏度的变化反映了油品发生深度氧化、聚合、轻组分挥发生成油泥以及受燃油稀释、水污染和机械剪切的综合结果。一方面由于油品不断氧化变质，可能造成油品黏度不断增长，会增大发动机的动力消耗且可能会堵塞过滤器，甚至会带来泵送困难，从而影响润滑;另一方面由于发动机的剪切可能造成油品黏度下降，会造成发动机油油膜变薄，润滑性能下降，机件磨损加大;而由燃油稀释造成的黏度大幅下降往往会造成拉缸的后果。因此在试验过程中应当对油品黏度及时进行监控，以确保发动机运转正常。100运动黏度变化趋势见图1。

图1 100运动黏度变化趋势

3.2 燃油稀释率

车辆在使用过程中，因种种原因燃料会部分窜入机油油底壳，污染发动机油，而由燃油稀释造成的发动机油黏度的大幅下降往往会造成拉缸的严重后果。对行车试验结束时油底壳机油的燃油稀释情况进行了分析，试验结果见表3。

表3 试验油样燃油稀释分析数据

试验油样的燃油稀释均很小(不大于2%)。通常只有发动机活塞间隙变大或发生不正常磨损等异常情况发生时，燃油才会大量的进入润滑油中。为了能更好地考察润滑油燃油稀释率对润滑油性能的影响，按不同的稀释比例在新油中添加燃油，对燃油稀释对发动机油油膜强度的影响进行了实验室考察，试验结果见表4。

当燃油稀释比例为2%时，对油品的运动黏度和PB值影响不大，但闪点下降幅度非常大;当燃油稀释增加到5%时，油品运动黏度已下降了24.48%已达到换油标准，但对PB值影响不大;当燃油稀释比例增加到10%时，油品运动黏度下降至新油时的60%，最大无卡咬负荷急剧下降，说明油品的抗磨性能大幅度受到影响，并且油品运动黏度下降过大可能会造成油膜变薄不稳定，造成发动机的异常磨损严重则可能导致拉缸。综合上述数据并结合国内车辆的具体情况和行驶条件以及参考国外油公司的推荐值，暂定SJ汽油机油燃油稀释率指标定为“大于5.0%”即更换新油。

3.3 闪点

汽油机油的闪点反映出油品馏分的组成，是确保油品安全运输、储存的重要数据。润滑油在使用中其闪点若有显著下降，则油品可能发生燃油稀释，需引起重视，行车试验结束后对最后的油样(油底壳样)开口闪点和闭口闪点分析结果见表5。

由于试验油样中不可避免存在燃油稀释，采用闭口杯法能更有效地检测燃油稀释对油品闪点的影响。与新油相比，试验油品的闭口闪点数据下降幅度远大于开口闪点，较直观地反映了燃油稀释对油品闪点的影响。作为反映用油安全的关键指标，建议在高档油中采用闭口闪点作为闪点换油指标的测试方法，在用油无论是单级油还是多级油均采用统一的换油指标，为“闭口闪点不低于100”。

3.4 水分

发动机在做功过程中，燃料燃烧生成的水汽以及通过油箱呼吸孔吸入的水汽，无法避免会进入发动机油中，带来对油品的污染。当油品中水含量较少时，水分对油品质量的影响较小;随着油中水分量的增加，有效添加剂被水析出，油品性能下降，油品乳化会加剧，对金属的锈蚀程度也会逐渐增加，导致机件表明锈蚀的产生，发生腐蚀磨损。由于在工作中发动机油始终处于相对较高的温度下(大于80)下，正常情况下油中的水含量均较低，行车试验结束后对最后的油样(油底壳样)水含量分析结果见表6。

表6 行车试验油样水含量分析

为严格控制使用中发动机油的水分，减少油品乳化和防止金属锈蚀、腐蚀磨损等，仍采用GB/T 8028－1994换油指标水分“不大于0.2%(质量分数)”为宜。

3.5 酸值和碱值

油品在使用中受温度、水分或其他因素的影响，油品会逐渐老化变质。随着油品老化程度增加，会产生较多的酸性物质，使油品酸值增加;较大量的酸性物质还会对设备造成一定程度的腐蚀，并会在金属的催化作用下继续加速油品的老化状况，影响发动机正常运行。油品的氧化变稠、酸性产物的产生是汽油机油使用中比较突出的问题之一。而油品的碱值是用于中和燃烧生成的强酸性物质及油品自身氧化产生的有机酸，因此碱值的下降直接反映了油品中添加剂有效组分的消耗、使用性能的下降。国外一些油品公司认为当油品的碱值低于酸值时，油品已无法有效提供中和性能，以此作为换油依据。油品行车试验的结果见图2、图3。

图2 SJ汽油机油总碱值变化趋势

图3 SJ汽油机油总酸值变化趋势

随着行驶里程的增加，油品总酸值增加而碱值下降，每个试验油因其使用环境不同，碱值的下降有快有慢，如奥迪A6试验油样总碱值在刚4000 km时已下降了近一半，而别克商务试验油样的碱值下降较缓慢，至27000 km试验结束时尚有60%碱值余量。为有效保护发动机零部件，保留酸值增加值大于2.0 mgKOH/g的换油指标，同时针对高档汽油机油，建议不单纯以酸值增加值作为换油标准，增加碱值的变化趋势来共同确定是否换油。根据试验情况，规定将“油品碱值减去酸值小于0.5 mgKOH/g”也作为换油指标之一。

3.6 正戊烷不溶物

正戊烷不溶物是反映油品清净分散性能的一个指标，三辆不同试验车油样的行车试验数据均表明油品具有良好的清净分散性能，油品中不溶物含量均未超过0.5%，结合国内车辆的具体情况和行驶条件正戊烷不溶物换油指标为“大于1.5%”即更换新油。

3.7 铁、铜含量

由于新油一般不含铁元素，因此试验油样中铁元素的来源主要是发动机活塞缸套等零部件的磨损。造成异常磨损、油中铁含量迅速增大的主要原因有两种。第一种是设备本身问题，如制造工艺粗糙造成的零部件表面光洁度不高、设备材质问题或装配不当，在车辆运行时由于磨损较大造成油中铁含量增加，且铁磨损颗粒数量较多。第二种原因是由于油品在使用中抗磨性能下降、油品老化等导致发动机零部件的磨损，主要包含了一些小直径的铁磨损颗粒或大直径的铁氧化物磨损颗粒(红色或黑色氧化物磨粒)。见图4。

油品中铜含量的来源主要有发动机轴承的磨损，但由于某些油品配方中可能采用了含铜类添加剂，因此主要对铜元素的增量进行界定。见图5。

图4 SJ汽油机油铁含量变化趋势

图5 SJ汽油机油铜含量变化趋势

随着行驶里程的不断增加，铁元素和铜元素含量平稳增加。结合油品运动黏度和酸碱值数据，分别将油品的Fe元素含量规定为“大于或等于70 μg/g”，将铜含量增长规定为“大于或等于40 μg/g”作为高档汽油机油的换油指标之一。

3.8 硅含量

试验油品中硅元素的来源主要与车辆的行驶环境有关，当车辆行驶于尘土飞扬的恶劣环境中或空气滤清器堵塞，都会造成油中硅含量的大量增加。油中硅含量的增加对发动机零部件是不利的，易造成发动机零部件的磨料磨损。见图6。

图6 SJ汽油机油硅含量变化趋势

除别克商务试验油样上的硅含量在25000 km后急剧增加外，其他两辆车在整个行驶过程中油样随着行驶里程的不断增加，硅元素含量呈平稳增加的趋势，结合其他性能指标将硅含量规定为“大于或等于30 μg/g”即更换新油。

4 小结

综上所述，新版GB/T 8028－2010汽油机油换油标准中SJ汽油机油换油指标的技术要求和试验方法见表7。当使用中的SJ汽油机油有一项指标达到换油指标时应更换新油。

Revision of the Oil Change Standard for SJ Gasoline Engine Oil

LI Jing1，YANG Hui－qing2
(1.PetroChina Lanzhou Lubricating Oil R＆D Institute，Lanzhou 730060，China; 2.Shanghai R＆D Center，Lubricant Company，Sinopec Corp.，Shanghai 200080，China)