气体发动机专用油在“油改气”出租车上适应性考察

2014-02-06石娜韩军英刁仁钦李飞

汽车零部件 2014年3期

石娜,韩军英,刁仁钦,李飞

(青岛康普顿科技股份有限公司,山东青岛 266101)

0 引言

随着人们节能和环保意识的逐渐增强，各国对大气质量的控制以及对汽车排放的要求更加严格，天然气凭借其燃烧后优异的环保排放性能、高效能的热力学性能以及较为丰富的储量得到越来越广泛的应用[1]。有资料显示：截至2011年，我国天然气汽车保有量从2000年的不足1万辆发展到100万辆，成长为亚太第四、世界第六大天然气汽车市场[2]。其中，在原有的汽/柴发动机基础上改装成天然气发动机，即“油改气”车，由于技术比较简单，费用较低，且可降低运营成本，在出租车上用得比较普遍。截至2011年，青岛“油改气”出租车已超四成[3]，2012年青岛开发区出租车已全部完成“油改气”[4]，广州、武汉、成都等城市的“油改气”出租车也已经形成规模，部分城市的比例已经超过90%[5]。

由于“油改气”发动机的运行工况与改装前汽油发动机的差别较大，目前使用的汽油机油不能够完全满足此类车辆的性能要求，需要专用润滑油。文中使用康普顿CNG/LNG天然气发动机专用油及国内某知名品牌燃气发动机专用油在青岛“油改气”出租车上进行6 000 km实际行车试验，以考察气体发动机专用油在“油改气”出租车上的使用效果。试验结果表明：两个品牌的气体发动机专用油都能够满足“油改气”出租车的使用性能要求，且康普顿CNG/LNG天然气发动机专用油比国内某知名品牌燃气发动机专用油性能更稳定，氧化衰变速度慢，具有更好的抗氧化性能和清净分散性能。

1 试验部分

1.1 试验用油

试验使用康普顿CNG/LNG天然气发动机专用油 15W/40及国内某知名品牌燃气发动机专用油 15W/40，其主要理化性能指标见表1。

1.2 试验车辆

选用青岛市兄弟乐汽修车厂的3辆车况良好、路况相近(频繁加速、减速、停车、怠速)的“油改气”出租车，具体技术参数及使用油品见表2。

表2 试验车主要技术参数及使用油品

1.3 试验过程简述

试验前对试验车辆进行认真检查，确保车辆发动机工作正常，使用路邦S-22引擎清洗油精及试验油品清洗发动机，并更换机油滤清器及空气滤清器，以确保试验结果准确可靠。试验过程中，分别在0、2 000、3 000、4 000、6 000 km进行热车取样，并严格控制每次取油200 mL，取样后补加相应数量的新油。

2 结果与讨论

试验全程共取15个样品，分别检测运动黏度、水分、闪点、酸值、正戊烷不溶物等指标，由于目前我国没有关于气体发动机专用油的换油指标，故参考GB/T 8028-2010《汽油机油换油指标》中SL的换油指标[6]来分析油品的变化情况，见表3。

表3 GB/T 8028-2010《汽油机油换油指标》

2.1 运动黏度

运动黏度是液体流动时内摩擦力的量度，是润滑油最重要的物理特性之一，对润滑油的流动性和它在摩擦表面形成的油膜的厚度有较大影响。黏度较大的润滑油流动性差，不易流到摩擦面之间，冷却和冲洗作用较差，摩擦面温度较高，不利于节能；反之，润滑油黏度过小，在较高负荷下，润滑油膜变薄而容易被破坏，使摩擦面容易产生磨损和擦伤。

对于使用中的发动机油来说，如果油品运动黏度升高幅度过大，将造成油品流动不畅、滤清器发生堵塞等现象，运动黏度增加可能是油品发生氧化、污染物增加、高黏度油品混入等因素造成的；而油品运动黏度降低幅度过大，则不能保持足够的油膜厚度及强度，造成磨损，黏度降低则可能是低黏度油、水、冷却液或/和燃料混入，油品中的高分子聚合物受剪切力破坏而降解导致的[7]。

行车试验中，油品的运动黏度变化情况见图1。

从图1可见：1号车油样的运动黏度的变化率绝对值低于5%，2号车及3号车油样的运动黏度的变化率绝对值低于2.5%，与国标GB/T 8028-2010《汽油机油换油指标》中运动黏度变化率绝对值低于20%的换油指标相比，均具有较大的富余量，表明康普顿CNG/LNG天然气发动机专用油及国内某知名品牌燃气发动机专用油均具有良好的黏度保持能力和抗氧化性能。

2.2 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；随着油中水含量的增加，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，导致机件表面锈蚀的产生，发生腐蚀磨损。由于在工作中发动机机油始终处于相对较高的温度下(大于80 ℃)，正常情况下油中水含量均较低[8]。

行车试验中，随着里程数的增加，3辆车油品的水分含量均为痕迹，说明油品在试验过程中，没有受到水的污染，车辆发动机运行正常。

2.3 闪点

闪点是油品安全性的指标，同时也可以反映润滑油消耗量的大小。闪点表征油品着火燃烧的危险程度，习惯上也正是根据闪点对危险品进行分级，闪点越低越危险，越高越安全。在油品使用过程中，闪点也有重要意义，如：若发现机油闪点有显著下降，说明该油品已被燃料稀释，需及时更换油品并检修发动机[9]。

行车试验中油品的闪点变化情况见图2。

从图2可见：3辆车油品的闪点均保持在215 ℃以上，在整个行驶过程中，闪点没有发生明显的降低，说明3辆车运行正常。

2.4 酸值

酸值的变化反映了油品被氧化和添加剂消耗降解状况，是反映油品抗氧化性能的指标。在高温条件下，燃料燃烧时所生成的酸性氧化物以及机油因氧化而生成的酸性产物不断增加，使酸值不断增大；另一方面因酸性添加剂的消耗引起酸值下降和碱性添加剂对所产生酸性物质的中和，使酸值下降，酸值变化是这2种作用的综合反映[9]。

行车试验中油品的酸值变化情况见图3。

从图3可见：1号车和2号车油品的酸值变化总体缓慢，行驶里程达到6 000 km后，1号车油品酸值增加量为0.07 mg/g，2号车油品酸值增加量为0.04 mg/g，远低于国标GB/T 8028-2010《汽油机油换油指标》中酸值增加量低于2.0 mg/g的换油指标，这表明康普顿CNG/LNG天然气发动机专用油碱值储备能力好，具有良好的抗氧化性能。3号车油品酸值一直处于下降状态，并在3 000 km后出现明显减小，虽然酸性添加剂的消耗会引起酸值下降，但仍不能很好解释该现象，需要进一步研究。

2.5 正戊烷不溶物

正戊烷不溶物主要反映油品氧化变质、添加剂消耗、发动机金属磨损以及油品被污染的程度，与油品清净分散性能也有较大关系[10]。油品在使用中，氧化油泥、磨损金属屑及外来灰尘等会导致正戊烷不溶物增大，当正戊烷不溶物超过某一限度，不溶物析出沉积，堵塞油道和机油滤清器等，造成设备缺乏有效润滑[7]。

行车试验中油品的正戊烷不溶物变化情况见图4。

从图4可见：1号车和2号车油品的正戊烷不溶物很小，都没有超过0.35%，远低于国标GB/T 8028-2010《汽油机油换油指标》中正戊烷不溶物低于1.5%的换油指标，3号车油品的正戊烷不溶物较大，最大值为1.28%，不过仍在换油指标内。这表明康普顿CNG/LNG天然气发动机专用油比国内某知名品牌燃气发动机专用油油品性能更稳定，氧化衰变速度慢，具有更好的抗氧化性能和清净分散性能。