机油对车辆燃油经济性的影响研究

龙金世 王静

奇瑞汽车股份有限公司 安徽省芜湖市 241009

1 引言

为应对汽车燃料消耗快速增长及由此引起的能源和环境问题，工信部制定了《乘用车燃料消耗量第四阶段标准》，标准要求到2020年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至5.0L/100km，节能型乘用车燃料消耗量降至4.5 L/100km以下。为此，国内各大汽车厂展开大量降油耗方案研究，而对发动机机油的研究也逐渐增多起来。

本文从机油加注量和减摩剂两方面研究了对发动机性能的影响。通过发动机性能台架及整车工况试验验证了不同的发动机油对整车燃油经济性的影响。

2 机油加注量对发动机扭矩性能的影响

发动机加注机油量的多少要有大量的试验验证，如果机油量不够会导致油压不足，影响运动部件润滑；机油量过多会造成曲轴连杆的运转阻力增大，搅油机械损失增加，从而影响整车的燃油经济性、加速动力性及排放性能，所以不论是新车加注新机油还是旧车更换机油时都不宜过多或过少。

以E4G16发动机为例，在发动机台架上用测功机反拖发动机进行不同的机油加注量测试，测其反拖扭矩变化。发动机参数见表1，不同机油加注量对应的发动机倒拖扭矩变化对比见图1、图2。

结果分析：以3.5L加注量为基础，每隔250ml间隔加注，当加注量达到4.25L，发动机转速在超过4000rpm时，倒拖扭矩明显增加，而在加注量达到4.5L时，全转速范围内倒拖扭矩均明显增加，最高达到3N.m。

而在实际使用中，用户自己更换机油或在4S店更换机油时，均存在机油加注至标尺刻度上限现象，这势必导致发动机摩擦功偏高，整车燃油经济性变差。

3 机油减摩剂对车辆燃油经济性的影响

3.1 机油减摩剂节能降耗的理论分析

机油的节能效果与自身粘度及使用的减摩剂类型、用量有直接关系。在流体润滑条件下，机油的粘度越低、则其燃油经济性越好；德国学者斯特里贝克曲线理论介绍了摩擦系数随润滑状态的变化趋势，在边界润滑和混合润滑区域，通常通过加入减摩剂来降低金属表面的摩擦系数。减摩剂是一种能够降低摩擦面摩擦系数的物质，通过极性基团吸附在摩擦表面上，形成分子定向吸附膜或者化学反应膜，阻止金属间的接触，从而降低摩擦，实现降摩擦功进而降低油耗的目的。减摩剂既有有机金属化合物，如有机钼、有机铜等；也有无灰型的有机化合物，如羧酸及其衍生物、有机胺及其衍生物、多元醇酯、硼酸脂等。有机金属化合物减摩剂是在发动机油中应用较广泛的一类产品。

发动机摩擦部件对摩擦损失的贡献见表2[1，2]。由表2可见，内燃机44%的摩擦损失产生在活塞区域，而该区域主要处在边界润滑区域。

3.2 机油减摩剂减摩节能效果验证

试验采用SM 5W-30机油为基础，分别添加不同类型和比例的减摩剂，看对整车NEDC工况油耗的贡献。试验前做方案策划，确保每次发动机更换机油后油道内被冲洗干净，机油加注量一致。每种油品进行两次测试，并在最后一次复测原油结果，看原油测试结果的一致性。

表1 发动机性能参数

表2 发动机摩擦部件摩擦损伤贡献比例

表3 不同类型减摩剂对整车油耗的贡献

减摩剂分为A、B、C三种类型，B类型再分两种（依据用量比例不同分为B1和B2），C类型再分两种（依据用量比例不同分为C1和C2），试验结果见表3。

在整车排放实验室通过碳平衡法测试NEDC工况下油耗，结果表明不同型号减摩剂对整车节油效果差异较大，而同一型号不同剂量的减摩剂对整车节油效果差异也较大，说明减摩剂的类型及剂量对整车节能效果均有较大的影响。

4 小结

4.1 机油粘度影响发动机本体的摩擦功，通过在机油里添加不同类型和比例的减摩剂可有效降低发动机摩擦功，从而降低整车油耗。

4.2 机油加注量对发动机的摩擦功也有影响，当超过一定量时，摩擦功增加明显，机油加注时用量要合适，不能过多或过少。

[1] Wilk A M，Abraham D W，Dohner RB.An Investigation into the Effect of Zinc Dithiophosphate on ASTM Sequence VIA Fuel Economy[R]. SAE paper 961914，1996.

[2] Supp A J，Wilk A M，Dohner R B.An Investigation into the Effect of Viscosity Modifiers and Base Oils on ASTMVIA Sequence Fuel Economy[R].SAE paper 972925，1997.

[3] 谢惊春，润滑油，节能型汽油机油及有机钼减摩剂减摩性能评价第23卷第4期.