全合成机油黏度对增压发动机性能的影响

宫茂云，张瑜，娄建民，臧运刚

(1.哈尔滨东安汽车动力股份有限公司，黑龙江哈尔滨 150040； 2.同方知网(北京)技术有限公司黑龙江分公司，黑龙江哈尔滨 150040)

全合成机油黏度对增压发动机性能的影响

宫茂云1，张瑜2，娄建民1，臧运刚1

(1.哈尔滨东安汽车动力股份有限公司，黑龙江哈尔滨 150040； 2.同方知网(北京)技术有限公司黑龙江分公司，黑龙江哈尔滨 150040)

为了验证机油的黏度对发动机性能指标的影响，以国产某1.2 L排量增压发动机为例，使用较低黏度的美孚一号0W20 SN级代替原先使用的美孚一号5W30 SN级润滑油进行同一种状态的增压发动机性能对比台架试验。主要进行了净功率试验、机械损失试验、特征点油耗试验、万有特性试验等。结果发现：使用5W30机油的发动机动力性略优于使用0W20机油的发动机，经济性水平相当。因此，为发动机选用合适黏度的机油，能兼顾动力性和经济性。

黏度; 功率; 动力性; 油耗

0 引言

选择适当的机油黏度是发动机各摩擦副获得良好润滑的关键。机油黏度高，有利于油膜的形成，使各摩擦副处于良好的润滑状态，但黏度高的机油流动性差，使摩擦损失增加; 机油黏度低，流动性好，降低了摩擦损失，但承载力差，油膜易破裂，失去润滑作用。因此，为车用发动机选用合适黏度的机油，才能兼顾动力性和经济性[1]。

发动机工作时，机油起主要的作用,主要体现在6个方面：润滑、清洁、密封、冷却、防锈、缓冲。润滑作用：确保活塞与缸壁之间、连杆轴瓦与曲轴之间等部位摩擦时得到及时的充分润滑，保护部件。发动机在机械损失试验中，摩擦损失占70%左右，可见机油的黏度对摩擦损失的大小有着重要的影响。

为了验证机油的黏度对发动机性能指标的影响，在试验台架上对发动机进行测试分析[2]。

1 试验准备

1.1 试验目的

对某涡轮增压发动机进行性能试验，得到不同机油黏度条件下发动机的性能数据，为分析不同机油黏度的发动机动力性及经济性的变化提供数据基础，为车主或汽车使用者在今后更换机油起到参考作用。

1.2 试验设备

此次试验在AVL性能台架进行，puma open版本1.5.3，拥有全室温、湿度空调，发动机性能试验台架主要技术规格见表1，试验台架见图1。

表1 发动机性能试验台主要技术规格

图1 AVL性能试验台架

1.3 试验边界条件

参照GB/T 18297-2001《汽车发动机性能试验方法》制定进气温度、大气湿度、大气压力、冷却液温度等一系列边界约束条件，采用国产某1.2T增压发动机进行性能试验[3]。

增压发动机参数详见表2，增压发动机测试状态及环境条件详见表3。

表2 某涡轮增压发动机部分技术参数

表3 发动机测试状态及环境条件

2 动力性试验

2.1 净功率对比试验

根据汽车发动机性能试验标准，分别用0W20/5W30机油进行净功率试验，使用产品ECU，发动机进行2 500 r/min、40 N·m热车工况，待机油温度达到(90±5)℃、冷却液温度达到(88±5) ℃后，节气门保证全开状态，在额定转速5 500 r/min下，每500转测1次，图2所示为净功率、扭矩对比曲线。

图2 净功率、扭矩对比曲线

试验数据表明 :在1 650 r/min增压器开启前，使用5W30与0W20润滑油发动机扭矩与功率基本一致;但当增压器开启后，使用5W30的发动机扭矩要明显优于使用0W20机油的。额定转速的最大功率5W30也要比0W20大1.32 kW。由此可见,使用5W30机油的发动机动力性要优于使用0W20机油的发动机。

2.2 机械损失对比试验

使用不同的机油进行试验，当油温到(95±2) ℃时，关闭点火电源，节气门全关。机械损失曲线如图3所示:

图3 节气门关机械损失对比曲线

试验结果表明：在机油温度相近的情况下，使用0W20型号机油的发动机机械损失要优于使用5W30型号机油的发动机。

2.3 机油压力对比试验

通过在发动机主油道预留压力测点，测量机油压力；压力传感器通过AVL AIN板传输CON上，再通过puma软件读取数值。机油压力测点在发动机的布置如图4所示。

图4 测量主油道的机油压力位置

通过控制风机吹拂油底壳，使5W30/0W20两种机油温度尽可能地一致，然后观察机油压力，如图5所示。

图5 节气门关机油压力、机油温度对比曲线

结果说明：在低转速和高转速的区域中，机油压力相差不大。

3 经济性试验

分别对5W30/0W20 SN两种机油进行特征点油耗试验，控制进气温度、环境温度、机油温度、冷却液温度等，使两组数据的约束条件保证相近。测量项目包括：(2 000 r/min@2×105Pa、2 000 r/min@2.5×105Pa、2 000 r/min@3×105Pa、3 000 r/min@3×105Pa、怠速油耗)，测试结果详见表4—8和图6。

表4怠速油耗(750 r/min)

kg·h-1

表5 0.2 MPa、2 000 r/min特征点油耗

g·kW-1·h-1

表6 0.25 MPa、2 000 r/min特征点油耗

g·kW-1·h-1

表7 0.3 MPa、2 000 r/min特征点油耗

g·kW-1·h-1

表8 0.3 MPa、3 000 r/min特征点油耗

g·kW-1·h-1

图6 万有特性曲线

试验结果表明：多种特征点油耗相比，使用5W30 SN较使用0W20 SN油耗稍好， 最大相差4 g/( kW·h)左右。从万有特性曲线可以看出：发动机转速在4 500 r/min之前时，使用0W20 SN与使用5W30 SN油耗差别不大，而在高转速时使用2种不同黏度润滑油的油耗，5W30明显要比0W20油耗稍好。

4 结论

台架试验结果表明：机油温度95 ℃左右，冷却液温度、进气温度、大气湿度都满足国标要求的前提下，该1.2TPFI的发动机使用SN 5W20比使用SN 5W30功率高1.5%; 在相近的机油温度下，使用0W20机油的发动机机械损失要优于使用5W30机油的发动机；相同温度下，主油道的机油压力相差不大。在经济型试验中，中低转速的燃油消耗率基本一致。

在市面上，一桶0W20 SN级机油普遍要比5W30 SN级合成机油贵200～300元，但通过此次试验数据对比发现，不同全合成机油的黏度对于发动机来说差异不大。所以建议车主选择机油时，可以选用汽车制造商使用手册中标明的发动机建议机油。

[1]周龙保．内燃机学[M]．2 版．北京:机械工业出版社，2006．

[2]王朝忠，张鹏辉．汽车润滑油黏度变化对发动机的影响及预防探要[J]．润滑与密封，2003，28(3):64-65.

WANG C Z,ZHANG P H.Influence and Precaution for the Variation of Vehicle Lubricating Oil Mucosity[J].Lubrication Engineering,2003，28(3):64-65.

[3]全国汽车标准化技术委员会.汽车发动机性能试验方法:GB/T18297-2001[S].北京：中国标准出版社，2004.

EffectofCompleteSynthesisOilViscosityonPerformanceofSuperchargedEngine

GONG Maoyun1,ZHANG Yu2,LOU Jianmin1,ZANG Yungang1

(1.Harbin Dong’an Auto Engine Co.,Ltd.,Harbin Heilongjiang 150040，China；2.Heilongjiang Branch Company of Tongfang Knowledge Network (Beijing) Technology Co.,Ltd.,Harbin Heilongjiang 150040,China)

To test and verify the effect of oil viscosity on engine performance, engine tests were conducted on the 1.2 L supercharged engine. In the same state of test environment, comparison of engine performance between LV Mobil1 0W20 SN and Mobil1 5W30 SN was made through various tests, such as net horsepower test, mechanical loss test, characteristic point fuel consumption test and universal performance test. The result turns out that while the performance of engine using 5W30 oil is slightly superior than that of 0W20 oil, they share almost the same economy level. In conclusion, selecting engine oil with proper viscosity can balance economy and dynamic property.

Viscosity; Capacity; Dynamic performance; Fuel consumption

U473.6

B

1674-1986(2017)11-062-04

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.11.015

2017-06-30

宫茂云，男，学士，助理工程师， 现从事发动机试验测试技术研究工作。E-mail：5701744@qq.com。