长寿命柴油机油100000km换油期行车试验研究

2018-03-12张可理郭丹丹赵明强张国欣

润滑油 2018年1期

张可理，郭丹丹，赵明强，张国欣

（1.中国石化润滑油有限公司济南分公司，山东济南250101；2.中国重汽集团技术发展中心，山东济南250101）

0 引言

日益苛刻的环保要求迫使各OEM厂商不断提升发动机技术，诸如采用废气再循环（EGR）、电控共轨等技术，同时配以选择性催化还原（SCR）、颗粒捕集器（DPF）等尾气后处理技术来减少尾气，使车辆排放符合日益严格的排放标准［1］。与之相应，各大润滑油公司也在不断进行润滑技术升级，一方面使之不断满足OEM厂商升级后的发动机技术和后处理技术的要求，另一方面，各大润滑油公司不断推出长寿命发动机油［2－3］，长寿命发动机油的推出在一定程度上不仅降低了废机油的生成量以及带来的处理成本，符合先进的节能环保理念，另一方面，从终端客户角度考虑，降低了车辆换油频次，提高了实际出勤率，给终端客户也带来了综合经济效益的提升，因此近年来长寿命发动机油被越来越多的终端客户所接受。对于OEM厂商而言，与其发动机技术相匹配的质量稳定可靠的长换油期发动机油可提高其产品竞争力，提升在广大用户中的口碑，增强在业界的影响力，实现销量的提升。因此，长寿命发动机油产品的推出打开了OEM厂商、润滑油企业和终端用户之间的多赢局面。

长寿命发动机油的突出特点是较长的换油周期，而行车试验的开展和研究无疑是确定合理换油周期的最佳选择，通过实际行车试验，不仅可以确定合理的换油周期，而且还可以评定油品技术与发动机技术的匹配性［4－5］。为考察中国石化润滑油公司研发的长寿命柴油机油与中国重汽MC11发动机的技术匹配性以及确定合理的换油周期，对该油品在装配中国重汽MC11发动机的T7H牵引车上的适应性开展了两个周期历时近两年的行车试验研究，试验过程车辆每个周期换油里程至少为10×104km，有的车辆最长行驶里程达12×104km。试验结果表明，中国石化润滑油公司研发的该款长寿命柴油机油与中国重汽MC11发动机技术相匹配，在中国重汽T7H牵引车上的换油里程长达10×104km。

1 试验内容

1.1 试验用油

本次试验所用油品系中国石化润滑油公司研发的长寿命柴油机油，该款油品已通过德国曼（MAN）公司认证，满足MAN M3277规格及其他众多国际OEM规格的要求，其典型理化性能数据见表1。

表1 中国石化长寿命柴油机油典型理化性能数据

1.2 使用车辆

选用装配中国重汽MC11发动机的T7H牵引车6辆，分别满足欧Ⅲ和欧Ⅳ排放标准（各3辆），具体信息见表2。

表2 试验车辆信息

表2 （续）

1.3 试验要求

试验车辆换油前将车辆移至水平处，从油底壳放油塞处放净发动机内油品，更换机滤、油滤、空滤，加注规定量的试验用油后启动发动机运转10min后取样作为0km油样，试验过程每10000km取样一次，分析项目及换油指标见表3。

表3 长寿命柴油机油换油指标

2 试验结果及讨论分析

2.1 油品100℃运动黏度变化

影响试验过程油品100℃运动黏度变化的原因主要来自两方面，一方面是试验过程中油品受高温氧化和油品中轻组分的挥发，导致100℃运动黏度增大，另一方面，受燃油稀释影响和油品中添加剂受机械剪切作用会使油品运动黏度下降。不论运动黏度的上升或下降，对发动机的运转均产生不利影响：一方面，若运动黏度增长过大，则导致发动机运转能耗升高；另一方面，若运动黏度下降幅度过大，则导致油压低，发动机运转无力，且密封性和油膜承载力均会变差，恶劣情况下导致发动机磨损严重。

在本次试验过程中总体来说每辆试验车的油品100℃运动黏度的变化都比较缓和，未出现大幅波动情况且运动黏度变化率均在换油指标20%以内（实际均在10%以内），说明油品具有较好的抗氧化性以及抗剪切性能，油品100℃运动黏度变化趋势见图1。

图1 油品100℃运动黏度在两个试验周期内的变化趋势

2.2 碱值的变化

碱值的变化主要和所用燃油的硫含量及油品使用过程中的氧化变质有关，反映油品抗氧化和中和酸性物质的能力，同时也反映油品清净分散能力的衰败程度。碱值的下降会引起油泥增多，对发动机造成一定程度的腐蚀。

随着试验的进行，碱值呈现出缓慢下降的趋势，行驶里程至换油里程时，碱值下降率普遍为20%左右，离换油指标限值50%下降率仍有30%左右的技术余量。6辆试验车两个试验周期中的油品碱值变化趋势见图2。

图2 试验油品在两个试验周期内的碱值变化趋势

2.3 氧化值的变化

行车试验过程中油品受高温氧化生成的氧化物会进行氧化缩合反应进而生成大分子胶状物质，使油品黏度不断增大，导致油品流动性变差，容易引起机械故障。通过监测试验过程中油品的氧化值，可以掌握发动机油的氧化程度及预测油品的老化衰败情况。

随着试验的进行，6辆车的油品氧化值均呈现出逐步上升的趋势，增长量均较小，6辆车两个周期内氧化值均未超过16A/cm。油品氧化值变化趋势见图3。

图3 试验油品在两个试验周期内的氧化值变化趋势

2.4 烟炱含量变化

烟炱主要是燃油和窜入燃烧室的机油不完全燃烧的产物。烟炱含量的增加会导致发动机油黏度增大，流动性变差，烟炱含量增加到较高的水平时容易沉积在阀系造成磨损，同时易堵塞油滤影响发动机正常工作。试验过程油品烟炱含量变化趋势见图4。

图4 试验油品在两个试验周期内的烟炱含量变化趋势

由图4可以看出，随着试验的进行，油品烟炱含量均呈现出缓慢上升的趋势，除鲁C75592外，其他车辆均未超过1%，离2.5%的换油指标限值仍有一定的技术余量，说明油品具有良好的分散性能。

2.5 元素含量变化

试验过程对元素含量变化的监测可以掌握发动机的磨损情况，铁元素主要来源于气缸套与活塞环的磨损，铜元素主要来源于发动机轴承的磨损，铝元素主要来源于活塞与气缸壁的磨损，硅元素主要来源于外界沙尘的污染。试验过程油品铁、铜、铝、硅元素含量变化趋势见图5～图8。

图5 试验油品在两个试验周期内的铁元素含量变化趋势

图6 试验油品在两个试验周期内的铜元素含量变化趋势

图7 试验油品在两个试验周期内的铝元素含量变化趋势

图8 试验油品在两个试验周期内的硅元素含量变化趋势

由趋势图可以看出，随着试验的进行，磨损金属元素铁和铜元素呈现出上升的趋势，到换油期时铁元素含量未超过75μg/g，铜元素含量未超过40 μg/g；铝元素含量也呈现上升趋势，部分车辆铝元素含量出现急剧增加并超过换油指标的现象，分析数据显示，铝元素含量急剧增加的油样检测结果中钾元素含量也存在相同的变化趋势。通过进一步分析发现，这一现象主要是由于发动机冷却模块中所用钎焊剂析出钾、铝元素造成的，与冷却液渗漏无关，经过换油后，铝、钾元素的含量恢复到正常水平；硅元素含量在试验过程中变化较为缓和，且处于较低的水平。以上数据分析证明，试验油品具有良好的抗磨性能，试验过程中能为发动机各部件提供较好的润滑保护作用。

2.6 试验结束时油品其他主要指标

油品其他理化指标的变化如戊烷不溶物、水分、闪点、燃油稀释等在一定程度上也反映了车辆在试验过程中的运行状况，试验结束时对以上几项理化也一并做了分析，分析结果见表4。

表4 各车辆试验结束时油品其他主要理化指标

发动机油戊烷不溶物反映了油品容纳污染物的能力，它主要由氧化产物和磨损金属颗粒组成，戊烷不溶物的增加反映了油品的老化程度和污染程度；试验过程油品水分含量增加主要来自燃烧室产生的水分和冷却系统故障窜入的水分，油品水分含量的增加会破坏油膜强度，造成添加剂水解，产生的有机酸物质会腐蚀发动机部件；闪点的下降主要由燃油稀释造成，燃油稀释会削弱油膜的承载力，增大发动机磨损。

通过表4数据可以看出，本次试验各个车辆在试验结束时油品的戊烷不溶物含量均远低于2%的换油指标要求，水含量也低于0.2%的换油指标，闭口闪点均大于190℃，未发生燃油稀释现象，说明车辆试验过程运行良好，油品为车辆提供了良好的润滑保护。