CK-4 15W-40柴油机油在烟台公交车辆上的应用简述

孙风成，许文德

(1.烟台恒邦化工有限公司，山东 烟台 264100；2.中国石油北京润滑油销售分公司，北京 100101)

0 引言

润滑油是发动机的血液，在发动机工作过程中起着无可替代的作用。随着国内“降本增效”口号的提出，加之2020年中国将正式实施国Ⅵ排放标准，要求提高燃油经济性和降低二氧化碳排放。为满足先进发动机技术的要求，帮助柴油机发动机制造商满足更加严格的排放要求，恒邦化工有限公司开发生产了更高级别的柴油机油CK-4[1]。内燃机油在实际使用中工作条件是多变的，影响因素是复杂的，而实车使用试验是最实际的，试验结果最能说明油品的实际使用性能。合理使用机油的关键是确定换油期，换油期的长短由发动机技术状态、使用条件、机油的质量等决定。本文为考察本公司CK-4 15W-40在发动机上的适用性、换油期和燃油消耗，在烟台公交车上进行了历时一年6×104km的行车试验，来监测CK-4在使用过程中的衰变情况。

1 试验内容

实车试验和相关台架试验可从两方面考察油品的性能，一是看油品的衰变情况，做油品黏度、酸值、碱值等，二是对汽车各润滑部位的磨损情况和沉积物情况进行评定，做金属含量和石油醚不溶物分析，通过这些试验能够考察油品的变质情况，并提出合理的换油期；根据试验结果，判断油品配方的合理性，可确切弄清CK-4 15W-40的实际使用性能[2]。

为了考察本公司CK-4 15W-40柴油机油的实际使用性能，搞清配方对实际使用性能的影响，进一步推广应用和制定合理换油周期积累数据，2018年5月28日至2019年5月23日在烟台公交公司5辆公交车上做了实车使用试验。根据一年的数据分析，评定配方的先进性。

1.1 试验用车

试验车辆选用烟台公交公司2015年购进的5辆公交客车，车型为友谊ZGT6862DHS，发动机型号为YC4G180-40国Ⅳ柴油发动机，性能参数如表1所示。

表1 发动机基本参数

表1(续)

1.2 试验用油

本次试验用油采用恒邦化工有限公司生产的CK-4 15W-40柴油机油，其性能理化数据见表2。

表2 CK-4 15W-40理化数据

1.3 试验路线信息

本次试验路线为12路公交车，单次路线共33站，1.5 h，12.9 km，其中上坡路段9处，大约3 km，下坡路段8处，大约2.7 km，其余为平坦路段。

1.4 试验方法

为了获得科学的试验数据，保证数据的准确性和可靠性，由恒邦化工有限公司市场服务部人员亲自负责取样和补加机油并及时将分析检测结果反馈给烟台公交公司车队，取样时间定在5000 km、10000 km、15000 km、20000 km、25000 km、30000 km、35000 km、40000 km、45000 km、50000 km、55000 km、60000 km,每次取样在车辆行驶后进行，为了保持样品的均一性，热车时从机油液面2/3处取样，每次取样150 mL。当润滑油理化性能指标达到换油指标或者达到试验要求的里程，停止试验[3]。

2 试验结果与分析

机油在工作过程中受高温高压作用，而且与空气、燃料的凝聚物和不完全燃烧的产物、凝聚的水蒸气以及进入发动机的灰尘接触，并与这些外来物质相互作用，从而使油品物理化学性质不断发生变化。因此，机油工作的过程也是不断消耗老化过程，在这个过程中，一部分轻馏分被蒸发，黏度逐渐变化，在零部件上形成沉积物。油中聚集的各种污垢物会破坏润滑系统中正常循环，使高温表面散热情况恶化，增加气缸、轴瓦热负荷，又促使油品加速老化。油中磨粒不断增多，微粒尺寸逐渐增大，致使零部件磨损增大。

2.1 运动黏度变化率(100 ℃)

运动黏度是衡量油品油膜强度、流动性的重要指标，而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。在用油运动黏度的变化反映了油品发生深度氧化、聚合、轻组分挥发产生油泥以及受燃油稀释、水污染和机械剪切影响的综合结果。黏度的增长会增加动力消耗，过高的黏度增长甚至会带来泵送困难，从而影响润滑造成事故。黏度的下降则会造成发动机油油膜变薄，润滑性能下降，机件磨损加大，黏度大幅度下降往往会造成拉缸的后果。

从图1可以看出，试验期间油品的黏度变化率很少，在-3.1%～+3.6%之间，远远低于化验指标±20%,主要原因是该产品不含大分子聚合物，所以黏度在试验周期内保持平稳，说明行车结果比较平行，能够反映机油的实际情况，压力平稳。

图1 运动黏度(100 ℃)随里程的变化

2.2 闪点(闭口)

不同于成品机油评价开口闪点项目，在用机油考察的是闭口闪点，后者适用于测试低闪点对象。由于在用油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。

从图2可以看出，试验结束后，油样的闪点最低为202 ℃，远远高于160 ℃，数据证明油中混入的柴油量很少，油样一直保持较高的水平，润滑油能够保持持续的润滑性。

图2 闪点(闭口)随里程的变化

2.3 碱值

碱值是观察油品清净分散性能的重要指标，清净分散剂和燃油燃烧过程中生成的大量酸性物质和高温产生的氧化物质中和后难以再缩聚成漆膜沉淀物，从而造成油品酸值的正常下降，但如果碱值下降趋势过快，则说明油品清净分散性能受到损害。

通过图3分析，经过6×104km的行驶，碱值仍然保持较高的水平，碱值下降率最高8.3%，远远低于标准的50%，这是由于该产品配方中清净分散剂具有优异的碱保持性以及超强的抗衰减能力。

图3 碱值随里程的变化

2.4 酸值

机油酸值变化是一个反映其抗氧化性能的指标，体现了基础油的氧化衰变以及相关添加剂的消耗降解状态。油品中的酸性组分包括有机和无机酸类、酯类、酚类化学物，某些抗氧添加剂，如丁戊烷基二硫代磷酸锌盐，同属于酸性添加剂。

从图4分析可见，随着行驶里程的增加，机油酸值均呈现小幅度上升趋势，酸值最高增加0.62 mgKOH/g，酸值变化率结果表明，此配方产品抗氧化能力强，酸解程度低。

图4 酸值随里程的变化

2.5 正戊烷不溶物

正戊烷不溶物是反映机油含有异常副产物的一个指标。新品机油可在正戊烷中充分溶解，正戊烷不溶物包括油品氧化及添加剂分解产物、积炭、氧化缩聚的漆膜、发动机磨损的金属颗粒等。在用油正戊烷不溶物含量达到一定值后，油品黏度增大、流动性变差，油品中的不溶物聚集成团，堵塞油路，造成润滑不良等严重后果。

从图5分析可见，正戊烷不溶物最高0.53%，远远低于换油指标的2%，表明产品具有优异的抗氧化抗腐蚀性能。

图5 正戊烷不溶物随里程的变化

2.6 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，会进入发动机油中带来污染。油中的水分会导致油品乳化变质，并造成发动机零部件表面的锈蚀、腐蚀。由于在工作中发动机油始终处于相对较高的温度(大于80 ℃)下，正常情况下油中的水含量均较低[4]。

从图7可以看出，试验期间水分含量最高0.03%，远低于标准限值0.2%，表明机油中混入的水分微量，产品性能稳定。

图6 水分随里程的变化

2.7 金属元素含量

发动机的主要磨损件为缸套、曲轴、活塞环等，因此油品的润滑性能(抗磨损性能)和在行驶过程中机件的磨损情况可通过定期分析油品中铁、铜、铝等金属含量的变化来评价。在用油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不正常，都会造成油中硅含量的大量增加，造成发动机零部件的磨料磨损[5]。

从图7～图10分析可见，铁含量最高21 μg/g，铜含量最高7.2 μg/g，铝含量最高10 μg/g，远远低于换油标准的限值，表明产品在试验期间具有优异的抗磨损性能。

图7 铁含量随里程的变化

图8 铜含量随里程的变化

图9 铝含量随里程的变化

图10 硅含量随里程的变化

3 结论

试验证明CK-4 15W-40柴油机油在烟台5辆公交试验车上，经过6×104km的试验，酸值、碱值、黏度、闪点、水分、正戊烷不溶物含量、金属元素含量等项目都远远低于换油指标要求，试验机油在6×104km的试验过程中表现出优异的黏度保持能力、抗氧化衰变能力、清净分散性和极压抗磨性。试验证明此配方产品能够比目前市场上通用的CI-4与CJ-4具有更长的换油周期，帮助发动机制造商满足更加严格的排放要求。