昆仑CI-4 10W-30在欧曼重卡上的应用

2020-06-30段况华蒲丽娜杨雪王鹏焦军平金鹏

润滑油 2020年3期

段况华，蒲丽娜，杨雪，王鹏，焦军平，金鹏

(1.中国石油兰州润滑油研究开发中心，甘肃兰州 730060；2.中国石油兰州润滑油厂，甘肃兰州 730060； 3.中国石油克拉玛依润滑油厂，新疆克拉玛依 834003)

0 引言

节能、环保、延长换油期是润滑油的发展方向[1]。欧洲柴油机油的换油期在6～15万公里，美国柴油机油的换油期在2～8万公里，而我国柴油机油的换油期在2万公里左右，远落后于欧美发达国家。近年来，随着我国车辆发动机技术、柴油燃油和柴油机油质量水平的提升，在各大汽车制造商及各大润滑油公司的推动努力下，柴油机油换油期实现了从2万公里到6～10万公里的水平，甚至更长的换油里程。柴油机油换油期的大幅提高，一方面更符合先进的节能环保理念，减少了车辆的换油次数，从而减少了废机油的生成量以及带来的处理成本，也节约了我国的基础油资源和添加剂资源；另一方面为客户减少了整车全生命周期运营成本，为终端客户带来实实在在的好处，减少车辆换油次数从而降低了终端客户使用车辆的保养费和误工时间成本，提高了实际出勤率和经济效益。因此长寿命柴油机油是我国油品的发展趋势，将会被越来越多的终端客户所接受[2]。

影响柴油机油长寿命化的因素有很多，车辆或发动机情况是影响柴油机油使用寿命的主要因素，油品的分散及抗氧化等性能是否优异也是能否实现柴油机油长寿命的关键因素[3]。老旧车辆例如国四排放之前的车辆、行驶里程超过其报废里程3/4的车辆、发动机大修过的车辆、长期超载的车辆、长期处于爬坡或在恶劣工况下运载的车辆都不建议选用长寿命柴油机油。发动机油底壳容积过小，会导致机油的升热负荷和机械负荷的提高；延迟喷射、废气再循环(EGR)等技术会导致柴油机油中烟炱含量的增高，导致油品黏度过快增长甚至堵塞机油滤清器，引起发动机活塞环、缸套、凸轮、阀系等部件磨损；涡轮增压、高压共轨技术提高了发动机的燃烧效率，柴油机油工作温度更高；这些都会对油品的换油期产生影响。一般来说，长途运输牵引车辆行驶工况良好，发动机工作条件相对稳定不苛刻，运输距离较远，客户对长寿命柴油机油为欢迎态度，长寿命柴油机油产品更容易推广，所以目前长寿命柴油机油主要应用在长途运输的牵引车上。

中国石油润滑油公司通过配方强化技术，提高了油品的抗氧化性和分散性能，研制了系列长寿命柴油机油产品，并通过大量的行车试验验证。另外，目前文献中报道的长寿命柴油机油多为15W-40黏度级别产品，鲜见10W-30黏度级别产品。本项目是在20辆欧曼ETX牵引车上，装载昆仑CI-4 10W-30长寿命柴油机油进行行车试验，确定了该油品在同类车辆上的换油期。

1 试验内容

为验证昆仑CI-4 10W-30油品在欧曼ETX牵引车上能否满足10万公里换油期的要求。本试验在20辆装载福田康明斯ISGE5发动机的欧曼ETX牵引车上，装配长效机油滤清器，装载昆仑CI-4 10W-30长寿命柴油机油，按照试验里程上浮20%的原则，进行12万公里行车试验，确定油品能否满足10万公里换油要求。试验期间采集油品，监测油品的运动黏度、酸值、碱值、金属元素等指标，反映油品的性能变化情况和发动机内部磨损情况。

1.1 试验车辆

试验车辆选用北京市京顺达物资有限公司运营中的20辆欧曼ETX5系重卡牵引车，车辆从事轿运车业务，发动机型号为ISGE5-320国五柴油发动机。试验车辆具体信息见表1。

表1 车辆信息

1.2 试验用油

本次试验油品选用中国石油润滑油公司研制的昆仑CI-4 10W-30长寿命柴油机油，其性能理化数据见表2。

表2 昆仑CI-4 10W-30理化数据

1.3 试验方案

首先对发动机的润滑系统进行彻底清洗，用试验油品对发动机润滑系统进行动态清洗，清洗时间30 min，然后放净清洗油，建议对发动机清洗1～2次。整个清洗过程结束后，更换机滤，将试验油品按规定油量加入油箱中，加油过程保证规范，避免污染物的侵入。车辆发动机装入新油并运行10～20 min后，取出150 mL的样品作为0 km油样。监控试验车辆运行里程，按照试验采样里程计划进行采集样品。根据每次油品检测结果，进一步确定下一步试验计划和采样计划。每次采样完成后，需补加等量的新油。若车辆需额外补加油，应记录补油的里程和补油量。采样须在车辆停止运行20 min内完成，如果车辆停运20 min以上时，采样须怠速运行15 min后进行采样，采集定量样品，封装于试验指定清洁容器内，贴好标签、做好标识，并按时交付给指定的油品检测公司进行油品检测，跟踪油品数据分析情况[4]。

1.4 试验方法

油品的运动黏度、酸值、碱值、金属元素指标检测方法见表3。

表3 油品检测方法

2 试验结果与讨论

2.1 运动黏度

运动黏度是油品的重要指标之一，反映油品流动过程中内部摩擦力的大小。油品运动黏度小，有利于发动机的节能效果，但油膜容易破裂引起发动机部件磨损；运动黏度大，油品的油膜强度大可以为发动机部件提供更好保护，防止发动机部件磨损情况，但运动黏度过大，却会影响油品的泵送速度，发动机不能及时将润滑油泵送到需要润滑的发动机部位提供润滑造成部件磨损。柴油机油运动黏度会随着使用过程而变大或变小，因摩擦副之间的高速运动将油品内黏度指数改进剂等大分子剪切为小分子而造成油品运动黏度变小；因油品的氧化、硝化、硫化反应造成分子交联生成大分子胶质而油品运动黏度变大；发动机燃烧不完全产物烟炱会由活塞与缸套壁间隙进入柴油机油中造成油品运动黏度增大。因此，发动机油运动黏度的变化情况一定程度上可以反应发动机油的衰变情况。试验过程中油品的100 ℃运动黏度随试验里程的变化趋势见图1[5]。

图1中，试验结束时油品100 ℃运动黏度最大值为12.1 mm2/s，运动黏度最大增值为0.2 mm2/s。试验过程中油品运动黏度变化趋势平稳，变化幅度较小，说明油品运动黏度保持性好，可以很好地满足车辆的润滑要求。

2.2 酸值

酸值主要监测油品中某些功能剂的消耗情况及油品的老化程度。在用柴油机油的酸值增加主要来自两方面：一是油品高温氧化产生的酸性物质，二是燃料燃烧生成的酸性物质。酸值增值过大，说明油品产生了大量的酸性物质，会促进变质，生成油泥，对发动机造成一定程度的机械腐蚀，同时在金属的催化作用下继续加速油品的老化状况，影响发动机的正常运行。试验过程中油品的酸值随试验里程的变化情况见图2。

图2 油品酸值随试验里程的变化情况

由图2可见，随着试验里程的增加，油品酸值逐渐增大，变化趋势平稳；试验结束时，油品酸值最大增值为3.29 mgKOH/g，碱值为8.9 mgKOH/g，未出现酸碱值交叉现象，该油品仍具有很好的清净性及碱储备性。另外，研究表明，柴油机油酸值方法不能用于测定油品的绝对酸性来预测油品的使用状态下的性能，目前还没有发现油品酸值和轴承腐蚀之间有必然的联系。因此试验结束时，油品仍具有很好的清净性和碱储备性，可满足车辆的使用要求。

2.3 碱值的变化情况

柴油机油中都含有碱性添加剂，用于中和油品氧化或燃料燃烧生成的酸性物质，以避免酸性物质对发动机部件的腐蚀和加速油品的衰败。柴油机油的碱值反映了油品抑制氧化和中和酸性物质能力的强弱，如果碱值下降到一定程度，油品就会失去中和酸性物质的能力，会引起油泥增多，发动机部件有可能产生腐蚀、磨损等现象。试验过程中油品的碱值随试验里程的变化情况见图3。

从图3可以看出，随着油品使用里程的增加，油品碱值呈现平稳的下降趋势，说明油品中的碱性添加剂中和了油品中的酸性物质，对发动机和柴油机油起到了保护作用。行车试验结束后，油品碱值下降率为25%左右，仍然具有很好的碱储备性，可以继续为油品和发动机提供保护[6]。