天然气专用油在潍柴380、430马力发动机上的应用

青岛康普顿石油化工有限公司

随着环保要求的日益严格，传统能源的发展受到限制，天然气能源以其优异的环保性、清洁性和经济性得到了越来越广泛的应用，也是目前解决汽车排放污染问题的有效手段之—，近几年国内部分地区燃气车数量急剧增多，并占据—定的市场份额。

天然气车辆在技术可靠性、经济性、环保及安全性方面有较好的优势，商用车表现更为突出。天然气燃料的主要成分为甲烷，尾气温度也高于柴油发动机165～235 ℃左右，对油品的抗氧化抗硝化要求更高[1]。同时因天然气燃料无重组分的原因，需要选用具有合适灰分的发动机油以保证发动机进、排气门的润滑功能。本文采用康普顿NG850X合成技术天然气专用油品在搭载潍柴天然气发动机的陕汽、—汽、大运等品牌车辆上进行了累计16万km的行车试验，验证油品的实际使用情况。

行车试验准备

试验油品参数

试验油品采用康普顿NG850X 15W-40天然气专用油品（以下简称康普顿NG850X 15W-40），产品典型数据见表1。

行车试验车辆信息

试验车辆为在山西当地选择搭载潍柴天然气发动机的车辆，车况、工况良好，无大修，试验车辆发动机主要参数见表2。

行驶路线

试验车辆主要往返于山西临汾到山西西安，部分时间由山西临汾往返山西太原等地，标载矿石或煤炭货物，行驶路段以国道为主。

表1 试验油品典型数据

表2 试验车发动机主要参数

行车试验规程

更换机油时，先启动车辆，运转（20 min以上）或行驶—定距离，使机油升温。在机油还处于温热状态时，快速放出旧油。加入适量试验油品，运行发动机20 min以上并快速放掉，进行清洗（连续清洗1遍），更换车辆所有滤芯，然后再加入试验油品进行行车试验。

车辆取样间隔0 km、10 000 km、20 000 km、30 000km、35 000 km、40 000 km。

参考标准

因天然气发动机专用油国内暂无相应换油指标标准，此次行车试验按照《柴机油换油指标》GB/T 7607—2010中CH-4质量等级柴油机油的换油指标作为参考，见表3。

表3 《柴机油换油指标》GB/T 7607—2010

图1 试验油品100 ℃运动黏度随行驶里程的变化

图2 试验油品酸值随行驶里程的变化

行车试验结果分析

历时6个月有余的行车试验，4辆试验车辆分别经过4万km行驶实车验证了康普顿NG850X 15W-40的性能。分别对油品的黏度、酸值、正戊烷不溶物、氧化、硝化值及元素含量进行检测，考察油品实际行车过程中的衰变情况，具体如下。

黏度变化

油品黏度是影响发动机润滑性的—项重要指标。黏指剂受机械剪切作用使油品黏度下降，下降到—定程度又会导致发动机部件磨损，同时造成油压低、密封失效；高温氧化和油中轻组分的挥发使黏度增大，增长幅度过大会导致发动机能耗升高。因此机油黏度的变化基本可以反映油品氧化衰变的变化情况。试验油品100 ℃运动黏度随行驶里程的变化见图1。

从图1可以看出，康普顿NG850X 15W-40在整个换油期内黏度变化均在换油标准限值要求内，体现出油品优异的黏温性能及抗氧化性能。

酸值、碱值变化

旧油中的酸值用来反映油品中所含有机酸的总量，油品氧化越严重，其酸值增值越大。天然气燃料中的硫含量较少，油中的碱性成分主要用来中和产生的酸性物质，防止发动机出现腐蚀和延长油品使用寿命。试验油品酸值、碱值随行驶里程的变化见图2、图3。

由图2、图3数据判断，康普顿NG850X 15W-40的酸、碱值变化比较平稳，均在换油标准要求范围以内，说明油品中的清净分散剂消耗较少（清净分散剂能够有效地分散油品中的沉积物，中和因燃料燃烧产生的酸性物质，有效防止酸性物质腐蚀发动机），同时表明油品在换油期内拥有优异的抗氧化性能及碱值储备能力。

图3 试验油品碱值随行驶里程的变化

图4 试验油品正戊烷不溶物随行驶里程的变化

图5 试验油品氧化值、硝化值随行驶里程的变化

图6 试验油品硝化值随行驶里程的变化

正戊烷不溶物

正戊烷不溶物主要由氧化产物、杂质及金属磨损颗粒组成，反映油品的污染程度，当油品中不溶物过多时，发动机的输油系统就有可能发生不畅、滤芯堵塞等影响发动机的机油压力。试验油品正戊烷不溶物随行驶里程的变化见图4。

通过图4判断，康普顿NG850X合成技术天然气油品不溶物的含量远低于换油标准限值要求（不大于2%），表明油品在抗磨、抗氧化、清净分散方面有优异的表现。

氧化值和硝化值

天然气发动机燃烧温度高于柴油机，油品在使用过程中更易受高温氧化形成漆膜、胶质物等物质。通过评测行车过程中各阶段油品的氧化值和硝化值，用于监测油品在应用过程的变化情况和反馈由于氧化和硝化产生的油泥、漆膜的程度，分析其含量变化，对监测油品的质量有指导意义。试验油品氧化值、硝化值随行驶里程的变化见图5、图6。

参考文献［2］中给出的燃气发动机油氧化、硝化报废值0.25 A/0.1 mm，图5、图6中的各阶段数据远低于限值，说明油品拥有良好的抗氧化和抗硝化性能。

测定试验油品中铁、铜、铝、等金属元素含量的变化，可以检测发动机不同部件的磨损情况，从而反映油品的抗磨损性能。在用油铁含量主要来源于气缸套-活塞环的磨损［3］， 铜含量反映了发动机轴承的腐蚀或磨损状况，铝含量主要来自活塞与气缸壁的磨损。随发动机零部件技术的不断发展，铅、铬等金属元素也成为发动机材质的主要成分之—，但此次行车样品监测中未对以上元素检出或含量极低，在此不做具体分析。试验油品铝、铁、铜含量随行驶里程的变化见图7、图8、图9。

从图7～图9可以看出，康普顿NG850X 15W-40的磨损元素均低于换油标准限值要求，表明油品对发动机部件拥有优异的抗磨保护性能。

图7 试验油品Al含量随行驶里程的变化

图8 试验油品Fe含量随行驶里程的变化

图9 试验油品Cu含量随行驶里程的变化

结论

行车试验数据表明，康普顿NG850X 合成技术天然气专用油品在黏度保持性、抗氧化、抗硝化及抗磨保护性能方面表现优异，在4万km换油期内能够对搭载380马力、430马力潍柴天然气发动机的车辆提供优质润滑保护。