佘海波，李純錄，丁冬梅，于梅，王子建，丁元慶

(1.中國(guó)石油大連潤(rùn)滑油研究開發(fā)中心，遼寧 大連 116032;2.中國(guó)重汽技術(shù)發(fā)展中心，山東 濟(jì)南 250031)

中國(guó)重汽重卡裝車專用油的研制

佘海波1，李純錄1，丁冬梅1，于梅1，王子建2，丁元慶1

(1.中國(guó)石油大連潤(rùn)滑油研究開發(fā)中心，遼寧 大連 116032;2.中國(guó)重汽技術(shù)發(fā)展中心，山東 濟(jì)南 250031)

中國(guó)重汽技術(shù)發(fā)展中心與中國(guó)石油大連潤(rùn)滑油研究開發(fā)中心共同成立了“汽車用油品聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，雙方簽定協(xié)議，針對(duì)重汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品開發(fā)配套裝車油。研制的重卡裝車油通過實(shí)驗(yàn)室模擬評(píng)定，重汽WD615 國(guó)Ⅲ(EGR)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架對(duì)比試驗(yàn)證明，其使用性能滿足大功率柴油機(jī)磨合期內(nèi)的用油要求，與原用油相比，質(zhì)量適宜、針對(duì)性較強(qiáng)，具有一定的成本優(yōu)勢(shì)，得到了中國(guó)重汽的認(rèn)可，通過了中國(guó)石油潤(rùn)滑油公司組織的項(xiàng)目驗(yàn)收。

磨合;協(xié)議;裝車油

0 引言

中國(guó)重型汽車集團(tuán)有限公司(簡(jiǎn)稱中國(guó)重汽)是國(guó)內(nèi)最大的重型汽車生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品主要有貨車及貨車底盤(總重超過14 t)、半掛牽引車(準(zhǔn)拖掛總質(zhì)量超過12 t)、自卸車及各類專用車底盤等，是國(guó)內(nèi)同行業(yè)產(chǎn)品型號(hào)最多的企業(yè)，產(chǎn)品廣泛用于基礎(chǔ)設(shè)施、建筑、集裝箱運(yùn)輸、物流、礦山、鋼鐵及化工等領(lǐng)域。為了充分發(fā)揮中國(guó)重汽與中國(guó)石油潤(rùn)滑油公司的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，中國(guó)重汽技術(shù)發(fā)展中心與中國(guó)石油大連潤(rùn)滑油研究開發(fā)中心共同成立了“汽車用油品聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”。

針對(duì)中國(guó)重汽提出的原裝車油性能針對(duì)性不強(qiáng)且成本過高等問題，中國(guó)石油大連潤(rùn)滑油研究開發(fā)中心開發(fā)了換油周期為4000 km的中國(guó)重汽重卡裝車專用油，該產(chǎn)品可滿足目前重汽發(fā)動(dòng)機(jī)出廠前和出廠后磨合期的使用。通常柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在裝配完成后，先采用裝車油進(jìn)行出廠前30 min出廠前磨合，然后發(fā)動(dòng)機(jī)再更換新的裝車油送至汽車裝配廠組裝成新車，提供給用戶進(jìn)行出廠后磨合，經(jīng)過規(guī)定的磨合期后去維護(hù)中心放掉裝車油，更換新的CF-4或CH-4等柴油機(jī)油正常上路行駛。

中國(guó)重汽重卡裝車專用油產(chǎn)品專為中國(guó)重汽量身定做，項(xiàng)目進(jìn)行過程中與重汽聯(lián)系密切，較好地促進(jìn)了汽車用油品聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)工作，產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售將具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 中國(guó)重汽重卡裝車專用油暫定技術(shù)指標(biāo)的制定

汽車的磨合是保證機(jī)件充分接觸、摩擦、適應(yīng)、定型的基本過程，經(jīng)磨合后，運(yùn)動(dòng)件表面間配合達(dá)到一個(gè)合適的范圍，使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入最佳使用狀態(tài)。汽車磨合的優(yōu)劣對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命、使用安全性及經(jīng)濟(jì)性都會(huì)產(chǎn)生重要的影響。磨合期間配件表面有很多金屬磨屑脫落，這些金屬磨屑不僅使零件間的磨損加劇，而且落入機(jī)油后還會(huì)使機(jī)油的質(zhì)量下降，影響潤(rùn)滑的效果，因此磨合結(jié)束后必須及時(shí)更換發(fā)動(dòng)機(jī)油。

裝車油除要求具備普通發(fā)動(dòng)機(jī)油在清凈分散、抗氧抗磨等方面的性能要求外，由于從新車到用戶的時(shí)間間隔一般在半年至一年左右，裝車油必須具備良好的防銹性能，以確保新車在封存及銷售期間發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)發(fā)生銹蝕；磨合期內(nèi)某些用戶有超負(fù)荷的可能，因此要求裝車油具有足夠的抗磨性。

基于上述裝車油的具體使用要求，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室雙方共同協(xié)商制定了中國(guó)重汽重卡裝車專用油的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，除在油品防銹性能、高溫抗氧化腐蝕性能等方面做了明確的規(guī)定外還要求研制油通過中國(guó)重汽國(guó)III柴油機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)(或4000 km路試試驗(yàn))，裝車專用油技術(shù)要求如表1所示。

表1 中國(guó)重汽重卡裝車專用油技術(shù)要求

表1(續(xù))

注：*經(jīng)與中國(guó)重汽協(xié)商，研制油通過重汽國(guó)III柴油機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)或4000km路試試驗(yàn)任意一項(xiàng)即為通過。

2 研制部分

2.1 基礎(chǔ)油、降凝劑及黏度指數(shù)改進(jìn)劑的選擇

基礎(chǔ)油是潤(rùn)滑油添加劑載體，對(duì)潤(rùn)滑油的高低溫流變性能、抗氧性及清凈性能等方面起著非常重要的作用。石蠟基基礎(chǔ)油具有添加劑溶解性能好、黏度指數(shù)高及蒸發(fā)損失較低等優(yōu)點(diǎn)，是重負(fù)荷柴油機(jī)油的首選基礎(chǔ)油。通常采用HVI150/HVI400復(fù)配調(diào)制SAE 15W-40黏度等級(jí)的潤(rùn)滑油。HVI150和HVI400兩種基礎(chǔ)油一定比例的調(diào)合即可滿足SAE 15W-40裝車油高低溫流變性能要求，其混兌比例(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))為HVI150∶HVI400=(62～70)%∶(38～30)%。

裝車油暫定技術(shù)要求油品傾點(diǎn)不高于-25 ℃，降凝劑選擇廣泛使用的聚α-烯烴降凝劑T803或聚甲基丙烯酸酯VI-156，調(diào)合餾分對(duì)兩種降凝劑的感受性都較好，用量在0.6%～0.8%(對(duì)混合餾分)即可。

內(nèi)燃機(jī)油常用的黏度指數(shù)改進(jìn)劑有聚異丁烯、乙丙共聚物、聚甲基丙烯酸酯、苯乙烯丁二烯共聚物和苯乙烯異戊二烯共聚物。乙丙共聚物(OCP)在增稠能力、剪切安定性、低溫性能、價(jià)格等方面的綜合評(píng)價(jià)最好。研制試驗(yàn)中使用的OCP(RHY613)之剪切穩(wěn)定性指數(shù)SSI=33.00，稠化能力為0.50。通過試驗(yàn)，該黏度指數(shù)改進(jìn)劑的適宜用量為13%～15%(對(duì)調(diào)合餾分油)。至此，15W-40裝車油的基礎(chǔ)油擬定為：

HVI150∶HVI400=(62～70)%∶(38～30)%

T803或VI-156=0.6%～0.8%

OCP=13.0%～15.0%

2.2 清凈分散性和防銹性能研究

潤(rùn)滑油的功能主要依靠相應(yīng)的添加劑。硫化烷基酚鈣具有良好的高溫清凈性和較強(qiáng)的酸中和能力，并有一定的抗氧化、抗磨損性能；磺酸鹽添加劑具有酸中和作用和增溶等作用，可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)零件上的漆膜，保持活塞的清凈性。另外磺酸鹽添加劑是帶有極性基的表面活性劑，具有一定的防銹作用。丁二酰亞胺分散劑具有優(yōu)良的增溶作用、膠溶作用和分散作用，并具有一定的中和能力和吸附能力。實(shí)驗(yàn)中選取硫化烷基酚鈣和高堿磺酸鹽及丁二酰亞胺按照裝車油的具體要求進(jìn)行復(fù)配，采用實(shí)驗(yàn)室清凈性模擬試驗(yàn)和防銹性試驗(yàn)進(jìn)行配方篩選。實(shí)驗(yàn)室清凈分散性及防銹性考察結(jié)果見表2。

表2中數(shù)據(jù)可以看出，配方3、4的清凈分散性及防銹性都較好。

2.3 抗磨性能研究

裝車油的抗磨性主要通過一定結(jié)構(gòu)的極壓抗磨劑來實(shí)現(xiàn)。最常用的極壓抗磨劑是二烷基二硫代磷酸鋅(即ZDDP)多效添加劑，ZDDP加在內(nèi)燃機(jī)油中主要有三個(gè)作用：其一是分解過氧化物，吸收自由基，使自由基反應(yīng)的鏈中斷，延緩和抑制油品的氧化；其二是能在銅-鉛軸瓦表面生成保護(hù)膜，起抗腐蝕作用；其三是較好的抗磨性，降低發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)部件的磨損。ZDDP在部件的磨合過程中會(huì)產(chǎn)生一定的腐蝕磨損，可通過對(duì)不同烷基結(jié)構(gòu)ZDDP的選擇優(yōu)化，使研制油保持適當(dāng)?shù)臉O壓和抗磨性能。篩選試驗(yàn)見表3。

表3 抗磨性篩選試驗(yàn)結(jié)果

表3中數(shù)據(jù)顯示，配方2、4的抗磨性表現(xiàn)較好。

2.4 專用油綜合性能平衡及配方的確定

表4 實(shí)驗(yàn)室模擬對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

表4中數(shù)據(jù)可以看出，ZQC 15W-40研制油的清凈性和抗磨性優(yōu)于CD 15W-40對(duì)比油，略差于CF-4 15W-40對(duì)比油。

2.5 研制油理化分析及臺(tái)架試驗(yàn)數(shù)據(jù)

中國(guó)重汽重卡裝車專用油的理化分析及臺(tái)架試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表5。

表5 中國(guó)重汽重卡裝車專用油數(shù)據(jù)匯總

表5(續(xù))

注：*經(jīng)與中國(guó)重汽協(xié)商，研制油通過重汽國(guó)III柴油機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)或4000km路試試驗(yàn)任意一項(xiàng)即為通過。

表5中數(shù)據(jù)可以看出，研制的重汽裝車油滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)及結(jié)果分析

3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)條件的制定

通過與中國(guó)重汽協(xié)商，試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)采用該公司的重汽WD615 國(guó)Ⅲ(EGR)柴油機(jī)——直列六缸、中冷、廢氣渦輪增壓、電控EGR、直噴，氣缸缸徑126 mm，活塞行程130 mm，額定功率276 kW，額定轉(zhuǎn)速2200 r/min。試驗(yàn)條件與中國(guó)重汽協(xié)商制定，試驗(yàn)時(shí)間為100 h。

3.2 試驗(yàn)參比油的確定

三是林特經(jīng)立體開發(fā)模式。農(nóng)場(chǎng)耕地被劃轉(zhuǎn)集中經(jīng)營(yíng)后，可用資源越來越少。栽桑養(yǎng)蠶是新曹的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，近年來農(nóng)場(chǎng)利用林地更新的有利時(shí)機(jī)，結(jié)合土地平整，不斷調(diào)優(yōu)桑園布局。全場(chǎng)3000畝新桑，年養(yǎng)蠶種1萬多張，帶動(dòng)農(nóng)戶1000多戶，近三年每畝凈收入均在4000元以上，職工增收1200萬元。金蟬幼蟲作為高蛋白食材，在蘇皖魯?shù)貐^(qū)深受食客喜愛。每年七月，農(nóng)場(chǎng)職工在自家管護(hù)的林地內(nèi)捉蟬收入達(dá)500萬元。目前人工培育金蟬才剛剛起步，這對(duì)農(nóng)場(chǎng)來說是一大商機(jī)。農(nóng)場(chǎng)擬于2019年啟動(dòng)人工飼養(yǎng)金蟬研究，利用萬畝林地資源，力爭(zhēng)將金蟬培育、抓捕、銷售形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)。

經(jīng)協(xié)商決定，選用原裝車油CD 15W-40和CF-4 15W-40作為試驗(yàn)對(duì)比油，理化分析數(shù)據(jù)見表6。

表6 試驗(yàn)油理化分析數(shù)據(jù)

3.3 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)后油樣的分析

試驗(yàn)每運(yùn)轉(zhuǎn)20 h采油樣300 g并向發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱內(nèi)加入試驗(yàn)油樣300 g。油樣在中國(guó)石油大連潤(rùn)滑油研究開發(fā)中心進(jìn)行理化分析及元素含量分析。

3.3.1 試驗(yàn)油的抗磨損性能

圖1至圖6所示為試驗(yàn)油中元素含量與試驗(yàn)時(shí)間的變化關(guān)系，由圖可見，隨試驗(yàn)時(shí)間的延長(zhǎng)，油中磨損元素含量逐漸增加。油中鐵、鉻、鋁、錫元素來源于缸套、活塞環(huán)、閥系磨損，銅、鉛來源于連桿軸瓦和主軸瓦，油中元素含量能說明發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損情況。如圖所示，三次試驗(yàn)油樣中的鋁、鉻、銅、鉛、錫含量都不高，均在2.5 mg/kg 以下，屬正常磨損(圖1、圖2、圖3、圖5、圖6)，鐵含量(圖4，其中ZQC做了三次臺(tái)架試驗(yàn))均在25 mg/kg 以下，同屬正常磨損，說明CD、CF-4、裝車油(ZQC)三者的抗磨損性能在100 h內(nèi)相當(dāng)。

圖1 鋁含量變化

圖2 鉻含量變化

圖3 銅含量變化

圖4 鐵含量變化

圖5 鉛含量變化

圖6 錫含量變化

3.3.2 試驗(yàn)油的煙炱含量

煙炱是燃料的不完全燃燒產(chǎn)物，主要通過竄氣沿著活塞環(huán)與氣缸壁間隙進(jìn)入曲軸箱中。煙炱含量與噴油提前角、裝配精度、燃油耗量、燃油組成、燃料油燃燒狀況有關(guān)。煙炱含量的高低決定著發(fā)動(dòng)機(jī)工況的苛刻程度，煙炱會(huì)導(dǎo)致油品黏度的增長(zhǎng)和發(fā)動(dòng)機(jī)磨損。由于三組試驗(yàn)的時(shí)間較短，煙炱含量變化不大，試驗(yàn)中的煙炱導(dǎo)致的磨損量也較小，見圖7。

圖7 煙炱含量變化

3.3.3 試驗(yàn)油的堿保持性能

柴油機(jī)油配方和燃料硫含量有重要關(guān)系，硫含量高，則機(jī)油總堿值及堿保持能力也要適當(dāng)提高，以中和燃燒后生成的酸性產(chǎn)物，防止對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成酸性腐蝕。試驗(yàn)過程中，因中和酸性燃燒產(chǎn)物而使各試驗(yàn)油樣堿值下降(圖8、圖9)，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，三者的堿值均保持在6.2 mgKOH/g以上，其中CD油的堿值下降了2.22 mgKOH/g，CF-4油的堿值下降了2.14 mgKOH/g，裝車油(ZQC)的堿值下降了1.71 mgKOH/g,說明裝車油(ZQC)有較好的堿保持性能。

圖8 堿值變化

圖9 堿值下降對(duì)比

3.3.4 試驗(yàn)油的抗氧化性能

使用過程中油品酸值、黏度變化的大小反映了潤(rùn)滑油高溫抗氧化性能的好壞。在高溫及有氧情況條件下，潤(rùn)滑油因氧化而產(chǎn)生的酸性產(chǎn)物不斷增加，酸值增大，引起潤(rùn)滑油黏度上升、油泥增多及設(shè)備腐蝕等嚴(yán)重后果。試驗(yàn)油酸值的變化見圖10、圖11。數(shù)據(jù)顯示，試驗(yàn)結(jié)束后，三者酸值變化不大，其中CD油的酸值上升了0.59 mgKOH/g，CF-4油的酸值上升了0.31 mgKOH/g，裝車油(ZQC)的酸值上升了0.32 mgKOH/g,說明裝車油(ZQC)和CF-4油的抗氧化性能都較好。

圖10 酸值變化

圖11 酸值上升對(duì)比

潤(rùn)滑油黏度的變化是油品氧化變稠及黏度指數(shù)改進(jìn)劑等高分子熱氧化降解的綜合表現(xiàn)。如圖12所示，三個(gè)試驗(yàn)油的黏度都處于下降階段，還未開始增長(zhǎng)。

圖12 油品黏度變化

3.4 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)評(píng)分

采用中國(guó)重汽國(guó)Ⅲ柴油機(jī)臺(tái)架評(píng)分規(guī)則對(duì)三個(gè)試驗(yàn)油樣五次(包括裝車油三次重復(fù)性試驗(yàn))的臺(tái)架試驗(yàn)評(píng)分結(jié)果見表7。

表7 柴油機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)評(píng)分結(jié)果

注：*活塞評(píng)分為優(yōu)點(diǎn)評(píng)分。

表7中數(shù)據(jù)可以看出，裝車油(ZQC)的抗磨損性優(yōu)于原CD 15W-40及 CF-4 15W-40柴油機(jī)油, 清凈性也優(yōu)于CD 15W-40，與CF-4 15W-40的清凈性能相近，表明研制的裝車專用油具有良好的抗磨性和清凈性，達(dá)到了雙方協(xié)議關(guān)于油品性能方面的要求。

3.5 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)論

發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，整個(gè)試驗(yàn)過程發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行正常，研制的15W-40裝車油(ZQC)的磨損元素含量較小，堿保持性能、抗氧化性較好，說明油品的抗磨性、抗衰變性較好；活塞清凈性評(píng)分說明研制油較好的抗磨性和清凈性，研制油能夠滿足柴油機(jī)磨合保養(yǎng)的要求。

4 結(jié)論

(1)基于磨合期使用工況而制定的中國(guó)重汽重卡裝車專用油暫定質(zhì)量指標(biāo)合理，體現(xiàn)了新車磨合期的用油要求。

(2)研制的中國(guó)重汽重卡裝車專用油達(dá)到了中國(guó)重型汽車集團(tuán)有限公司和中國(guó)石油大連潤(rùn)滑油研究開發(fā)中心共同協(xié)商制定的裝車油暫定技術(shù)要求。

(3)中國(guó)重汽國(guó)Ⅲ柴油機(jī)臺(tái)架對(duì)比試驗(yàn)表明研制的中國(guó)重汽重卡裝車專用油的抗磨性、堿保持性能及抗氧化性較好，清凈性能優(yōu)于原用油，能夠滿足柴油機(jī)磨合保養(yǎng)的要求。

(4)裝車油原材料立足于國(guó)內(nèi)，調(diào)合工藝簡(jiǎn)單，能確保市場(chǎng)穩(wěn)定供給。

(5)研制的中國(guó)重汽重卡裝車專用油較中國(guó)重汽原用的裝車油更適于發(fā)動(dòng)機(jī)的磨合期使用，針對(duì)性較強(qiáng)，配方的優(yōu)化有效降低油品的成本，減輕發(fā)動(dòng)機(jī)廠商的成本壓力，有利于減少?gòu)U油污染的排放，具有一定的節(jié)能減排效果。因此該產(chǎn)品市場(chǎng)前景看好，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

Development of Special Factory-filled Engine Oil for Heavy Duty Truck of SINOTRUK

SHE Hai-bo1, LI Chun-lu1, DING Dong-mei1, YU Mei1, WANG Zi-jian2, DING Yuan-qing1

(1.PetroChina Dalian Lubricating Oil R&D Institute, Dalian 116032, China; 2.CNHTC-Technical Development Centre, Ji' nan 250031, China)

CNHTC-Technical Development Centre and PetroChina Dalian Lubricating Oil R&D Institute established “United Laboratory of Automobile Oil”, and reached the agreement of developing special factory-filled lubricants for diesel engine of heavy-duty truck. The factory-filled heavy-duty engine oil developed has passed laboratory simulation assessment and the bench compare test of heavy-duty truck WD615 China Ⅲ standard EGR diesel engine. It is proved that the product can meet the need of running-in oil for heavy duty diesel engine, and has more proper quality, better pertinency, lower cost compared with the using oil of heavy-duty truck，and has obtained the approval of SINOTRUK, passed the project check organized by PetroChina Lubricant Company.

running-in; agreement; factory-filled oil

10.19532/j.cnki.cn21-1265/tq.2017.03.004

1002-3119(2017)03-0021-09

TE626.32

A