湯占帥 王雪梅 趙艷麗 石順友

中國(guó)石化潤(rùn)滑油有限公司茂名分公司

采用長(zhǎng)城尊龍T500 20W-50柴油機(jī)油在某運(yùn)輸集團(tuán)股份有限公司的2輛搭載玉柴YC6MK340-40發(fā)動(dòng)機(jī)的客運(yùn)車(chē)輛上進(jìn)行了40 000 km行車(chē)試驗(yàn)。對(duì)車(chē)輛用油的監(jiān)測(cè)分析結(jié)果表明，試驗(yàn)油品具有優(yōu)異的黏度和堿值保持能力及良好的清凈分散性、抗氧化性、抗磨性，可滿(mǎn)足客運(yùn)車(chē)輛柴油機(jī)的用油要求。同時(shí)確定了客運(yùn)車(chē)輛的換油周期，為客運(yùn)車(chē)輛的合理用油提供了有力支撐。

近年來(lái)，國(guó)家排放法規(guī)日趨嚴(yán)格，符合國(guó)IV/國(guó)V排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)成為主流。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)新技術(shù)的應(yīng)用，改變了發(fā)動(dòng)機(jī)油的工作環(huán)境，對(duì)柴油機(jī)油的性能提出了更高的要求，而長(zhǎng)城尊龍T500 CI-4柴油機(jī)油可作為目前主流柴油機(jī)的用油選擇。本文采用長(zhǎng)城尊龍T500 CI-4 20W-50柴油機(jī)油（以下簡(jiǎn)稱(chēng)長(zhǎng)城CI-4 20W-50）在搭載玉柴YC6 MK340-40發(fā)動(dòng)機(jī)的客運(yùn)車(chē)輛上進(jìn)行了40 000 km行車(chē)試驗(yàn)。

試驗(yàn)部分

試驗(yàn)用油

試驗(yàn)使用的長(zhǎng)城CI-4 20W-50滿(mǎn)足GB/T 11122—2006《柴油機(jī)油》標(biāo)準(zhǔn)中CI-4 20W-50質(zhì)量指標(biāo)要求，其典型數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

試驗(yàn)車(chē)輛

2輛試驗(yàn)車(chē)輛均為某運(yùn)輸集團(tuán)股份有限公司于2015年新購(gòu)進(jìn)的客車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)完全相同，實(shí)際運(yùn)行里程360 000 km左右，車(chē)況良好，行車(chē)路線(xiàn)相同。試驗(yàn)車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。

試驗(yàn)準(zhǔn)備、采樣及分析

試驗(yàn)開(kāi)始前，首先對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行清洗，將發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的舊油全部放掉，加入試驗(yàn)油至游標(biāo)尺上限[1]，車(chē)輛原地運(yùn)行15 min后將發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的試驗(yàn)油全部放出，同時(shí)更換機(jī)油濾清器、空氣濾清器和燃油濾清器。

清洗完成后，加入試驗(yàn)油，原地運(yùn)行15～20 min，采用采樣器分別對(duì)試驗(yàn)車(chē)輛進(jìn)行采樣，采樣量為250 mL左右，記錄為0 km油樣。

采樣里程由某運(yùn)輸集團(tuán)股份有限公司確定，行車(chē)路線(xiàn)為G98西環(huán)路段+洋浦立交K104+416，在0 km采樣后，試驗(yàn)車(chē)輛行駛20 000 km左右后進(jìn)行下次采樣，其后每5 000 km左右采樣一次，具體采樣里程數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。在試驗(yàn)過(guò)程中，只能補(bǔ)加試驗(yàn)用油，禁止加入其他油品，且車(chē)輛在取樣前200 km內(nèi)不得補(bǔ)加新機(jī)油。

對(duì)采集的油樣進(jìn)行運(yùn)動(dòng)黏度、酸值、堿值、戊烷不溶物、水分、元素含量等項(xiàng)目的檢測(cè)，以監(jiān)測(cè)在行車(chē)試驗(yàn)中試驗(yàn)油的氧化變質(zhì)和發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損情況，從而評(píng)價(jià)試驗(yàn)用油的綜合使用性能。

表1 試驗(yàn)使用的長(zhǎng)城CI-4 20W-50的典型數(shù)據(jù)

表2 試驗(yàn)車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)

行車(chē)試驗(yàn)用油評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

由于我國(guó)目前還沒(méi)有出臺(tái)CI-4質(zhì)量等級(jí)的柴油機(jī)油換油指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，本試驗(yàn)參考GB/T 7607—2010《柴油機(jī)油換油指標(biāo)》中CH-4柴油機(jī)油的換油指標(biāo)進(jìn)行分析判斷，見(jiàn)表4。

結(jié)果與討論

運(yùn)動(dòng)黏度變化

油品的黏度是發(fā)動(dòng)機(jī)正常潤(rùn)滑的基本保證。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中油品黏度會(huì)發(fā)生變化，影響其變化的因素很多：油品氧化、油泥生成及不溶物的增加等會(huì)導(dǎo)致油品黏度增加；燃油稀釋、黏度指數(shù)改進(jìn)劑剪切等會(huì)造成油品黏度的下降[2]。在車(chē)輛的實(shí)際運(yùn)行中，油品黏度一般會(huì)出現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，這主要是因?yàn)樾掠推吩谑褂弥?，氧化變質(zhì)較少，黏度指數(shù)改進(jìn)劑在發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦副的剪切下由大分子變成小分子，使油品的黏度下降明顯。隨著運(yùn)行時(shí)間的加長(zhǎng)，油品不斷地氧化變質(zhì)，再加上在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的一些金屬雜質(zhì)、油泥及積炭等物質(zhì)的影響，油品的黏度開(kāi)始緩慢上升。油品的運(yùn)動(dòng)黏度變化率在一定程度上表征了油品質(zhì)量的衰變情況，油品運(yùn)動(dòng)黏度增長(zhǎng)快，說(shuō)明油品氧化加劇、油泥增多，油品的流動(dòng)性、潤(rùn)滑性都會(huì)下降，甚至引起發(fā)動(dòng)機(jī)故障；運(yùn)動(dòng)黏度下降會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)油的油膜變薄，潤(rùn)滑性能下降，嚴(yán)重時(shí)甚至可能引起拉缸。試驗(yàn)油品100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度隨行車(chē)?yán)锍痰淖兓?jiàn)圖1。

表3 行車(chē)試驗(yàn)車(chē)輛采樣里程

表4 行車(chē)試驗(yàn)柴油機(jī)油換油指標(biāo)

圖1 試驗(yàn)油品100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度隨行車(chē)?yán)锍痰淖兓?/p>

從圖1可以看出，2輛車(chē)試驗(yàn)油品的100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度變化均較小，最小運(yùn)動(dòng)黏度分別為17.82 mm2/s和17.43 mm2/s，運(yùn)動(dòng)黏度變化率均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于換油指標(biāo)的要求（超過(guò)±20%）。這說(shuō)明油品的運(yùn)動(dòng)黏度保持能力良好，在運(yùn)行的過(guò)程中能形成足夠強(qiáng)度的油膜，保證試驗(yàn)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。

堿值下降率

堿值反映了油品的酸中和能力，是監(jiān)測(cè)柴油機(jī)油是否可以繼續(xù)使用的重要指標(biāo)之一。油品的堿值直接反映油品中用于中和燃料燃燒及潤(rùn)滑油氧化生成的酸性物質(zhì)的堿性物質(zhì)的量。車(chē)輛在行駛的過(guò)程中，為了防止這些酸性物質(zhì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)金屬部件造成腐蝕和磨損，油品中的堿性添加劑要不斷地中和油品氧化或燃料燃燒產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，因此堿性物質(zhì)在不斷損耗，堿值會(huì)出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。試驗(yàn)油品堿值下降率隨行車(chē)?yán)锍痰淖兓?jiàn)圖2。

由圖2可見(jiàn)，2輛車(chē)試驗(yàn)油品的堿值下降率均較小，最大堿值下降率分別為5.64%和2.97%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于換油指標(biāo)的要求（超過(guò)50%）。這表明試驗(yàn)油具有很強(qiáng)的堿值保持能力和酸中和能力，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)能起到很好的潤(rùn)滑保護(hù)作用。

酸值增值

油品在使用的過(guò)程中，由于溫度、水分或其他因素的影響，會(huì)逐漸老化變質(zhì)，產(chǎn)生較多的酸性物質(zhì)，使油品酸值逐漸增加最終造成設(shè)備的腐蝕，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。試驗(yàn)油品酸值增值隨行車(chē)?yán)锍痰淖兓?jiàn)圖3。

由圖3可以看出，2輛車(chē)試驗(yàn)油品的酸值增值變化均比較平緩，酸值增值最大值分別為0.71 mgKOH/g和0.64 mgKOH/g， 均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于換油指標(biāo)的要求（＞2.5 mgKOH/g）。這表明油品在使用過(guò)程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)較少，能很好地預(yù)防發(fā)動(dòng)機(jī)的腐蝕磨損。

圖2 試驗(yàn)油品堿值下降率隨行車(chē)?yán)锍痰淖兓?/p>

圖3 試驗(yàn)油品酸值增值隨行車(chē)?yán)锍痰淖兓?/p>

閃點(diǎn)

閃點(diǎn)是表示易燃液體燃爆危險(xiǎn)性的一個(gè)重要指標(biāo)，在行車(chē)試驗(yàn)中用來(lái)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)油被燃料油污染的程度。試驗(yàn)油品閃點(diǎn)隨行車(chē)?yán)锍痰淖兓?jiàn)圖4。

從圖4可以看出，隨著試驗(yàn)車(chē)輛運(yùn)行里程的增加，試驗(yàn)油品的閃點(diǎn)有所波動(dòng)，但變化都比較平穩(wěn)，均在175～195 ℃，符合換油指標(biāo)要求（＜130 ℃），說(shuō)明本次試驗(yàn)車(chē)輛的車(chē)況良好。

正戊烷不溶物

正戊烷不溶物是潤(rùn)滑油氧化產(chǎn)物、添加劑降解產(chǎn)物、發(fā)動(dòng)機(jī)金屬磨損粉末、灰塵及積炭的總和，主要反映污染物的積聚情況。試驗(yàn)油品正戊烷不溶物隨行車(chē)?yán)锍痰淖兓?jiàn)圖5。

從圖5可以看出，行車(chē)試驗(yàn)結(jié)束后，試驗(yàn)油品的正戊烷不溶物含量較低，小于換油指標(biāo)要求（＞2.0%），表明油品具有很好的抑制氧化產(chǎn)物生成的能力，具有良好的抗氧化性能、抗磨性能和清凈分散性能。

水分

在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，缸套老化滲漏、燃燒室產(chǎn)生的水汽等會(huì)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)油中，污染油品。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)油內(nèi)的水分較少時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度較高，極少量的水會(huì)被蒸發(fā)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的危害不大。但是隨著水分的增多，會(huì)造成油品乳化、添加劑水解及金屬腐蝕等危害。在此次行車(chē)試驗(yàn)的過(guò)程中，2輛車(chē)的油品水含量均為痕跡，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于換油指標(biāo)要求[＞0.2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）]，表明油品在使用過(guò)程中性能良好。

磨損金屬元素含量

圖4 試驗(yàn)油品閃點(diǎn)隨行車(chē)?yán)锍痰淖兓?/p>

圖5 試驗(yàn)油品正戊烷不溶物隨行車(chē)?yán)锍痰淖兓?/p>

圖6 試驗(yàn)油品鐵含量隨行車(chē)?yán)锍痰淖兓?/p>

車(chē)輛在行駛過(guò)程中運(yùn)動(dòng)部件都存在正常的磨損，通過(guò)測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)油的金屬元素含量變化可以監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損情況。試驗(yàn)油品中磨損金屬元素的含量也從側(cè)面反映了試驗(yàn)油品的品質(zhì)。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損而言，主要關(guān)注的是鐵、銅、鋁等金屬元素。試驗(yàn)油品鐵含量、銅含量、鋁含量隨行車(chē)?yán)锍痰淖兓謩e見(jiàn)圖6～圖8。

從圖6～圖8可以看出，2輛車(chē)試驗(yàn)油品中鐵含量、銅含量、鋁含量均較小，隨著行駛里程的增加，3種金屬元素的含量有所波動(dòng)且呈上升趨勢(shì)，但增加量較小，鐵含量、銅含量、鋁含量均遠(yuǎn)低于換油指標(biāo)的要求（Fe＞150 mg/kg，Cu＞50 mg/kg，Al＞ 30 mg/kg）， 表明油品能夠?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)提供良好的潤(rùn)滑保護(hù)。

污染元素含量

硅含量主要與砂石、塵土及外界異物含量有關(guān)，當(dāng)車(chē)輛行駛在路況較差或灰塵較多的道路時(shí)，在用油的硅含量會(huì)明顯增加；發(fā)動(dòng)機(jī)中的過(guò)濾器長(zhǎng)時(shí)間不換也會(huì)失去作用從而引起硅含量的增加，造成發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的磨料磨損。試驗(yàn)油品硅含量隨行車(chē)?yán)锍痰淖兓?jiàn)圖9。

由圖9可以看出，2輛車(chē)試驗(yàn)油品的硅含量變化正常，雖然在試驗(yàn)過(guò)程中油品會(huì)受到不同程度的環(huán)境粉塵污染，但在整個(gè)行車(chē)試驗(yàn)過(guò)程中油品的硅含量均較小，遠(yuǎn)低于換油指標(biāo)的要求（＞30 mg/kg）。

結(jié)論

☆整個(gè)行車(chē)試驗(yàn)過(guò)程中，車(chē)輛運(yùn)行平穩(wěn)，行駛狀況正常。長(zhǎng)城CI-4 20W-50在試驗(yàn)車(chē)輛上表現(xiàn)出良好的清凈分散性、抗氧化性、抗磨性、堿值保持能力和黏度保持能力，完全可以滿(mǎn)足客運(yùn)車(chē)輛的使用要求。

☆通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，油品在試驗(yàn)客運(yùn)車(chē)輛的換油周期達(dá)到40 000 km?？紤]到不同車(chē)輛的工況不完全相同，建議把油品在其他客運(yùn)車(chē)輛的換油周期暫定為30 000 km，其后進(jìn)行一次油品檢測(cè)分析，再制定嚴(yán)格的換油周期。

圖7 試驗(yàn)油品銅含量隨行車(chē)?yán)锍痰淖兓?/p>

圖8 試驗(yàn)油品鋁含量隨行車(chē)?yán)锍痰淖兓?/p>

圖9 試驗(yàn)油品硅含量隨行車(chē)?yán)锍痰淖兓?/p>

[1]趙艷麗，賀產(chǎn)鴻，王雪梅，等.一種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)專(zhuān)用油的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究[J].潤(rùn)滑油，2015，30（5）:21-27.

[2]張星宇，黃海鵬，朱和菊，等.長(zhǎng)城尊龍T600柴油機(jī)油在歐Ⅴ發(fā)動(dòng)機(jī)上的行車(chē)試驗(yàn)[J]石油商技，2015，（4）:20-24.