段況華，蒲麗娜，楊雪，王鵬，焦軍平，金鵬

(1.中國石油蘭州潤滑油研究開發(fā)中心，甘肅 蘭州 730060；2.中國石油蘭州潤滑油廠，甘肅 蘭州 730060； 3.中國石油克拉瑪依潤滑油廠，新疆 克拉瑪依 834003)

0 引言

節(jié)能、環(huán)保、延長換油期是潤滑油的發(fā)展方向[1]。歐洲柴油機油的換油期在6～15萬公里，美國柴油機油的換油期在2～8萬公里，而我國柴油機油的換油期在2萬公里左右，遠落后于歐美發(fā)達國家。近年來，隨著我國車輛發(fā)動機技術、柴油燃油和柴油機油質(zhì)量水平的提升，在各大汽車制造商及各大潤滑油公司的推動努力下，柴油機油換油期實現(xiàn)了從2萬公里到6～10萬公里的水平，甚至更長的換油里程。柴油機油換油期的大幅提高，一方面更符合先進的節(jié)能環(huán)保理念，減少了車輛的換油次數(shù)，從而減少了廢機油的生成量以及帶來的處理成本，也節(jié)約了我國的基礎油資源和添加劑資源；另一方面為客戶減少了整車全生命周期運營成本，為終端客戶帶來實實在在的好處，減少車輛換油次數(shù)從而降低了終端客戶使用車輛的保養(yǎng)費和誤工時間成本，提高了實際出勤率和經(jīng)濟效益。因此長壽命柴油機油是我國油品的發(fā)展趨勢，將會被越來越多的終端客戶所接受[2]。

影響柴油機油長壽命化的因素有很多，車輛或發(fā)動機情況是影響柴油機油使用壽命的主要因素，油品的分散及抗氧化等性能是否優(yōu)異也是能否實現(xiàn)柴油機油長壽命的關鍵因素[3]。老舊車輛例如國四排放之前的車輛、行駛里程超過其報廢里程3/4的車輛、發(fā)動機大修過的車輛、長期超載的車輛、長期處于爬坡或在惡劣工況下運載的車輛都不建議選用長壽命柴油機油。發(fā)動機油底殼容積過小，會導致機油的升熱負荷和機械負荷的提高；延遲噴射、廢氣再循環(huán)(EGR)等技術會導致柴油機油中煙炱含量的增高，導致油品黏度過快增長甚至堵塞機油濾清器，引起發(fā)動機活塞環(huán)、缸套、凸輪、閥系等部件磨損；渦輪增壓、高壓共軌技術提高了發(fā)動機的燃燒效率，柴油機油工作溫度更高；這些都會對油品的換油期產(chǎn)生影響。一般來說，長途運輸牽引車輛行駛工況良好，發(fā)動機工作條件相對穩(wěn)定不苛刻，運輸距離較遠，客戶對長壽命柴油機油為歡迎態(tài)度，長壽命柴油機油產(chǎn)品更容易推廣，所以目前長壽命柴油機油主要應用在長途運輸?shù)臓恳嚿稀?/p>

中國石油潤滑油公司通過配方強化技術，提高了油品的抗氧化性和分散性能，研制了系列長壽命柴油機油產(chǎn)品，并通過大量的行車試驗驗證。另外，目前文獻中報道的長壽命柴油機油多為15W-40黏度級別產(chǎn)品，鮮見10W-30黏度級別產(chǎn)品。本項目是在20輛歐曼ETX牽引車上，裝載昆侖CI-4 10W-30長壽命柴油機油進行行車試驗，確定了該油品在同類車輛上的換油期。

1 試驗內(nèi)容

為驗證昆侖CI-4 10W-30油品在歐曼ETX牽引車上能否滿足10萬公里換油期的要求。本試驗在20輛裝載福田康明斯ISGE5發(fā)動機的歐曼ETX牽引車上，裝配長效機油濾清器，裝載昆侖CI-4 10W-30長壽命柴油機油，按照試驗里程上浮20%的原則，進行12萬公里行車試驗，確定油品能否滿足10萬公里換油要求。試驗期間采集油品，監(jiān)測油品的運動黏度、酸值、堿值、金屬元素等指標，反映油品的性能變化情況和發(fā)動機內(nèi)部磨損情況。

1.1 試驗車輛

試驗車輛選用北京市京順達物資有限公司運營中的20輛歐曼ETX5系重卡牽引車，車輛從事轎運車業(yè)務，發(fā)動機型號為ISGE5-320國五柴油發(fā)動機。試驗車輛具體信息見表1。

表1 車輛信息

1.2 試驗用油

本次試驗油品選用中國石油潤滑油公司研制的昆侖CI-4 10W-30長壽命柴油機油，其性能理化數(shù)據(jù)見表2。

表2 昆侖CI-4 10W-30理化數(shù)據(jù)

1.3 試驗方案

首先對發(fā)動機的潤滑系統(tǒng)進行徹底清洗，用試驗油品對發(fā)動機潤滑系統(tǒng)進行動態(tài)清洗，清洗時間30 min，然后放凈清洗油，建議對發(fā)動機清洗1～2次。整個清洗過程結束后，更換機濾，將試驗油品按規(guī)定油量加入油箱中，加油過程保證規(guī)范，避免污染物的侵入。車輛發(fā)動機裝入新油并運行10～20 min后，取出150 mL的樣品作為0 km油樣。監(jiān)控試驗車輛運行里程，按照試驗采樣里程計劃進行采集樣品。根據(jù)每次油品檢測結果，進一步確定下一步試驗計劃和采樣計劃。每次采樣完成后，需補加等量的新油。若車輛需額外補加油，應記錄補油的里程和補油量。采樣須在車輛停止運行20 min內(nèi)完成，如果車輛停運20 min以上時，采樣須怠速運行15 min后進行采樣，采集定量樣品，封裝于試驗指定清潔容器內(nèi)，貼好標簽、做好標識，并按時交付給指定的油品檢測公司進行油品檢測，跟蹤油品數(shù)據(jù)分析情況[4]。

1.4 試驗方法

油品的運動黏度、酸值、堿值、金屬元素指標檢測方法見表3。

表3 油品檢測方法

2 試驗結果與討論

2.1 運動黏度

運動黏度是油品的重要指標之一，反映油品流動過程中內(nèi)部摩擦力的大小。油品運動黏度小，有利于發(fā)動機的節(jié)能效果，但油膜容易破裂引起發(fā)動機部件磨損；運動黏度大，油品的油膜強度大可以為發(fā)動機部件提供更好保護，防止發(fā)動機部件磨損情況，但運動黏度過大，卻會影響油品的泵送速度，發(fā)動機不能及時將潤滑油泵送到需要潤滑的發(fā)動機部位提供潤滑造成部件磨損。柴油機油運動黏度會隨著使用過程而變大或變小，因摩擦副之間的高速運動將油品內(nèi)黏度指數(shù)改進劑等大分子剪切為小分子而造成油品運動黏度變??；因油品的氧化、硝化、硫化反應造成分子交聯(lián)生成大分子膠質(zhì)而油品運動黏度變大；發(fā)動機燃燒不完全產(chǎn)物煙炱會由活塞與缸套壁間隙進入柴油機油中造成油品運動黏度增大。因此，發(fā)動機油運動黏度的變化情況一定程度上可以反應發(fā)動機油的衰變情況。試驗過程中油品的100 ℃運動黏度隨試驗里程的變化趨勢見圖1[5]。

圖1中，試驗結束時油品100 ℃運動黏度最大值為12.1 mm2/s，運動黏度最大增值為0.2 mm2/s。試驗過程中油品運動黏度變化趨勢平穩(wěn)，變化幅度較小，說明油品運動黏度保持性好，可以很好地滿足車輛的潤滑要求。

2.2 酸值

酸值主要監(jiān)測油品中某些功能劑的消耗情況及油品的老化程度。在用柴油機油的酸值增加主要來自兩方面：一是油品高溫氧化產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，二是燃料燃燒生成的酸性物質(zhì)。酸值增值過大，說明油品產(chǎn)生了大量的酸性物質(zhì)，會促進變質(zhì)，生成油泥，對發(fā)動機造成一定程度的機械腐蝕，同時在金屬的催化作用下繼續(xù)加速油品的老化狀況，影響發(fā)動機的正常運行。試驗過程中油品的酸值隨試驗里程的變化情況見圖2。

圖2 油品酸值隨試驗里程的變化情況

由圖2可見，隨著試驗里程的增加，油品酸值逐漸增大，變化趨勢平穩(wěn)；試驗結束時，油品酸值最大增值為3.29 mgKOH/g，堿值為8.9 mgKOH/g，未出現(xiàn)酸堿值交叉現(xiàn)象，該油品仍具有很好的清凈性及堿儲備性。另外，研究表明，柴油機油酸值方法不能用于測定油品的絕對酸性來預測油品的使用狀態(tài)下的性能，目前還沒有發(fā)現(xiàn)油品酸值和軸承腐蝕之間有必然的聯(lián)系。因此試驗結束時，油品仍具有很好的清凈性和堿儲備性，可滿足車輛的使用要求。

2.3 堿值的變化情況

柴油機油中都含有堿性添加劑，用于中和油品氧化或燃料燃燒生成的酸性物質(zhì)，以避免酸性物質(zhì)對發(fā)動機部件的腐蝕和加速油品的衰敗。柴油機油的堿值反映了油品抑制氧化和中和酸性物質(zhì)能力的強弱，如果堿值下降到一定程度，油品就會失去中和酸性物質(zhì)的能力，會引起油泥增多，發(fā)動機部件有可能產(chǎn)生腐蝕、磨損等現(xiàn)象。試驗過程中油品的堿值隨試驗里程的變化情況見圖3。

從圖3可以看出，隨著油品使用里程的增加，油品堿值呈現(xiàn)平穩(wěn)的下降趨勢，說明油品中的堿性添加劑中和了油品中的酸性物質(zhì)，對發(fā)動機和柴油機油起到了保護作用。行車試驗結束后，油品堿值下降率為25%左右，仍然具有很好的堿儲備性，可以繼續(xù)為油品和發(fā)動機提供保護[6]。

圖3 油品堿值隨試驗里程的變化情況

2.4 金屬元素含量的變化情況

發(fā)動機部件磨損及腐蝕都會導致使用油品的金屬含量增高，因此通過監(jiān)測油品中金屬元素含量的變化情況，可以掌握發(fā)動機的磨損情況。發(fā)動機工作正常，油品中磨損金屬元素成平穩(wěn)上升趨勢，如果金屬元素含量急劇增加則表明發(fā)動機發(fā)生了明顯的磨損[3]。試驗過程中油品鐵、鉛、鋁、鉻含量的變化見圖4～圖7。

圖4 油品鐵含量隨試驗里程的變化情況

圖5 油品鉛含量隨試驗里程的變化情況

圖7 油品鉻含量隨試驗里程的變化情況

從圖4～圖7可以看出，油品中鐵、鉛、鋁、鉻磨損金屬含量變化趨勢平穩(wěn)，始終處于正常范圍，說明

車輛工作正常，油品使用性能良好。

3 結論

昆侖CI-4 10W-30長壽命柴油機油產(chǎn)品在歐曼ETX5系重卡牽引車上完成12萬公里行車試驗，試驗中油品各項指標變化平穩(wěn)且正常，油品性能表現(xiàn)良好，可滿足該類車10萬公里實際換油要求。