蔡璐 吉祥 吉澤鵬 朱立

中海油氣（泰州）石化有限公司

提高燃料經(jīng)濟性、降低排放、延長換油期推動著潤滑油技術(shù)的發(fā)展，對潤滑油的要求越來越嚴(yán)格[1]。目前市場上，根據(jù)潤滑油廠或者汽車制造商推薦的換油期更換機油，柴油機油的換油周期一般在30 000 km左右。但是，在潤滑油質(zhì)量和發(fā)動機皆得到改進的基礎(chǔ)上，OEM（原始設(shè)備制造商）制造商提出了延長換油期的要求，對油品換油期進行監(jiān)測的最佳評價方法是實際路況的行車試驗。

本文采用A品牌長壽命柴油機油CI-4 10W-40在國內(nèi)某物流公司車輛上進行了行車試驗，考察油品的實際使用性能。

試驗部分

試驗車輛

行車試驗車輛為乘龍牌重型半掛牽引車，來自山東某物流公司，載荷為35～40 t，基本保持滿負(fù)荷。車輛路線為山東至上海往返，全程高速。測試車輛主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 試驗車主要技術(shù)參數(shù)

試驗用油

試驗用油選用A品牌長壽命柴油機油CI-4 10W-40（同一生產(chǎn)批號油品），油品理化性能見表2。

表2 A品牌長壽命柴油機油C I-4 1 0 W-4 0理化性能

試驗方法

在試驗開始前將試驗用車的舊機油排空，注入新柴油機油，怠速運轉(zhuǎn)20 min，放空清洗油，清洗兩次，最后注入新機油CI-4 10W-40至標(biāo)油尺上限處，記錄車輛的初始里程數(shù)，每隔5 000 km左右取樣一次，總試驗里程是60 000 km左右，每次取樣之后及時補入新油。油品的理化性能指標(biāo)達(dá)到換油指標(biāo)或者達(dá)到試驗里程數(shù)，即停止試驗。

換油指標(biāo)

油品的理化性能指標(biāo)參照GB/T7607—2010《柴油機油換油指標(biāo)》中CH-4的換油指標(biāo)的項目進行分析。CH-4的換油指標(biāo)見表3。

表3 C H-4的換油指標(biāo)

結(jié)果及討論

運動黏度變化

運動黏度是衡量發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)的重要指標(biāo)。在用油品的黏度反映了油品發(fā)生深度氧化、聚合、輕組分揮發(fā)生成油泥以及受燃料油稀釋、水污染和機械剪切的綜合結(jié)果[2]。其中運動黏度增長會增加動力消耗，過高的黏度增長甚至?xí)?dǎo)致泵送困難，影響潤滑，引發(fā)事故令運動黏度下降則會造成發(fā)動機油油膜變薄，潤滑性能下降，機件磨損加大。由燃料油稀釋造成的運動黏度大幅下降往往會造成拉缸[3]。

試驗油品100 ℃運動黏度變化率隨行駛里程的變化見圖1。

從圖1可以看出，行車試驗過程中試驗油品運動黏度變化不大，新注入的長壽命柴油機油含有黏度指數(shù)改進劑，在使用過程中，其聚合物分子在剪切應(yīng)力作用下主鏈容易斷裂，造成油品黏度略有下降；隨著行駛里程的增加，油品與空氣、燃料的凝聚物、不完全燃燒物等物質(zhì)接觸，生成大分子膠質(zhì)，油品黏度上升。1號車的黏度下降率為3.0%～12.4%之間，2號車的黏度下降率在4.0%～11.9%之間，低于換油指標(biāo)要求的20%，說明A品牌長壽命柴油機油CI-4 10W-40具有良好的黏度保持性能，在整個換油周期內(nèi)油品黏度保持在黏度變化范圍內(nèi)，為發(fā)動機提供了持久保護。

圖1 運動黏度變化率（100 ℃）隨行駛里程的變化

閃點變化

發(fā)動機行駛過程中，潤滑油容易受到燃料油稀釋，燃?xì)飧Z入曲軸箱，使?jié)櫥腿菀桩a(chǎn)生沉淀，降低油品的潤滑性，造成油膜變薄，增加磨損。

試驗油品閃點隨行駛里程的變化見圖2。

從圖2可以看出，閃點最低值為232 ℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于指標(biāo)值130 ℃，表明該油品幾乎未被燃油稀釋，為發(fā)動機提供了持久保護，保持出色的潤滑性能。

圖2 閃點隨行駛里程的變化

酸值變化

酸值是反映油品氧化變質(zhì)和腐蝕程度、判斷設(shè)備潤滑狀況的重要指標(biāo)。酸性物質(zhì)主要來源于高溫氧化和燃料燃燒，該物質(zhì)會對發(fā)動機造成一定程度的腐蝕，并在金屬的催化作用下繼續(xù)加速油品的老化，影響發(fā)動機正常運行[4]。

試驗油品酸值增值隨行駛里程的變化見圖3。

從圖3可以看出，60 000 km的行車試驗中，酸值的變化得到了很好的控制。1號車的酸值增加值的最大值為0.51 mgKOH/g，2號車為0.55 mgKOH/g，酸值增加值均遠(yuǎn)低于換油指標(biāo)中的要求，表明油品在高溫氧化條件下產(chǎn)生的酸性物質(zhì)少，油品不易發(fā)生變質(zhì)，減少對發(fā)動機的腐蝕。

圖3 酸值增值隨行駛里程的變化

堿值變化

柴油機油的含硫物質(zhì)和使用中產(chǎn)生的氧化變質(zhì)物都會對油品的性質(zhì)產(chǎn)生影響，油品中的堿性成分往往會抑制其氧化以及中和酸性物質(zhì)。較低的堿值會造成酸性物質(zhì)生成，油泥增多，對設(shè)備造成一定程度的腐蝕、磨損。

試驗油品堿值下降率隨行駛里程的變化見圖4。

從圖4可以看出，堿值下降率在試驗過程中呈現(xiàn)上升趨勢，主要原因是高溫氧化條件下產(chǎn)生的酸性物質(zhì)使堿值下降，堿值下降率增大。1號車堿值下降率的最大值為28.40%，2號車為15.20%，均未超過換油指標(biāo)要求的50%，說明該油品具有良好的堿值保持性能。

圖4 堿值下降率隨行駛里程的變化

水分變化

柴油機油中的水分主要來源于燃料燃燒生產(chǎn)、外部環(huán)境環(huán)境進入。水以極小顆粒分布溶解于潤滑油中，隨著油品中雜質(zhì)增多，水油結(jié)合力加強，油品乳化加劇，會引起金屬部件的腐蝕磨損和銹蝕。

試驗油品水分隨行駛里程的變化見圖5。

從圖5可以看出，行車試驗過程中水分最大值為0.03%，低于換油指標(biāo)限值（0.2%），表明潤滑油中混進的水分極少，未對油品性能造成影響。

圖5 水分隨行駛里程的變化

磨損金屬元素含量變化

發(fā)動機運轉(zhuǎn)時的主要摩擦部件有曲軸與主軸瓦、連桿與連桿軸瓦、活塞環(huán)與缸套、凸輪與挺桿等，通過監(jiān)測柴油機油的磨損金屬元素含量可以直接反映發(fā)動機中的磨損情況。鐵元素主要來源于缸套、配氣機構(gòu)、噴油嘴堅固件，銅元素主要來源于軸承、軸瓦、油冷器，鋁元素主要來源于活塞裙部。將發(fā)動機磨損控制在一定范圍內(nèi)，可以大大提高潤滑油在發(fā)動機長期運行過程中性能的穩(wěn)定性，提高燃油經(jīng)濟性。所以，在跟蹤油樣時，定期用磨損金屬元素含量檢測可以及時掌握行駛車輛的磨損狀況。

試驗油品磨損金屬元素含量隨行駛里程的變化見圖6。

從圖6可以看出，行車試驗過程中油品的磨損金屬含量較低。其中，鐵元素含量隨著行駛里程的增加而緩慢升高，但遠(yuǎn)低于150 mg/kg的換油指標(biāo)要求，銅元素含量最高3.97 mg/kg，鋁元素含量緩慢升高，在48 000 km后出現(xiàn)大幅度增加，但仍穩(wěn)定在換油指標(biāo)要求范圍內(nèi)。這說明該油品具有良好的抗磨損性能，降低了機件摩擦阻力，減少了機械功率損失。

圖6 磨損金屬元素含量隨行駛里程的變化

氧化值、硝化值及煙炱含量分析

潤滑油的氧化后產(chǎn)生物質(zhì)進一步氧化縮合生成大分子膠狀物質(zhì)，使油品黏度不斷增大，最終因流動性能的惡化而導(dǎo)致機械故障[5]。油品中的硝化物是產(chǎn)生油泥的主要成分之一。煙炱是發(fā)動機中燃油不完全燃燒的產(chǎn)物，經(jīng)竄氣進入發(fā)動機中。

行駛60 000 km后取樣分析，試驗油品的氧化值、硝化值及煙炱含量見圖7。

從圖7可以看出，1號車的氧化值為2.1 A/cm，硝化值為6.5 A/cm；2號車的氧化值為1.8 A/cm，硝化值為5.9 A/cm。在行車試驗中，30～50 A/cm是在用油的典型氧化值和硝化值范圍，兩輛車的數(shù)值均在極低范圍內(nèi)，表明該油品可以提供較長的換油里程。從煙炱含量分析，相比較經(jīng)驗的限值（煙炱＜4%），尚存較大余量。

圖7 氧化值、硝化值及煙炱含量

結(jié)論

A品牌長壽命柴油機油CI-4 10W-40在60 000 km運行試驗中，油品的各項指標(biāo)均在GB/T 7607—2010中CH-4的換油指標(biāo)范圍內(nèi)。試驗結(jié)果表明，長壽命柴油機油CI-4 10W-40的黏度保持了長效穩(wěn)定，酸堿值平衡性能良好，磨損金屬含量低，具有優(yōu)秀的抗氧化、抗硝化性能。