發動機國Ⅲ排放標準的實施對潤滑油組成的影響

2009-01-18 06:01:22宋應金張桂林郗杰

潤滑油 2009年5期

宋應金張桂林郗杰

摘要:隨著國Ⅲ排放標準在全國范圍內實施,它對汽車相關各行業的影響已經日益呈現。對車用潤滑油來說,降低發動機油的磷含量,提高燃油經濟性,延長發動機油的使用壽命,是行業對潤滑油生產企業的要求;對潤滑油添加劑來說,綜合具有減摩抗磨、抗氧防腐且磷含量低的添加劑將越來越受到業界的關注。文章在分析國Ⅲ排放標準實施對潤滑油組成影響的同時,重點介紹具有以上綜合優勢的有機鉬、有機硼添加劑,并對引入此類添加劑的潤滑油進行了多次臺架模擬試驗和分析,得出有機鉬、有機硼添加劑在車用機油中減摩抗磨、抗氧、節能、延長換油期和改善尾氣排放方面的優異表現,并預測此類添加劑的使用將成為發動機油升級換代的關鍵和整個潤滑油行業的發展趨勢。

關鍵詞:發動機油;國Ⅲ排放標準;有機鉬;有機硼;組成

中圖分類號:TE626.3 文獻標識碼:A

Impact of the National Ⅲ Emission Standard on the Formulation of Engine Oils

SONG Ying-jin1, ZHANG Gui-lin2, XI Jie3

(1.Petroleum Institute of Harbin University of Commerce, Harbin 150028,China; 2. Pacific Ocean United (Beijing) Petrochemical Co., Ltd, Beijing 100101,China; 3. PetroChina Dalian Petrochemical Company, Dalian 116032, China)

Abstract:With the implementation ofthe NationalⅢ Emission Standard nationwide, its impact on vehicle-related industries becomes increasingly obvious. For engine oils, all lube oil manufacturers are trying every means to lower Phosphorus content, enhance fuel economy and extend oil drain intervals. For lubricant additive industry, those additives which enjoy such comprehensive advantages as friction reduction, antioxidation and lower Phosphorus content will gain wide appeal and come into use more and more. In this paper, an in-depth analysis of what impactthe NationalⅢ Emission Standard will exercise on lube oil formulations is materialized, and organic Molybdenum compound and organic Borate are introduced as high-performance additives for lube oil blenders. Additionally, many experiments on engine oils with and without these two additives were conducted, and test results showed that these two additives can impart good performances to engine oils. It is predictable that these kinds of lubricant additives will become the key for upgrading of engine oils and represent the development of lubricant industry in the future.

Key words:engine oil;nationalⅢ emission Standard; organic Molybdenum compound; organic Borate; formulation

0 前言

汽車工業的迅猛發展,一方面促進了國民經濟的快速增長,日益改善著人們的生活;但另一方面,汽車尾氣排放量也隨之迅速增加,嚴重影響了環境和空氣質量,威脅到人們的身體健康,因此,執行嚴格的排放法規勢在必行。而且隨著汽車生產量和保有量的持續增加,更加嚴格的排放法規將會不斷頒布和實施。

每一次排放標準的頒布執行,都將意味著新的發動機技術的推廣應用和新的發動機潤滑油規格的出現。日益嚴格的排放法規推動著發動機制造商不斷采用新的發動機技術,同時也推動著潤滑油制造廠生產出能同時滿足這些新技術和新排放標準的潤滑油。因此,發動機國Ⅲ標準的實施,必然使國內發動機潤滑油配方組成有比較大的調整。本文將針對滿足國Ⅲ排放標準的發動機潤滑油使用性能做初步研究。

1 國Ⅲ標準的實施對發動機潤滑油的技術要求

(1)組成中有較低的硫、磷含量。較低的硫、磷含量能保證汽車尾氣催化轉化器的正常作用,因此,發動機潤滑油限制硫、磷含量是必然趨勢。

(2)要求發動機潤滑油具有優異的高溫抗氧性能,減少高溫沉積物的形成,同時減少低溫油泥的產生。

(3)要求發動機潤滑油具有優良的清凈性和優良的酸中和能力,防止發動機銹蝕、腐蝕和磨損。

(4)要求發動機潤滑油具有優異的分散能力。EGR(廢氣再循環技術)和DPF(顆粒捕捉器)等新技術在發動機上的應用,相應增加了發動機潤滑油的積炭和煙炱污染,因此,必須在發動機潤滑油組成中加強對油泥和積炭的分散性能。

(5)要求發動機潤滑油具有優良的高溫高剪切性能。在苛刻環境下,具有優異的粘度保持性能,能顯著降低發動機磨損。

(6)要求發動機潤滑油具有優良的抗磨損性能。新發動機的壓力負荷明顯增加,因此,要求其組成中有優良的抗磨和減摩成分。

(7)要求發動機潤滑油低溫泵送性能突出,可提高發送機的啟動性能,降低磨損。

(8)要求發動機潤滑油組成中含有能抑制ZDDP醇解的組分。我國部分地區推廣了醇燃料,因此,上述地區使用的發動機潤滑油組成中應含有該組分。

(9)要求發動機潤滑油對密封材料具有良好的兼容性。

2 試驗部分

2.1 試驗目的

在發動機潤滑油的組成中,通過引入氮鉬配合物和氮硼配合物這兩種添加劑,來降低機油中硫、磷含量,調合出滿足CI-4規格的潤滑油,進行500 h可靠性臺架試驗,來考察其衰變情況。

2.2 試驗材料

(1)發動機:上海柴油機廠8DK,參數如下:

型式:直列、四沖程、水冷、直接噴射式、增壓中冷、高壓共軌;

氣缸數:6;

單缸氣門數:4;

氣缸套型式:濕式;

氣缸直徑:114 mm;

活塞行程:144 mm;

活塞總排量:8.83 L;

壓縮比:17.3∶1。

標定工況:

標定轉速:2200 r/min;

標定功率:275×(1±5%)kW;

平均有效壓力:1370 kPa;

活塞平均速度:10.56 m/s;

排氣煙度:≤1.183 m-1。

最大扭矩工況:

最大扭矩時轉速:1300~1500 r/min;

扭矩儲備率:≥25%;

最大扭矩:1500×(1±6%)N?m;

最高爆發壓力:≤16 kPa。

(2)潤滑油:采用美國雪佛龍添加劑調合出符合CI-4規格的15W-40粘度等級發動機潤滑油兩份,在其中一份中按照0.5%(質量分數)引入了POUPC 1002氮鉬配合物和POUPC 3001氮硼配合物。該試驗潤滑油典型數據見表1。

2.3 試驗過程及試驗結果

上述發動機潤滑油裝入8DK柴油發動機,校車后測試尾氣排放,滿足國Ⅲ排放規格后,對2份發動機油分別進行50 h、100 h、200 h、300 h、400 h、500 h的臺架抗疲勞試驗。

2.3.1 50 h臺架模擬試驗(見表2~表5)

試驗數據分析:

通過50 h臺架試驗可以看到:不含POUPC 3001(氮硼配合物)和POUPC 1002(氮鉬配合物)的油品在金屬元素含量方面比含有上述兩種添加劑的油品有所增加,這表明,添加POUPC 3001與POUPC 1002的油品減摩性能良好;同時,添加劑原有元素多于不加鉬和硼的油品,表明添加劑的消耗降低,間接說明添加鉬和硼的油品換油期將會延長。

從表2至表4看出,添加鉬和硼元素的油品抗磨損能力有顯著增強。

從表5看出,添加鉬和硼的油品四球試驗數據均呈現明顯好轉的變化。

2.3.2 100 h臺架模擬試驗(見表6~表9)

通過100 h臺架試驗結果看,綜合表6至表9,隨著試驗時間的延長,含有鉬和硼添加劑的油品對比不加該劑的油品,抗磨能力逐漸增強,油品中原有的功能元素損失小,表明含這些添加劑的油品使用壽命更長。

同時,抗磨損能力增強,四球摩擦數據更好。