氣體發動機專用油在“油改氣”出租車上適應性考察

石娜,韓軍英,刁仁欽,李飛

(青島康普頓科技股份有限公司,山東青島 266101)

0 引言

隨著人們節能和環保意識的逐漸增強，各國對大氣質量的控制以及對汽車排放的要求更加嚴格，天然氣憑借其燃燒后優異的環保排放性能、高效能的熱力學性能以及較為豐富的儲量得到越來越廣泛的應用[1]。有資料顯示：截至2011年，我國天然氣汽車保有量從2000年的不足1萬輛發展到100萬輛，成長為亞太第四、世界第六大天然氣汽車市場[2]。其中，在原有的汽/柴發動機基礎上改裝成天然氣發動機，即“油改氣”車，由于技術比較簡單，費用較低，且可降低運營成本，在出租車上用得比較普遍。截至2011年，青島“油改氣”出租車已超四成[3]，2012年青島開發區出租車已全部完成“油改氣”[4]，廣州、武漢、成都等城市的“油改氣”出租車也已經形成規模，部分城市的比例已經超過90%[5]。

由于“油改氣”發動機的運行工況與改裝前汽油發動機的差別較大，目前使用的汽油機油不能夠完全滿足此類車輛的性能要求，需要專用潤滑油。文中使用康普頓CNG/LNG天然氣發動機專用油及國內某知名品牌燃氣發動機專用油在青島“油改氣”出租車上進行6 000 km實際行車試驗，以考察氣體發動機專用油在“油改氣”出租車上的使用效果。試驗結果表明：兩個品牌的氣體發動機專用油都能夠滿足“油改氣”出租車的使用性能要求，且康普頓CNG/LNG天然氣發動機專用油比國內某知名品牌燃氣發動機專用油性能更穩定，氧化衰變速度慢，具有更好的抗氧化性能和清凈分散性能。

1 試驗部分

1.1 試驗用油

試驗使用康普頓CNG/LNG天然氣發動機專用油 15W/40及國內某知名品牌燃氣發動機專用油 15W/40，其主要理化性能指標見表1。

1.2 試驗車輛

選用青島市兄弟樂汽修車廠的3輛車況良好、路況相近(頻繁加速、減速、停車、怠速)的“油改氣”出租車，具體技術參數及使用油品見表2。

表2 試驗車主要技術參數及使用油品

1.3 試驗過程簡述

試驗前對試驗車輛進行認真檢查，確保車輛發動機工作正常，使用路邦S-22引擎清洗油精及試驗油品清洗發動機，并更換機油濾清器及空氣濾清器，以確保試驗結果準確可靠。試驗過程中，分別在0、2 000、3 000、4 000、6 000 km進行熱車取樣，并嚴格控制每次取油200 mL，取樣后補加相應數量的新油。

2 結果與討論

試驗全程共取15個樣品，分別檢測運動黏度、水分、閃點、酸值、正戊烷不溶物等指標，由于目前我國沒有關于氣體發動機專用油的換油指標，故參考GB/T 8028-2010《汽油機油換油指標》中SL的換油指標[6]來分析油品的變化情況，見表3。

表3 GB/T 8028-2010《汽油機油換油指標》

2.1 運動黏度

運動黏度是液體流動時內摩擦力的量度，是潤滑油最重要的物理特性之一，對潤滑油的流動性和它在摩擦表面形成的油膜的厚度有較大影響。黏度較大的潤滑油流動性差，不易流到摩擦面之間，冷卻和沖洗作用較差，摩擦面溫度較高，不利于節能；反之，潤滑油黏度過小，在較高負荷下，潤滑油膜變薄而容易被破壞，使摩擦面容易產生磨損和擦傷。

對于使用中的發動機油來說，如果油品運動黏度升高幅度過大，將造成油品流動不暢、濾清器發生堵塞等現象，運動黏度增加可能是油品發生氧化、污染物增加、高黏度油品混入等因素造成的；而油品運動黏度降低幅度過大，則不能保持足夠的油膜厚度及強度，造成磨損，黏度降低則可能是低黏度油、水、冷卻液或/和燃料混入，油品中的高分子聚合物受剪切力破壞而降解導致的[7]。

行車試驗中，油品的運動黏度變化情況見圖1。

從圖1可見：1號車油樣的運動黏度的變化率絕對值低于5%，2號車及3號車油樣的運動黏度的變化率絕對值低于2.5%，與國標GB/T 8028-2010《汽油機油換油指標》中運動黏度變化率絕對值低于20%的換油指標相比，均具有較大的富余量，表明康普頓CNG/LNG天然氣發動機專用油及國內某知名品牌燃氣發動機專用油均具有良好的黏度保持能力和抗氧化性能。

2.2 水分

發動機在做功過程中，燃料燃燒生成的水汽以及通過油箱呼吸孔吸入的水汽，無法避免會進入發動機油中，帶來對油品的污染。當油品中水含量較少時，水分對油品質量的影響較小；隨著油中水含量的增加，有效添加劑被水析出，油品性能下降，油品乳化會加劇，對金屬的銹蝕程度也會逐漸增加，導致機件表面銹蝕的產生，發生腐蝕磨損。由于在工作中發動機機油始終處于相對較高的溫度下(大于80 ℃)，正常情況下油中水含量均較低[8]。

行車試驗中，隨著里程數的增加，3輛車油品的水分含量均為痕跡，說明油品在試驗過程中，沒有受到水的污染，車輛發動機運行正常。

2.3 閃點

閃點是油品安全性的指標，同時也可以反映潤滑油消耗量的大小。閃點表征油品著火燃燒的危險程度，習慣上也正是根據閃點對危險品進行分級，閃點越低越危險，越高越安全。在油品使用過程中，閃點也有重要意義，如：若發現機油閃點有顯著下降，說明該油品已被燃料稀釋，需及時更換油品并檢修發動機[9]。

行車試驗中油品的閃點變化情況見圖2。

從圖2可見：3輛車油品的閃點均保持在215 ℃以上，在整個行駛過程中，閃點沒有發生明顯的降低，說明3輛車運行正常。

2.4 酸值

酸值的變化反映了油品被氧化和添加劑消耗降解狀況，是反映油品抗氧化性能的指標。在高溫條件下，燃料燃燒時所生成的酸性氧化物以及機油因氧化而生成的酸性產物不斷增加，使酸值不斷增大；另一方面因酸性添加劑的消耗引起酸值下降和堿性添加劑對所產生酸性物質的中和，使酸值下降，酸值變化是這2種作用的綜合反映[9]。

行車試驗中油品的酸值變化情況見圖3。

從圖3可見：1號車和2號車油品的酸值變化總體緩慢，行駛里程達到6 000 km后，1號車油品酸值增加量為0.07 mg/g，2號車油品酸值增加量為0.04 mg/g，遠低于國標GB/T 8028-2010《汽油機油換油指標》中酸值增加量低于2.0 mg/g的換油指標，這表明康普頓CNG/LNG天然氣發動機專用油堿值儲備能力好，具有良好的抗氧化性能。3號車油品酸值一直處于下降狀態，并在3 000 km后出現明顯減小，雖然酸性添加劑的消耗會引起酸值下降，但仍不能很好解釋該現象，需要進一步研究。

2.5 正戊烷不溶物

正戊烷不溶物主要反映油品氧化變質、添加劑消耗、發動機金屬磨損以及油品被污染的程度，與油品清凈分散性能也有較大關系[10]。油品在使用中，氧化油泥、磨損金屬屑及外來灰塵等會導致正戊烷不溶物增大，當正戊烷不溶物超過某一限度，不溶物析出沉積，堵塞油道和機油濾清器等，造成設備缺乏有效潤滑[7]。

行車試驗中油品的正戊烷不溶物變化情況見圖4。

從圖4可見：1號車和2號車油品的正戊烷不溶物很小，都沒有超過0.35%，遠低于國標GB/T 8028-2010《汽油機油換油指標》中正戊烷不溶物低于1.5%的換油指標，3號車油品的正戊烷不溶物較大，最大值為1.28%，不過仍在換油指標內。這表明康普頓CNG/LNG天然氣發動機專用油比國內某知名品牌燃氣發動機專用油油品性能更穩定，氧化衰變速度慢，具有更好的抗氧化性能和清凈分散性能。

3 結論

(1) 康普頓CNG/LNG天然氣發動機專用油和國內某知名品牌燃氣發動機專用油在“油改氣”出租車抽樣的各項指標均正常，能夠滿足“油改氣”出租車的要求。

(2) 康普頓CNG/LNG天然氣發動機專用油比國內某知名品牌燃氣發動機專用油性能更穩定，氧化衰變速度慢，具有更好的抗氧化性能和清凈分散性能。

【1】 劉紅.燃氣發動機技術發展及潤滑需求分析[J].潤滑與密封，2013，38(7)：105-110.

【2】 趙三明.我國天然氣汽車保有量已位居世界第六[EB/OL].[2011-10-28]. http://auto.ifeng.com/news/domesticindustry/20111028/703114.shtml.

【3】 邢東亮，牛青青.青島四成出租車“油改氣”[EB/OL].[2010-12-10]. http://news.sina.com.cn/o/2010-12-10/001321612541.shtml.

【4】 臧富貴，朱卉.青島開發區415輛出租車全部用上天然氣[EB/OL].[2012-03-22].http://sd.ce.cn/xw/sd/201203/22/t20120322_532086.shtml.

【5】 楊雁霞.出租車“油改氣”后仍享受燃油補貼是否合理遭質疑[EB/OL].[ 2013-01-13].http://finance.cnr.cn/315/gz/201301/t20130113_511769100.shtml.

【6】 全國石油產品和潤滑劑標準化技術委員會潤滑油換油指標分技術委員會.GB/T 8028-2010汽油機油換油指標[S].北京：中國標準出版社，2011.

【7】 曾令全，韋夏，金承華，等.SM/GF-4 5W-30 汽油機油的可靠性試驗[J]. 合成潤滑材料，2012，39(1)：30-31.

【8】 李靜，楊慧青.SJ汽油機油換油標準的修訂[J].潤滑油，2012，27(5)： 60-64.

【9】 董元虎，尹興林，馮豫川，等.公交汽車CNG/汽油兩用燃料發動機油行車試驗[J].潤滑與密封，2006(9)：139-144.

【10】 王亞萍.長城自主知識產權CF-4 15W-40柴油機油應用試驗研究[J].石油商技，2012(1)：56-60.