機油對車輛燃油經濟性的影響研究

龍金世 王靜

奇瑞汽車股份有限公司 安徽省蕪湖市 241009

1 引言

為應對汽車燃料消耗快速增長及由此引起的能源和環境問題，工信部制定了《乘用車燃料消耗量第四階段標準》，標準要求到2020年，當年生產的乘用車平均燃料消耗量降至5.0L/100km，節能型乘用車燃料消耗量降至4.5 L/100km以下。為此，國內各大汽車廠展開大量降油耗方案研究，而對發動機機油的研究也逐漸增多起來。

本文從機油加注量和減摩劑兩方面研究了對發動機性能的影響。通過發動機性能臺架及整車工況試驗驗證了不同的發動機油對整車燃油經濟性的影響。

2 機油加注量對發動機扭矩性能的影響

發動機加注機油量的多少要有大量的試驗驗證，如果機油量不夠會導致油壓不足，影響運動部件潤滑；機油量過多會造成曲軸連桿的運轉阻力增大，攪油機械損失增加，從而影響整車的燃油經濟性、加速動力性及排放性能，所以不論是新車加注新機油還是舊車更換機油時都不宜過多或過少。

以E4G16發動機為例，在發動機臺架上用測功機反拖發動機進行不同的機油加注量測試，測其反拖扭矩變化。發動機參數見表1，不同機油加注量對應的發動機倒拖扭矩變化對比見圖1、圖2。

結果分析：以3.5L加注量為基礎，每隔250ml間隔加注，當加注量達到4.25L，發動機轉速在超過4000rpm時，倒拖扭矩明顯增加，而在加注量達到4.5L時，全轉速范圍內倒拖扭矩均明顯增加，最高達到3N.m。

而在實際使用中，用戶自己更換機油或在4S店更換機油時，均存在機油加注至標尺刻度上限現象，這勢必導致發動機摩擦功偏高，整車燃油經濟性變差。

3 機油減摩劑對車輛燃油經濟性的影響

3.1 機油減摩劑節能降耗的理論分析

機油的節能效果與自身粘度及使用的減摩劑類型、用量有直接關系。在流體潤滑條件下，機油的粘度越低、則其燃油經濟性越好；德國學者斯特里貝克曲線理論介紹了摩擦系數隨潤滑狀態的變化趨勢，在邊界潤滑和混合潤滑區域，通常通過加入減摩劑來降低金屬表面的摩擦系數。減摩劑是一種能夠降低摩擦面摩擦系數的物質，通過極性基團吸附在摩擦表面上，形成分子定向吸附膜或者化學反應膜，阻止金屬間的接觸，從而降低摩擦，實現降摩擦功進而降低油耗的目的。減摩劑既有有機金屬化合物，如有機鉬、有機銅等；也有無灰型的有機化合物，如羧酸及其衍生物、有機胺及其衍生物、多元醇酯、硼酸脂等。有機金屬化合物減摩劑是在發動機油中應用較廣泛的一類產品。

發動機摩擦部件對摩擦損失的貢獻見表2[1，2]。由表2可見，內燃機44%的摩擦損失產生在活塞區域，而該區域主要處在邊界潤滑區域。

3.2 機油減摩劑減摩節能效果驗證

試驗采用SM 5W-30機油為基礎，分別添加不同類型和比例的減摩劑，看對整車NEDC工況油耗的貢獻。試驗前做方案策劃，確保每次發動機更換機油后油道內被沖洗干凈，機油加注量一致。每種油品進行兩次測試，并在最后一次復測原油結果，看原油測試結果的一致性。

表1 發動機性能參數

表2 發動機摩擦部件摩擦損傷貢獻比例

表3 不同類型減摩劑對整車油耗的貢獻

減摩劑分為A、B、C三種類型，B類型再分兩種（依據用量比例不同分為B1和B2），C類型再分兩種（依據用量比例不同分為C1和C2），試驗結果見表3。

在整車排放實驗室通過碳平衡法測試NEDC工況下油耗，結果表明不同型號減摩劑對整車節油效果差異較大，而同一型號不同劑量的減摩劑對整車節油效果差異也較大，說明減摩劑的類型及劑量對整車節能效果均有較大的影響。

4 小結

4.1 機油粘度影響發動機本體的摩擦功，通過在機油里添加不同類型和比例的減摩劑可有效降低發動機摩擦功，從而降低整車油耗。

4.2 機油加注量對發動機的摩擦功也有影響，當超過一定量時，摩擦功增加明顯，機油加注時用量要合適，不能過多或過少。

[1] Wilk A M，Abraham D W，Dohner RB.An Investigation into the Effect of Zinc Dithiophosphate on ASTM Sequence VIA Fuel Economy[R]. SAE paper 961914，1996.

[2] Supp A J，Wilk A M，Dohner R B.An Investigation into the Effect of Viscosity Modifiers and Base Oils on ASTMVIA Sequence Fuel Economy[R].SAE paper 972925，1997.

[3] 謝驚春，潤滑油，節能型汽油機油及有機鉬減摩劑減摩性能評價第23卷第4期.