車用內(nèi)燃機(jī)油中基礎(chǔ)油的選用探究

廖輝云+陳炳耀+楊善杰+潘津煉

摘要：基礎(chǔ)油在潤滑油中占據(jù)一大部分，根據(jù)美國API協(xié)會(huì)將基礎(chǔ)油分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ這五類，選用具有代表性的400SN、500N、100N、PAO4、KL-15依次為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類基礎(chǔ)油為研究對象。文章對車用內(nèi)燃機(jī)油中基礎(chǔ)油的選用進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)油；基礎(chǔ)油；運(yùn)動(dòng)粘度；表觀粘度；潤滑油 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TE626 文章編號：1009-2374（2016）32-0093-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.046

目前使用最多的基礎(chǔ)油有礦物基礎(chǔ)油與合成油，按API分類標(biāo)準(zhǔn)分為五類：第一類基礎(chǔ)油通過溶劑精制提煉出來的礦物基礎(chǔ)油；第二類基礎(chǔ)油是經(jīng)過氫裂解煉出來的礦物基礎(chǔ)油；第三類基礎(chǔ)油是在二類基礎(chǔ)油的基礎(chǔ)上進(jìn)行加氫異構(gòu)化煉出來的礦物油；第四類基礎(chǔ)油是通過石蠟分解法與乙烯合成法制得的合成基礎(chǔ)油；第五類基礎(chǔ)油指除第四類基礎(chǔ)油以外的其他合成油、植物油、再生基礎(chǔ)油等的統(tǒng)稱。基礎(chǔ)油的主要性能為低溫性能、粘溫性能、剪切安定性、揮發(fā)性和清凈分散性等。低溫性能和粘溫性能主要取決于基礎(chǔ)油結(jié)構(gòu)組成，而安定性、清凈分散性可由添加劑賦予，所以在內(nèi)燃機(jī)油基礎(chǔ)油的選擇圍繞其結(jié)構(gòu)組成而定，基礎(chǔ)油的粘溫性是其化學(xué)組成的函數(shù)，用粘度指數(shù)來衡量，粘度指數(shù)越高說明粘溫性能越好，高品質(zhì)的基礎(chǔ)油不僅需要有高粘度指數(shù)，還必須具有良好的低溫性能，即低傾點(diǎn)、良好的冷啟動(dòng)性的低溫泵送性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試樣

試樣以基礎(chǔ)油400SN、500N、100N、PAO4、KL-15為基底；以HSD260共聚物為基底的增稠劑。

1.2 試驗(yàn)條件

以400SN、500N、100N、PAO4、KL-15四類基礎(chǔ)油為基底，在各類基礎(chǔ)油中加入增稠劑HSD260共聚物進(jìn)行調(diào)配，調(diào)配溫度控制在55℃左右，增稠劑的加入量依次為0、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%。

對調(diào)好的各個(gè)試樣分別檢測100℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度、平行檢測五個(gè)數(shù)，取平均值以及每個(gè)試樣測其表觀粘度。

1.3 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)所需的設(shè)備有：電子天平（精確度0.001g）；數(shù)顯恒溫磁力攪拌器；GB/T 265運(yùn)動(dòng)粘度測定器；GB/T 6538發(fā)動(dòng)機(jī)油表觀粘度測定器。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。基礎(chǔ)油的運(yùn)動(dòng)粘度測定按《石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測定法和動(dòng)力粘度計(jì)算法》（GB/T 265）進(jìn)行；基礎(chǔ)油表觀粘度測定按《發(fā)動(dòng)機(jī)油表觀粘度測定法（冷啟動(dòng)模擬機(jī)法）》（GB/T 6538）進(jìn)行。

1.4.2 運(yùn)動(dòng)粘度測定。將試樣轉(zhuǎn)入一支合適系數(shù)的毛細(xì)管粘度計(jì)中，在100℃恒溫浴下測定每個(gè)試樣的運(yùn)動(dòng)粘度V100℃，恒溫浴內(nèi)恒溫20分鐘后，測定試樣從毛細(xì)管粘度計(jì)中規(guī)定體積內(nèi)流出所需的時(shí)間t，因?yàn)槊恐?xì)管粘度計(jì)的系數(shù)都是一個(gè)給定值，常數(shù)記為C，所以100℃運(yùn)動(dòng)粘度為V100℃=C*t得出試樣的運(yùn)動(dòng)粘度。

1.4.3 表觀粘度測定。打開溫度和冷卻劑流動(dòng)控制開關(guān)，設(shè)定測定試樣時(shí)的溫度，將定子冷卻，根據(jù)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，真實(shí)溫度高于設(shè)定溫度幾個(gè)點(diǎn)時(shí)，洗凈轉(zhuǎn)子將試樣用滴管注入注油管，而后啟動(dòng)馬達(dá)待轉(zhuǎn)子停止時(shí)記下讀數(shù)，即為該試樣的表觀粘度。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

以10.5%HSD260共聚物粉末和89.5%150N基礎(chǔ)油溶解，得到粘稠性液體HSD260共聚物。以400SN、500N、100N、PAO4、KL-15這五類常用基礎(chǔ)油為基底，加入在內(nèi)燃機(jī)油中使用量大的粘指劑HSD260共聚物。

2.1 粘指劑HSD260共聚物對這五類基礎(chǔ)油運(yùn)動(dòng)粘度的影響

試樣以GB/T 265石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測定器測試，測試結(jié)果如表1所示：

由表1所示，粘指劑HSD260共聚物在不同種類基礎(chǔ)油中體現(xiàn)的增稠能力是不一樣的，這五類基礎(chǔ)油中基礎(chǔ)粘度小的體現(xiàn)出試樣粘度的增長幅度較小，反之，增長幅度較大，在調(diào)配各個(gè)質(zhì)量等級與粘度等級的多級內(nèi)燃機(jī)油時(shí)，各種類的基礎(chǔ)油的混搭調(diào)配可降低成本，使配方達(dá)到多樣化。

2.2 粘指劑HSD260共聚物對一類基礎(chǔ)油400SN的低溫啟動(dòng)影響

試樣以GB/T 6538發(fā)動(dòng)機(jī)油表觀粘度測定器測試，測試結(jié)果如圖1所示：

由圖1所示，加1～2個(gè)百分點(diǎn)的HSD260共聚物使400SN的表觀粘度增大，加3～10個(gè)百分點(diǎn)的HSD260共聚物，隨著加劑量增加400SN表觀粘度逐漸減小。結(jié)合表1，單一使用400SN配制質(zhì)量等級較低且低溫性能較差的內(nèi)燃機(jī)油可選擇此油，400SN在一類基礎(chǔ)油中屬于粘度適中的基礎(chǔ)油，還可與一類基礎(chǔ)油中的低粘度油相互搭配配制較低粘度和低溫性能較優(yōu)的內(nèi)燃機(jī)油。高粘度的一類基礎(chǔ)油一般用于配制齒輪油。

2.3 粘指劑HSD260共聚物對二類基礎(chǔ)油500N的低溫啟動(dòng)影響

試樣以GB/T 6538發(fā)動(dòng)機(jī)油表觀粘度測定器測試，測試結(jié)果如圖2所示：

由圖2所示，可以看出隨著粘指劑HSD260共聚物加劑量的增加，500N的表觀粘度總體是下降的趨勢，下降趨勢過程中加劑量在達(dá)到7個(gè)點(diǎn)時(shí)500N表觀粘度出現(xiàn)反彈，之后又是下降的趨勢。結(jié)合表1，此基礎(chǔ)油的粘度較大，表觀粘度也較大，在汽機(jī)油和柴機(jī)油的配制中運(yùn)用較廣，適用于中高粘度等級機(jī)油的配制，但考慮到其表觀粘度較大，在低溫性能要求高的機(jī)油中不適合使用。

2.4 粘指劑HSD260共聚物對三類基礎(chǔ)油100N的低溫啟動(dòng)影響

試樣以GB/T 6538發(fā)動(dòng)機(jī)油表觀粘度測定器測試，測試結(jié)果如圖3所示：

由圖3所示，隨著粘指劑HSD260共聚物的加劑量增加到8個(gè)點(diǎn)100N的表觀粘度在緩慢的增大，繼續(xù)增加加劑量至9個(gè)點(diǎn)100N表觀粘度有明顯的下降，繼續(xù)加大劑量100N表觀粘度又有明顯上升。結(jié)合表1，第三類加氫油100N隨著HSD260共聚物粘指劑加劑量的增加，其粘度的上升幅度較小，表觀粘度變化也比較小。此類基礎(chǔ)油運(yùn)用于配制低溫性能高的內(nèi)燃機(jī)油中，還可與一類、二類粘度較高的基礎(chǔ)油混合配制提高內(nèi)燃機(jī)油整體的低溫性能。

2.5 粘指劑HSD260共聚物對四類基礎(chǔ)油PAO4的低溫啟動(dòng)影響

試樣以GB/T 6538發(fā)動(dòng)機(jī)油表觀粘度測定器測試，測試結(jié)果如圖4所示：

由圖4所示，隨著粘指劑HSD260共聚物加劑量的增加，PAO4整體的表觀粘度在緩慢的上升，變化幅度相對前一二類基礎(chǔ)油較小，但與三類基礎(chǔ)油相比較變化幅度很相近，能體現(xiàn)出基礎(chǔ)粘度相當(dāng)?shù)募託浠A(chǔ)油與α-烯烴合成油的低溫性能隨著粘指劑HSD260共聚物的加劑量增加其表觀粘度變化幅度都較小。此基礎(chǔ)油應(yīng)為合成型基礎(chǔ)油，通常使用在質(zhì)量級別較高的高檔內(nèi)燃機(jī)油中，能滿足低粘度級別的內(nèi)燃機(jī)油調(diào)和，也能適用于高粘度級別的內(nèi)燃機(jī)油調(diào)和。

2.6 粘指劑HSD260共聚物對五類基礎(chǔ)油KL-15的低溫啟動(dòng)影響

試樣以GB/T 6538發(fā)動(dòng)機(jī)油表觀粘度測定器測試，測試結(jié)果如圖5所示：

由圖5所示，隨著粘指劑HSD260共聚物的加劑量增加五類基礎(chǔ)油KL-15的表觀粘度變化非常小，基本上都在一個(gè)值附近波動(dòng)。從表1觀察基礎(chǔ)油KL-15可知其粘度的增量比較小，受粘指劑HSD260共聚物的影響較前四類基礎(chǔ)油小，其唯一的不足就是低溫性能沒有加氫油和α-烯烴合成油好，其原因是此基礎(chǔ)油為酯類合成油，綜合性能都較優(yōu)異。主要運(yùn)用于全合成系列內(nèi)燃機(jī)油中，受低溫性能的影響在內(nèi)燃機(jī)油中的用量較少，發(fā)揮其優(yōu)良的穩(wěn)定性能提升體系的綜合性能。

3 結(jié)語

（1）粘指劑HSD260共聚物對這五類基礎(chǔ)油的增粘能力都有差異，基礎(chǔ)粘度小，表現(xiàn)出增粘效果一般，反之增粘效果較強(qiáng)；（2）隨著粘指劑HSD260共聚物加劑量的增加，前兩類基礎(chǔ)油的低溫性能都有所改善，三類和四類基礎(chǔ)油低溫性能有稍微增大的趨勢，對五類基礎(chǔ)油的低溫性能影響較小；（3）一類與二類基礎(chǔ)油質(zhì)量級別相對四類與五類較低，其基礎(chǔ)粘度普遍較高，低溫性能也相對較差，能與三類基礎(chǔ)油搭配調(diào)和，主要運(yùn)用于中低檔內(nèi)燃機(jī)油中。四類與五類基礎(chǔ)油之間相互彌補(bǔ)主要調(diào)和全合成系列內(nèi)燃機(jī)油。三類基礎(chǔ)油具有優(yōu)良的低溫性能可與四類五類基礎(chǔ)油搭配調(diào)和半合成內(nèi)燃機(jī)油。

參考文獻(xiàn)

[1] 石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測定法和動(dòng)力粘度計(jì)算法（GB/T 265-1998）[S].

[2] 發(fā)動(dòng)機(jī)油表觀粘度測定法（冷啟動(dòng)模擬機(jī)法）（GB/T 6538-2000）[S].

作者簡介：廖輝云（1993-），男，江西贛州人，供職于廣東三和控股有限公司，研究方向：潤滑劑。

（責(zé)任編輯：小 燕）