中國重汽重卡裝車專用油的研制

佘海波，李純錄，丁冬梅，于梅，王子建，丁元慶

(1.中國石油大連潤滑油研究開發中心，遼寧 大連 116032;2.中國重汽技術發展中心，山東 濟南 250031)

中國重汽重卡裝車專用油的研制

佘海波1，李純錄1，丁冬梅1，于梅1，王子建2，丁元慶1

(1.中國石油大連潤滑油研究開發中心，遼寧 大連 116032;2.中國重汽技術發展中心，山東 濟南 250031)

中國重汽技術發展中心與中國石油大連潤滑油研究開發中心共同成立了“汽車用油品聯合實驗室”，雙方簽定協議，針對重汽柴油發動機產品開發配套裝車油。研制的重卡裝車油通過實驗室模擬評定，重汽WD615 國Ⅲ(EGR)柴油發動機臺架對比試驗證明，其使用性能滿足大功率柴油機磨合期內的用油要求，與原用油相比，質量適宜、針對性較強，具有一定的成本優勢，得到了中國重汽的認可，通過了中國石油潤滑油公司組織的項目驗收。

磨合;協議;裝車油

0 引言

中國重型汽車集團有限公司(簡稱中國重汽)是國內最大的重型汽車生產企業，產品主要有貨車及貨車底盤(總重超過14 t)、半掛牽引車(準拖掛總質量超過12 t)、自卸車及各類專用車底盤等，是國內同行業產品型號最多的企業，產品廣泛用于基礎設施、建筑、集裝箱運輸、物流、礦山、鋼鐵及化工等領域。為了充分發揮中國重汽與中國石油潤滑油公司的技術優勢，中國重汽技術發展中心與中國石油大連潤滑油研究開發中心共同成立了“汽車用油品聯合實驗室”。

針對中國重汽提出的原裝車油性能針對性不強且成本過高等問題，中國石油大連潤滑油研究開發中心開發了換油周期為4000 km的中國重汽重卡裝車專用油，該產品可滿足目前重汽發動機出廠前和出廠后磨合期的使用。通常柴油發動機在裝配完成后，先采用裝車油進行出廠前30 min出廠前磨合，然后發動機再更換新的裝車油送至汽車裝配廠組裝成新車，提供給用戶進行出廠后磨合，經過規定的磨合期后去維護中心放掉裝車油，更換新的CF-4或CH-4等柴油機油正常上路行駛。

中國重汽重卡裝車專用油產品專為中國重汽量身定做，項目進行過程中與重汽聯系密切，較好地促進了汽車用油品聯合實驗室的各項工作，產品的生產和銷售將具有顯著的經濟效益和社會效益。

1 中國重汽重卡裝車專用油暫定技術指標的制定

汽車的磨合是保證機件充分接觸、摩擦、適應、定型的基本過程，經磨合后，運動件表面間配合達到一個合適的范圍，使發動機進入最佳使用狀態。汽車磨合的優劣對發動機壽命、使用安全性及經濟性都會產生重要的影響。磨合期間配件表面有很多金屬磨屑脫落，這些金屬磨屑不僅使零件間的磨損加劇，而且落入機油后還會使機油的質量下降，影響潤滑的效果，因此磨合結束后必須及時更換發動機油。

裝車油除要求具備普通發動機油在清凈分散、抗氧抗磨等方面的性能要求外，由于從新車到用戶的時間間隔一般在半年至一年左右，裝車油必須具備良好的防銹性能，以確保新車在封存及銷售期間發動機不會發生銹蝕；磨合期內某些用戶有超負荷的可能，因此要求裝車油具有足夠的抗磨性。

基于上述裝車油的具體使用要求，聯合實驗室雙方共同協商制定了中國重汽重卡裝車專用油的技術標準，除在油品防銹性能、高溫抗氧化腐蝕性能等方面做了明確的規定外還要求研制油通過中國重汽國III柴油機臺架試驗(或4000 km路試試驗)，裝車專用油技術要求如表1所示。

表1 中國重汽重卡裝車專用油技術要求

表1(續)

注：*經與中國重汽協商，研制油通過重汽國III柴油機臺架試驗或4000km路試試驗任意一項即為通過。

2 研制部分

2.1 基礎油、降凝劑及黏度指數改進劑的選擇

基礎油是潤滑油添加劑載體，對潤滑油的高低溫流變性能、抗氧性及清凈性能等方面起著非常重要的作用。石蠟基基礎油具有添加劑溶解性能好、黏度指數高及蒸發損失較低等優點，是重負荷柴油機油的首選基礎油。通常采用HVI150/HVI400復配調制SAE 15W-40黏度等級的潤滑油。HVI150和HVI400兩種基礎油一定比例的調合即可滿足SAE 15W-40裝車油高低溫流變性能要求，其混兌比例(質量百分數)為HVI150∶HVI400=(62～70)%∶(38～30)%。

裝車油暫定技術要求油品傾點不高于-25 ℃，降凝劑選擇廣泛使用的聚α-烯烴降凝劑T803或聚甲基丙烯酸酯VI-156，調合餾分對兩種降凝劑的感受性都較好，用量在0.6%～0.8%(對混合餾分)即可。

內燃機油常用的黏度指數改進劑有聚異丁烯、乙丙共聚物、聚甲基丙烯酸酯、苯乙烯丁二烯共聚物和苯乙烯異戊二烯共聚物。乙丙共聚物(OCP)在增稠能力、剪切安定性、低溫性能、價格等方面的綜合評價最好。研制試驗中使用的OCP(RHY613)之剪切穩定性指數SSI=33.00，稠化能力為0.50。通過試驗，該黏度指數改進劑的適宜用量為13%～15%(對調合餾分油)。至此，15W-40裝車油的基礎油擬定為：

HVI150∶HVI400=(62～70)%∶(38～30)%

T803或VI-156=0.6%～0.8%

OCP=13.0%～15.0%

2.2 清凈分散性和防銹性能研究

潤滑油的功能主要依靠相應的添加劑。硫化烷基酚鈣具有良好的高溫清凈性和較強的酸中和能力，并有一定的抗氧化、抗磨損性能；磺酸鹽添加劑具有酸中和作用和增溶等作用，可以減少發動機零件上的漆膜，保持活塞的清凈性。另外磺酸鹽添加劑是帶有極性基的表面活性劑，具有一定的防銹作用。丁二酰亞胺分散劑具有優良的增溶作用、膠溶作用和分散作用，并具有一定的中和能力和吸附能力。實驗中選取硫化烷基酚鈣和高堿磺酸鹽及丁二酰亞胺按照裝車油的具體要求進行復配，采用實驗室清凈性模擬試驗和防銹性試驗進行配方篩選。實驗室清凈分散性及防銹性考察結果見表2。

表2中數據可以看出，配方3、4的清凈分散性及防銹性都較好。

2.3 抗磨性能研究

裝車油的抗磨性主要通過一定結構的極壓抗磨劑來實現。最常用的極壓抗磨劑是二烷基二硫代磷酸鋅(即ZDDP)多效添加劑，ZDDP加在內燃機油中主要有三個作用：其一是分解過氧化物，吸收自由基，使自由基反應的鏈中斷，延緩和抑制油品的氧化；其二是能在銅-鉛軸瓦表面生成保護膜，起抗腐蝕作用；其三是較好的抗磨性，降低發動機運轉部件的磨損。ZDDP在部件的磨合過程中會產生一定的腐蝕磨損，可通過對不同烷基結構ZDDP的選擇優化，使研制油保持適當的極壓和抗磨性能。篩選試驗見表3。

表3 抗磨性篩選試驗結果

表3中數據顯示，配方2、4的抗磨性表現較好。

2.4 專用油綜合性能平衡及配方的確定

表4 實驗室模擬對比試驗結果

表4中數據可以看出，ZQC 15W-40研制油的清凈性和抗磨性優于CD 15W-40對比油，略差于CF-4 15W-40對比油。

2.5 研制油理化分析及臺架試驗數據

中國重汽重卡裝車專用油的理化分析及臺架試驗數據見表5。

表5 中國重汽重卡裝車專用油數據匯總

表5(續)

注：*經與中國重汽協商，研制油通過重汽國III柴油機臺架試驗或4000km路試試驗任意一項即為通過。

表5中數據可以看出，研制的重汽裝車油滿足產品標準要求。

3 發動機臺架試驗及結果分析

3.1 發動機試驗條件的制定

通過與中國重汽協商，試驗發動機采用該公司的重汽WD615 國Ⅲ(EGR)柴油機——直列六缸、中冷、廢氣渦輪增壓、電控EGR、直噴，氣缸缸徑126 mm，活塞行程130 mm，額定功率276 kW，額定轉速2200 r/min。試驗條件與中國重汽協商制定，試驗時間為100 h。

3.2 試驗參比油的確定

三是林特經立體開發模式。農場耕地被劃轉集中經營后，可用資源越來越少。栽桑養蠶是新曹的傳統產業，近年來農場利用林地更新的有利時機，結合土地平整，不斷調優桑園布局。全場3000畝新桑，年養蠶種1萬多張，帶動農戶1000多戶，近三年每畝凈收入均在4000元以上，職工增收1200萬元。金蟬幼蟲作為高蛋白食材，在蘇皖魯地區深受食客喜愛。每年七月，農場職工在自家管護的林地內捉蟬收入達500萬元。目前人工培育金蟬才剛剛起步，這對農場來說是一大商機。農場擬于2019年啟動人工飼養金蟬研究，利用萬畝林地資源，力爭將金蟬培育、抓捕、銷售形成一個產業。

經協商決定，選用原裝車油CD 15W-40和CF-4 15W-40作為試驗對比油，理化分析數據見表6。

表6 試驗油理化分析數據

3.3 發動機臺架試驗后油樣的分析

試驗每運轉20 h采油樣300 g并向發動機曲軸箱內加入試驗油樣300 g。油樣在中國石油大連潤滑油研究開發中心進行理化分析及元素含量分析。

3.3.1 試驗油的抗磨損性能

圖1至圖6所示為試驗油中元素含量與試驗時間的變化關系，由圖可見，隨試驗時間的延長，油中磨損元素含量逐漸增加。油中鐵、鉻、鋁、錫元素來源于缸套、活塞環、閥系磨損，銅、鉛來源于連桿軸瓦和主軸瓦，油中元素含量能說明發動機的磨損情況。如圖所示，三次試驗油樣中的鋁、鉻、銅、鉛、錫含量都不高，均在2.5 mg/kg 以下，屬正常磨損(圖1、圖2、圖3、圖5、圖6)，鐵含量(圖4，其中ZQC做了三次臺架試驗)均在25 mg/kg 以下，同屬正常磨損，說明CD、CF-4、裝車油(ZQC)三者的抗磨損性能在100 h內相當。

圖1 鋁含量變化

圖2 鉻含量變化

圖3 銅含量變化

圖4 鐵含量變化

圖5 鉛含量變化

圖6 錫含量變化

3.3.2 試驗油的煙炱含量

煙炱是燃料的不完全燃燒產物，主要通過竄氣沿著活塞環與氣缸壁間隙進入曲軸箱中。煙炱含量與噴油提前角、裝配精度、燃油耗量、燃油組成、燃料油燃燒狀況有關。煙炱含量的高低決定著發動機工況的苛刻程度，煙炱會導致油品黏度的增長和發動機磨損。由于三組試驗的時間較短，煙炱含量變化不大，試驗中的煙炱導致的磨損量也較小，見圖7。

圖7 煙炱含量變化

3.3.3 試驗油的堿保持性能

柴油機油配方和燃料硫含量有重要關系，硫含量高，則機油總堿值及堿保持能力也要適當提高，以中和燃燒后生成的酸性產物，防止對發動機造成酸性腐蝕。試驗過程中，因中和酸性燃燒產物而使各試驗油樣堿值下降(圖8、圖9)，試驗結束時，三者的堿值均保持在6.2 mgKOH/g以上，其中CD油的堿值下降了2.22 mgKOH/g，CF-4油的堿值下降了2.14 mgKOH/g，裝車油(ZQC)的堿值下降了1.71 mgKOH/g,說明裝車油(ZQC)有較好的堿保持性能。

圖8 堿值變化

圖9 堿值下降對比

3.3.4 試驗油的抗氧化性能

使用過程中油品酸值、黏度變化的大小反映了潤滑油高溫抗氧化性能的好壞。在高溫及有氧情況條件下，潤滑油因氧化而產生的酸性產物不斷增加，酸值增大，引起潤滑油黏度上升、油泥增多及設備腐蝕等嚴重后果。試驗油酸值的變化見圖10、圖11。數據顯示，試驗結束后，三者酸值變化不大，其中CD油的酸值上升了0.59 mgKOH/g，CF-4油的酸值上升了0.31 mgKOH/g，裝車油(ZQC)的酸值上升了0.32 mgKOH/g,說明裝車油(ZQC)和CF-4油的抗氧化性能都較好。

圖10 酸值變化

圖11 酸值上升對比

潤滑油黏度的變化是油品氧化變稠及黏度指數改進劑等高分子熱氧化降解的綜合表現。如圖12所示，三個試驗油的黏度都處于下降階段，還未開始增長。

圖12 油品黏度變化

3.4 發動機臺架試驗評分

采用中國重汽國Ⅲ柴油機臺架評分規則對三個試驗油樣五次(包括裝車油三次重復性試驗)的臺架試驗評分結果見表7。

表7 柴油機臺架試驗評分結果

注：*活塞評分為優點評分。

表7中數據可以看出，裝車油(ZQC)的抗磨損性優于原CD 15W-40及 CF-4 15W-40柴油機油, 清凈性也優于CD 15W-40，與CF-4 15W-40的清凈性能相近，表明研制的裝車專用油具有良好的抗磨性和清凈性，達到了雙方協議關于油品性能方面的要求。

3.5 發動機臺架試驗結論

發動機臺架對比試驗結果表明，整個試驗過程發動機運行正常，研制的15W-40裝車油(ZQC)的磨損元素含量較小，堿保持性能、抗氧化性較好，說明油品的抗磨性、抗衰變性較好；活塞清凈性評分說明研制油較好的抗磨性和清凈性，研制油能夠滿足柴油機磨合保養的要求。

4 結論

(1)基于磨合期使用工況而制定的中國重汽重卡裝車專用油暫定質量指標合理，體現了新車磨合期的用油要求。

(2)研制的中國重汽重卡裝車專用油達到了中國重型汽車集團有限公司和中國石油大連潤滑油研究開發中心共同協商制定的裝車油暫定技術要求。

(3)中國重汽國Ⅲ柴油機臺架對比試驗表明研制的中國重汽重卡裝車專用油的抗磨性、堿保持性能及抗氧化性較好，清凈性能優于原用油，能夠滿足柴油機磨合保養的要求。

(4)裝車油原材料立足于國內，調合工藝簡單，能確保市場穩定供給。

(5)研制的中國重汽重卡裝車專用油較中國重汽原用的裝車油更適于發動機的磨合期使用，針對性較強，配方的優化有效降低油品的成本，減輕發動機廠商的成本壓力，有利于減少廢油污染的排放，具有一定的節能減排效果。因此該產品市場前景看好，經濟效益和社會效益顯著。

Development of Special Factory-filled Engine Oil for Heavy Duty Truck of SINOTRUK

SHE Hai-bo1, LI Chun-lu1, DING Dong-mei1, YU Mei1, WANG Zi-jian2, DING Yuan-qing1

(1.PetroChina Dalian Lubricating Oil R&D Institute, Dalian 116032, China; 2.CNHTC-Technical Development Centre, Ji' nan 250031, China)

CNHTC-Technical Development Centre and PetroChina Dalian Lubricating Oil R&D Institute established “United Laboratory of Automobile Oil”, and reached the agreement of developing special factory-filled lubricants for diesel engine of heavy-duty truck. The factory-filled heavy-duty engine oil developed has passed laboratory simulation assessment and the bench compare test of heavy-duty truck WD615 China Ⅲ standard EGR diesel engine. It is proved that the product can meet the need of running-in oil for heavy duty diesel engine, and has more proper quality, better pertinency, lower cost compared with the using oil of heavy-duty truck，and has obtained the approval of SINOTRUK, passed the project check organized by PetroChina Lubricant Company.

running-in; agreement; factory-filled oil

10.19532/j.cnki.cn21-1265/tq.2017.03.004

1002-3119(2017)03-0021-09

TE626.32

A