全合成機(jī)油黏度對(duì)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響

宮茂云，張瑜，婁建民，臧運(yùn)剛

(1.哈爾濱東安汽車動(dòng)力股份有限公司，黑龍江哈爾濱 150040； 2.同方知網(wǎng)(北京)技術(shù)有限公司黑龍江分公司，黑龍江哈爾濱 150040)

全合成機(jī)油黏度對(duì)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響

宮茂云1，張瑜2，婁建民1，臧運(yùn)剛1

(1.哈爾濱東安汽車動(dòng)力股份有限公司，黑龍江哈爾濱 150040； 2.同方知網(wǎng)(北京)技術(shù)有限公司黑龍江分公司，黑龍江哈爾濱 150040)

為了驗(yàn)證機(jī)油的黏度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)的影響，以國(guó)產(chǎn)某1.2 L排量增壓發(fā)動(dòng)機(jī)為例，使用較低黏度的美孚一號(hào)0W20 SN級(jí)代替原先使用的美孚一號(hào)5W30 SN級(jí)潤(rùn)滑油進(jìn)行同一種狀態(tài)的增壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能對(duì)比臺(tái)架試驗(yàn)。主要進(jìn)行了凈功率試驗(yàn)、機(jī)械損失試驗(yàn)、特征點(diǎn)油耗試驗(yàn)、萬有特性試驗(yàn)等。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：使用5W30機(jī)油的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性略優(yōu)于使用0W20機(jī)油的發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)濟(jì)性水平相當(dāng)。因此，為發(fā)動(dòng)機(jī)選用合適黏度的機(jī)油，能兼顧動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。

黏度; 功率; 動(dòng)力性; 油耗

0 引言

選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)油黏度是發(fā)動(dòng)機(jī)各摩擦副獲得良好潤(rùn)滑的關(guān)鍵。機(jī)油黏度高，有利于油膜的形成，使各摩擦副處于良好的潤(rùn)滑狀態(tài)，但黏度高的機(jī)油流動(dòng)性差，使摩擦損失增加; 機(jī)油黏度低，流動(dòng)性好，降低了摩擦損失，但承載力差，油膜易破裂，失去潤(rùn)滑作用。因此，為車用發(fā)動(dòng)機(jī)選用合適黏度的機(jī)油，才能兼顧動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性[1]。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，機(jī)油起主要的作用,主要體現(xiàn)在6個(gè)方面：潤(rùn)滑、清潔、密封、冷卻、防銹、緩沖。潤(rùn)滑作用：確保活塞與缸壁之間、連桿軸瓦與曲軸之間等部位摩擦?xí)r得到及時(shí)的充分潤(rùn)滑，保護(hù)部件。發(fā)動(dòng)機(jī)在機(jī)械損失試驗(yàn)中，摩擦損失占70%左右，可見機(jī)油的黏度對(duì)摩擦損失的大小有著重要的影響。

為了驗(yàn)證機(jī)油的黏度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)的影響，在試驗(yàn)臺(tái)架上對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試分析[2]。

1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

對(duì)某渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行性能試驗(yàn)，得到不同機(jī)油黏度條件下發(fā)動(dòng)機(jī)的性能數(shù)據(jù)，為分析不同機(jī)油黏度的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性的變化提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為車主或汽車使用者在今后更換機(jī)油起到參考作用。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

此次試驗(yàn)在AVL性能臺(tái)架進(jìn)行，puma open版本1.5.3，擁有全室溫、濕度空調(diào)，發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)臺(tái)架主要技術(shù)規(guī)格見表1，試驗(yàn)臺(tái)架見圖1。

表1 發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)臺(tái)主要技術(shù)規(guī)格

圖1 AVL性能試驗(yàn)臺(tái)架

1.3 試驗(yàn)邊界條件

參照GB/T 18297-2001《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)方法》制定進(jìn)氣溫度、大氣濕度、大氣壓力、冷卻液溫度等一系列邊界約束條件，采用國(guó)產(chǎn)某1.2T增壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行性能試驗(yàn)[3]。

增壓發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)詳見表2，增壓發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試狀態(tài)及環(huán)境條件詳見表3。

表2 某渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)部分技術(shù)參數(shù)

表3 發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試狀態(tài)及環(huán)境條件

2 動(dòng)力性試驗(yàn)

2.1 凈功率對(duì)比試驗(yàn)

根據(jù)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，分別用0W20/5W30機(jī)油進(jìn)行凈功率試驗(yàn)，使用產(chǎn)品ECU，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行2 500 r/min、40 N·m熱車工況，待機(jī)油溫度達(dá)到(90±5)℃、冷卻液溫度達(dá)到(88±5) ℃后，節(jié)氣門保證全開狀態(tài)，在額定轉(zhuǎn)速5 500 r/min下，每500轉(zhuǎn)測(cè)1次，圖2所示為凈功率、扭矩對(duì)比曲線。

圖2 凈功率、扭矩對(duì)比曲線

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明 :在1 650 r/min增壓器開啟前，使用5W30與0W20潤(rùn)滑油發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩與功率基本一致;但當(dāng)增壓器開啟后，使用5W30的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩要明顯優(yōu)于使用0W20機(jī)油的。額定轉(zhuǎn)速的最大功率5W30也要比0W20大1.32 kW。由此可見,使用5W30機(jī)油的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性要優(yōu)于使用0W20機(jī)油的發(fā)動(dòng)機(jī)。

2.2 機(jī)械損失對(duì)比試驗(yàn)

使用不同的機(jī)油進(jìn)行試驗(yàn)，當(dāng)油溫到(95±2) ℃時(shí)，關(guān)閉點(diǎn)火電源，節(jié)氣門全關(guān)。機(jī)械損失曲線如圖3所示:

圖3 節(jié)氣門關(guān)機(jī)械損失對(duì)比曲線

試驗(yàn)結(jié)果表明：在機(jī)油溫度相近的情況下，使用0W20型號(hào)機(jī)油的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械損失要優(yōu)于使用5W30型號(hào)機(jī)油的發(fā)動(dòng)機(jī)。

2.3 機(jī)油壓力對(duì)比試驗(yàn)

通過在發(fā)動(dòng)機(jī)主油道預(yù)留壓力測(cè)點(diǎn)，測(cè)量機(jī)油壓力；壓力傳感器通過AVL AIN板傳輸CON上，再通過puma軟件讀取數(shù)值。機(jī)油壓力測(cè)點(diǎn)在發(fā)動(dòng)機(jī)的布置如圖4所示。

圖4 測(cè)量主油道的機(jī)油壓力位置

通過控制風(fēng)機(jī)吹拂油底殼，使5W30/0W20兩種機(jī)油溫度盡可能地一致，然后觀察機(jī)油壓力，如圖5所示。

圖5 節(jié)氣門關(guān)機(jī)油壓力、機(jī)油溫度對(duì)比曲線

結(jié)果說明：在低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速的區(qū)域中，機(jī)油壓力相差不大。

3 經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)

分別對(duì)5W30/0W20 SN兩種機(jī)油進(jìn)行特征點(diǎn)油耗試驗(yàn)，控制進(jìn)氣溫度、環(huán)境溫度、機(jī)油溫度、冷卻液溫度等，使兩組數(shù)據(jù)的約束條件保證相近。測(cè)量項(xiàng)目包括：(2 000 r/min@2×105Pa、2 000 r/min@2.5×105Pa、2 000 r/min@3×105Pa、3 000 r/min@3×105Pa、怠速油耗)，測(cè)試結(jié)果詳見表4—8和圖6。

表4怠速油耗(750 r/min)

kg·h-1

表5 0.2 MPa、2 000 r/min特征點(diǎn)油耗

g·kW-1·h-1

表6 0.25 MPa、2 000 r/min特征點(diǎn)油耗

g·kW-1·h-1

表7 0.3 MPa、2 000 r/min特征點(diǎn)油耗

g·kW-1·h-1

表8 0.3 MPa、3 000 r/min特征點(diǎn)油耗

g·kW-1·h-1

圖6 萬有特性曲線

試驗(yàn)結(jié)果表明：多種特征點(diǎn)油耗相比，使用5W30 SN較使用0W20 SN油耗稍好， 最大相差4 g/( kW·h)左右。從萬有特性曲線可以看出：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在4 500 r/min之前時(shí)，使用0W20 SN與使用5W30 SN油耗差別不大，而在高轉(zhuǎn)速時(shí)使用2種不同黏度潤(rùn)滑油的油耗，5W30明顯要比0W20油耗稍好。

4 結(jié)論

臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果表明：機(jī)油溫度95 ℃左右，冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、大氣濕度都滿足國(guó)標(biāo)要求的前提下，該1.2TPFI的發(fā)動(dòng)機(jī)使用SN 5W20比使用SN 5W30功率高1.5%; 在相近的機(jī)油溫度下，使用0W20機(jī)油的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械損失要優(yōu)于使用5W30機(jī)油的發(fā)動(dòng)機(jī)；相同溫度下，主油道的機(jī)油壓力相差不大。在經(jīng)濟(jì)型試驗(yàn)中，中低轉(zhuǎn)速的燃油消耗率基本一致。

在市面上，一桶0W20 SN級(jí)機(jī)油普遍要比5W30 SN級(jí)合成機(jī)油貴200～300元，但通過此次試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，不同全合成機(jī)油的黏度對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)來說差異不大。所以建議車主選擇機(jī)油時(shí)，可以選用汽車制造商使用手冊(cè)中標(biāo)明的發(fā)動(dòng)機(jī)建議機(jī)油。

[1]周龍保．內(nèi)燃機(jī)學(xué)[M]．2 版．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006．

[2]王朝忠，張鵬輝．汽車潤(rùn)滑油黏度變化對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響及預(yù)防探要[J]．潤(rùn)滑與密封，2003，28(3):64-65.

WANG C Z,ZHANG P H.Influence and Precaution for the Variation of Vehicle Lubricating Oil Mucosity[J].Lubrication Engineering,2003，28(3):64-65.

[3]全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)方法:GB/T18297-2001[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

EffectofCompleteSynthesisOilViscosityonPerformanceofSuperchargedEngine

GONG Maoyun1,ZHANG Yu2,LOU Jianmin1,ZANG Yungang1

(1.Harbin Dong’an Auto Engine Co.,Ltd.,Harbin Heilongjiang 150040，China；2.Heilongjiang Branch Company of Tongfang Knowledge Network (Beijing) Technology Co.,Ltd.,Harbin Heilongjiang 150040,China)

To test and verify the effect of oil viscosity on engine performance, engine tests were conducted on the 1.2 L supercharged engine. In the same state of test environment, comparison of engine performance between LV Mobil1 0W20 SN and Mobil1 5W30 SN was made through various tests, such as net horsepower test, mechanical loss test, characteristic point fuel consumption test and universal performance test. The result turns out that while the performance of engine using 5W30 oil is slightly superior than that of 0W20 oil, they share almost the same economy level. In conclusion, selecting engine oil with proper viscosity can balance economy and dynamic property.

Viscosity; Capacity; Dynamic performance; Fuel consumption

U473.6

B

1674-1986(2017)11-062-04

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.11.015

2017-06-30

宮茂云，男，學(xué)士，助理工程師， 現(xiàn)從事發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)研究工作。E-mail：5701744@qq.com。