自主研發(fā)CI-4 10W-40柴油機(jī)油在重載物流車輛上的行車試驗(yàn)

韓燕玲 李湛 余春松 夏沖 梅艷玲 桂俊松

東風(fēng)嘉實(shí)多油品有限公司

本文在搭載國Ⅳ濰柴發(fā)動機(jī)、錫柴發(fā)動機(jī)的重載物流車隊(duì)上采用東風(fēng)嘉實(shí)多油品有限公司自主研發(fā)的CI-4 10W-40柴油機(jī)油進(jìn)行了40 000 km行車試驗(yàn)。行車試驗(yàn)結(jié)果表明，與以國際添加劑公司復(fù)合劑技術(shù)調(diào)配的參比油相比，自主研發(fā)柴油機(jī)油的運(yùn)動黏度、總堿值、水分、正戊烷不溶物、金屬元素含量等指標(biāo)均保持在正常范圍內(nèi)，與參比油質(zhì)量相當(dāng)，可滿足客戶的實(shí)際使用需要。

隨著排放法規(guī)的不斷升級，柴油發(fā)動機(jī)及后處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，對柴油機(jī)油的性能提出了更高的要求。重載卡車用CH-4柴油機(jī)油會逐漸向CI-4柴油機(jī)油過渡，CI-4柴油機(jī)油的需求越來越大，未來幾年，將作為主打產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用。目前市面上銷售的CI-4柴油機(jī)油產(chǎn)品多采用國際四大添加劑公司的復(fù)合劑技術(shù)。為提供更有性價(jià)比優(yōu)勢的產(chǎn)品，東風(fēng)嘉實(shí)多油品有限公司自主研發(fā)了CI-4 10W-40柴油機(jī)油產(chǎn)品（以下簡稱自主研發(fā)柴油機(jī)油）。

本文以自主研發(fā)柴油機(jī)油作為試驗(yàn)油，以國際添加劑公司復(fù)合劑技術(shù)調(diào)配的CI-4 10W-40(以下簡稱參比油)作為參比油，在裝載錫柴、濰柴發(fā)動機(jī)的重載物流車上進(jìn)行40 000km行車試驗(yàn)，通過實(shí)際行車情況及與參比油對比，考察自主研發(fā)柴油機(jī)油產(chǎn)品的實(shí)際使用性能。

行車試驗(yàn)概況

行車試驗(yàn)車輛信息

試驗(yàn)車輛包括6輛物流車。選擇車齡、發(fā)動機(jī)型號、車輛狀況情況基本一致的試驗(yàn)車輛作為一組，且車輛在既定的路線上正常行駛，各項(xiàng)參數(shù)油溫、油壓、水溫、車速等均保持在正常可控范圍，并按車輛保養(yǎng)手冊推薦的定期保養(yǎng)和維護(hù)車輛，減少試驗(yàn)階段故障風(fēng)險(xiǎn)。6輛試驗(yàn)車輛的信息見表1。

表1 試驗(yàn)車輛信息

試驗(yàn)用油

搭載錫柴、濰柴發(fā)動機(jī)的試驗(yàn)車輛使用的試驗(yàn)油及參比油各為同一批次，常規(guī)檢測指標(biāo)見表2。

表2 試驗(yàn)用油常規(guī)檢測數(shù)據(jù)

試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作

行車試驗(yàn)開始前，首先清洗發(fā)動機(jī)：

◇將發(fā)動機(jī)中的舊油放出，分別注入自主研發(fā)柴油機(jī)油和參比油至郵箱油尺上限；

◇車輛怠速行駛15 min后停止運(yùn)行，放出全部發(fā)動機(jī)油；

◇更換新的機(jī)油濾清器、空氣濾清器和燃油濾清器。

發(fā)動機(jī)清洗后，在試驗(yàn)車輛發(fā)動機(jī)中分別注入自主研發(fā)柴油機(jī)油和參比油至油尺上限，發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)5 min后，再補(bǔ)加試驗(yàn)油至上限，同時(shí)記錄試驗(yàn)油的總量，開始行車試驗(yàn)。行車試驗(yàn)于2018年1月4日正式開始，總里程為40 000 km，間隔5 000 km取樣，分別為0 km、5 000 km、10 000 km、15 000 km、20 000 km、25 000 km、30 000 km、35 000 km、40 000 km。行車試驗(yàn)過程中，為了保持發(fā)動機(jī)中試驗(yàn)油的總量，每次取樣量約200 mL，取樣后補(bǔ)加等量新油。

行車試驗(yàn)結(jié)果分析

對行車試驗(yàn)過程中采集的試驗(yàn)油樣的100 ℃運(yùn)動黏度、堿值、水分、閃點(diǎn)（開口）、正戊烷不溶物、燃油稀釋、元素含量等指標(biāo)進(jìn)行分析，考察試驗(yàn)油品在實(shí)際行車過程中各項(xiàng)性能的衰變情況。

運(yùn)動黏度變化

適宜的油品是保證發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的要素之一，黏度過高或過低均不利于發(fā)動機(jī)正常潤滑。實(shí)際使用過程中，油品剪切、燃油稀釋、高溫氧化、煙炱、蒸發(fā)損失等均會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)中的柴油機(jī)油黏度發(fā)生變化。試驗(yàn)油品的100 ℃運(yùn)動黏度變化分別見圖1、圖2。

由圖1、圖2可以看出，搭載濰柴、錫柴發(fā)動機(jī)的試驗(yàn)車輛行駛40 000 km后，與0 km時(shí)試驗(yàn)油品的100 ℃運(yùn)動黏度比較，自主研發(fā)柴油機(jī)油與參比油的運(yùn)動黏度變化比較平穩(wěn)，其中，自主研發(fā)柴油機(jī)油100 ℃運(yùn)動黏度變化率最大為-9.2%，參比油100℃運(yùn)動黏度變化率最大為-5.3%，參比油較自主研發(fā)柴油機(jī)油黏度變化小，但均在正常范圍內(nèi)變化。這說明自主研發(fā)柴油機(jī)油與參比油經(jīng)歷40 000km行車試驗(yàn)后，仍具有良好的潤滑性能。

圖1 搭載濰柴發(fā)動機(jī)試驗(yàn)車輛上試驗(yàn)油品的100 ℃運(yùn)動黏度變化趨勢

圖2 搭載錫柴發(fā)動機(jī)試驗(yàn)車輛上試驗(yàn)油品的100 ℃運(yùn)動黏度變化趨勢

總堿值變化

柴油機(jī)油具有一定的堿值保持力，主要用于中和燃油燃燒后的含硫物質(zhì)以及柴油機(jī)油使用過程中氧化變質(zhì)酸性產(chǎn)物。試驗(yàn)油品的總堿值變化趨勢分別見圖3、圖4。

由圖3、圖4可以看出，搭載濰柴、錫柴發(fā)動機(jī)的試驗(yàn)車輛行駛40 000 km后，與0 km時(shí)試驗(yàn)油品的總堿值比較，自主研發(fā)柴油機(jī)油與參比油的總堿值下降平穩(wěn)，其中，自主研發(fā)柴油機(jī)油總堿值變化率最大為-6.0%，參比油總堿值變化率最大為-6.1%，兩種油品總堿值變化率相當(dāng)且均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于換油指標(biāo)限值（50%）。說明自主研發(fā)柴油機(jī)油與參比油40 000 km行車試驗(yàn)過程中，油品很好地抑制了發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，減少油泥產(chǎn)生，避免發(fā)動機(jī)部件的腐蝕。

圖3 搭載濰柴發(fā)動機(jī)試驗(yàn)車輛上試驗(yàn)油品的總堿值變化趨勢

圖4 搭載錫柴發(fā)動機(jī)試驗(yàn)車輛上試驗(yàn)油品的總堿值變化趨勢

水分含量

發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，燃料油燃燒產(chǎn)生的水汽、密封件老化導(dǎo)致的密封不嚴(yán)，均可能導(dǎo)致油品進(jìn)水，當(dāng)水分含量較少時(shí)，水分對油品、發(fā)動機(jī)部件的影響不大，當(dāng)水分含量增多，油品乳化，添加劑水解，金屬部件發(fā)生銹蝕。

6輛車共計(jì)54組的水分?jǐn)?shù)據(jù)均為痕跡，說明試驗(yàn)車輛密封件密封完好。

閃點(diǎn)

燃料油進(jìn)入潤滑系統(tǒng)混入柴油機(jī)油中，會造成柴油機(jī)油運(yùn)動黏度、閃點(diǎn)明顯下降，增大金屬部件磨損的可能性。6輛試驗(yàn)車輛試驗(yàn)過程中的試驗(yàn)油品開口閃點(diǎn)檢測結(jié)果見表3。

表3 6輛試驗(yàn)車輛開口閃點(diǎn)檢測結(jié)果

從表3可以看出，6輛試驗(yàn)車輛不同里程油品閃點(diǎn)數(shù)據(jù)變化平穩(wěn)，未發(fā)生較大波動，說明試驗(yàn)車輛潤滑系統(tǒng)狀況良好。

正戊烷不溶物

正戊烷不溶物反映了在用油容納污染物的能力，主要由氧化產(chǎn)物和磨損金屬顆粒組成。正戊烷不溶物數(shù)值越小，說明油品清凈分散性能越好，正戊烷不溶物數(shù)值越大，油品清凈分散性能越差。試驗(yàn)油品的正戊烷不溶物變化趨勢分別見圖5、圖 6。

由圖5、圖6可以看出，在40 000 km行車試驗(yàn)過程中，自主研發(fā)柴油機(jī)油正戊烷不溶物數(shù)值與參比油差別不大。自主研發(fā)柴油機(jī)油展現(xiàn)了良好的清凈分散性能，說明其具有優(yōu)異的油泥容納能力。

圖5 搭載濰柴發(fā)動機(jī)試驗(yàn)車輛上試驗(yàn)油品的正戊烷不溶物變化

圖6 搭載錫柴發(fā)動機(jī)試驗(yàn)車輛上試驗(yàn)油品的正戊烷不溶物變化

抗磨性能

發(fā)動機(jī)的主要潤滑磨損部位分別有活塞環(huán)、氣缸套、軸瓦、活塞與氣缸壁，當(dāng)今發(fā)動機(jī)中氣缸套主要材質(zhì)為合金鑄鐵材料，活塞環(huán)主要材質(zhì)為鑄鐵和鋼，銅元素主要來源于軸瓦的磨損，鋁元素主要來源于活塞的磨損。通過檢測油品中鐵、銅、鋁3種金屬元素含量，可評價(jià)試驗(yàn)油品的抗磨損性能。

試驗(yàn)油品的鐵含量變化分別見圖7、圖8，銅含量變化分別見9、圖10，鋁含量變化分別見圖11、圖12。

由圖7～圖12可以看出，搭載濰柴、錫柴發(fā)動機(jī)的試驗(yàn)車輛行駛40 000 km后，自主研發(fā)柴油機(jī)油與參比油的鐵、銅、鋁含量檢測結(jié)果均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于換油指標(biāo)限值（分別為150 mg/kg、50 mg/kg、30 mg/kg），說明在40 000 km的行駛階段，自主研發(fā)柴油機(jī)油與參比油抗磨性能相當(dāng)。

結(jié)論

在搭載濰柴、錫柴發(fā)動機(jī)的物流車上進(jìn)行了40 000 km行車試驗(yàn)，并與國際添加劑公司復(fù)合劑技術(shù)調(diào)配的參比油進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)用油均表現(xiàn)出良好的黏度保持性、堿值保持性、清凈分散性及抗磨損性能，完全滿足實(shí)際使用的要求。通過自主研發(fā)高性能、高質(zhì)量級別的柴油機(jī)油技術(shù)并實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用，不僅將逐漸縮小乃至彌平國內(nèi)與國際的技術(shù)差距，而且將可發(fā)揮出顯著而可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

圖7 搭載濰柴發(fā)動機(jī)試驗(yàn)車輛上試驗(yàn)油品的鐵含量變化

圖8 搭載錫柴發(fā)動機(jī)試驗(yàn)車輛上試驗(yàn)油品的鐵含量變化

圖9 搭載濰柴發(fā)動機(jī)試驗(yàn)車輛上試驗(yàn)油品的銅含量變化

圖10 搭載錫柴發(fā)動機(jī)試驗(yàn)車輛上試驗(yàn)油品的銅含量變化

圖11 搭載濰柴發(fā)動機(jī)試驗(yàn)車輛上試驗(yàn)油品的鋁含量變化

圖12 搭載錫柴發(fā)動機(jī)試驗(yàn)車輛上試驗(yàn)油品的鋁含量變化