摘要：綜述了Mack系列柴油機(jī)油評(píng)定臺(tái)架方法，包括Mack T-6、T-7、T-8、T-8A、T-8E、T-9、T-10、T-11和T-12等測(cè)試。介紹了Mack測(cè)試的歷史、建立背景、發(fā)展過程、運(yùn)行條件、評(píng)定柴油機(jī)油的規(guī)格、評(píng)定參數(shù)和評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)高性能重負(fù)荷柴油機(jī)油的開發(fā)研制具有重要的參考價(jià)值。Mack系列臺(tái)架測(cè)試的發(fā)展是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)不斷苛刻和柴油機(jī)油規(guī)格不斷升級(jí)而推進(jìn)的。其中，Mack T-9、T-10、T-12評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油的抗氧化性能和發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壁與頂環(huán)的磨損；Mack T-7、T-8、T-8A、T-8E、T-11評(píng)價(jià)潤滑油煙炱分散性能及相關(guān)的粘度增長。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)油；臺(tái)架方法；Mack測(cè)試

中圖分類號(hào)：TE626.32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Development of Mack Series Heavy-Duty Diesel Engine Oils Bench Tests

HAN Heng-wen

（Research Institute of Petroleum Processing，SINOPEC, Beijing 100083，China）

Abstract:A series Mack test bench methods of diesel engine oils, such as the Mack T-6, T-7, T-8, T-8A, T-8E, T-9, T-10, T-11, and T-12 tests, are summarized in this paper, including the history of tests, the background of establishment, the process of development, the test conditions, the category of evaluated oils, measured parameters and its limits. It is very useful for the study of the high performance heavy-duty diesel engine oils. The development of Mack series tests are prompted by the diesel emission standards progress and the diesel engine oil specifications upgrade. Among them the oxidation resistance of the oil, the cylinder line wear and the top rings weight loss are evaluated in Mack T-9, T-10 and T-12, while the soot related viscosity increase of the oil is evaluated in Mack T-7, T-8, T-8A, T-8E and T-11.

Key words:diesel engine oil; bench method; Mack test

0 前言

Mack系列發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油臺(tái)架測(cè)試已經(jīng)發(fā)展了30多年，是評(píng)定重負(fù)荷柴油機(jī)油性能的重要方法。Mack臺(tái)架測(cè)試隨著尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、潤滑油規(guī)格及市場需求的變化而不斷的發(fā)展。經(jīng)過多年發(fā)展，Mack測(cè)試已經(jīng)從Mack T-1發(fā)展到T-12。早在1971年，Mack公司建立了Mack T-1測(cè)試來評(píng)定Mack發(fā)動(dòng)機(jī)油EO-H，隨后在1974年和1976年先后建立了T-4 和T-5測(cè)試來評(píng)定Mack發(fā)動(dòng)機(jī)油EO-I和EO-J。到1981年，建立用以評(píng)定EO-K級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油的Mack T-6測(cè)試，并被API引進(jìn)作評(píng)定API CE級(jí)柴油機(jī)油的臺(tái)架，此后Mack系列測(cè)試方法一直作為美國柴油機(jī)油評(píng)定的重要臺(tái)架測(cè)試，為柴油機(jī)油的規(guī)格升級(jí)提供了重要支撐^［1］。本文系統(tǒng)的介紹了Mack系列臺(tái)架試驗(yàn)的建立背景、發(fā)展過程、測(cè)試條件、評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)高性能潤滑油的開發(fā)研制具有重要的參考意義。

1 Mack系列臺(tái)架的歷史與發(fā)展

API CD級(jí)潤滑油僅要求通過Cat.1G₂和L-38兩個(gè)臺(tái)架測(cè)試，這兩種測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)在高速、高油耗、高壓下添加油運(yùn)行，并產(chǎn)生很少的煙炱。因此，CD級(jí)潤滑油具有很低的煙炱分散水平。在Mack EO-K標(biāo)準(zhǔn)中增加Mack T-6測(cè)試評(píng)定活塞沉積物等項(xiàng)目，因此，滿足CD和Mack EO-K的油比CD級(jí)有的煙炱分散能力增加了，但是這種分散能力還不足以解決煙炱分散問題。

API CE級(jí)柴油機(jī)油規(guī)格頒布，API引進(jìn)Mack T-6測(cè)試作為評(píng)定認(rèn)證柴油機(jī)油達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的臺(tái)架測(cè)試。隨著API油品規(guī)格的不斷發(fā)展，Mack系列測(cè)試先后發(fā)展了T-6、T-7、T-8、T-8A、T-8E、T-9、T-10、T-11、T-12等方法，分別評(píng)定從API CE到CJ-4的各級(jí)油品。表1列出了評(píng)定Mack發(fā)動(dòng)機(jī)油規(guī)格與API柴油機(jī)油規(guī)格的Mack臺(tái)架的對(duì)應(yīng)關(guān)系^［2］。

在Mack T-7以前，所有的柴油機(jī)油的測(cè)試都是高速測(cè)試，因此很少涉及到潤滑油的煙炱分散問題。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油的煙炱分散問題越來越受到重視^［3］，Mack建立T-7測(cè)試來評(píng)估低速、高制動(dòng)平均有效壓力 (BMEP)發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油煙炱相關(guān)的粘度增長。

在上世紀(jì)90年代，氮氧化物（NOx）的排放標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)提高，僅憑油品的改進(jìn)已經(jīng)無法達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)的要求。重負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)制造商們認(rèn)為通過延遲燃料噴入時(shí)間可以降低NOx的排放，但同時(shí)，延遲噴入時(shí)間會(huì)增加曲軸箱煙炱生成。于是，Mack建立T-8臺(tái)架測(cè)試來評(píng)定潤滑油煙炱相關(guān)的粘度增長。

到1998年，美國重負(fù)荷柴油機(jī)排放新標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，加上提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的趨勢(shì)，都需要提高發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行溫度，隨之產(chǎn)生了潤滑油的氧化控制和發(fā)動(dòng)機(jī)腐蝕、磨損增加的問題，因而新的測(cè)試Mack T-9被建立，測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)磨損和線磨損，評(píng)估潤滑油的抗氧化控制及高溫運(yùn)行下的軸承腐蝕。

2002年10月，美國EPA頒布法令要求實(shí)施重負(fù)荷排放標(biāo)準(zhǔn)2004，發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)增加了冷卻的EGR（排放氣體循環(huán)）系統(tǒng)，EGR被重復(fù)利用來滿足NOx的排放要求，EGR提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行溫度，引起燃料廢氣酸值增加。為評(píng)估EGR發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油的抗氧化性能，發(fā)動(dòng)機(jī)磨損和軸承腐蝕，Mack T-10測(cè)試作為T-9測(cè)試的改進(jìn)型被建立。

API CI-4標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，要求使用EGR發(fā)動(dòng)機(jī)。隨著Mack ASET EGR發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)使用，煙炱和粘度增長問題突現(xiàn)。Mack 建立T-11測(cè)試作為T-8測(cè)試的改進(jìn)型，用以測(cè)試EGR和低渦旋燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)油的煙炱、粘度增長性能。

到2005年，為滿足美國高速公路標(biāo)準(zhǔn)2007對(duì)于減低顆粒物和NOx排放的要求，美國的重負(fù)荷柴油機(jī)必須提高EGR的利用率，增加柴油燃燒排放顆粒過濾器（DPF）。為此，要求潤滑油和排放氣體只含有很少的SAPS，即硫酸鹽灰分SA、磷P和硫S，來保證DPF的使用壽命。相應(yīng)地，Mack T-12臺(tái)架被建立來評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)油在高溫運(yùn)行、高EGR水平時(shí)的氧化性能，及發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)磨損和線磨損，替代了Mack T-10。

2 Mack系列臺(tái)架測(cè)試

發(fā)動(dòng)機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展和效率的提高是推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油規(guī)格升級(jí)和性能提高的直接推動(dòng)力。從上世紀(jì)80年代至今，發(fā)動(dòng)機(jī)排放尾氣中的NOx和顆粒物含量標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，分別從1988年的13.60 g/kW·h、0.82 g/kW·h下降到2010年的0.27 g/kW·h、0.014 g/kW·h，見圖1。

發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)潤滑油性能要求不斷提高，促使?jié)櫥驮u(píng)定臺(tái)架測(cè)試不斷發(fā)展。其中，Mack系列臺(tái)架作為柴油機(jī)油性能評(píng)定的重要方法，經(jīng)歷了從Mack T-6到T-12的發(fā)展。各臺(tái)架測(cè)試的評(píng)定參數(shù)和運(yùn)行條件如表2、表3所示。

2.1 Mack T-6

Mack T-6是用來測(cè)試柴油機(jī)油的油膜厚度、活塞沉積物、油耗和活塞環(huán)磨損的臺(tái)架方法^［4］。采用ETAI673六缸直噴渦輪增壓中冷發(fā)動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速在滿負(fù)荷、1400 r/min、1800 r/min、2100 r/min之間變速下運(yùn)轉(zhuǎn)，油溫保持113 ℃，不換油運(yùn)行12 h，循環(huán)50次，共600 h試驗(yàn)。T-6 臺(tái)架用以評(píng)定API CE 和CF-4級(jí)柴油機(jī)油，評(píng)定參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表4。

隨著時(shí)間的推移，API CE級(jí)規(guī)格被廢除，Mack T-6試驗(yàn)的配件逐漸不可獲得，Mack T-9取代T-6評(píng)定API CF-4級(jí)潤滑油的性能。

2.2 Mack T-7

重負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)在停開狀態(tài)或混合狀態(tài)下運(yùn)行，渦輪增壓器的滯后及空氣慣量導(dǎo)致空氣不足，在發(fā)動(dòng)機(jī)加速期間，會(huì)造成即刻過量加油。這種情況不斷重復(fù)，曲軸箱中的潤滑油就會(huì)出現(xiàn)高含量的煙炱，發(fā)動(dòng)機(jī)油經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)很高的粘度增長、油凝膠和煤泥形成，所有這些都是由煙炱分散能力不足引起的。

雖然煙炱生成是在停開運(yùn)行期間，但簡單的形式，如穩(wěn)態(tài)情況，更適合發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架測(cè)試，而且穩(wěn)態(tài)運(yùn)行易于控制，結(jié)果也更一致。Mack T-7是美國第一種用來評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油煙炱分散能力的測(cè)試^［5］。

T-7采用EM6-285直噴發(fā)動(dòng)機(jī)，降低了油耗和發(fā)動(dòng)機(jī)速度，提高扭矩和制動(dòng)平均有效壓力（BMEP）。發(fā)動(dòng)機(jī)在高扭矩和高BMEP下運(yùn)行，空氣燃料比接近于化學(xué)計(jì)量比，生成的煙含量更多。加上較低的油耗，增加的煙炱生成量導(dǎo)致產(chǎn)生更多的粘度增長。

對(duì)于API CF-4油，測(cè)試中最后50 h允許的最大粘度增長是0.04 mm²/s^［6］，此數(shù)值是從行車數(shù)據(jù)和可接受的粘度增長的相互關(guān)系中分離出來的。由于Mack T-7的建立，高負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油煙炱分散水平得以提高。

到1998年，Mack T-7測(cè)試配件已不可得，但CF-4級(jí)油仍在熱銷，因此采用150 h的Mack T-8測(cè)試，替代T-7測(cè)試來評(píng)定CF-4級(jí)潤滑油，這個(gè)版本的T-8就是Mack T-8A。

2.3 Mack T-8

NOx的形成主要受最高的燃燒溫度影響。發(fā)動(dòng)機(jī)制造商采用延遲燃料注入時(shí)間，降低最高燃燒溫度，減少NOx的排放，但因此產(chǎn)生了煙炱的生成率增加，潤滑油的煙炱水平增加，粘度增長問題。Mack T-8被建立來測(cè)試潤滑油的煙炱控制性能^［7］。

2.3.1 Mack T-8

Mack T-8測(cè)試采用E7-350發(fā)動(dòng)機(jī)，在高速下采用燃料延遲注入限時(shí)，加速產(chǎn)生煙炱速率。延遲注入時(shí)間設(shè)置在測(cè)試參考油開始時(shí)設(shè)定，測(cè)試樣品油時(shí)不再改變。測(cè)試中采用沖洗-運(yùn)行的形式，發(fā)動(dòng)機(jī)在每次測(cè)試后并不拆裝，每次最大運(yùn)行3000 h后測(cè)試新的參考油時(shí)才要重新組裝發(fā)動(dòng)機(jī)。在每次樣品油測(cè)試時(shí)，測(cè)試油在發(fā)動(dòng)機(jī)仍然未降溫時(shí)被排干，并用Mack專用沖洗油沖洗。

Mack T-8采用TGA技術(shù)特定標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試煙炱油中的煙炱質(zhì)量及測(cè)試油的粘度增長，提供更好的重復(fù)性和再現(xiàn)性，并與行車數(shù)據(jù)顯示出良好的相關(guān)性。T-8測(cè)試評(píng)定CG-4級(jí)油，結(jié)果分析包括測(cè)試油分析和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析^［8］。評(píng)定參數(shù)是在特定煙炱量下的粘度增長、最大油過濾器的壓力增長和油耗。Mack T-8比T-7測(cè)試更嚴(yán)格，重復(fù)性更好，測(cè)試評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見表5。

2.3.2 Mack T-8E

為滿足1998排放標(biāo)準(zhǔn)，制造商在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)采用更多的延遲注入時(shí)間，以獲得降低20% NOx的排放。由于市場的壓力，換油間隔期也要求延長。這兩方面改變更提高了曲軸箱潤滑油的煙炱水平。Mack改進(jìn)T-8來評(píng)定API CH-4、CI-4級(jí)柴油機(jī)油相關(guān)的煙炱性能^［9-10］，測(cè)試時(shí)間延長到300 h，測(cè)試的煙炱含量增加到4.8%，即T-8E測(cè)試。

在粘度增長測(cè)試中，剪切性能不穩(wěn)定的粘度指數(shù)改進(jìn)劑可能具有人為的優(yōu)勢(shì)，與潤滑油煙炱分散性能無關(guān)。為了修正這個(gè)偏差，測(cè)試參數(shù)被改為相對(duì)粘度。此方法綜合煙炱4.8%時(shí)的初始粘度、剪切粘度、最終粘度，來補(bǔ)償粘度指數(shù)改進(jìn)劑產(chǎn)生的誤差。

Krieger-Dougherty方程式被用來從煙炱增加引起粘度增長中分離由于粘度指數(shù)改進(jìn)劑剪切造成的粘度流失。相對(duì)粘度方程式如下：

含4.8%煙炱測(cè)試油的粘度/（新油粘度-50%新油粘度流失）

用來計(jì)算相對(duì)粘度，API CH-4油相對(duì)粘度的限值是2.1。

對(duì)API CI-4油，方程式分母從50%變?yōu)?00%的粘度丟失（用布氏注射器測(cè)試），來反映新型發(fā)動(dòng)機(jī)的最高氣缸壓力增長和潛在的煙炱水平增長。修正方程式如下：

含4.8%煙炱測(cè)試油的粘度/（新油粘度-100%新油粘度流失）

相對(duì)粘度的限值是1.8。表6給出了Mack T-8臺(tái)架評(píng)定油品的規(guī)格和參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 Mack T-9

發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸線磨損初始發(fā)生在頂環(huán)反面、接近氣缸線頂，后來大多數(shù)磨損發(fā)生在頂環(huán)的底邊。燃燒時(shí)，環(huán)被吹得向外、向下翻起，環(huán)凹槽中填入微細(xì)的碳粉，環(huán)滾動(dòng)更引起底邊的磨損。在Mack T-6和康明斯NTC-400測(cè)試被廢除后，Mack和西南研究院聯(lián)合開發(fā)了Mack T-9^［11］來評(píng)定CH-4柴油機(jī)油的抗磨損性能。為了模擬實(shí)際情況在環(huán)的翻轉(zhuǎn)區(qū)域產(chǎn)生磨損，T-9測(cè)試中向測(cè)試油中加入研細(xì)的煙炱，并在環(huán)和線內(nèi)表面采用高度裝填。

西南研究院采用二階段方法，即微細(xì)煙炱產(chǎn)生階段迅速產(chǎn)生煙炱，然后高度裝填階段產(chǎn)生最大磨損速率。在第一階段，為最大化煙炱產(chǎn)生速率，發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)行，并采用電流變頻注射泵精確控制燃料延遲噴入時(shí)間。Mack選定在第一階段結(jié)束時(shí)，產(chǎn)生的煙炱量為潤滑油質(zhì)量的1.5%~2.0%。

在第二階段，環(huán)和線磨損被最大化。采用低速、高負(fù)載和優(yōu)先噴入?；钊铜h(huán)在運(yùn)動(dòng)接近停止時(shí)的低速，會(huì)增加環(huán)翻轉(zhuǎn)面的停留時(shí)間，進(jìn)一步導(dǎo)致環(huán)翻轉(zhuǎn)面的潤滑油膜丟失。發(fā)動(dòng)機(jī)在最大負(fù)載下的速度運(yùn)行使用燃料最多、獲得扭矩最大，但不會(huì)影響煙炱形成、顆粒排放和發(fā)動(dòng)機(jī)效率。為了進(jìn)一步提高負(fù)載，最大氣缸壓力從13.7 MPa增到17.2 MPa。

Mack T-9測(cè)試運(yùn)行500 h，75 h用以煙炱產(chǎn)生，后425 h是高負(fù)載階段。測(cè)試300 h后測(cè)試油中的鉛含量越來越高，檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)現(xiàn)潤滑油中的鉛來自軸承磨損。試驗(yàn)結(jié)果評(píng)定顯示，T-9臺(tái)架可替代L-38作為API CH-4級(jí)潤滑油軸承磨損臺(tái)架，并替代T-6來評(píng)定CF-4級(jí)潤滑油。評(píng)定參數(shù)包括氣缸線磨損、環(huán)失重和測(cè)試油的鉛變化，參數(shù)的通過/失敗標(biāo)準(zhǔn)見表7。

2007年6月API宣布到2008年6月30日廢棄CF-4重負(fù)荷柴油機(jī)油規(guī)格，并不再進(jìn)行該規(guī)格認(rèn)證。原因是CF-4規(guī)格中評(píng)價(jià)活塞環(huán)磨損的臺(tái)架試驗(yàn)Mack T-6已不可得，后由Mack T-9替代，現(xiàn)在T-9測(cè)試配件也不再生產(chǎn)^［12］。

2.5 Mack T-10

2004年美國頒布新排放標(biāo)準(zhǔn)，延遲注入時(shí)間方法已不能滿足排放要求，促使制造商采用冷卻EGR系統(tǒng)來減少NOx的排放。EGR發(fā)動(dòng)機(jī)通過增加點(diǎn)火延遲時(shí)間和用內(nèi)部氣體置換氧氣方法來減少NOx排放，二者都通過降低最高燃燒溫度來減低NOx的產(chǎn)生。

但EGR系統(tǒng)使用也帶來一些問題：（1）循環(huán)排放氣體中含有NOx和SOx可以與水反應(yīng)生成硝酸和硫酸，可能造成對(duì)活塞環(huán)和氣缸襯里的腐蝕。（2）增加點(diǎn)火延遲時(shí)間導(dǎo)致燃燒后期煙炱生成，更多的煙炱被裹進(jìn)油膜表面，帶進(jìn)曲軸箱，而且尾氣中的煙炱被循環(huán)到注入口。（3）因增加冷卻的EGR，返回到曲軸箱的熱量增加30%~40%，導(dǎo)致曲軸箱潤滑油油溫升高，增加降解。

T-9不適用于EGR發(fā)動(dòng)機(jī)，Mack建立了T-10測(cè)試EGR發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損和潤滑油氧化性能^［13］。T-10測(cè)試長度是300 h，采用T-9測(cè)試的二階段方式，即煙炱產(chǎn)生/潤滑油降解階段和高負(fù)荷階段。但測(cè)試的很多細(xì)節(jié)和參數(shù)重新設(shè)置，比T-9更短、更苛刻，對(duì)潤滑油的喜好有輕微不同。

T-10測(cè)試有五個(gè)通過/失敗參數(shù)：①測(cè)試結(jié)束時(shí)的鉛含量變化；②250~300 h時(shí)的鉛含量變化；③氣缸襯里磨損；④頂環(huán)失重；⑤油耗。表8給出了T-10臺(tái)架的評(píng)定參數(shù)、通過/失敗標(biāo)準(zhǔn)。

這種多個(gè)通過/失敗參數(shù)的測(cè)試存在問題，如一個(gè)參數(shù)可能微超出限值，而其他參數(shù)都通過，但測(cè)試結(jié)果是失敗的。

Mack優(yōu)化了評(píng)定參數(shù)體系^［14］，采用單一的計(jì)算參數(shù)：優(yōu)點(diǎn)分值，代表每個(gè)參數(shù)貢獻(xiàn)的綜合。優(yōu)點(diǎn)分值方法使測(cè)試結(jié)果因達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)分值而得到認(rèn)證，可能補(bǔ)償超出標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)的缺陷，其他參數(shù)通過，即便某個(gè)參數(shù)超出限值，而整個(gè)測(cè)試結(jié)果可能是通過的。在此體系中，為每個(gè)參數(shù)設(shè)立最小值、支撐（固定）值、最大值和權(quán)重因素。支撐分值代表可接受的性能，最小值代表高級(jí)的性能，最大值代表產(chǎn)生零優(yōu)點(diǎn)分值的水平。Mack支撐分值是最小分值的一半，所有5項(xiàng)評(píng)定參數(shù)總的支撐分值為1000。即最少通過分值為1000，理論上測(cè)試分值最大可達(dá)2000。參數(shù)測(cè)試結(jié)果小于最小值，對(duì)Mack分值沒有額外貢獻(xiàn)；任何參數(shù)測(cè)試結(jié)果高于最大值，都導(dǎo)致測(cè)試失敗。 T-10測(cè)試中各項(xiàng)參數(shù)的優(yōu)點(diǎn)分值如圖2。

2.6 Mack T-11

Mack 新型ASET發(fā)動(dòng)機(jī)采用EGR系統(tǒng)和新的燃燒室設(shè)計(jì)，比E7發(fā)動(dòng)機(jī)在很大程度上減少了漩渦，低漩渦燃燒和EGR系統(tǒng)都增加了煙炱的生成。T-8E測(cè)試的E7發(fā)動(dòng)機(jī)沒有EGR，不能反應(yīng)EGR發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況。西南研究院在T-10的發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝ASET發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞柱、注入器和氣缸頭，合并的結(jié)果產(chǎn)生低渦旋燃燒和EGR，與ASET發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒和煙炱產(chǎn)生量非常相似。在此基礎(chǔ)上，Mack

T-11臺(tái)架被建立來評(píng)估EGR發(fā)動(dòng)機(jī)油煙炱相關(guān)粘度增長^［15］。

Mack T-11臺(tái)架測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)油煙炱分散性能和相關(guān)的粘度增長增加了苛刻性，如圖3所示。

圖3中曲線代表三種典型不同潤滑油，每種潤滑油通過相應(yīng)測(cè)試限值的標(biāo)準(zhǔn)。API采用Mack T-11臺(tái)架評(píng)定CI-4+和CJ-4規(guī)格潤滑油在EGR系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。評(píng)定參數(shù)和通過/失敗標(biāo)準(zhǔn)見表9。

2.7 Mack T-12

美國高速公路重負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)2007要求更嚴(yán)格，粒子的排放標(biāo)準(zhǔn)將從0.1 g/kW·h降到0.01 g/kW·h。在2007~2010年之間，NOx的排放標(biāo)準(zhǔn)從2 g/kW·h降到0.2 g/kW·h。制造商將提高EGR率來降低NOx。到2010年，將在發(fā)動(dòng)機(jī)增設(shè)一種提高EGR率和選擇性的催化劑（SCR）或增設(shè)NOx吸收器，以達(dá)到0.2 g/kW·h的標(biāo)準(zhǔn)。

Mack認(rèn)為為確保EGR利用率的提高，需要一種新的測(cè)試活塞環(huán)和襯里磨損、油品氧化性能的方法，于是Mack T-12測(cè)試被建立^［16］。T-12使用一種幾何可變的渦輪增壓器（VGT），替代了T-10發(fā)動(dòng)機(jī)小渦輪的雙渦輪增壓器。VGT可確保在高速路、高EGR率下發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行有足夠的空氣，而空氣燃料比的選擇保持煙炱生成量剛好高于測(cè)試失敗水平。

T-12中也使用二階段測(cè)試法，潤滑油降解階段之后，接著是高負(fù)載階段。Mack提高第一階段的EGR率到35%，第二階段的EGR率到15%，對(duì)比Mack T-10分別是112%和500%的增長。第一階段，調(diào)節(jié)入口管和冷卻器溫度，使霧化發(fā)生在氣缸壁而不是在入口管，油路和油箱溫度被提高。第二階段，壓力從20.69 MPa增加到24.14 MPa，來確保300 h測(cè)試能夠產(chǎn)生足夠的活塞環(huán)和襯里磨損。

控制燃燒對(duì)控制潤滑油降解非常重要，因?yàn)闈櫥捅┞队谌紵碑a(chǎn)物、熱、煙炱、酸和水。T-12采用控制其他選定參數(shù)同時(shí)，控制空氣燃料比和EGR的策略，通過文丘里裝置測(cè)定吸入CO₂的量確定EGR率，并根據(jù)排放CO₂的量，使用VGT來調(diào)整空氣流。此方法幾乎完全控制燃燒和由此產(chǎn)生的潤滑油降解。

Mack T-12與T-10具有相似的考核參數(shù)：試驗(yàn)結(jié)束時(shí)測(cè)試油中鉛含量變化、250~300 h鉛含量變化、氣缸襯里磨損、頂環(huán)失重、潤滑油損耗。API采用T-12臺(tái)架來評(píng)定CJ-4級(jí)柴油機(jī)油，PC-10同樣采用T-12進(jìn)行評(píng)定。T-12測(cè)試的Mack優(yōu)點(diǎn)分值體系如表10所示。

3 結(jié)論

隨著排放標(biāo)準(zhǔn)和市場需求的不斷發(fā)展，重負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)也不斷更新。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展向著高效、節(jié)能、低排放趨勢(shì)前進(jìn)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油的性能提出更高要求，迫使油品不斷更新?lián)Q代。隨著油品規(guī)格的不斷升級(jí)，評(píng)定油品性能的臺(tái)架試驗(yàn)也不斷發(fā)展、完善。

在過去20多年，Mack系列柴油機(jī)油評(píng)定臺(tái)架經(jīng)歷了從T-6到T-12的發(fā)展，是重負(fù)荷潤滑油煙炱分散性能、抗氧化性能、氣缸環(huán)和線磨損保護(hù)、酸值控制和增長換油期的重要評(píng)定方法，對(duì)重負(fù)荷柴油機(jī)潤滑油的發(fā)展起到重要推動(dòng)作用。

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收稿日期:2008-08-06。

作者簡介：韓恒文（1973-），男，碩士，2005年畢業(yè)于北京化工大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)從事潤滑油及其添加劑的研究工作，已公開發(fā)表論文數(shù)篇。