于秩祥

（江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院實驗實訓(xùn)與職業(yè)技能管理中心，江蘇徐州 221116）

轎車汽油發(fā)動機(jī)使用合成型機(jī)油的性能分析

于秩祥

（江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院實驗實訓(xùn)與職業(yè)技能管理中心，江蘇徐州 221116）

通過試驗對比分析轎車汽油發(fā)動機(jī)使用合成型機(jī)油的理化性能，在延長換油周期的條件下，檢驗發(fā)動機(jī)油的理化性能指標(biāo)，驗證轎車發(fā)動機(jī)使用高級別合成型機(jī)油的可靠性，同時分析延長轎車使用壽命的措施，達(dá)到減少轎車維護(hù)成本、節(jié)能減排、提高轎車發(fā)動機(jī)使用壽命的目的。

汽車；轎車；發(fā)動機(jī)；合成型機(jī)油

發(fā)動機(jī)機(jī)油的重要作用之一是對發(fā)動機(jī)內(nèi)各摩擦表面實現(xiàn)潤滑，減少各摩擦表面的磨損，保證各摩擦件有效而持久地工作。發(fā)動機(jī)工作時，通過對機(jī)油的加壓，使機(jī)油在發(fā)動機(jī)內(nèi)不斷往復(fù)循環(huán)，以實現(xiàn)對各摩擦表面的潤滑，在此過程中，機(jī)油自身因不斷氧化、分解、聚合、污染、稀釋等物理、化學(xué)作用而逐漸變質(zhì)，其性能逐漸減弱，直至失效。這一變質(zhì)過程主要是由于發(fā)動機(jī)工作時的熱量傳導(dǎo)給潤滑油，使油溫升高而氧化（酸性物質(zhì)和瀝青等有害成分）及碳粒、煙塵、外來雜質(zhì)的侵入所致。為延長轎車發(fā)動機(jī)的使用壽命，減少維護(hù)成本，該文采用合成型高級別發(fā)動機(jī)機(jī)油進(jìn)行試驗，檢驗在規(guī)定使用周期內(nèi)發(fā)動機(jī)機(jī)油的性能指標(biāo)，同時延長換油周期，檢驗發(fā)動機(jī)機(jī)油的性能指標(biāo)。

1 轎車發(fā)動機(jī)的磨損

一般車用發(fā)動機(jī)機(jī)油的最低使用標(biāo)準(zhǔn)是廠家推薦使用標(biāo)準(zhǔn)，在正常使用條件下，只要按照廠家規(guī)定的換油周期和使用級別更換發(fā)動機(jī)機(jī)油即可。發(fā)動機(jī)機(jī)體內(nèi)部存在邊界磨損和混合磨損，當(dāng)發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)部溫度達(dá)到150～300℃時產(chǎn)生邊界磨損，燃燒不完全形成積碳，金屬表面形成漆膜。尤其在低溫冷起動和高溫高轉(zhuǎn)速下發(fā)動機(jī)內(nèi)部會發(fā)生干摩擦磨損，磨損量占總磨損的70%以上，對汽車發(fā)動機(jī)使用壽命帶來極大危害。另外，一般轎車中50%以上的行程小于10km，在環(huán)境溫度較低的情況下發(fā)動機(jī)水溫低于50℃，發(fā)動機(jī)磨損較大。正確選用發(fā)動機(jī)機(jī)油可減少發(fā)動機(jī)內(nèi)部磨損，達(dá)到節(jié)油減排的效果，而使用高等級機(jī)油可有效減小發(fā)動機(jī)內(nèi)部磨損、延長換油周期和降低尾氣排放。目前美國石油協(xié)會汽油發(fā)動機(jī)最高使用級別為SN級，但換油期仍為5 000～7 500km，造成極大浪費(fèi)。

2 試驗過程和合成機(jī)油檢測項目

根據(jù)機(jī)油的使用性能和換油周期進(jìn)行比較，試驗機(jī)油具備抗氧化、抗熱裂解、阻止油泥生成、減小閥件磨損和降低尾氣成分的特性，且含有特殊添加劑，能控制酸和積碳，同時能更好地保護(hù)發(fā)動機(jī)，減小磨損，降低油耗，提高轎車使用壽命和經(jīng)濟(jì)性。

試驗用車為國內(nèi)主流中級轎車，采用電控多點噴射自然吸氣汽油發(fā)動機(jī)，帶可變配氣正時機(jī)構(gòu)，排放要求為歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)，車輛技術(shù)參數(shù)見表1。該車從4萬km后開始使用某品牌全合成機(jī)油，機(jī)油使用性能級別為API SN，粘度級別為SAE 5W-40，每次更換加注量為4.5L。根據(jù)行駛環(huán)境和道路條件，每行駛2萬km更換一次機(jī)油，每隔5 000、10000和15000km更換一次機(jī)油濾清器，并對更換機(jī)油濾清器時損失的機(jī)油進(jìn)行補(bǔ)充。

表1　某轎車汽油發(fā)動機(jī)的技術(shù)參數(shù)

表2為機(jī)油樣本使用中的性能比較。其中：第2列為新油的理化檢驗數(shù)據(jù)；第3列為行駛5 000km后機(jī)油的抽樣檢查理化檢驗數(shù)據(jù)；第4列為行駛10 000km后機(jī)油的抽樣檢查理化檢驗數(shù)據(jù)，并更換機(jī)油濾清器，補(bǔ)充0.6L新機(jī)油；第5列為行駛15000km后的抽樣檢查理化檢驗數(shù)據(jù)；最后一列為行駛20000km后放出全部機(jī)油的理化檢驗數(shù)據(jù)。試驗車使用93號汽油，在部分地區(qū)使用乙93號乙醇汽油（未發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)動力下降和異?，F(xiàn)象）。

表2　機(jī)油性能檢驗數(shù)據(jù)

3 油品試驗數(shù)據(jù)分析

3.1機(jī)油粘度

機(jī)油的使用粘度直接影響發(fā)動機(jī)的潤滑狀況和磨損量，是機(jī)油的一項基本理化指標(biāo)。機(jī)油粘度的變化主要與蒸發(fā)損失、聚合物降解、燃油稀釋、氧化物聚合等有關(guān)，高性能的機(jī)油在使用過程中應(yīng)盡量維持較小的粘度變化。

從表2可看出：隨著機(jī)油使用里程的增長，其運(yùn)動粘度與新油相比呈下降趨勢，但變化平穩(wěn)，運(yùn)動粘度變化率在5%以內(nèi)，機(jī)油的抗剪切性能維持良好；低溫動力粘度和低溫泵送粘度是反映機(jī)油在嚴(yán)寒低溫下的流動性和潤滑性的指標(biāo)，隨著機(jī)油使用里程的增長，這兩項指標(biāo)不斷增大，但都在有效性以內(nèi)，能保證發(fā)動機(jī)在低溫時順利起動，縮短預(yù)熱時間，減少發(fā)動機(jī)內(nèi)部磨損。

3.2機(jī)油抗氧化性能

氧化性是指機(jī)油抵抗分解（氧化）的能力，這種分解作用是由于機(jī)油分子在高溫下與氧結(jié)合而產(chǎn)生的。機(jī)油的抗氧化性能突出表現(xiàn)在酸值、氧化物和硝化物變化上。試驗過程中對氧化物和硝化物采用紅外光譜中的吸光度進(jìn)行標(biāo)定，其中1740cm-1處為羰基基團(tuán)的伸縮振動，1630cm-1處為硝基基團(tuán)振動吸收峰，試驗過程中根據(jù)實際情況以-CH2-面內(nèi)彎曲吸收作為基準(zhǔn)。試驗油品采用高分子合成基礎(chǔ)油，其具有相對穩(wěn)定性，不易被氧化。從表2來看，試驗油品的酸值隨著行駛里程的增長呈增大趨勢，但相對穩(wěn)定，可在更長時間內(nèi)抵抗氧化作用。

3.3機(jī)油酸中和性能

油品的酸中和能力由總堿值來表征，發(fā)動機(jī)潤滑油必須具備適當(dāng)?shù)膲A值來中和潤滑油和燃料油氧化生成的含氧酸，阻止它們進(jìn)一步氧化縮合，從而減少發(fā)動機(jī)內(nèi)部零件形成漆膜，同時中和燃油燃燒后所產(chǎn)生的HCl、HNO3和SO2等。總堿值越高，說明機(jī)油的抑酸能力越強(qiáng)。從表2來看，隨著機(jī)油使用里程的增長，總堿值下降，酸值升高，但都在可靠性范圍內(nèi)，說明機(jī)油具備超長換油周期。在20000km時對機(jī)油進(jìn)行測試，總堿值為12.4mg KON/g，與新機(jī)油相比下降2.2mg KON/g，說明機(jī)油已達(dá)到換油周期，建議更換機(jī)油。

3.4機(jī)油中金屬含量的變化

通過分析油品中金屬含量的變化來表征燃油油品的抗磨性，主要以油品中鐵的含量為依據(jù)。從表2來看，行駛里程為5 000～20 000km時，機(jī)油中金屬含量為6.31～6.97μg/g，變化不大，每5000km更換一次機(jī)油濾清器，表明全合成機(jī)油具有超強(qiáng)的抗磨性。但金屬含量還是處于上升狀態(tài)，機(jī)油的性能隨著使用時間的延長在衰減，發(fā)動機(jī)在某種工況下存在機(jī)械摩擦。

4 經(jīng)濟(jì)性

在機(jī)油標(biāo)準(zhǔn)一致的情況下，根據(jù)機(jī)油成分不同，轎車發(fā)動機(jī)一般使用礦物機(jī)油、半合成機(jī)油和全合成機(jī)油。3種機(jī)油的價格依次由低到高相差1個倍數(shù)。根據(jù)表2，全合成機(jī)油具有優(yōu)異的理化性能，能滿足超長換油周期需要，在正常使用情況下以1萬km左右作為換油周期對發(fā)動機(jī)不會產(chǎn)生影響。而使用礦物油或半合成油很難保證機(jī)油的理化性能，必須每間隔5000或7500km更換一次機(jī)油。根據(jù)合成機(jī)油優(yōu)異的結(jié)構(gòu)性能，結(jié)合使用條件（如環(huán)境、氣候、道路條件、載荷和駕駛技術(shù)等），選用優(yōu)質(zhì)長效機(jī)油濾清器，換油周期可在10000km以上，可保證發(fā)動機(jī)的可靠性，延長發(fā)動機(jī)的使用壽命，降低維護(hù)成本，也減少對環(huán)境的污染。

5 結(jié)論

（1）行駛里程為5000～20000km，機(jī)油的理化性能指標(biāo)在穩(wěn)定范圍之內(nèi)，說明在超長的更換間隔時合成機(jī)油能保持良好的原始性態(tài)。在3次取樣中，每次更換一次機(jī)油濾清器，并補(bǔ)充一定量的機(jī)油（0.2～0.3L），這樣保證了機(jī)油的清潔性，減少了機(jī)械雜質(zhì)對發(fā)動機(jī)帶來的磨料磨損，可達(dá)到20000km的換油周期。

（2）全合成機(jī)油具有優(yōu)異的潤滑性和流動性，可有效降低發(fā)動機(jī)內(nèi)部零件的機(jī)械摩擦和噪音，減少機(jī)械損失，提高機(jī)械效率，從而提高車輛燃油經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

（3）使用全合成機(jī)油，轎車發(fā)動機(jī)換油里程可在10000km左右，在使用條件良好的情況下，選用長效機(jī)油濾清器，換油周期可延長到15 000km，能減少維護(hù)次數(shù)，節(jié)省保養(yǎng)材料費(fèi)用，提高車輛的使用經(jīng)濟(jì)性。

（4）轎車發(fā)動機(jī)選用全合成機(jī)油，可有效延長發(fā)動機(jī)使用壽命，在正確駕駛和定期換油的條件，發(fā)動機(jī)與車輛使用壽命一致，無需大修。

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