石婷 石順友 潘正華 趙艷麗中國石化潤滑油有限公司華南分公司

本文采用中國石化長城尊龍T500 CI-4 15W-40 柴油機油，在某電力公司的3 輛搭載日野P11C 發(fā)動機的重型半掛牽引車上進行了30 000 km 左右的行車試驗。行車試驗過程中油品的指標監(jiān)測結果表明，長城尊龍T500 CI-4 15W-40 柴油機油具有優(yōu)異的黏度和堿值保持能力，良好的高溫抗氧化性、抗磨性以及清凈分散性，可滿足搭載日野P11C發(fā)動機重型半掛牽引車的潤滑需求。

P11C 發(fā)動機是上海日野發(fā)動機有限公司生產的一款主流大功率柴油發(fā)動機，屬于六缸直列式柴油機，采用球墨鑄鐵活塞、4 氣門、HMMS（日野微型混合系統(tǒng)）燃燒系統(tǒng)、電控共軌、混流增壓器、降噪油底殼等17 項專利技術，功率范圍覆蓋235～279 kW(320～380 馬 力)， 兼顧性能和耐久性的平衡，廣泛適配于大型客車、重型汽車、水泥攪拌車等大功率車型。某電力公司運輸物流車隊的主要發(fā)動機類型是日野P11C 發(fā)動機，之前一直使用某進口品牌柴油機油為售后機油，換油周期為30 000 km。為降低用油成本，該公司開展了運輸車輛用油國產化替代工作[1]。為了跟蹤考察中國石化長城尊龍T500 CI-4 15W-40 柴油機油與日野P11C 發(fā)動機的匹配性，在3 輛搭載P11C 發(fā)動機的重型半掛牽引車上開展了30 000 km左右的行車試驗，評估油品的實際使用性能，為國產化替代提供技術支持。

試驗部分

試驗用油

試驗使用長城尊龍T500 CI-4 15W-40 柴 油 機 油， 滿 足GB/T 11122—2006《柴油機油》標準，其典型數據見表1。

表1 試驗使用的長城尊龍T500 CI-4 15W-40柴油機油的典型數據

試驗車輛

3 臺試驗車輛均為搭載日野P11C 發(fā)動機的重型半掛牽引車，車況良好，行車路線相同，實際試驗運行里程30 000 km 左右，具體試驗車輛情況見表2。且試驗車輛的發(fā)動機技術參數完全相同，見表3。試驗車輛使用的燃料油為滿足GB/T 19147《車用柴油》標準的0號輕柴油。

表2 試驗車輛和試驗用油情況

表3 試驗車輛的發(fā)動機技術參數

清洗與采樣

試驗開始之前，試驗車輛發(fā)動機中舊機油在熱的狀態(tài)下全部排空，注入試驗機油，加至機油標尺上限；車輛原地啟動15 min，進行清洗工作，清洗完畢后，停止運行，將試驗油全部放出。更換新的機油濾清器、空氣濾清器和燃油濾清器。最后加入新油至機油標尺上限。同時記錄加入的機油總量和車輛的行駛里程數，開始行車試驗。

首次采樣設為0 km， 每隔10 000 km 取樣一次，總試驗里程為30 000 km 左右，每次取樣250 mL。每次取樣之后，適當補加與所取油樣相同的新油。

項目評定

對采集油樣的100 ℃運動黏度、堿值、酸值和戊烷不溶物、閃點和金屬元素含量、外來污染元素含量進行監(jiān)測分析，以監(jiān)測行車試驗過程中油品的性能變化情況，進而評價油品的綜合產品性能。因目前國內無CI-4 柴油機油換油指標國家標準，故參考GB/T 7607—2010《柴油機油換油指標》中CH-4 柴油機油的換油指標，見表4。

表4 行車試驗柴油機油換油指標

行車試驗結果及分析

黏度分析

在油品的實際行車試驗過程中，發(fā)動機油的運動黏度是影響發(fā)動機潤滑性的重要指標之一。在發(fā)動機工作過程中，發(fā)動機油的運動黏度受多方面因素的影響，如油品中黏度指數改進劑受機械剪切作用斷裂或者受燃料油污染造成運動黏度下降，油品高溫氧化變質、生成油泥等造成運動黏度增加[2]。因此，運動黏度變化率在一定程度上表征了油品質量的變化情況。行車試驗過程中試驗油品的100 ℃運動黏度隨行駛里程的變化情況如圖1 所示。

從圖1 可以看出，試驗油品的100 ℃運動黏度變化較為平穩(wěn)，3 臺車試驗油品的100 ℃運動黏度變化率遠遠小于換油指標（超過±20%）的技術要求，表明長城尊龍CI-4 15W-40 柴油機油具有優(yōu)異的黏度保持性，在整個行車試驗過程中能夠保持油膜穩(wěn)定，確保試驗車輛的正常運行。

圖1 100 ℃運動黏度率變化情況

堿值分析

堿值反映了油品的酸中和能力，是監(jiān)測柴油機油是否可以繼續(xù)使用的重要指標之一。油品的堿值直接反映油品中用于中和燃料燃燒及潤滑油氧化降解生成的酸性物質的能力。當堿值下降到一定程度，油品的酸中和能力大幅減弱，可能會導致發(fā)動機部件發(fā)生腐蝕磨損。行車試驗過程中試驗油的堿值隨行駛里程的變化情況如圖2 所示。

從圖2 可以看出，試驗油品的堿值下降較少，3 臺車的試驗油品堿值下降率最大分別為3.9%、7.4%、10%，遠小于換油指標的要求（超過50%）。表明試驗油具有良好的堿值保持能力以及較好的抗氧化性能，試驗結束時仍具有良好的酸中和性能，能夠有效防止其對發(fā)動機部件的腐蝕。

圖2 堿值下降率情況

酸值分析

在發(fā)動機運行過程中，發(fā)動機油會因為溫度、水分或其他因素的影響，逐漸老化變質，產生較多的酸性物質，使油品酸值逐漸增加最終造成設備的腐蝕，影響發(fā)動機的正常運行。行車試驗過程中試驗油的總酸值隨車輛行駛里程的變化情況如圖3 所示。

從圖3 可以看出，隨著行駛里程的增加，試驗油品的總酸值整體呈現(xiàn)小幅緩慢增加的趨勢，其中1號車在行駛約25 000 km 時酸值有明顯的增加，可能是油品發(fā)生一定的氧化，2 號車和3 號車酸值增加不明顯。但3 臺車輛試驗油品的酸值增加值最高分別為1.41 mgKOH/g、0.48 mgKOH/g 和0.49 mgKOH/g，均未達到換油指標的要求（＞2.5 mgKOH/g），這表明油品仍然具有良好的抗氧化性能。

圖3 酸值增加值情況

閃點分析

測定試驗油的閃點，主要是監(jiān)測發(fā)動機油被燃料油污染的程度[3]。若發(fā)現(xiàn)機油閃點有顯著下降，說明該油品已被燃料油稀釋，需及時更換油品并查找原因。試驗油品的閃點隨行駛里程的變化情況見圖4。

從圖4 可以看出，隨著試驗車輛運行里程的增加，試驗油品的閃點（閉口）均在210 ℃以上，遠高于閃點（閉口）130 ℃的換油指標。說明在行車試驗過程中，發(fā)動機的工作狀況良好，未出現(xiàn)燃料油稀釋等異常情況。

圖4 閃點變化情況

戊烷不溶物分析

戊烷不溶物是潤滑油氧化產物、添加劑降解產物、發(fā)動機金屬磨損粉末、灰塵及積炭的總和，其增加值在一定程度上反映了潤滑油的老化程度和污染程度[4]。在用油的戊烷不溶物達到一定值以后，發(fā)動機油的運動黏度會急劇增大，容易堵塞油路，影響發(fā)動機的正常運行。試驗油品的戊烷不溶物隨行駛里程的變化情況見圖5。

從圖5 可以看出，在整個行車試驗過程中，試驗油品的戊烷不溶物變化趨勢較為平穩(wěn)；行車試驗結束后，試驗油品的戊烷不溶物含量均小于0.25%(質量分數)，遠小于戊烷不溶物含量變化大于2.0%(質量分數)的換油指標要求，表明試驗油品具有很好的抑制氧化產物生成的能力，具有良好的抗氧化性能、抗磨性能和清凈分散性能。

圖5 戊烷不溶物的變化情況

元素含量分析

車輛在行駛過程中運動部件都存在正常的磨損，通過測定發(fā)動機油的金屬元素含量變化可以監(jiān)測發(fā)動機的磨損情況。本次試驗主要關注行車試驗過程中油樣的鐵、銅、鋁等元素含量變化。鐵元素主要來源于氣缸套-活塞環(huán)的磨損，銅含量主要代表發(fā)動機軸承的磨損或腐蝕狀況，鋁含量主要來源于活塞與氣缸壁的磨損，其中鐵元素能夠最能夠直接反映發(fā)動機的磨損情況。除了關注金屬元素含量變化，同時也對污染元素硅元素含量變化進行監(jiān)測。硅元素主要來源于砂石、塵土及外界異物，當車輛行駛在灰塵較多的道路時或者由于發(fā)動機的過濾器長時間未更換，可能會導致油品中硅元素含量增多，導致發(fā)動機零部件的磨損[5]。行車試驗的油品中的Fe、Cu、Al、Si 元素含量的變化情況分別如圖6～圖9 所示。

從圖6 可以看出，3 臺車的試驗油品中Fe 含量均較少，雖然隨著行駛里程的增加，油品中Fe 含量逐漸增加，但直到行車試驗結束，3臺車的試驗油品的Fe 含量才分別為17 mg/kg、21 mg/kg、14 mg/kg，含量都較低，均未達到換油指標（＞150 mg/kg）的要求，表明發(fā)動機的工作狀態(tài)良好，氣缸套-活塞環(huán)未出現(xiàn)異常磨損的情況。

圖6 Fe含量變化

從圖7 可以看出，3 臺車的實驗油品中Cu 含量隨著行駛里程增加呈現(xiàn)緩慢增加的趨勢，但直到行車試驗結束，3 臺車的Cu 含量均遠低于換油指標（＞50 mg/kg）的要求，表明發(fā)動機的工作狀態(tài)良好，軸承未出現(xiàn)異常磨損的情況。

圖7 Cu含量變化

從圖8 可以看出，3 臺車的試驗油品中Al 含量均較少，雖然隨著行駛里程的增加，油品中鋁含量逐漸增加，但直到行車試驗結束，試驗油品的Al 含量分別為8 mg/kg、18 mg/kg、11 mg/kg，未達到換油指標（＞30 mg/kg）的要求，表明發(fā)動機的工作狀態(tài)良好，活塞與氣缸壁未出現(xiàn)異常磨損的情況。

圖8 Al含量變化

從圖9 可以看出，隨著行駛里程繼續(xù)增加，Si 含量整體呈小幅度緩慢增加的趨勢，說明試驗油品在試驗車輛行駛過程中開始受到外界環(huán)境的粉塵污染，但直到試驗結束，Si 含量的最大值僅為14 mg/kg，沒有超過換油指標（＞30 mg/kg）的要求，說明在行車試驗過程中進入發(fā)動機的污染物較少。

圖9 Si含量變化

在整個行車試驗中，通過定期采樣監(jiān)測，試驗油樣中的鐵、銅、鋁、硅等元素含量均變化較小，遠小于參考換油指標的要求，說明試驗油品具有良好的抗磨損性能，能為發(fā)動機提供良好的潤滑保護。

結論

中國石化長城尊龍T500 CI-4 15W-40 柴油機油在3 輛搭載日野P11C 發(fā)動機的重型半掛牽引車上進行 30 000 km 左右的行車試驗后，試驗油品各項性能指標變化正常，發(fā)動機的磨損情況正常。行車試驗結果表明，長城尊龍T500 CI-4 15W-40 柴油機油在實際應用過程中表現(xiàn)出良好的潤滑性能、抗氧化性能、抗磨性能和清凈分散性能，完全能夠滿足搭載日野P11C 發(fā)動機的重型半掛牽引車在正常運行工況下行駛30 000 km 的潤滑需求。