全合成機油黏度對增壓發動機性能的影響

宮茂云，張瑜，婁建民，臧運剛

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

全合成機油黏度對增壓發動機性能的影響

宮茂云1，張瑜2，婁建民1，臧運剛1

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

為了驗證機油的黏度對發動機性能指標的影響，以國產某1.2 L排量增壓發動機為例，使用較低黏度的美孚一號0W20 SN級代替原先使用的美孚一號5W30 SN級潤滑油進行同一種狀態的增壓發動機性能對比臺架試驗。主要進行了凈功率試驗、機械損失試驗、特征點油耗試驗、萬有特性試驗等。結果發現：使用5W30機油的發動機動力性略優于使用0W20機油的發動機，經濟性水平相當。因此，為發動機選用合適黏度的機油，能兼顧動力性和經濟性。

黏度; 功率; 動力性; 油耗

0 引言

選擇適當的機油黏度是發動機各摩擦副獲得良好潤滑的關鍵。機油黏度高，有利于油膜的形成，使各摩擦副處于良好的潤滑狀態，但黏度高的機油流動性差，使摩擦損失增加; 機油黏度低，流動性好，降低了摩擦損失，但承載力差，油膜易破裂，失去潤滑作用。因此，為車用發動機選用合適黏度的機油，才能兼顧動力性和經濟性[1]。

發動機工作時，機油起主要的作用,主要體現在6個方面：潤滑、清潔、密封、冷卻、防銹、緩沖。潤滑作用：確保活塞與缸壁之間、連桿軸瓦與曲軸之間等部位摩擦時得到及時的充分潤滑，保護部件。發動機在機械損失試驗中，摩擦損失占70%左右，可見機油的黏度對摩擦損失的大小有著重要的影響。

為了驗證機油的黏度對發動機性能指標的影響，在試驗臺架上對發動機進行測試分析[2]。

1 試驗準備

1.1 試驗目的

對某渦輪增壓發動機進行性能試驗，得到不同機油黏度條件下發動機的性能數據，為分析不同機油黏度的發動機動力性及經濟性的變化提供數據基礎，為車主或汽車使用者在今后更換機油起到參考作用。

1.2 試驗設備

此次試驗在AVL性能臺架進行，puma open版本1.5.3，擁有全室溫、濕度空調，發動機性能試驗臺架主要技術規格見表1，試驗臺架見圖1。

表1 發動機性能試驗臺主要技術規格

圖1 AVL性能試驗臺架

1.3 試驗邊界條件

參照GB/T 18297-2001《汽車發動機性能試驗方法》制定進氣溫度、大氣濕度、大氣壓力、冷卻液溫度等一系列邊界約束條件，采用國產某1.2T增壓發動機進行性能試驗[3]。

增壓發動機參數詳見表2，增壓發動機測試狀態及環境條件詳見表3。

表2 某渦輪增壓發動機部分技術參數

表3 發動機測試狀態及環境條件

2 動力性試驗

2.1 凈功率對比試驗

根據汽車發動機性能試驗標準，分別用0W20/5W30機油進行凈功率試驗，使用產品ECU，發動機進行2 500 r/min、40 N·m熱車工況，待機油溫度達到(90±5)℃、冷卻液溫度達到(88±5) ℃后，節氣門保證全開狀態，在額定轉速5 500 r/min下，每500轉測1次，圖2所示為凈功率、扭矩對比曲線。

圖2 凈功率、扭矩對比曲線

試驗數據表明 :在1 650 r/min增壓器開啟前，使用5W30與0W20潤滑油發動機扭矩與功率基本一致;但當增壓器開啟后，使用5W30的發動機扭矩要明顯優于使用0W20機油的。額定轉速的最大功率5W30也要比0W20大1.32 kW。由此可見,使用5W30機油的發動機動力性要優于使用0W20機油的發動機。

2.2 機械損失對比試驗

使用不同的機油進行試驗，當油溫到(95±2) ℃時，關閉點火電源，節氣門全關。機械損失曲線如圖3所示:

圖3 節氣門關機械損失對比曲線

試驗結果表明：在機油溫度相近的情況下，使用0W20型號機油的發動機機械損失要優于使用5W30型號機油的發動機。

2.3 機油壓力對比試驗

通過在發動機主油道預留壓力測點，測量機油壓力；壓力傳感器通過AVL AIN板傳輸CON上，再通過puma軟件讀取數值。機油壓力測點在發動機的布置如圖4所示。

圖4 測量主油道的機油壓力位置

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

圖5 節氣門關機油壓力、機油溫度對比曲線

結果說明：在低轉速和高轉速的區域中，機油壓力相差不大。

3 經濟性試驗

分別對5W30/0W20 SN兩種機油進行特征點油耗試驗，控制進氣溫度、環境溫度、機油溫度、冷卻液溫度等，使兩組數據的約束條件保證相近。測量項目包括：(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)，測試結果詳見表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特征點油耗

g·kW-1·h-1

表6 0.25 MPa、2 000 r/min特征點油耗

g·kW-1·h-1

表7 0.3 MPa、2 000 r/min特征點油耗

g·kW-1·h-1

表8 0.3 MPa、3 000 r/min特征點油耗

g·kW-1·h-1

圖6 萬有特性曲線

試驗結果表明：多種特征點油耗相比，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：發動機轉速在4 500 r/min之前時，使用0W20 SN與使用5W30 SN油耗差別不大，而在高轉速時使用2種不同黏度潤滑油的油耗，5W30明顯要比0W20油耗稍好。

4 結論

臺架試驗結果表明：機油溫度95 ℃左右，冷卻液溫度、進氣溫度、大氣濕度都滿足國標要求的前提下，該1.2TPFI的發動機使用SN 5W20比使用SN 5W30功率高1.5%; 在相近的機油溫度下，使用0W20機油的發動機機械損失要優于使用5W30機油的發動機；相同溫度下，主油道的機油壓力相差不大。在經濟型試驗中，中低轉速的燃油消耗率基本一致。

在市面上，一桶0W20 SN級機油普遍要比5W30 SN級合成機油貴200～300元，但通過此次試驗數據對比發現，不同全合成機油的黏度對于發動機來說差異不大。所以建議車主選擇機油時，可以選用汽車制造商使用手冊中標明的發動機建議機油。

[1]周龍保．內燃機學[M]．2 版．北京:機械工業出版社，2006．

[2]王朝忠，張鵬輝．汽車潤滑油黏度變化對發動機的影響及預防探要[J]．潤滑與密封，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]全國汽車標準化技術委員會.汽車發動機性能試驗方法:GB/T18297-2001[S].北京：中國標準出版社，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，學士，助理工程師， 現從事發動機試驗測試技術研究工作。E-mail：5701744@qq.com。