SN 10W-40摩托車油的應用研究

2019-09-03 02:15:30孫瑞華李文峰王莉劉穎丁元慶

潤滑油 2019年4期

孫瑞華,李文峰,王莉,劉穎,丁元慶

(1.中國石油大連潤滑油研究開發中心,遼寧大連 116032；2.五羊-本田(廣州)摩托有限公司，廣東廣州 511356)

0 引言

隨著國家摩托車排放法規的日益嚴格，我國摩托車需求結構有了變化，用于休閑娛樂的大排量摩托車開始增加，國內有實力的摩托車廠家陸續開始生產和引進大排量摩托車來滿足日益變化的摩托車市場需求，這部分客戶要求用高檔潤滑油。

國Ⅳ摩托車排放法規的公布，促進了摩托車技術的跨越式發展，電噴摩托車完全取代了化油器摩托車；各摩托車廠家引進的大排量摩托車中，其中有電噴技術甚至直噴技術的摩托車；利用這個契機，大肆炒作全合成或半合成SN等級的摩托車油。

但隨著SN級別摩托車油的上市，市場上一直有各種傳說，SN級別的摩托車油是合成油、性能優異、節能等。SN級別的摩托車油是否適用于摩托車的潤滑，是否節能，或能否如消費者期望的那樣有明顯的性能優勢。為明確以上問題進行SN 10W-40摩托車油使用性能的研究勢在必行。

大連潤滑油研究開發中心(以下簡稱大連研發)和OEM合作進行SN 10W-40摩托車油的使用性能的研究工作，目的是通過試驗驗證SN 10W-40摩托車油是否滿足較大排量或國Ⅳ摩托車的潤滑要求；同時考察SN 10W-40摩托車油對燃油消耗、排放等性能的影響。

1 摩托車油標準

傳統上，四沖程摩托車使用汽油機油，然而，由于最新的API/ILSAC/ACEA標準加入了燃油經濟性要求，因此許多潤滑油的配方都添加了摩擦改進劑。在摩托車濕式離合器應用里，這種潤滑油可能導致離合器打滑和能量損耗。為了解決這個問題，1998年JASO為摩托車潤滑油制定了JASO T903規格，并于2004年，2006年、2011年和2016年分別修訂了該規格。

四沖程摩托車油標準遵循JASO T903規格，JASO T903規格包括三部分：質量規格、理化性能和摩擦特性。JASO T903：2016具體指標見表1～表3。

表1 四沖程摩托車油標準質量規格

表2 四沖程摩托車油標準理化性能

表2(續)

表3 四沖程摩托車油標準摩擦特性

2 SN 10W-40摩托車試驗油

兩種SN 10W-40摩托車試驗油一種為大連研發研制油,滿足JASO T903：2016規格；另一種是原OEM推薦用于大排量摩托車的參比油，滿足JASO T903規格，實測數據見表4。

表4 SN 10W-40摩托車油理化性能分析

3 性能研究

根據OEM國Ⅳ摩托車的性能特點及對潤滑油的性能要求確定了考察試驗：復合耐久試驗、實車試驗、低溫冷啟動試驗、燃油消耗試驗和國Ⅳ排放試驗五個試驗，通過試驗驗證SN 10W-40摩托車油在國Ⅳ摩托車上的耐久性能、冷啟動性能、燃油消耗情況及對排放的影響，全面考察SN 10W-40摩托車油的使用性能。

3.1 復合耐久試驗

耐久試驗是參照國家標準GB/T 5363摩托車和輕便摩托車發動機臺架試驗方法進行，該試驗在保證摩托車耐久性能和可靠性能的前提前下評價潤滑油的使用性能。復合耐久試驗參考GB/T 5363試驗條件，試驗時間延長至250 h，使得試驗條件更加苛刻。

3.1.1 試驗工況

復合耐久試驗在K70摩托車發動機上進行，排量為184 cc，單缸，風冷；試驗時間為250 h，試驗期間不換油只補油，采油時間分別為20 h、50 h、100 h、150 h、250 h，運行工況見表5。

注: 掃描耐久:15000個循環，12秒/循環; 加減速耐久: 10000個循環，3～4秒/循環。

3.1.2 試驗過程及樣品分析

試驗過程滿足GB/T 5363方法要求；對采集到的樣品進行分析，分析項目有：運動黏度、燃油稀釋、水分、元素分析(包括Al、Fe、Cu、Si)、堿值、正戊烷不溶物、氧化物、硝化物、酸值、閃點。

3.1.2.1 100 ℃運動黏度、氧化物、硝化物

這三個指標考察油品的抗氧化性能。在試驗過程中油品黏度的變化在試驗初期由于受曲軸、齒輪等的剪切會使油品中的大分子斷開而使油品黏度下降;隨著試驗進行油品發生氧化而使油品黏度變大,油品黏度的變化受這兩方面的影響,一般情況下隨著試驗時間延長,油品的黏度會有變大的趨勢,氧化物和硝化物也有變大的趨勢，但如果試驗過程中補油和采油間隔的時間不同，規律會受影響。復合耐久試驗中的100 ℃運動黏度、氧化物、硝化物的變化見圖1～圖3。

圖1 100 ℃運動黏度變化

圖2 氧化物含量變化

圖3 硝化物含量變化

圖1表明，和參比油相比研制油的黏度較小，說明油品氧化較小，導致試驗過程中剪切性能始終占優勢；圖2中參比油有兩個油樣氧化物較大，研制油的氧化物始終較??；圖3中參比油的硝化物基本都大于研制油的硝化物含量，圖2和圖3驗證了研制油的抗氧化性能較好，因此研制油的氧化性能優于參比油。

3.1.2.2 堿值

考察油品堿保持性能，能有效保證油品的清凈性能。一般情況下堿值會隨著油品氧化程度加深而變小。試驗中油品堿值的變化見圖4。

圖4 堿值的變化

圖4表明參比油的堿值略有下降，研制油的堿值略有增加，總體研制油和參比油的堿值變化均平緩，兩種油品的堿保持性相當。

3.1.2.3 元素含量

金屬含量的多少反映了發動機關鍵部位的磨損程度，考察油品的抗磨損性能。根據發動機缸套、曲軸等的材質確定分析油品中鐵、鋁、銅、硅等元素，油品中金屬含量的多少反映部件的磨損程度；硅含量反映了外部環境的影響。試驗過程中油品元素含量見圖5～圖8。

圖5 鋁含量的變化

圖6 鐵含量的變化

圖7 銅含量的變化

圖8 硅含量的變化

圖5、圖6、圖7鋁、鐵、銅三種元素分析可以看出，總的趨勢是研制油的金屬含量高于參比油。圖8中研制油中的硅含量遠高于參比油，說明研制油由于受外界不良影響造成磨損較嚴重。

3.1.2.4 閃點

閃點是表示油品蒸發性的一項指標，又是表示石油產品著火危險性的指標。在黏度相同的情況下，閃點越高越好。在試驗過程中由于油品氧化等因素的影響閃點會下降；試驗過程中油品閃點的變化見圖9。結果表明試驗過程中研制油和參比油的閃點均大于225 ℃。

圖9 閃點的變化

圖9結果表明試驗過程中研制油、參比油的閃點均能保證油品使用安全。

3.1.2.5 燃油稀釋

燃油稀釋是發動機的部分燃料由于霧化不良造成不完全燃燒，會流到潤滑油中稀釋潤滑油，生成油泥和破壞添加劑，增加設備磨損。試驗過程中燃油稀釋的變化見圖10。

圖10 燃油稀釋的變化

圖10表明研制油和參比油的燃油稀釋均很小，均小于1.0%，燃油稀釋較少說明潤滑油有效保證了試驗過程中設備運行狀況。

3.1.2.6 酸值

油品在試驗過程中由于受到空氣中的氧氣、溫度和其他條件的影響逐漸氧化而生成一系列氧化物，其中危害性最大的是酸性物質，油品的酸值愈高表明油品的老化程度愈深。油品中酸性物質也會對設備構件所用的Cu、Fe、Al等金屬材料有腐蝕作用，而生成的金屬鹽類是氧化反應的催化劑，會加速油品的老化進程。因此在使用過程中嚴格控制油品酸值。見圖11。