汽車發動機油燃油經濟性影響因素的探究

【摘? 要】隨著汽車工業的迅速發展，汽車擁有量急劇增加，能源短缺開始逐漸顯現，燃料經濟成為國際關注的熱點之一。隨著汽車工業的迅速發展，汽車擁有量急劇增加，能源短缺開始逐漸顯現，燃料經濟成為國際關注的熱點之一。研究表明，只有40%的燃料燃燒能源有效地為發動機供電，60%的能量損失是由于氣瓶冷卻和排放廢氣造成的;并且在機械零件的摩擦中損失了25%的有效功率。這表明減少摩擦損失是提高燃油經濟性的有效途徑。現就主要針對發動機油燃油經濟性影響因素展開深入研究討論。

【關鍵詞】發動機;燃油;經濟

引言

乙醇越來越普遍，被用作汽車的替代燃料，這對緩解能源危機和減少排放污染具有戰略重要性。與此同時，隨著全球石油儲備的減少和國際市場油價的持續飆升，世界各地的發動機制造商、研究人員和用戶對其經濟表現越來越感興趣。由于燃料的物理化學特性不同，原發動機上乙醇的使用，如果通過桌面試驗研究發動機性能，不僅成本高，而且用數字模擬技術模擬發動機運行過程也需要很長時間。

1.燃油經濟性測試方法

無論是在實驗室還是在使用中，商業車輛的燃料效率測試都很困難。早在1981年，SAE就已經發布了一項測試燃油經濟性的道路試驗標準SAE J1321。這是一種在實際道路上行駛的實際車輛的試驗方法，以及試驗條件（車輛、天氣、道路、交通等）。在測試過程中受到嚴格控制。通過收集燃料消耗等其他數據，分析計量石油產品的燃料經濟性。日本利用hino 4c發動機試驗來評估燃油經濟性，這是一種共30個穩定狀態周期的穩定狀態試驗，用于監測兩個油溫，油溫包含60 c和90 c兩個水平，可以評估新舊油的燃油經濟性。

沃爾沃卡車在其潤滑油規格中增加了潤滑油對燃油經濟性的貢獻，并建立了沃爾沃D12D燃油經濟性試驗流程。沃爾沃D12D燃料經濟試驗利用13種運行模式的歐洲穩定周期（ESC）測量各種運行條件下發動機的燃料消耗。為了衡量實際燃料節約情況，沃爾沃為歐洲13個穩定周期模型制定了兩個不同的權重，即長途公路和圍欄條件。在歐洲13種永久循環模式的定義中，其中發動機速度定義為減速速度、最大轉矩速度、最大功率速度以及最大轉矩和最大功率點之間的電機速度。馬達負載設定為減速狀態的0%，其余點為指定馬達轉速下的25%、50%、75%和100%。

有學者針對速度與負載順序進行了深入研究，將速度與負載順序之間的關系生動形象體現出來，比較了13種模式下基準油和候選油的結果。在這13種模式中，基準油和候選油運行5次，平均計量2至5次決定每種模式的燃料消耗。這些數字乘以沃爾沃特有的加權數，從而實現了總體燃料節約的加權。

2.發動機燃油經濟性影響因素分析

2.1添加劑的影響

添加劑對發動機油來說是其非常重要的組成部分，添加劑的種類和含量對機油的性能發揮有著直接影響。由于摩擦行為是影響燃料經濟的一個直接因素，為了更好地了解添加劑的摩擦效應，研究人員進行了一項研究，評估三種最重要的添加劑，即分散劑、凈化器和磨料，以研究它們對摩擦的影響。從上述三類添加劑中選擇了一些常用添加劑，摩擦系數是使用高頻相互測試裝置測量的。結果顯示了相同附件之間摩擦行為的差異。第二個結論是添加劑的摩擦特性和溫度相互關聯，表明添加劑的表面化學特性可能影響摩擦。

不同分散劑對摩擦的影響研究以不同溫度下各個實驗油的摩擦系數為基礎，試驗以頻率為不變的系數。其中，參考組（基線）的公式是無色散的全配方油，其馀的公式是分別根據基線添加色散a、b、c、d、e。摩擦行為的變化是顯而易見的。分散劑b在任何溫度下增大摩擦系數，分散劑a、c、d、e降低低溫摩擦系數，分散劑a、c、d、e將摩擦系數提高到80 c以上。應注意的是，分散劑e在溫度超過120時減小摩擦系數高溫下，分散劑與第二代硫磷酸鋅融合產生所產生的化學作用，是摩擦的主要影響因素。

不同的清凈劑對摩擦也會產生不同的影響，由此可見，清凈劑也是摩擦非常重要的影響因素之一。有學者專門針對清凈劑對摩擦的影響進行了研究，發現大部分清凈劑和基線都相差的比較近，這也正說明了在測試條件下，清凈劑對摩擦的影響可以說是微乎其微。而在研究過程中顯示，有些清凈劑對在試驗的全過程中對摩擦的影響都是增加的，而有些分散劑在試驗全過程中對摩擦的影響確實降低的。

針對抗磨劑對摩擦的影響研究，選擇了三種不同類型的第二代硫磷酸鋅與無磨料基體進行比較。數據表明，活化溫度較低的防污劑a和b在低溫下處于活躍狀態，可形成耐蝕膜層，從而增加摩擦。隨著溫度的升高，薄膜變得更加均勻和平滑，從而降低了相對于基準線的摩擦系數。使用一半磨料a的配方組顯示類似的結果，但低溫摩擦系數也很低，接近基本溫度。磨料c具有較高的活化溫度，在低溫下不會干擾摩擦之間的接觸，但隨著溫度升高，防磨層開始形成，摩擦增加，溫度不足以形成完整的防磨層，最終的摩擦系數將會降低。

2.2黏度的影響

內燃機運行過程中軸承承受高沖擊載荷，軸承發動機油膜溫度為140 ～ 160℃，被高速率約106 s-1切斷。如果不保持油膜的強度，往往會造成軸承的各種缺陷，甚至在嚴重的情況下可能會造成油炸。HTHS粘度一般被認為是缸套活塞組和連桿軸承區多級機油的實際粘度，對發動機燃油經濟性有很大影響。

運動學粘度是測量發動機油膜強度和流動性的重要指標之一，可以反映油品中的摩擦強度。發動機機油運動粘度越大，油膜強度越高，粘度越好，但流動性越差，摩擦阻力越大，油耗越大;反之，發動機機油的運動粘度越小，其流動性越好，摩擦阻力越小，從而減少油耗，但運動粘度過低可能導致磨損增加。

2.3基礎油的影響

Igarashi等人研究了不同類型的基礎油對燃料經濟的影響。結果表明，在同樣的運動學粘度和高溫剪切粘度較高的情況下，氫精煉基礎油的平均燃料效率比溶劑精煉基礎油的平均效率高出約0.8%。粘度指數高的API III型基礎油和ii型合成基礎油均高于APLL和II型基礎油的能效。此外，許多研究人員發現，對于具有相同hth粘度的油來說，提高其粘度指數可以提高燃油經濟性。這主要是因為粘度指數的提高可以減少軸承的摩擦，從而減少能量損失并提高燃料效率。

2.4溫度的影響

徐金山運用回歸試驗分析方法研究了冷卻水和潤滑油溫度對柴油機燃油經濟性的影響。結果表明，冷卻水和潤滑油溫度對柴油機油耗影響很大，當柴油機在低速、局部負荷、冷卻水和潤滑油溫度下運行時影響更大。吳張輝研究了起動階段溫度對燃油經濟的影響。試驗結果表明，隨著發動機潤滑油溫度的升高，整個車輛的整體燃料消耗直線下降，溫度從22.7 c下降到27.4 c，整體燃料消耗下降2.33%。

3.結語

通過本文對發動機油燃油經濟性影響因素分析，得出以下結論：其一，提高燃料效率需要使用摩擦增強劑，而添加劑包的其他組成部分必須是能夠優化摩擦的公式。其二，10w-30和5w-30柴油的燃油經濟性優于5w-40、10w-40和15w-40。高溫剪切粘度高與燃油經濟性呈線性關系。其三，高粘度的API III型基礎油和II型合成基礎油比I型和II型基礎油具有更高的燃料成本效益。其四，潤滑油溫度也對燃油經濟有一定影響。

參考文獻

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作者簡介：李建芳（1975.12-），男，漢族，河北保定人，本科，中級工程師，研究方向為車輛工程。