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fyrsummer的博客

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日志

 
 

汽车发动机油的新发展及要求  

2010-05-12 11:55:00|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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(一)汽车机油的基本作用

众所周知,汽车内燃机油具有以下几个基本作用:

(1)润滑作用
    机油的首要任务是供给发动机各主要部件如活塞、汽缸壁、轴与轴承等以适当的润滑,即在相互运动的金属摩擦面之间形成一层保持一定黏度和厚度的油膜,避免金属面接触摩擦而造成磨损加剧;同时能够减少摩擦损失,节省能量。
    (2)冷却作用
    燃料燃烧后产生的热能并不能全部转变为机械能。一般发动机的热效率只有30%~40%,其余部分的热消耗于摩擦和使发动机发热,以及通过排气进入大气。主轴承、连杆轴承、摇臂及其轴承、活塞和在发动机下部的其他部件主要由发动机油来冷却,带走损失热量的40%及摩擦产生的摩擦热。
    (3)清洁作用
  发动机油在发动机内受恶劣环境影响,机油的氧化是无法完全避免的。氧化物易形成油泥、积炭,使润滑油和发动机变脏,造成局部过热、磨损加剧、机件损坏等。同时,不完全燃烧的燃料窜入润滑油的油箱中,形成油泥的母体,它与发动机油深度氧化的产物一起进入活塞环区,在高温下形成漆膜,严重时会把活塞粘死,使活塞环失去密封作用。同时,漆膜的导热性很差,漆膜太多使活塞所受的热不能及时传出,导致活塞过热而膨胀,以致发生拉缸现象。所以润滑油中含有金属清净剂和无灰分散剂,能够清洁金属表面、分散污垢,保持发动机部件清洁。
    (4)密封作用
    发动机各机件间,如气缸和活塞间、活塞环与环槽间都有一定的间隙,  润滑油能起密封作用,它填满了活塞与气缸间的间隙,形成油封而达到不漏气,保证了发动机的输出功率,也阻止了废气向下窜入曲轴箱。
    (5)防锈作用
    发动机在运转或存放时,大气中的水或机油中的水及燃烧时产生的酸性气体窜入曲轴箱,都会对机件产生锈蚀、腐蚀作用,进而在摩擦面上造成腐蚀磨损或磨粒磨损,使发动机损坏。为了使发动机能长期可靠地运转,要求润滑油有防锈性。油品具有中和及增溶酸的能力,以减少腐蚀介质侵蚀金属表面,起到良好的抗腐蚀作用。
 (6)减震作用
    每当发动机启动、加速以及负荷增加时,活塞销、连杆的大小头、曲轴轴承等部件均要承受振动及冲击负荷和压力的急剧变化。黏度合适的发动机油形成的油膜可吸收部分冲击能量,起到缓冲、减震的作用。
    (二) 汽车机油面临新的三大压力

随着社会的进步,特别是科学技术的日新月异,汽车发动机的构造与技术含量也在不断改进和提高;另外,政府和社会对汽车节能环保标准不断升级。对于汽车发动机油厂家来说,仅仅满足润滑油的基本功能已经无法跟上时代的发展要求,在新的时代背景下机油生产商又面临着新的三大压力:

一、汽车用户的压力:要求延长换油期;提高燃油经济性。

延长换油期就是在确保汽车发动机可靠润滑,运行良好的情况下,延长机油使用寿命,减少换油成本,缩减维修费用,节约车主时间,尽可能地发挥油品使用效率和汽车本省的使用效率。目前全世界的趋势是换油里程越来越延长,换油期已经从一般情况下的几千公里延伸到某些情况下的几万公里。延长换油期对机油生产者的要求是:

首先是基础油的升级换代。在未来的几年内,随着优质基础油的需求增大,国内润滑油调和厂肯定将逐渐从使用传统基础油趋向使用高质量的基础油。由于II+类和III类基础油以及合成油具有传统基础油不可比拟的优势:粘度指数高,少用粘度指数改进剂,剪切安定性好,粘度保持稳定;具有优异的低温流动性能;优异的高温抗氧性;良好的低挥发性,较低的NOACK(诺瓦克试验)蒸发损失,所有这些优势将能确保机油在更长的时间内保持质量和性能的稳定,大大延长机油使用寿命。另外,这些基础油粘度指数高,高低温流动性都好,而且基础油分子分布均匀和稳定,又能有效节省机油自身循环所损耗的能量,在一定程度上提高了燃油的经济性。据行业内预测,不久的将来,传统基础油的使用将会不断受到压缩,优质高效的基础油将必然大行其道。

其次,机油调和厂必须日益重视对添加剂的选择,添加剂在机油中虽然用量不大,可添加剂在机油中扮演着越来越重要的角色。延长机油换油期,主要关注清净分散剂和抗氧减摩剂。我们知道,清净分散剂虽然在添加剂中本来所占分量较大,但现阶段人们对它们的质量要求却更加关注。对清净剂的要求包括:高碱值、甚至超碱值而具有良好的酸中和能力,高温稳定性,高温清净性,低温油泥控制,以及磨损和粘度控制性能;对无灰分散剂的要求是要有良好的油泥分散性,理想的高低温粘度维持,以及与清净剂和其他的添加剂尽量体现很好的复配性能。对其他添加剂来说,如何选择抗氧减摩剂至关重要。

众所周知,随着汽车运行里程的增加,机油质量和性能下降的主要原因在于机油氧化变质,优秀的抗氧剂和减摩剂将成为机油性能持久保持的“节能减排保护神”。有些抗氧剂复合使用能起到明显的增效作用,有些抗氧剂会体现多种性能而具备综合优势。在这里要特别指出一种具有多重功能的添加剂--有机钼添加剂。有机钼添加剂在北美、日本和西欧等发达国家和地区已经应用很久,由于有机钼本身就具有很好的抗氧性能,如果还在产品中嫁接氨基,其抗氧化性能将得到大大增强;另一方面,有机钼强化减摩降温,减少摩擦,达到节约能源和提高燃油经济性的目的行车试验表明,使用有机钼添加剂将直接节约3-5%的燃料油。有机钼添加剂在曲轴箱中减少摩擦,降低机油温度。降温一方面就相当于加强机油的抗氧防腐性能,延缓机油胶质和积炭的形成趋势,延缓机油总碱值的降低速度;另一方面降温能够减少机油的挥发,延长机油寿命,综合起来能显著延长机油换油期。目前,在日本,为了达到节能的目的,5W30和5W20的机油被广泛地使用,其中,钼盐在其中发挥着十分重要的作用。

 

二、汽车发动机制造厂的压力:设计运行条件越苛刻,燃料选择趋向多样化。

全球汽车发动机的技术革新方兴未艾,一直成为润滑油更新换代的直接动力。通过对发动机设计和材料的选择越来越趋于精密和专业,其中发动机技术革新的焦点聚集在提供混合动力、节约能源和废气再循环上。发动机混合动力指的是可以使用多种燃料的发动机,除石油燃料外,乙醇、天然气、以及所谓的“阳光燃料”(氢燃)都正轮番登上历史舞台。据专家预测,一个世纪以后,全世界的汽车保有量将由现在的7亿辆增加到20亿辆。车用燃料的50%将由其他能源代替。这样对机车机油生产商要求更高和更加专业。拿乙醇汽油燃料来说,由于乙醇燃烧生成的乙酸酸性大大强于汽油燃烧产物的酸性,可对铜等金属造成腐蚀,也可引起发动机活塞环和气缸壁的腐蚀;同时乙醇本身是一种很好的有机溶剂,更易将附着在气缸壁上的润滑油清洗下来,导致摩擦面的润滑油膜稀释或严重老化,造成摩擦磨损。因此乙醇汽油燃料更易对发动机造成腐蚀和磨损,所以在选择基础油和添加剂时候更要专业,对清净剂和抗氧减摩剂的要求会更高。

 

三、政府和社会的压力:要求改善汽车尾气排放,三元催化器和废气再循环技术的普及

世界各地对汽车排放的要求越来越严格,欧美和日本等发达国家和地区“身先士卒”,走在全球汽车节能环保排放的前列。近年来,我国经济持续快速增长,国内机动车产量和保有量迅速增长,目前全国汽车保有量已经超过6000万辆。汽车在给人们生活带来越来越多便利的同时,汽车尾气排放也成为许多大城市的第一大空气污染源。政府和民众对汽车节能、环保的呼声也越来越大。由于我国的轿车车型大多从欧洲引进生产技术,我国大体上采用了分别相当于欧III、欧IV、欧V的国家标准。

 

改善汽车尾气排放,“双油”并举是关键。这里的“双油”就是指的是机动车燃用油与润滑油必须同时达到国家标准,才能保证汽车尾气排放标准的全面实施。对汽车的燃料油来说,国Ⅲ燃油质量相当于欧Ⅲ燃油,车用汽、柴油的含硫量分别为150ppm和350ppm,可大大减少二氧化硫的排放量。

另一方面,为了改善排放,越来越多的汽车配备了三元催化器和废气再循环技术(高效EGR系统),三元催化器是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置,它可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。而废气再循环(EGR)也是降低NOX排放的一项极为有效的措施,将定量废气再循环到燃烧室内,有利于点火延迟,增加了参与反应物质的热容量以及CO2、H2O、N2等惰性气体的对氧气的稀释作用,从而可降低燃烧最高温度,大大减少NOX的生成。采用三元催化和尾气再循环技术对内燃机油的要求也随之提高,最低要求的国Ⅲ标准润滑油就必须要求使用SJ和CH-4以上级别产品,而国IV排放标准要求更高,机油分别达到API的SL和CI级别。这其中最主要的就是要求降低机油中硫含量和磷含量,特别是容易引起催化剂中毒的磷元素。已经通过修正并计划不久推出认证的GF-5标准就要求磷含量< 0.08% ,硫含量< 0.5% 。在这个转型期间,可能对某些调和厂来说带来很大压力和困难,但从整个战略上来讲这是一个社会的进步,也是润滑油行业的一次新的革命,同时也将进一步加剧行业洗牌! 润滑油生产企业会会日益重视低硫和低磷含量的基础油和添加剂。

 

 

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