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低黏度節(jié)能型發(fā)動機油 2021.02.03

作為發(fā)動機“血液”的發(fā)動機油是確保發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵“部件”。隨著全球化石燃料的日益枯竭和空氣污染的日益嚴重,環(huán)境保護和節(jié)約能源成為影響汽車工業(yè)及其他行業(yè)發(fā)展的主要因素。各大設(shè)備原廠商(OEM)利用先進的汽車及發(fā)動機技術(shù),以減少排放、提高燃油經(jīng)濟性,各國車輛燃油經(jīng)濟性標準不斷提高。美國提出2017-2025階段輕型車燃油經(jīng)濟性目標約為5.5 L/100km,日本提出到2020年汽車輛平均燃油經(jīng)濟性提高至約4.93 L/100k——歐盟提出到2020年實現(xiàn)4.2 L/100 km的燃料經(jīng)濟性目標,中國也提出到2020年新增乘用車平均燃油消耗目標達到5 L/100km。

提高汽車燃料經(jīng)濟性的途徑主要是通過強化發(fā)動機設(shè)計、優(yōu)化動力總成、提高燃料質(zhì)量及提高潤滑油的燃油經(jīng)濟性等來實現(xiàn)。潤滑油的黏度對發(fā)動機燃油經(jīng)濟性及整機可靠性起著至關(guān)重要的作用。尤其是近年來一方面,隨著發(fā)動機強化指標越來越高(升功率、升扭矩逐漸升高),發(fā)動機熱負荷和機械負荷急劇升高,另一方面,在整車輕量化發(fā)展趨勢下,發(fā)動機結(jié)構(gòu)設(shè)計越來越緊湊。因此,如何在不影響發(fā)動機整機可靠性的前提下,最大限度地優(yōu)化潤滑油的黏度成為當前需要研究的重要課題。

使用低黏度的潤滑油可減少發(fā)動機的摩擦功率損失,從而節(jié)省燃料的消耗,低黏度潤滑油被認為是當前機動車獲得更好的燃料經(jīng)濟性能的一個重要因素。國際汽車工程師協(xié)會(SAE)繼2013年對SAE J300增加了SAE 16黏度等級后,2015年1月對SAE J300再次進行更新,新增了兩個更低黏度等級油品類別,即SAE 8SAE 12,可見,低黏度等級發(fā)動機油的發(fā)展?jié)摿薮蟆?span>

1 SAE J300發(fā)動機油黏度等級分類

SAE

黏度等級

CCS,mPa.s

最高

MRV,mPa.s

最高

100運動黏度,mm2/s

HTHS(150)

mP·s,最低

最低

最高

0W

6200(-35)

60000(-40)

3.8

-

-

5W

6600(-30)

60000(-35)

3.8

-

-

10W

7000(-25)

60000(-30)

4.1

-

-

15W

7000(-20)

60000(-25)

5.6

-

-

20W

9500(-15)

60000(-20)

5.6

-

-

25W

13000(-10)

60000(-15)

9.3

-

-

8

4.0

6.1

1.7

12

5.0

7.1

2.0

16

6.1

8.2

2.3

20

6.9

9.3

2.6

30

9.3

12.5

2.9

40

12.5

16.3

3.5(0W/5W/10W-40)

40

12.5

16.3

3.7(15W/20W/25W-40,40)

50

16.3

21.9

3.7

60

21.9

26.1

3.7

國內(nèi),SAE xW-30低黏度油品在乘用車中的應(yīng)用已非常普遍,更低黏度油品如SAE 5W-200W-20發(fā)動機油已經(jīng)逐步被一些OEM所使用。在國外,更低黏度油品如SAE xW-16也已逐步市場化。

xW-16、xW-20、xW-30等低黏度油品的使用使得基礎(chǔ)油、黏指劑等的選擇十分重要。發(fā)動機油常用黏指劑類型包括乙丙共聚物(OCP)、苯乙烯-雙烯(HSD)、聚甲基丙烯酸酯(PMA)等。對低黏度油品,乙丙共聚物(OCP)型黏指劑的應(yīng)用將變得越來越困難,聚甲基丙烯酸酯(PMA)型黏指劑因其基礎(chǔ)油相容性好、低溫性能優(yōu)異、剪切穩(wěn)定性好、節(jié)能效果突出及易于功能化改性等優(yōu)點,是低黏度節(jié)能型發(fā)動機油的首選黏指劑。聚甲基丙烯酸酯(PMA)型黏指劑在發(fā)動機油中的典型應(yīng)用如表2所示。

2 API SN/GF-5發(fā)動機油

黏度等級

加量 %

0W-20

5W-30

III類混合基礎(chǔ)油

86.6

85.1

PMA黏指劑

4.5

6.0

復合劑

8.6

8.6

降凝劑

0.3

0.3

V100,mm2/s

7.47

10.38

V40mm2/s

34.65

50.86

VI

191

199

CCS( -30/35),mPa.s

5870( -35)

5700( -30)

MRV(/35), mPa.s

12900

13800

HTHS(150) mPa.s      

2.95

3.22

需要指出的是,聚甲基丙烯酸酯(PMA)型黏指劑的單體組成、制備工藝、分子量及分子量分布、微觀結(jié)構(gòu)變化等都是影響其在發(fā)動機油中應(yīng)用的重要因素。

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