干貨 | 柴油機EGR管路沉積物抑制生成方法

2021-07-16 16:28:05 作者：中國潤滑油網(wǎng)瀏覽次數(shù)：2006

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摘要：由于柴油機在動力性、經(jīng)濟性和可靠性方面的優(yōu)勢，其應用領域越來越廣泛，但其排放并不樂觀。近年來各國都制定嚴格的排放法規(guī)，柴油機面臨新的挑戰(zhàn)。而廢氣再循環(huán)技術（exhaust gas recirculation，EGR）已成為柴油機降低廢氣排放最有效的措施。然而EGR 管路沉積物卻成了柴油機面臨的新問題，柴油機沉積物生成多少，首先和燃料、機油有關。

由于柴油機在動力性、經(jīng)濟性和可靠性方面的優(yōu)勢，其應用領域越來越廣泛，但其排放并不樂觀。近年來各國都制定嚴格的排放法規(guī)，柴油機面臨新的挑戰(zhàn)。而廢氣再循環(huán)技術（exhaust gas recirculation，EGR）已成為柴油機降低廢氣排放最有效的措施。然而EGR 管路沉積物卻成了柴油機面臨的新問題，柴油機沉積物生成多少，首先和燃料、機油有關。

沉積物的生成
在柴油機運行過程中，柴油機EGR 管路沉積物的生成，理論上可認為燃油和潤滑油是其來源，具體引起原因可能有：串漏氣、潤滑油自身氧化、潤滑油與串氣的復雜反應。其沉積物生成過程如圖1 所示。在柴油機EGR 管路中發(fā)生了復雜的化學反應，導致黑色沉積物的生成。

沉積物的控制方法

粘度指數(shù)改進劑

粘度指數(shù)改進劑在多級油中具有隨溫度不同而表現(xiàn)不同形態(tài)的特性，當機油溫度升高，粘度指數(shù)改進劑的油溶性增大，長鏈高聚物伸展，使溶液分子運動內摩擦增大，使機油粘度不會因溫度升高而快速下降。反之，當溫度下降粘度指數(shù)改進劑使機油中高聚物的溶解度變小，對機油分子內摩擦影響不大，故使機油粘度增加不大；正因如此，粘度指數(shù)改進劑起到改善潤滑油粘溫特性的作用。

柴油機工作條件苛刻，機油在這樣的高溫、高機械剪切作用下，機油中粘度指數(shù)改進劑的分子鏈會斷裂而產(chǎn)生大自由基，大自由基進一步又分裂成單體分子。同時由于強酸和氧的存在，發(fā)生了復雜的化學反應，生成漆膜和積炭，也就是所說的沉積物。

在配制多級油時，為滿足機油在高、低溫時的粘溫特性，就必須加入一定量的粘度指數(shù)改進劑以改善機油粘度的不足。有些基礎油粘度跨度大，加入粘度指數(shù)改進劑的量就多，以致沉積物的生成量也增加。

機油的選用

機油在柴油機工作過程中，高溫使粘度指數(shù)改進劑自身氧化并促進機油的氧化，導致發(fā)動機有沉積物生成。針對結構不同的粘度指數(shù)改進劑：PMA （聚甲基丙烯酸酯）、PIB（聚異丁烯）和OCP（乙丙共聚物），采用TGA（差熱分析方法）對其熱氧化安定性檢測，得出OCP 的熱氧化安定性最好。

由此可見，粘度指數(shù)改進劑對機油清凈性以及柴油機沉積物的生成影響要看其化學結構。且在油品清凈性方面OCP 表現(xiàn)較為理想，同時減少柴油機沉積物的生成采用OCP 結構的粘度指數(shù)改進劑也最為理想。

燃油的選用

柴油具有自燃性、蒸發(fā)性、霧化性、積碳性、腐蝕性、磨損性、結膠性以及低溫流動性。以充分燃燒和經(jīng)濟性角度看，主要考慮柴油的粘度和凝點。在選用燃油時應根據(jù)用途、季節(jié)、機型來選用不同的柴油。

若從轉速方面考慮，當柴油機轉速高于1000r/min 時要選用輕質柴油，這是因為柴油機轉速高，就要求燃油的燃燒速度快，所以選用鎦分輕、發(fā)火性好的輕柴油。若從柴油機的結構特點考慮，像直噴渦流增壓發(fā)動機，這種柴油機噴油嘴多且是低慣量多孔型號的，那就應選穩(wěn)定性好、雜質少的優(yōu)質柴油。燃油的質量等級確定后，接下來再選用燃油的牌號。

柴油的牌號是按照其凝點的高低劃分，所以在確定燃油的使用牌號時，應當以柴油機工作的環(huán)境、溫度為依據(jù)，選用凝點比柴油機工作環(huán)境溫度低10℃左右的燃油比較合適。

清凈劑技術

為驗證油品清凈劑能減少發(fā)動機沉積物的生成，選擇了有大量沉積物的柴油機車進行路試試驗采用市售柴油清凈劑進行行駛約1500km 的自然路試試驗。分別拍攝了試驗前和使用清凈劑試驗后柴油機EGR 管路的照片如圖2 所示。