過去十年里,人們一直把汽車機(jī)油的重點(diǎn)落在油品壽命、耐久性和燃油經(jīng)濟(jì)性上。力求提高燃油經(jīng)濟(jì)性和減少溫室氣體排放,是全世界都在努力做的事情。
2025年美國(guó)的二氧化碳排放限制是每公里107克;2020年歐洲是每公里95克,日本是每公里105克,中國(guó)則是每公里117克。這些限制將對(duì)機(jī)油配方產(chǎn)生巨大的影響,具體如圖表1所示。
拋開汽車與發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)不論,添加劑的基本作用其實(shí)是一樣的,無非就是減摩抗磨、抗腐蝕、保持清潔性、防止機(jī)油老化與失效、減少污染物。另外,汽車制造商的訴求推動(dòng)也了主機(jī)廠特定機(jī)油的規(guī)格發(fā)展。
對(duì)現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)而言,燃油經(jīng)濟(jì)性主要靠使用低粘度機(jī)油(SAE 0W-xx)來實(shí)現(xiàn)。創(chuàng)新的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)需要各種技術(shù)來優(yōu)化燃油經(jīng)濟(jì)性,其中包括:汽油缸內(nèi)直噴、發(fā)動(dòng)機(jī)小型化和動(dòng)力輸出增加、可變閥系和停缸技術(shù)。
人們還會(huì)減速,在運(yùn)轉(zhuǎn)速度下降的同時(shí)能夠產(chǎn)生較大的扭矩,但是這樣會(huì)引起低速早燃問題。此外,各種油泵工作、廢氣再利用、類鉆與等離子鍍膜、停機(jī)和啟動(dòng)、新型軸承材料這些新技術(shù)導(dǎo)致人們對(duì)機(jī)油的要求更加嚴(yán)格。歐洲尤甚,歐洲大量使用生物燃料、液化石油氣和液化天然氣。這些燃料通常含有大量硫、芳香烴和樹膠,它們會(huì)促進(jìn)機(jī)油氧化、腐蝕、硝化,增加酸性物質(zhì)和油泥的產(chǎn)生。
基于這些顧慮,要想遵守排放法規(guī),汽油發(fā)動(dòng)機(jī)必須安裝微粒過濾器,這樣才能減少潤(rùn)滑油的灰分,防止堵塞。符合ACEA、API、ILSAC標(biāo)準(zhǔn)的潤(rùn)滑油不能滿足所有主機(jī)廠的需要。因此,主機(jī)廠需要進(jìn)行各種額外的測(cè)試來達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
在中國(guó),2016年大部分的乘用車安裝了汽油缸內(nèi)直噴(GDI)或者渦輪增壓直噴(TGDI)發(fā)動(dòng)機(jī)。大眾、通用和中國(guó)主機(jī)廠正力推TGDI,亞洲也逐漸采用類似技術(shù)。
美國(guó)汽車制造商正在使用輕負(fù)荷汽車節(jié)油技術(shù),他們目前面臨的添加劑問題有:
▲ 渦輪增壓——抗氧化
▲ 可變閥系或停缸——防止機(jī)油起泡
▲ GDI——提高煙炱分散性,減少正時(shí)鏈條磨損
▲ GDI、渦輪增壓或減速——低速早燃(LSPI)、氧化、煙炱分散
采用這些新技術(shù)需要解決的一個(gè)主要問題就是低速早燃。由于某種未知原因,新的火焰前鋒形成后導(dǎo)致出現(xiàn)LSPI,這樣會(huì)引起爆震。與爆震不同的是,這種原因與大宗氣體特性無關(guān)。實(shí)際上,LSPI現(xiàn)象包含早燃與后燃,與表面點(diǎn)火相似。
雪佛龍奧倫耐公司的測(cè)試顯示,機(jī)油的成分與LSPI的出現(xiàn)頻率有關(guān)。不同潤(rùn)滑油成分對(duì)LSPI的影響不同。比方說,鈣、鐵、銅成分增加LSPI出現(xiàn)頻率;MoDTC和ZDTP減少LSPI現(xiàn)象;機(jī)油變質(zhì)增加LSPI現(xiàn)象。
測(cè)試表明,基礎(chǔ)油同樣影響LSPI,但是諾亞克蒸發(fā)損失分?jǐn)?shù)與LSPI卻沒有關(guān)系。除了機(jī)油,燃料成分、硬件設(shè)計(jì)以及其他因素都能導(dǎo)致LSPI出現(xiàn)。
隨著乘用車行業(yè)的全球化發(fā)展,以及新技術(shù)在全球市場(chǎng)的快速引進(jìn),一些主流市場(chǎng)很快就對(duì)機(jī)油提出新的性能要求,比如減少LSPI等等。
要求越多,機(jī)油配方的研發(fā)越有挑戰(zhàn)性。通用汽車的Dexos1:2015是首個(gè)能夠與新技術(shù)相容,并且通過了LSPI和渦輪增壓性能測(cè)試的潤(rùn)滑油。而ILSAC GF-6規(guī)格是首個(gè)定位于TGDI發(fā)動(dòng)機(jī)的全球性規(guī)格,同樣通過了LSPI和正時(shí)鏈條磨損測(cè)試。
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