中国重汽重卡装车专用油的研制

佘海波，李纯录，丁冬梅，于梅，王子建，丁元庆

(1.中国石油大连润滑油研究开发中心，辽宁 大连 116032;2.中国重汽技术发展中心，山东 济南 250031)

中国重汽重卡装车专用油的研制

佘海波1，李纯录1，丁冬梅1，于梅1，王子建2，丁元庆1

(1.中国石油大连润滑油研究开发中心，辽宁 大连 116032;2.中国重汽技术发展中心，山东 济南 250031)

中国重汽技术发展中心与中国石油大连润滑油研究开发中心共同成立了“汽车用油品联合实验室”，双方签定协议，针对重汽柴油发动机产品开发配套装车油。研制的重卡装车油通过实验室模拟评定，重汽WD615 国Ⅲ(EGR)柴油发动机台架对比试验证明，其使用性能满足大功率柴油机磨合期内的用油要求，与原用油相比，质量适宜、针对性较强，具有一定的成本优势，得到了中国重汽的认可，通过了中国石油润滑油公司组织的项目验收。

磨合;协议;装车油

0 引言

中国重型汽车集团有限公司(简称中国重汽)是国内最大的重型汽车生产企业，产品主要有货车及货车底盘(总重超过14 t)、半挂牵引车(准拖挂总质量超过12 t)、自卸车及各类专用车底盘等，是国内同行业产品型号最多的企业，产品广泛用于基础设施、建筑、集装箱运输、物流、矿山、钢铁及化工等领域。为了充分发挥中国重汽与中国石油润滑油公司的技术优势，中国重汽技术发展中心与中国石油大连润滑油研究开发中心共同成立了“汽车用油品联合实验室”。

针对中国重汽提出的原装车油性能针对性不强且成本过高等问题，中国石油大连润滑油研究开发中心开发了换油周期为4000 km的中国重汽重卡装车专用油，该产品可满足目前重汽发动机出厂前和出厂后磨合期的使用。通常柴油发动机在装配完成后，先采用装车油进行出厂前30 min出厂前磨合，然后发动机再更换新的装车油送至汽车装配厂组装成新车，提供给用户进行出厂后磨合，经过规定的磨合期后去维护中心放掉装车油，更换新的CF-4或CH-4等柴油机油正常上路行驶。

中国重汽重卡装车专用油产品专为中国重汽量身定做，项目进行过程中与重汽联系密切，较好地促进了汽车用油品联合实验室的各项工作，产品的生产和销售将具有显著的经济效益和社会效益。

1 中国重汽重卡装车专用油暂定技术指标的制定

汽车的磨合是保证机件充分接触、摩擦、适应、定型的基本过程，经磨合后，运动件表面间配合达到一个合适的范围，使发动机进入最佳使用状态。汽车磨合的优劣对发动机寿命、使用安全性及经济性都会产生重要的影响。磨合期间配件表面有很多金属磨屑脱落，这些金属磨屑不仅使零件间的磨损加剧，而且落入机油后还会使机油的质量下降，影响润滑的效果，因此磨合结束后必须及时更换发动机油。

装车油除要求具备普通发动机油在清净分散、抗氧抗磨等方面的性能要求外，由于从新车到用户的时间间隔一般在半年至一年左右，装车油必须具备良好的防锈性能，以确保新车在封存及销售期间发动机不会发生锈蚀；磨合期内某些用户有超负荷的可能，因此要求装车油具有足够的抗磨性。

基于上述装车油的具体使用要求，联合实验室双方共同协商制定了中国重汽重卡装车专用油的技术标准，除在油品防锈性能、高温抗氧化腐蚀性能等方面做了明确的规定外还要求研制油通过中国重汽国III柴油机台架试验(或4000 km路试试验)，装车专用油技术要求如表1所示。

表1 中国重汽重卡装车专用油技术要求

表1(续)

注：*经与中国重汽协商，研制油通过重汽国III柴油机台架试验或4000km路试试验任意一项即为通过。

2 研制部分

2.1 基础油、降凝剂及黏度指数改进剂的选择

基础油是润滑油添加剂载体，对润滑油的高低温流变性能、抗氧性及清净性能等方面起着非常重要的作用。石蜡基基础油具有添加剂溶解性能好、黏度指数高及蒸发损失较低等优点，是重负荷柴油机油的首选基础油。通常采用HVI150/HVI400复配调制SAE 15W-40黏度等级的润滑油。HVI150和HVI400两种基础油一定比例的调合即可满足SAE 15W-40装车油高低温流变性能要求，其混兑比例(质量百分数)为HVI150∶HVI400=(62～70)%∶(38～30)%。

装车油暂定技术要求油品倾点不高于-25 ℃，降凝剂选择广泛使用的聚α-烯烃降凝剂T803或聚甲基丙烯酸酯VI-156，调合馏分对两种降凝剂的感受性都较好，用量在0.6%～0.8%(对混合馏分)即可。

内燃机油常用的黏度指数改进剂有聚异丁烯、乙丙共聚物、聚甲基丙烯酸酯、苯乙烯丁二烯共聚物和苯乙烯异戊二烯共聚物。乙丙共聚物(OCP)在增稠能力、剪切安定性、低温性能、价格等方面的综合评价最好。研制试验中使用的OCP(RHY613)之剪切稳定性指数SSI=33.00，稠化能力为0.50。通过试验，该黏度指数改进剂的适宜用量为13%～15%(对调合馏分油)。至此，15W-40装车油的基础油拟定为：

HVI150∶HVI400=(62～70)%∶(38～30)%

T803或VI-156=0.6%～0.8%

OCP=13.0%～15.0%

2.2 清净分散性和防锈性能研究

润滑油的功能主要依靠相应的添加剂。硫化烷基酚钙具有良好的高温清净性和较强的酸中和能力，并有一定的抗氧化、抗磨损性能；磺酸盐添加剂具有酸中和作用和增溶等作用，可以减少发动机零件上的漆膜，保持活塞的清净性。另外磺酸盐添加剂是带有极性基的表面活性剂，具有一定的防锈作用。丁二酰亚胺分散剂具有优良的增溶作用、胶溶作用和分散作用，并具有一定的中和能力和吸附能力。实验中选取硫化烷基酚钙和高碱磺酸盐及丁二酰亚胺按照装车油的具体要求进行复配，采用实验室清净性模拟试验和防锈性试验进行配方筛选。实验室清净分散性及防锈性考察结果见表2。

表2中数据可以看出，配方3、4的清净分散性及防锈性都较好。

2.3 抗磨性能研究

装车油的抗磨性主要通过一定结构的极压抗磨剂来实现。最常用的极压抗磨剂是二烷基二硫代磷酸锌(即ZDDP)多效添加剂，ZDDP加在内燃机油中主要有三个作用：其一是分解过氧化物，吸收自由基，使自由基反应的链中断，延缓和抑制油品的氧化；其二是能在铜-铅轴瓦表面生成保护膜，起抗腐蚀作用；其三是较好的抗磨性，降低发动机运转部件的磨损。ZDDP在部件的磨合过程中会产生一定的腐蚀磨损，可通过对不同烷基结构ZDDP的选择优化，使研制油保持适当的极压和抗磨性能。筛选试验见表3。

表3 抗磨性筛选试验结果

表3中数据显示，配方2、4的抗磨性表现较好。

2.4 专用油综合性能平衡及配方的确定

表4 实验室模拟对比试验结果

表4中数据可以看出，ZQC 15W-40研制油的清净性和抗磨性优于CD 15W-40对比油，略差于CF-4 15W-40对比油。

2.5 研制油理化分析及台架试验数据

中国重汽重卡装车专用油的理化分析及台架试验数据见表5。

表5 中国重汽重卡装车专用油数据汇总

表5(续)

注：*经与中国重汽协商，研制油通过重汽国III柴油机台架试验或4000km路试试验任意一项即为通过。

表5中数据可以看出，研制的重汽装车油满足产品标准要求。

3 发动机台架试验及结果分析

3.1 发动机试验条件的制定

通过与中国重汽协商，试验发动机采用该公司的重汽WD615 国Ⅲ(EGR)柴油机——直列六缸、中冷、废气涡轮增压、电控EGR、直喷，气缸缸径126 mm，活塞行程130 mm，额定功率276 kW，额定转速2200 r/min。试验条件与中国重汽协商制定，试验时间为100 h。

3.2 试验参比油的确定

三是林特经立体开发模式。农场耕地被划转集中经营后，可用资源越来越少。栽桑养蚕是新曹的传统产业，近年来农场利用林地更新的有利时机，结合土地平整，不断调优桑园布局。全场3000亩新桑，年养蚕种1万多张，带动农户1000多户，近三年每亩净收入均在4000元以上，职工增收1200万元。金蝉幼虫作为高蛋白食材，在苏皖鲁地区深受食客喜爱。每年七月，农场职工在自家管护的林地内捉蝉收入达500万元。目前人工培育金蝉才刚刚起步，这对农场来说是一大商机。农场拟于2019年启动人工饲养金蝉研究，利用万亩林地资源，力争将金蝉培育、抓捕、销售形成一个产业。

经协商决定，选用原装车油CD 15W-40和CF-4 15W-40作为试验对比油，理化分析数据见表6。

表6 试验油理化分析数据

3.3 发动机台架试验后油样的分析

试验每运转20 h采油样300 g并向发动机曲轴箱内加入试验油样300 g。油样在中国石油大连润滑油研究开发中心进行理化分析及元素含量分析。

3.3.1 试验油的抗磨损性能

图1至图6所示为试验油中元素含量与试验时间的变化关系，由图可见，随试验时间的延长，油中磨损元素含量逐渐增加。油中铁、铬、铝、锡元素来源于缸套、活塞环、阀系磨损，铜、铅来源于连杆轴瓦和主轴瓦，油中元素含量能说明发动机的磨损情况。如图所示，三次试验油样中的铝、铬、铜、铅、锡含量都不高，均在2.5 mg/kg 以下，属正常磨损(图1、图2、图3、图5、图6)，铁含量(图4，其中ZQC做了三次台架试验)均在25 mg/kg 以下，同属正常磨损，说明CD、CF-4、装车油(ZQC)三者的抗磨损性能在100 h内相当。

图1 铝含量变化

图2 铬含量变化

图3 铜含量变化

图4 铁含量变化

图5 铅含量变化

图6 锡含量变化

3.3.2 试验油的烟炱含量

烟炱是燃料的不完全燃烧产物，主要通过窜气沿着活塞环与气缸壁间隙进入曲轴箱中。烟炱含量与喷油提前角、装配精度、燃油耗量、燃油组成、燃料油燃烧状况有关。烟炱含量的高低决定着发动机工况的苛刻程度，烟炱会导致油品黏度的增长和发动机磨损。由于三组试验的时间较短，烟炱含量变化不大，试验中的烟炱导致的磨损量也较小，见图7。

图7 烟炱含量变化

3.3.3 试验油的碱保持性能

柴油机油配方和燃料硫含量有重要关系，硫含量高，则机油总碱值及碱保持能力也要适当提高，以中和燃烧后生成的酸性产物，防止对发动机造成酸性腐蚀。试验过程中，因中和酸性燃烧产物而使各试验油样碱值下降(图8、图9)，试验结束时，三者的碱值均保持在6.2 mgKOH/g以上，其中CD油的碱值下降了2.22 mgKOH/g，CF-4油的碱值下降了2.14 mgKOH/g，装车油(ZQC)的碱值下降了1.71 mgKOH/g,说明装车油(ZQC)有较好的碱保持性能。

图8 碱值变化

图9 碱值下降对比

3.3.4 试验油的抗氧化性能

使用过程中油品酸值、黏度变化的大小反映了润滑油高温抗氧化性能的好坏。在高温及有氧情况条件下，润滑油因氧化而产生的酸性产物不断增加，酸值增大，引起润滑油黏度上升、油泥增多及设备腐蚀等严重后果。试验油酸值的变化见图10、图11。数据显示，试验结束后，三者酸值变化不大，其中CD油的酸值上升了0.59 mgKOH/g，CF-4油的酸值上升了0.31 mgKOH/g，装车油(ZQC)的酸值上升了0.32 mgKOH/g,说明装车油(ZQC)和CF-4油的抗氧化性能都较好。

图10 酸值变化

图11 酸值上升对比

润滑油黏度的变化是油品氧化变稠及黏度指数改进剂等高分子热氧化降解的综合表现。如图12所示，三个试验油的黏度都处于下降阶段，还未开始增长。

图12 油品黏度变化

3.4 发动机台架试验评分

采用中国重汽国Ⅲ柴油机台架评分规则对三个试验油样五次(包括装车油三次重复性试验)的台架试验评分结果见表7。

表7 柴油机台架试验评分结果

注：*活塞评分为优点评分。

表7中数据可以看出，装车油(ZQC)的抗磨损性优于原CD 15W-40及 CF-4 15W-40柴油机油, 清净性也优于CD 15W-40，与CF-4 15W-40的清净性能相近，表明研制的装车专用油具有良好的抗磨性和清净性，达到了双方协议关于油品性能方面的要求。

3.5 发动机台架试验结论

发动机台架对比试验结果表明，整个试验过程发动机运行正常，研制的15W-40装车油(ZQC)的磨损元素含量较小，碱保持性能、抗氧化性较好，说明油品的抗磨性、抗衰变性较好；活塞清净性评分说明研制油较好的抗磨性和清净性，研制油能够满足柴油机磨合保养的要求。

4 结论

(1)基于磨合期使用工况而制定的中国重汽重卡装车专用油暂定质量指标合理，体现了新车磨合期的用油要求。

(2)研制的中国重汽重卡装车专用油达到了中国重型汽车集团有限公司和中国石油大连润滑油研究开发中心共同协商制定的装车油暂定技术要求。

(3)中国重汽国Ⅲ柴油机台架对比试验表明研制的中国重汽重卡装车专用油的抗磨性、碱保持性能及抗氧化性较好，清净性能优于原用油，能够满足柴油机磨合保养的要求。

(4)装车油原材料立足于国内，调合工艺简单，能确保市场稳定供给。

(5)研制的中国重汽重卡装车专用油较中国重汽原用的装车油更适于发动机的磨合期使用，针对性较强，配方的优化有效降低油品的成本，减轻发动机厂商的成本压力，有利于减少废油污染的排放，具有一定的节能减排效果。因此该产品市场前景看好，经济效益和社会效益显著。

Development of Special Factory-filled Engine Oil for Heavy Duty Truck of SINOTRUK

SHE Hai-bo1, LI Chun-lu1, DING Dong-mei1, YU Mei1, WANG Zi-jian2, DING Yuan-qing1

(1.PetroChina Dalian Lubricating Oil R&D Institute, Dalian 116032, China; 2.CNHTC-Technical Development Centre, Ji' nan 250031, China)

CNHTC-Technical Development Centre and PetroChina Dalian Lubricating Oil R&D Institute established “United Laboratory of Automobile Oil”, and reached the agreement of developing special factory-filled lubricants for diesel engine of heavy-duty truck. The factory-filled heavy-duty engine oil developed has passed laboratory simulation assessment and the bench compare test of heavy-duty truck WD615 China Ⅲ standard EGR diesel engine. It is proved that the product can meet the need of running-in oil for heavy duty diesel engine, and has more proper quality, better pertinency, lower cost compared with the using oil of heavy-duty truck，and has obtained the approval of SINOTRUK, passed the project check organized by PetroChina Lubricant Company.

running-in; agreement; factory-filled oil

10.19532/j.cnki.cn21-1265/tq.2017.03.004

1002-3119(2017)03-0021-09

TE626.32

A