SN 10W-40摩托车油的应用研究

孙瑞华,李文峰,王莉,刘颖,丁元庆

(1.中国石油大连润滑油研究开发中心,辽宁 大连 116032；2.五羊-本田(广州)摩托有限公司，广东 广州 511356)

0 引言

随着国家摩托车排放法规的日益严格，我国摩托车需求结构有了变化，用于休闲娱乐的大排量摩托车开始增加，国内有实力的摩托车厂家陆续开始生产和引进大排量摩托车来满足日益变化的摩托车市场需求，这部分客户要求用高档润滑油。

国Ⅳ摩托车排放法规的公布，促进了摩托车技术的跨越式发展，电喷摩托车完全取代了化油器摩托车；各摩托车厂家引进的大排量摩托车中，其中有电喷技术甚至直喷技术的摩托车；利用这个契机，大肆炒作全合成或半合成SN等级的摩托车油。

但随着SN级别摩托车油的上市，市场上一直有各种传说，SN级别的摩托车油是合成油、性能优异、节能等。SN级别的摩托车油是否适用于摩托车的润滑，是否节能，或能否如消费者期望的那样有明显的性能优势。为明确以上问题进行SN 10W-40摩托车油使用性能的研究势在必行。

大连润滑油研究开发中心(以下简称大连研发)和OEM合作进行SN 10W-40摩托车油的使用性能的研究工作，目的是通过试验验证SN 10W-40摩托车油是否满足较大排量或国Ⅳ摩托车的润滑要求；同时考察SN 10W-40摩托车油对燃油消耗、排放等性能的影响。

1 摩托车油标准

传统上，四冲程摩托车使用汽油机油，然而，由于最新的API/ILSAC/ACEA标准加入了燃油经济性要求，因此许多润滑油的配方都添加了摩擦改进剂。在摩托车湿式离合器应用里，这种润滑油可能导致离合器打滑和能量损耗。为了解决这个问题，1998年JASO为摩托车润滑油制定了JASO T903规格，并于2004年，2006年、2011年和2016年分别修订了该规格。

四冲程摩托车油标准遵循JASO T903规格，JASO T903规格包括三部分：质量规格、理化性能和摩擦特性。JASO T903：2016具体指标见表1～表3。

表1 四冲程摩托车油标准质量规格

表2 四冲程摩托车油标准理化性能

表2(续)

表3 四冲程摩托车油标准摩擦特性

2 SN 10W-40摩托车试验油

两种SN 10W-40摩托车试验油一种为大连研发研制油,满足JASO T903：2016规格；另一种是原OEM推荐用于大排量摩托车的参比油，满足JASO T903规格，实测数据见表4。

表4 SN 10W-40摩托车油理化性能分析

3 性能研究

根据OEM国Ⅳ摩托车的性能特点及对润滑油的性能要求确定了考察试验：复合耐久试验、实车试验、低温冷启动试验、燃油消耗试验和国Ⅳ排放试验五个试验，通过试验验证SN 10W-40摩托车油在国Ⅳ摩托车上的耐久性能、冷启动性能、燃油消耗情况及对排放的影响，全面考察SN 10W-40摩托车油的使用性能。

3.1 复合耐久试验

耐久试验是参照国家标准GB/T 5363摩托车和轻便摩托车发动机台架试验方法进行，该试验在保证摩托车耐久性能和可靠性能的前提前下评价润滑油的使用性能。复合耐久试验参考GB/T 5363试验条件，试验时间延长至250 h，使得试验条件更加苛刻。

3.1.1 试验工况

复合耐久试验在K70摩托车发动机上进行，排量为184 cc，单缸，风冷；试验时间为250 h，试验期间不换油只补油，采油时间分别为20 h、50 h、100 h、150 h、250 h，运行工况见表5。

注: 扫描耐久:15000个循环，12秒/循环; 加减速耐久: 10000个循环，3～4秒/循环。

3.1.2 试验过程及样品分析

试验过程满足GB/T 5363方法要求；对采集到的样品进行分析，分析项目有：运动黏度、燃油稀释、水分、元素分析(包括Al、Fe、Cu、Si)、碱值、正戊烷不溶物、氧化物、硝化物、酸值、闪点。

3.1.2.1 100 ℃运动黏度、氧化物、硝化物

这三个指标考察油品的抗氧化性能。在试验过程中油品黏度的变化在试验初期由于受曲轴、齿轮等的剪切会使油品中的大分子断开而使油品黏度下降;随着试验进行油品发生氧化而使油品黏度变大,油品黏度的变化受这两方面的影响,一般情况下随着试验时间延长,油品的黏度会有变大的趋势,氧化物和硝化物也有变大的趋势，但如果试验过程中补油和采油间隔的时间不同，规律会受影响。复合耐久试验中的100 ℃运动黏度、氧化物、硝化物的变化见图1～图3。

图1 100 ℃运动黏度变化

图2 氧化物含量变化

图3 硝化物含量变化

图1表明，和参比油相比研制油的黏度较小，说明油品氧化较小，导致试验过程中剪切性能始终占优势；图2中参比油有两个油样氧化物较大，研制油的氧化物始终较小；图3中参比油的硝化物基本都大于研制油的硝化物含量，图2和图3验证了研制油的抗氧化性能较好，因此研制油的氧化性能优于参比油。

3.1.2.2 碱值

考察油品碱保持性能，能有效保证油品的清净性能。一般情况下碱值会随着油品氧化程度加深而变小。 试验中油品碱值的变化见图4。

图4 碱值的变化

图4表明参比油的碱值略有下降，研制油的碱值略有增加，总体研制油和参比油的碱值变化均平缓，两种油品的碱保持性相当。

3.1.2.3 元素含量

金属含量的多少反映了发动机关键部位的磨损程度，考察油品的抗磨损性能。根据发动机缸套、曲轴等的材质确定分析油品中铁、铝、铜、硅等元素，油品中金属含量的多少反映部件的磨损程度；硅含量反映了外部环境的影响。试验过程中油品元素含量见图5～图8。

图5 铝含量的变化

图6 铁含量的变化

图7 铜含量的变化

图8 硅含量的变化

图5、图6、图7铝、铁、铜三种元素分析可以看出，总的趋势是研制油的金属含量高于参比油。图8中研制油中的硅含量远高于参比油，说明研制油由于受外界不良影响造成磨损较严重。

3.1.2.4 闪点

闪点是表示油品蒸发性的一项指标，又是表示石油产品着火危险性的指标。在黏度相同的情况下，闪点越高越好。在试验过程中由于油品氧化等因素的影响闪点会下降；试验过程中油品闪点的变化见图9。结果表明试验过程中研制油和参比油的闪点均大于225 ℃。

图9 闪点的变化

图9结果表明试验过程中研制油、参比油的闪点均能保证油品使用安全。

3.1.2.5 燃油稀释

燃油稀释是发动机的部分燃料由于雾化不良造成不完全燃烧，会流到润滑油中稀释润滑油，生成油泥和破坏添加剂，增加设备磨损。试验过程中燃油稀释的变化见图10。

图10 燃油稀释的变化

图10表明研制油和参比油的燃油稀释均很小，均小于1.0%，燃油稀释较少说明润滑油有效保证了试验过程中设备运行状况。

3.1.2.6 酸值

油品在试验过程中由于受到空气中的氧气、温度和其他条件的影响逐渐氧化而生成一系列氧化物，其中危害性最大的是酸性物质，油品的酸值愈高表明油品的老化程度愈深。油品中酸性物质也会对设备构件所用的Cu、Fe、Al等金属材料有腐蚀作用，而生成的金属盐类是氧化反应的催化剂，会加速油品的老化进程。因此在使用过程中严格控制油品酸值。见图11。

图11 酸值的变化

图11表明研制油和参比油的酸值含量基本相当，油品抗氧化性能相当。

3.1.2.7 正戊烷不溶物

正戊烷不溶物指油品使用过程中分解产生的某些油不溶胶质。不溶物的显著变化，是导致润滑系统出现问题的原因之一，也是油品劣化程度的一个指标。正戊烷不溶物的变化见图12。

图12 正戊烷不溶物的变化

图12表明研制油和参比油的不溶物含量基本相当，均较小，油品性能保持较好。

综合复合耐久试验的油品分析结果可以看出研制油和参比油的性能良好且基本相当。

3.2 实车试验

3.2.1 试验工况

实车试验参照国标GB/T 4570相关程序进行试验，实车试验的目的一是考察摩托车油的实际使用性能；二是考察使用SN级别的摩托车油实车试验后油品状况确定摩托车油的换油周期。试验在两台排量为150 cc国Ⅳ摩托车上进行，运行里程为15000 km，试验过程中只补油不换油。

试验结束后进行油样的理化分析和元素分析，考察油品的实际使用性能及油品对排放及燃油消耗的影响。

3.2.2 试验样品分析

试验油样的理化分析和元素分析结果见表6。

表6 15000 km试验后油样分析结果

表6(续)

表6中表明研制油和参比油中理化性能都在汽油机油换油指标范围内,但代表关键部位磨损的金属含量铁和铝均超出了汽油机油换油指标。

鉴于试验结束后三个油品中主要磨损元素铁和铝含量较高，对关键零件进行了拆机,但拆机后关键零件磨损水平OEM技术部判断可以接受，由于试验车辆较少，具体换油周期的确定有待进一步验证和考察。

3.2.3 排放及燃油消耗

实车试验行驶1000 km和15000 km后排放及燃油消耗的变化见表7。

表7 实车试验前后排放及燃油消耗的变化

表7表明燃油消耗测定两种试验油15000 km后均略有降低，研制油和参比油的燃油消耗及保持性均较好；排放物中的CO2量均降低；研制油和参比油的HC、NOX、CO2的实测值相当，参比油的CO实测值比研制油要大。OEM技术部判定研制油和参比油对排放的影响相当。

3.3 低温冷启动试验

低温冷启动试验考察油品在低温下的启动性能，顺畅启动即通过；同时考察在低温怠速状况下润滑油的温升速度，温升越快对摩托车的磨损保护和排放越有利。试验过程中油品温度随转速的变化见图13。

图13 油品温度变化

图13表明研制油在低温怠速相同转速下温度升高快于参比油，达到了OEM对油品在低温怠速条件下的温升要求。

试验结果表明研制油和参比油均顺利启动，低温冷启动性能相当。

3.4 排放试验

随着国家排放法规的日益严格，润滑油对排放的影响也非常受到重视，因此分别在同一辆摩托车上参照GB 14622进行摩托车排放试验测试，分别装两种SN摩托车油，考察两油品对排放的影响，试验结果见表8。

表8 不同油品的排放和燃油消耗试验结果

表8结果表明研制油的排放和燃油消耗优于参比油。

3.5 燃油消耗试验

在同一辆摩托车上参照GB 5377进行摩托车燃油消耗试验的测试，分别装两种SN摩托车油，考察两油品对燃油消耗的影响，试验结果见表9。

表9 不同油品的燃油消耗试验结果

L/100km

表9结果表明研制油的燃油消耗优于参比油。

认证试验表明通过复合耐久试验、实车试验、低温冷启动试验、排放试验和燃油消耗试验验证研制油综合性能和参比油相当。

4 结论

(1)SN 级别摩托车油满足国Ⅳ及较大排量摩托车的润滑性能要求；

(2)SN摩托车油能否延长摩托车油的换油周期有待进一步验证;

(3)通过了OEM 250 h复合耐久试验、15000 km实车试验、低温冷启动试验、燃油消耗试验、排放试验五个试验，验证了SN 级别研制油和参比油性能相当。