汽油机油摩擦改进剂减摩性能研究

李小刚，王爱香，雷爱莲

(中国石油兰州润滑油研究开发中心，甘肃 兰州 730060)

0 引言

近20年汽车工业迅速发展，环境保护和节约能源成为影响汽车及其相关工业发展的两大因素[1]。发动机燃烧产生的有效能中大约30%能量用于做功、25%随气缸冷却散失、25%随废气排放、20%用于各部分机械摩擦损失。因此，降低摩擦成为提高燃油经济性的关键因素[2]。

汽油机油的规格等级和性能随着汽油发动机的设计、运行工况和环保节能而持续发展，车用润滑油频繁升级换代。在汽油机油规格方面，ILSAC(国际润滑剂标准化和批准委员会)在API(美国石油学会)规格基础上增加了MS程序Ⅵ、ⅥA、ⅥB和ⅥD燃油经济性台架试验，推出了节能型汽油机油GF-1、GF-2、GF-3、GF-4和GF-5规格。ACEA(欧洲汽车制造协会)的A1、A5汽油机油规格和B1、B5轻负荷柴油机油规格要求用MB M111发动机台架试验来评价发动机油的燃油经济性[3]。

众所周知，采用发动机台架评定润滑油燃油经济性试验周期长、需要的试验油量较大、试验件成本也较高，因此，模拟评价手段已备受广大润滑油研究者在配方筛选中的青睐。在考察润滑油品组成对发动机燃油经济性的影响，之前有李桂云等人[4]研究汽油机油配方对节能发动机实验的影响得出摩擦改进剂的影响成为第一因素，分散剂、清净剂和ZDDP的影响成为第二影响因素。

本文采用SRV®4型摩擦磨损试验机标准试验件柱-盘及试验方法研究汽油机油中常用的五类减摩剂的减摩特性，并对选出的最优减摩剂进行不同加剂量减摩效果的考察，为油品配方开发提供一定的技术支持。

1 SRV®4型摩擦磨损试验机简介

SRV®4型摩擦磨损试验机是由德国OPTIMOL公司研制并生产的研究润滑油脂和材料涂层摩擦磨损性能的高频往复试验机，它以可以实现摩擦副点、线、面接触模式的优势而被全球摩擦学领域广泛应用。SRV®4型摩擦磨损试验机、试验腔体及本文所涉及到的摩擦副接触形式如图1所示。

图1 SRV®4型摩擦磨损试验机、试验腔体及摩擦副示意

SRV®4型摩擦磨损试验机控制参数如表1所示。

表1 SRV®4型摩擦磨损试验机控制参数

2 模拟试验方法介绍

本试验方法采用SRV®4型摩擦磨损试验机定制试验件柱-盘进行试验，模拟试验条件如表2所示。

表2 汽油机油减摩性能模拟试验条件

3 不同类型汽油机油摩擦改进剂减摩性能研究

本文选用兰州润滑油研发中心自主开发的API SL汽油机油复合剂为研究对象，以相同剂量的摩擦改进剂代替原配方中的摩擦改进剂，分别调入大庆石化公司生产的HVIH 6基础油中，进行了减摩性能考察，摩擦改进剂类型见表3，试验结果见图2。

表3 摩擦改进剂类型说明

图2 对不同类型摩擦改进剂的考察

图2的结果表明：不含S、P的钼胺化合物和苯三唑化合物的减摩性能最差，含S不含P的钼胺化合物的减摩性能次之，氨基甲酸钼的减摩效果最好，并且兰州润滑油研发中心自主研发的氨基甲酸钼与进口的氨基甲酸钼减摩效果相当。同时也说明该模拟试验方法对不同类型摩擦改进剂减摩效果有明显的区分性，可以作为油品配方中摩擦改进剂的筛选提供技术支持。

4 不同剂量汽油机油摩擦改进剂减摩性能研究

为了验证该试验方法对同一类型不同剂量摩擦改进剂的区分能力，在兰州润滑油研究开发中心自主研发的不含摩擦改进剂的API SL汽油机油复合剂中，分别加入0.1%、0.3%、0.5%氨基甲酸钼摩擦改进剂，调入大庆石化公司生产的HVIH 6基础油中，进行了减摩性能考察，试验结果见图3。

图3 对不同剂量摩擦改进剂的考察

从图3可以看出：随着氨基甲酸钼剂量的增加，摩擦系数随温度增加的变化趋势不同，当加剂量增加到0.5%时，随着温度的增加，摩擦系数趋于稳定且总体较低。说明氨基甲酸钼在剂量达到0.5%时，其减摩性能能够在汽油机油工作的温度范围内表现出优异的减摩性能。

5 模拟试验方法与ⅥB节能台架试验的对应性考察

从本文介绍的模拟试验方法对汽油机油摩擦改进剂的研究结果显示，模拟试验方法对汽油机油摩擦改进剂具有较好的区分性。而汽油机油规格ILSAC GF-3、GF-4中对汽油机油都有专门的节能试验台架ⅥB的要求，为了进一步体现出本文模拟试验方法的优势，本文选取三种规格的油品SJ/GF-2 10W-30为油1、SL/GF-3 5W-30为油2以及SM/GF-4 5W-30为油3进行模拟试验方法和ⅥB节能台架试验之间的对应性，其中油1、油2、油3的ⅥB节能台架试验结果如表4所示，油1、油2、油3模拟试验结果如表5所示。

表4 ⅥB节能台架数据

表5 通过ⅥB节能台架油样的试验结果

从表5可以看出：通过ⅥB节能台架的油样在不同温度下的摩擦系数结果均小于0.07，说明该方法与ⅥB节能台架有一定的对应性，可以作为ⅥB节能台架试验的筛选依据。

6 结论

(1)以SRV®4型摩擦磨损试验机为试验平台，柱-盘摩擦副为试验件进行汽油机油摩擦改进剂减摩性能的研究，研究结果显示：摩擦改进剂氨基甲酸钼的减摩效果最好，同时也显示兰州研发自主研制的氨基甲酸钼的减摩效果和进口氨基甲酸钼的减摩效果基本一致。

(2)汽油机油中氨基甲酸钼的加剂量在0.5%左右较为适宜，能使汽油机油在工作温度范围内表现出优异的减摩性能。

(3)通过对三种通过ⅥB节能台架试验的油品进行模拟试验考察，结果显示模拟试验和ⅥB节能台架试验具有较好的对应性。