汽车发动机油燃油经济性影响因素的探究

【摘  要】随着汽车工业的迅速发展，汽车拥有量急剧增加，能源短缺开始逐渐显现，燃料经济成为国际关注的热点之一。随着汽车工业的迅速发展，汽车拥有量急剧增加，能源短缺开始逐渐显现，燃料经济成为国际关注的热点之一。研究表明，只有40%的燃料燃烧能源有效地为发动机供电，60%的能量损失是由于气瓶冷却和排放废气造成的;并且在机械零件的摩擦中损失了25%的有效功率。这表明减少摩擦损失是提高燃油经济性的有效途径。现就主要针对发动机油燃油经济性影响因素展开深入研究讨论。

【关键词】发动机;燃油;经济

引言

乙醇越来越普遍，被用作汽车的替代燃料，这对缓解能源危机和减少排放污染具有战略重要性。与此同时，随着全球石油储备的减少和国际市场油价的持续飙升，世界各地的发动机制造商、研究人员和用户对其经济表现越来越感兴趣。由于燃料的物理化学特性不同，原发动机上乙醇的使用，如果通过桌面试验研究发动机性能，不仅成本高，而且用数字模拟技术模拟发动机运行过程也需要很长时间。

1.燃油經济性测试方法

无论是在实验室还是在使用中，商业车辆的燃料效率测试都很困难。早在1981年，SAE就已经发布了一项测试燃油经济性的道路试验标准SAE J1321。这是一种在实际道路上行驶的实际车辆的试验方法，以及试验条件（车辆、天气、道路、交通等）。在测试过程中受到严格控制。通过收集燃料消耗等其他数据，分析计量石油产品的燃料经济性。日本利用hino 4c发动机试验来评估燃油经济性，这是一种共30个稳定状态周期的稳定状态试验，用于监测两个油温，油温包含60 c和90 c两个水平，可以评估新旧油的燃油经济性。

沃尔沃卡车在其润滑油规格中增加了润滑油对燃油经济性的贡献，并建立了沃尔沃D12D燃油经济性试验流程。沃尔沃D12D燃料经济试验利用13种运行模式的欧洲稳定周期（ESC）测量各种运行条件下发动机的燃料消耗。为了衡量实际燃料节约情况，沃尔沃为欧洲13个稳定周期模型制定了两个不同的权重，即长途公路和围栏条件。在欧洲13种永久循环模式的定义中，其中发动机速度定义为减速速度、最大转矩速度、最大功率速度以及最大转矩和最大功率点之间的电机速度。马达负载设定为减速状态的0%，其余点为指定马达转速下的25%、50%、75%和100%。

有学者针对速度与负载顺序进行了深入研究，将速度与负载顺序之间的关系生动形象体现出来，比较了13种模式下基准油和候选油的结果。在这13种模式中，基准油和候选油运行5次，平均计量2至5次决定每种模式的燃料消耗。这些数字乘以沃尔沃特有的加权数，从而实现了总体燃料节约的加权。

2.发动机燃油经济性影响因素分析

2.1添加剂的影响

添加剂对发动机油来说是其非常重要的组成部分，添加剂的种类和含量对机油的性能发挥有着直接影响。由于摩擦行为是影响燃料经济的一个直接因素，为了更好地了解添加剂的摩擦效应，研究人员进行了一项研究，评估三种最重要的添加剂，即分散剂、净化器和磨料，以研究它们对摩擦的影响。从上述三类添加剂中选择了一些常用添加剂，摩擦系数是使用高频相互测试装置测量的。结果显示了相同附件之间摩擦行为的差异。第二个结论是添加剂的摩擦特性和温度相互关联，表明添加剂的表面化学特性可能影响摩擦。

不同分散剂对摩擦的影响研究以不同温度下各个实验油的摩擦系数为基础，试验以频率为不变的系数。其中，参考组（基线）的公式是无色散的全配方油，其馀的公式是分别根据基线添加色散a、b、c、d、e。摩擦行为的变化是显而易见的。分散剂b在任何温度下增大摩擦系数，分散剂a、c、d、e降低低温摩擦系数，分散剂a、c、d、e将摩擦系数提高到80 c以上。应注意的是，分散剂e在温度超过120时减小摩擦系数高温下，分散剂与第二代硫磷酸锌融合产生所产生的化学作用，是摩擦的主要影响因素。

不同的清净剂对摩擦也会产生不同的影响，由此可见，清净剂也是摩擦非常重要的影响因素之一。有学者专门针对清净剂对摩擦的影响进行了研究，发现大部分清净剂和基线都相差的比较近，这也正说明了在测试条件下，清净剂对摩擦的影响可以说是微乎其微。而在研究过程中显示，有些清净剂对在试验的全过程中对摩擦的影响都是增加的，而有些分散剂在试验全过程中对摩擦的影响确实降低的。

针对抗磨剂对摩擦的影响研究，选择了三种不同类型的第二代硫磷酸锌与无磨料基体进行比较。数据表明，活化温度较低的防污剂a和b在低温下处于活跃状态，可形成耐蚀膜层，从而增加摩擦。随着温度的升高，薄膜变得更加均匀和平滑，从而降低了相对于基准线的摩擦系数。使用一半磨料a的配方组显示类似的结果，但低温摩擦系数也很低，接近基本温度。磨料c具有较高的活化温度，在低温下不会干扰摩擦之间的接触，但随着温度升高，防磨层开始形成，摩擦增加，温度不足以形成完整的防磨层，最终的摩擦系数将会降低。

2.2黏度的影响

内燃机运行过程中轴承承受高冲击载荷，轴承发动机油膜温度为140 ～ 160℃，被高速率约106 s-1切断。如果不保持油膜的强度，往往会造成轴承的各种缺陷，甚至在严重的情况下可能会造成油炸。HTHS粘度一般被认为是缸套活塞组和连杆轴承区多级机油的实际粘度，对发动机燃油经济性有很大影响。

运动学粘度是测量发动机油膜强度和流动性的重要指标之一，可以反映油品中的摩擦强度。发动机机油运动粘度越大，油膜强度越高，粘度越好，但流动性越差，摩擦阻力越大，油耗越大;反之，发动机机油的运动粘度越小，其流动性越好，摩擦阻力越小，从而减少油耗，但运动粘度过低可能导致磨损增加。

2.3基础油的影响

Igarashi等人研究了不同类型的基础油对燃料经济的影响。结果表明，在同样的运动学粘度和高温剪切粘度较高的情况下，氢精炼基础油的平均燃料效率比溶剂精炼基础油的平均效率高出约0.8%。粘度指数高的API III型基础油和ii型合成基础油均高于APLL和II型基础油的能效。此外，许多研究人员发现，对于具有相同hth粘度的油来说，提高其粘度指数可以提高燃油经济性。这主要是因为粘度指数的提高可以减少轴承的摩擦，从而减少能量损失并提高燃料效率。

2.4温度的影响

徐金山运用回归试验分析方法研究了冷却水和润滑油温度对柴油机燃油经济性的影响。结果表明，冷却水和润滑油温度对柴油机油耗影响很大，当柴油机在低速、局部负荷、冷却水和润滑油温度下运行时影响更大。吴张辉研究了起动阶段温度对燃油经济的影响。试验结果表明，随着发动机润滑油温度的升高，整个车辆的整体燃料消耗直线下降，温度从22.7 c下降到27.4 c，整体燃料消耗下降2.33%。

3.结语

通过本文对发动机油燃油经济性影响因素分析，得出以下结论：其一，提高燃料效率需要使用摩擦增强剂，而添加剂包的其他组成部分必须是能够优化摩擦的公式。其二，10w-30和5w-30柴油的燃油经济性优于5w-40、10w-40和15w-40。高温剪切粘度高与燃油经济性呈线性关系。其三，高粘度的API III型基础油和II型合成基础油比I型和II型基础油具有更高的燃料成本效益。其四，润滑油温度也对燃油经济有一定影响。

参考文献

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作者简介：李建芳（1975.12-），男，汉族，河北保定人，本科，中级工程师，研究方向为车辆工程。