一种新型双离合变速箱油的研制

高君保 ，苏 俊 ，杨善杰 ，陈炳耀 ，2，3

1.广东三和控股有限公司油品研究所，广东 中山 528429；2.广东三和化工科技有限公司技术中心，广东 中山 528429；3.广东阜和实业有限公司技术中心，广东 中山 528429

双离合变速器是一种设计原理上基于手动变速器，而在操纵、驾驶体验上优于手动变速器的变速器，分为干式与湿式双离合变速器，早期国内市场以干式为主，但干式双离合变速器在国内市场频繁出现问题，如温度过高、散热异常和零部件故障等［1］，且其维修成本高，这导致其市场存量降低，随之而增长的是湿式双离合变速器［2］。干式与湿式双离合变速器最大的区别在于：湿式双离合变速器内部的工作环境有油浸润润滑，在有变速箱油润滑的情况下能减少热量的产生［3］。

双离合变速箱油是作用于湿式双离合变速器且具有润滑、冷却、清洁和密封等功能的润滑油。优良的双离合变速箱油一般需要具备适合的黏度、良好的抗磨性、优异的低温流动性、良好的防腐防锈性以及清净分散性。双离合变速箱油对变速箱的工作效率、燃油经济性以及使用寿命具有较大的影响［4］，因此，研制一种新型双离合变速箱油具有重要意义。

双离合变速箱油的工况比较特殊，其工作温度高于手动变速箱油、液力变速箱油和无极变速箱油要求的温度，因此要求其具有良好的高温抗磨性与高温抗氧化性。考虑到本研究所研制的双离合变速箱油将面对低温、散热及高剪切磨损的工况，必须具备以下4 个性能。①适宜的黏度与优良的黏温性能：双离合变速箱油适宜的黏度可提高变速箱的传动效率，提高燃油经济性，优良的黏温性能可以提高油的温度使用范围［3］；②良好的低温流动性能：双离合变速箱油应该具有较低的倾点和较小的布氏黏度数值；③良好的抗磨减摩性能：抗磨减摩性能影响双离合变速箱油的传动效率、变速箱的使用寿命以及变速箱工作的顺畅情况［5］；④良好的高温抗氧化性能：双离合变速箱工作时的温度高于液力变速箱与无极变速箱的温度，因此，对双离合变速箱油的高温抗氧化性能要求也更高。

1 实验部分

1.1 实验原材料

CTL（100N）基础油，潞安化工集团有限公司；Ⅲ类油150N，阿布扎比国家石油公司；Ⅱ类油150N，台塑石化股份有限公司；VISCOPLEX12-292、VISCOPLEX12-075、VISCOPLEX8-310 黏度指数改进剂，VISCOPLEX3-350（PMA）降凝剂，德国罗曼克斯国际石化有限公司；HITEC3460 复合添加剂，雅富顿添加剂有限公司。

1.2 实验仪器

SYP1003 型石油产品运动黏度测定器（40 ℃），上海博立仪器设备有限公司；JSR1104A型运动黏度测定器（100 ℃）、石油产品蒸发损失测定器、JSH0402 型润滑油泡沫特性测定器，湖南津市市石油化工仪器有限公司；平氏黏度计，上海申谊玻璃制品有限公司；CP423C 型电子天平，奥豪斯仪器（上海）有限公司；ST5096-3 型石油产品铜片腐蚀测定器，武汉研润科技发展有限公司；KD-H1165 型润滑油低温布氏黏度测定器，长沙卡顿海克尔仪器有限公司。

1.3 实验流程

1.3.1 基础油选用

从Ⅱ类油150N、Ⅲ类油150N 和Ⅲ+油CTL（100N）中优选出高温抗氧化性能、低温流动性能以及储存稳定性能皆优异的基础油。

1.3.2 黏度指数改进剂选用

在 VISCOPLEX12-292、VISCOPLEX12-075、VISCOPLEX8-310 这几款变速箱油用的黏度指数改进剂中选用一款低温性能最好、剪切稳定性最佳的黏度指数改进剂。往CTL（100N）基础油中分别加入相同量的以上3 种黏度指数改进剂，分别测试黏度指数改进剂的性能。

1.3.3 降凝剂加剂量确定

分别以0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%质量分数的PMA 降凝剂置于CTL（100N）基础油中，测试倾点，确定降凝剂加剂量。

1.3.4 样品调和

将基础油、黏度指数改进剂、添加剂与颜料调配至合适黏度，循环搅拌均匀后，得到所研制的DCT变速箱油。

1.3.5 样品检测

目前双离合变速箱油没有相关的国际标准、国家标准或者行业标准，一般以规模比较大的欧洲车厂标准或国内知名厂家的标准为参考依据，如大众、本田等汽车制造厂或美孚、壳牌等润滑油制造商。参考现有企业标准，综合各厂家标准，得出双离合变速箱油的相关标准［6］，见表1。

表1 新型双离合变速箱油的标准及试验方法

2 结果与讨论

2.1 基础油的选用

对Ⅱ类油150N、Ⅲ类油150N 和Ⅲ+油CTL（100N）这三类基础油的性能指标进行比较，结果见表2。

由表2 可知：对比Ⅱ类基础油150N 与Ⅲ类基础油150N，Ⅲ+基础油CTL（100N）倾点较低，具有较好的低温流动性能和较高的黏度指数，黏温性能较好，通过冷热对冲储存试验后仍能保持良好的使用性能，因此选择Ⅲ+油CTL（100N）为双离合变速箱油的基础油。

表2 三类基础油的性能指标

2.2 黏度指数改进剂的选用

黏度指数是评价油品黏温性能的数值，黏度指数越大，则油品黏度随温度影响越小［7］。双离合变速箱油对高低温性能要求高，所研制的DCT变速箱油对黏度指数要求高于170。表2 中所选用的基础油黏度指数为110～130，无法达到目标要求，因此需要加入黏度指数改进剂以调整黏度指数与黏温性能。表3 为3 种黏度指数改进剂对基础油性能的影响结果。

由表 3 可知：VISCOPLEX8-310 黏度指数改进剂的增稠性能最好，但其低温性能较差，VIS⁃COPLEX12-075黏度指数改进剂的低温性能与剪切稳定性能最好，因此本文所研制的双离合变速箱油选用VISCOPLEX12-075 为黏度指数改进剂。

表3 不同黏度指数改进剂对基础油性能的影响

2.3 添加剂的选用

2.3.1 降凝剂添加量的确定

降凝剂能够有效提高双离合变速箱油的低温性能，研究选用PMA 降凝剂，它能有效降低含石蜡基的基础油的倾点［8］。图 1 为 PMA 降凝剂的添加量对CTL（100N）基础油的降凝效果。

图1 PMA降凝剂添加量对CTL（100N）基础油倾点的影响

由图1 可知：PMA 降凝剂质量分数为0.4%～0.8%时，其对CTL（100N）基础油的降凝效果最好，同时考虑到成本以及降凝剂会影响变速箱油的其他性能，确定降凝剂添加量为0.4%。

2.3.2 复合添加剂的选用

根据双离合变速箱的工况，选用一款高抗氧化性、高抗磨减摩性和高清净分散性的复合添加剂，优选雅富顿添加剂公司HITEC3460 复合添加剂，它能适合双离合变速箱的工作环境，能有效提高双离合变速箱油的各方面性能。

2.3.3 摩擦改进剂

由于双离合变速箱齿轮等部件直接接触而产生摩擦，摩擦改进剂可在这些接触面的副表面形成保护膜，从而改善接触面的润滑性能，提高摩擦系数，降低磨损［9］，因此选用二硫化钼摩擦改进剂［10］，它能有效提高双离合变速箱油的摩擦性能，提高润滑性，降低热量产生，从而减少变速箱磨损。

2.4 双离合变速箱油数据分析

按照以上实验调配新型双离合变速箱油，其最佳配方为：78.69%CTL（100N）、5.5%黏度指数改进剂VISCOPLEX12-075、13.8% 复合添加剂HITEC3460、1.6% 摩擦改进剂二硫化钼、0.4%PMA 降凝剂、0.01%油性颜料。经检验，新型双离合变速箱油的相关性能指标如表4所示。

表4 新型双离合变速箱油的性能指标

由表4 可知：研制的新型双离合变速箱油的各项指标均符合标准，能够满足大部分欧洲车厂的指标要求。双离合变速箱油呈红色透明状，无杂质且无分层现象发生。油品黏度适宜，剪切安定性较好，黏度指数为196，表明黏温性能较好。油品的倾点为-54 ℃，低温布氏黏度较低，表明油品低温流动性能较好，能在严寒的地区正常使用。油品铜片腐蚀测试结果为1a，液相锈蚀结果为无锈，表明油品的金属防腐蚀性能较好，能在双离合变速箱工作温度较高的环境下有效保护内部零部件。油品润滑剂FZG 承载能力测定符合要求，表明油的摩擦特性较好，有助于节省燃油并降低变速箱的磨损。

3 结论

1）研制的新型双离合变速箱油，优选CTL（100N）基础油具有良好的低温性能与储存稳定性能；优选的VISCOPLEX12-075型黏度指数改进剂具有较好的抗剪切抗磨性能，能够保证变速箱油的油膜强度；优选的有机钼摩擦改进剂有效改善变速箱油的摩擦性能，保证油品适宜黏度的同时具有良好的抗摩性能；优选的HITEC3460 型变速箱油添加剂对于油品的腐蚀性、清净分散性能改善起到重要作用；选用VISCOPLEX3-350（PMA）型降凝剂，提高双离合变速箱油的低温性能，保证较低温度下的低温流动性。

2）研制的新型双离合变速箱油具有优良的低温流动性，在严寒低温的工作环境下也能正常工作；具有良好的抗磨减摩性、防腐防锈性和高温抗氧化性，在双离合变速箱油具有较长使用寿命的同时，也能有效保护双离合变速箱零部件并延长变速箱的使用寿命。