李靜，楊慧青

(1.中國(guó)石油蘭州潤(rùn)滑油研究開發(fā)中心，甘肅蘭州730060;2.中國(guó)石化潤(rùn)滑油公司上海研發(fā)中心，上海200080)

SJ汽油機(jī)油換油標(biāo)準(zhǔn)的修訂

李靜1，楊慧青2

(1.中國(guó)石油蘭州潤(rùn)滑油研究開發(fā)中心，甘肅蘭州730060;2.中國(guó)石化潤(rùn)滑油公司上海研發(fā)中心，上海200080)

文章主要對(duì)國(guó)內(nèi)汽油機(jī)油換油標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了介紹，指出已有的國(guó)標(biāo)GB/T 8028－1994已不能滿足國(guó)內(nèi)高檔潤(rùn)滑油產(chǎn)品換油需求。根據(jù)SJ汽油機(jī)油在不同車型上的試驗(yàn)結(jié)果和國(guó)內(nèi)汽車使用的實(shí)際情況對(duì)SJ汽油機(jī)油的換油指標(biāo)進(jìn)行了確認(rèn)和修訂。相比GB/T 8028－1994，新標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8028－2010增加了閉口閃點(diǎn)、燃油稀釋、堿值、銅元素和硅元素等控制項(xiàng)目，刪除了開口閃點(diǎn)控制項(xiàng)目。

汽油機(jī)油;換油;標(biāo)準(zhǔn)

Abstract:The oil change standard for the domestic gasoline engine oil was described in this paper.It was pointed out that the current GB/T 8028－1994 could not meet the oil change requirements for high－grade lubricants.Based on the experimental results of SJ gasoline engine oil on different types of vehicles and the practical utilization situation of domestic vehicles，the oil change standard of SJ gasoline engine oil was confirmed and revised.Compared with GB/T 8028－1994，closed flash point，fuel dilution，base number，copper element and silicon element etc.were added and the open cup flash point was deleted in the new GB/T 8028－2010.

Key words:gasoline engine oil;oil change;standard

0 引言

近年來(lái)，隨著國(guó)際汽車生產(chǎn)技術(shù)的引進(jìn)、國(guó)內(nèi)轎車業(yè)的飛速發(fā)展以及汽車進(jìn)入家庭步伐的加快，我國(guó)的轎車保有量飛速發(fā)展。潤(rùn)滑油的重要作用之一，是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部各摩擦元件表面進(jìn)行潤(rùn)滑，以減少摩擦元件表面的磨損，保證各摩擦元件有效、持久的工作。潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，由于發(fā)動(dòng)機(jī)高溫、高壓、飛濺的機(jī)油造成巨大的氧化表面以及落入機(jī)油中的燃料、水分、灰塵和金屬屑的媒介作用，使?jié)櫥筒粩嘌趸冑|(zhì)，潤(rùn)滑效能下降，潤(rùn)滑油的各種性能顯著惡化，包括潤(rùn)滑、冷卻、清洗、密封等，為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)能持續(xù)、有效地工作，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)中的潤(rùn)滑油老化、變質(zhì)達(dá)到一定程度，就必須進(jìn)行更換。確定車用潤(rùn)滑油合理的換油期，是汽車技術(shù)人員、油品研發(fā)、應(yīng)用人員長(zhǎng)期研究的重要課題。車用潤(rùn)滑油更換周期是否合理，將直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率的發(fā)揮，而影響換油期的因素又十分復(fù)雜，如內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)類型、工作狀況、潤(rùn)滑油的品質(zhì)等。潤(rùn)滑油更換周期過(guò)短僅就保證潤(rùn)滑效果而言是有利的，但從經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮，一是增加了潤(rùn)滑油的消耗，造成能源浪費(fèi);二是增加了維護(hù)的工作量，造成人力、物力上的浪費(fèi)，導(dǎo)致運(yùn)輸成本增加。若換油周期過(guò)長(zhǎng)，因潤(rùn)滑油效果下降，易發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸、燒瓦等故障，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行。車用潤(rùn)滑油換油周期的合理確定，對(duì)保證汽車發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)正常運(yùn)行，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命，降低潤(rùn)滑油的消耗及提高運(yùn)輸效率具有重要的意義。

1 國(guó)內(nèi)外汽油機(jī)油換油標(biāo)準(zhǔn)

在潤(rùn)滑油質(zhì)量一定的條件下，其老化變質(zhì)的速度主要取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀況、運(yùn)行工況及工作環(huán)境等因素。車用潤(rùn)滑油隨使用地區(qū)、使用條件的不同，其老化變質(zhì)過(guò)程的快慢也不相同。

目前，國(guó)際上沒(méi)有權(quán)威的組織或機(jī)構(gòu)制定出統(tǒng)一的汽油機(jī)油換油指標(biāo)，國(guó)外一些大汽車公司甚至取消了換油期的規(guī)定，而以車載OBD報(bào)警技術(shù)來(lái)決定是否要換油。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油一般是依據(jù)汽車制造廠商推薦的換油周期即固定周期換油法進(jìn)行更換。這是一種按固定周期強(qiáng)制換油的方法，也是一種國(guó)內(nèi)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)普遍使用的方法。但這種換油方法存在一定的弊端，其一沒(méi)有到期的機(jī)油早已變質(zhì)惡化而未及時(shí)更換，會(huì)加劇機(jī)器的磨損。其二已到期的機(jī)油尚好卻被強(qiáng)制換掉，造成一定的浪費(fèi)。另一種為按質(zhì)換油法，是根據(jù)油質(zhì)老化的程度進(jìn)行換油。這種方法綜合考慮了機(jī)器的技術(shù)和工作狀況、維修質(zhì)量、使用條件、操作水平對(duì)機(jī)器的影響，從而克服了固定周期換油的缺點(diǎn)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的調(diào)查結(jié)果估計(jì)，按質(zhì)換油除節(jié)約潤(rùn)滑油費(fèi)用外，可提高機(jī)械完好率及減少機(jī)械磨損而帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益最少是節(jié)約潤(rùn)滑油費(fèi)用的5倍。隨著我國(guó)汽車保有量的飛速增長(zhǎng)以及國(guó)家對(duì)節(jié)能、環(huán)保、低碳越來(lái)越重視，汽油機(jī)油按質(zhì)換油法勢(shì)在必行。

要想按質(zhì)換油，就必須要有相應(yīng)的換油指標(biāo)。我國(guó)在1994年頒布了汽油機(jī)油換油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8028－94。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了汽油機(jī)油在使用過(guò)程中的換油指標(biāo)，指出使用中的汽油機(jī)油如有一項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了換油指標(biāo)時(shí)就應(yīng)更換新油。但此標(biāo)準(zhǔn)由于頒布的時(shí)間較早，其中規(guī)定的汽油機(jī)油質(zhì)量級(jí)別較低，已不能滿足目前國(guó)內(nèi)潤(rùn)滑油市場(chǎng)上高檔油品的要求，需要對(duì)其進(jìn)行重新的更新和確認(rèn)。針對(duì)這種情況，中國(guó)石油潤(rùn)滑油公司和中國(guó)石化潤(rùn)滑油公司聯(lián)合對(duì)汽油機(jī)油的換油標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重新的確認(rèn)和修改，新版GB/T 8028－2010汽油機(jī)油換油指標(biāo)已于2010年頒布執(zhí)行。中國(guó)石油潤(rùn)滑油公司蘭州潤(rùn)滑油研究開發(fā)中心負(fù)責(zé)對(duì)新版GB/T 8028－2010汽油機(jī)油中的SJ質(zhì)量級(jí)別的汽油機(jī)油開展相關(guān)的實(shí)車試驗(yàn)和換油指標(biāo)的修訂工作。

2 試驗(yàn)原材料及試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)原料

在實(shí)車試驗(yàn)中采用的試驗(yàn)油為SJ 10W－30汽油機(jī)油，油品的全分析數(shù)據(jù)見表1。選用93#汽油作為燃油。

2.2 試驗(yàn)車輛

實(shí)車試驗(yàn)選用三輛不同排量汽油發(fā)動(dòng)機(jī)乘用車。

別克商務(wù):3.0 L六缸電噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī);

奧迪A6:2.4 L六缸電噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī);

奔馳商務(wù):2.0 L四缸電噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。

2.3 試驗(yàn)分析方法(見表2)

表2 試驗(yàn)分析方法

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

運(yùn)動(dòng)黏度是衡量油品油膜強(qiáng)度、流動(dòng)性的重要指標(biāo)，不僅是潤(rùn)滑油質(zhì)量的重要控制指標(biāo)之一，也是監(jiān)控油品換油期的關(guān)鍵項(xiàng)目之一。運(yùn)動(dòng)黏度變化率反映了油品的油膜強(qiáng)度、流動(dòng)性的變化情況，是衡量油品氧化衰變程度的重要分析指標(biāo)之一。試驗(yàn)油樣運(yùn)動(dòng)黏度的變化反映了油品發(fā)生深度氧化、聚合、輕組分揮發(fā)生成油泥以及受燃油稀釋、水污染和機(jī)械剪切的綜合結(jié)果。一方面由于油品不斷氧化變質(zhì)，可能造成油品黏度不斷增長(zhǎng)，會(huì)增大發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力消耗且可能會(huì)堵塞過(guò)濾器，甚至?xí)?lái)泵送困難，從而影響潤(rùn)滑;另一方面由于發(fā)動(dòng)機(jī)的剪切可能造成油品黏度下降，會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)油油膜變薄，潤(rùn)滑性能下降，機(jī)件磨損加大;而由燃油稀釋造成的黏度大幅下降往往會(huì)造成拉缸的后果。因此在試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)對(duì)油品黏度及時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。100運(yùn)動(dòng)黏度變化趨勢(shì)見圖1。

圖1 100運(yùn)動(dòng)黏度變化趨勢(shì)

3.2 燃油稀釋率

車輛在使用過(guò)程中，因種種原因燃料會(huì)部分竄入機(jī)油油底殼，污染發(fā)動(dòng)機(jī)油，而由燃油稀釋造成的發(fā)動(dòng)機(jī)油黏度的大幅下降往往會(huì)造成拉缸的嚴(yán)重后果。對(duì)行車試驗(yàn)結(jié)束時(shí)油底殼機(jī)油的燃油稀釋情況進(jìn)行了分析，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 試驗(yàn)油樣燃油稀釋分析數(shù)據(jù)

試驗(yàn)油樣的燃油稀釋均很小(不大于2%)。通常只有發(fā)動(dòng)機(jī)活塞間隙變大或發(fā)生不正常磨損等異常情況發(fā)生時(shí)，燃油才會(huì)大量的進(jìn)入潤(rùn)滑油中。為了能更好地考察潤(rùn)滑油燃油稀釋率對(duì)潤(rùn)滑油性能的影響，按不同的稀釋比例在新油中添加燃油，對(duì)燃油稀釋對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油油膜強(qiáng)度的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室考察，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

當(dāng)燃油稀釋比例為2%時(shí)，對(duì)油品的運(yùn)動(dòng)黏度和PB值影響不大，但閃點(diǎn)下降幅度非常大;當(dāng)燃油稀釋增加到5%時(shí)，油品運(yùn)動(dòng)黏度已下降了24.48%已達(dá)到換油標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)PB值影響不大;當(dāng)燃油稀釋比例增加到10%時(shí)，油品運(yùn)動(dòng)黏度下降至新油時(shí)的60%，最大無(wú)卡咬負(fù)荷急劇下降，說(shuō)明油品的抗磨性能大幅度受到影響，并且油品運(yùn)動(dòng)黏度下降過(guò)大可能會(huì)造成油膜變薄不穩(wěn)定，造成發(fā)動(dòng)機(jī)的異常磨損嚴(yán)重則可能導(dǎo)致拉缸。綜合上述數(shù)據(jù)并結(jié)合國(guó)內(nèi)車輛的具體情況和行駛條件以及參考國(guó)外油公司的推薦值，暫定SJ汽油機(jī)油燃油稀釋率指標(biāo)定為“大于5.0%”即更換新油。

3.3 閃點(diǎn)

汽油機(jī)油的閃點(diǎn)反映出油品餾分的組成，是確保油品安全運(yùn)輸、儲(chǔ)存的重要數(shù)據(jù)。潤(rùn)滑油在使用中其閃點(diǎn)若有顯著下降，則油品可能發(fā)生燃油稀釋，需引起重視，行車試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)最后的油樣(油底殼樣)開口閃點(diǎn)和閉口閃點(diǎn)分析結(jié)果見表5。

由于試驗(yàn)油樣中不可避免存在燃油稀釋，采用閉口杯法能更有效地檢測(cè)燃油稀釋對(duì)油品閃點(diǎn)的影響。與新油相比，試驗(yàn)油品的閉口閃點(diǎn)數(shù)據(jù)下降幅度遠(yuǎn)大于開口閃點(diǎn)，較直觀地反映了燃油稀釋對(duì)油品閃點(diǎn)的影響。作為反映用油安全的關(guān)鍵指標(biāo)，建議在高檔油中采用閉口閃點(diǎn)作為閃點(diǎn)換油指標(biāo)的測(cè)試方法，在用油無(wú)論是單級(jí)油還是多級(jí)油均采用統(tǒng)一的換油指標(biāo)，為“閉口閃點(diǎn)不低于100”。

3.4 水分

發(fā)動(dòng)機(jī)在做功過(guò)程中，燃料燃燒生成的水汽以及通過(guò)油箱呼吸孔吸入的水汽，無(wú)法避免會(huì)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)油中，帶來(lái)對(duì)油品的污染。當(dāng)油品中水含量較少時(shí)，水分對(duì)油品質(zhì)量的影響較小;隨著油中水分量的增加，有效添加劑被水析出，油品性能下降，油品乳化會(huì)加劇，對(duì)金屬的銹蝕程度也會(huì)逐漸增加，導(dǎo)致機(jī)件表明銹蝕的產(chǎn)生，發(fā)生腐蝕磨損。由于在工作中發(fā)動(dòng)機(jī)油始終處于相對(duì)較高的溫度下(大于80)下，正常情況下油中的水含量均較低，行車試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)最后的油樣(油底殼樣)水含量分析結(jié)果見表6。

表6 行車試驗(yàn)油樣水含量分析

為嚴(yán)格控制使用中發(fā)動(dòng)機(jī)油的水分，減少油品乳化和防止金屬銹蝕、腐蝕磨損等，仍采用GB/T 8028－1994換油指標(biāo)水分“不大于0.2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))”為宜。

3.5 酸值和堿值

油品在使用中受溫度、水分或其他因素的影響，油品會(huì)逐漸老化變質(zhì)。隨著油品老化程度增加，會(huì)產(chǎn)生較多的酸性物質(zhì)，使油品酸值增加;較大量的酸性物質(zhì)還會(huì)對(duì)設(shè)備造成一定程度的腐蝕，并會(huì)在金屬的催化作用下繼續(xù)加速油品的老化狀況，影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。油品的氧化變稠、酸性產(chǎn)物的產(chǎn)生是汽油機(jī)油使用中比較突出的問(wèn)題之一。而油品的堿值是用于中和燃燒生成的強(qiáng)酸性物質(zhì)及油品自身氧化產(chǎn)生的有機(jī)酸，因此堿值的下降直接反映了油品中添加劑有效組分的消耗、使用性能的下降。國(guó)外一些油品公司認(rèn)為當(dāng)油品的堿值低于酸值時(shí)，油品已無(wú)法有效提供中和性能，以此作為換油依據(jù)。油品行車試驗(yàn)的結(jié)果見圖2、圖3。

圖2 SJ汽油機(jī)油總堿值變化趨勢(shì)

圖3 SJ汽油機(jī)油總酸值變化趨勢(shì)

隨著行駛里程的增加，油品總酸值增加而堿值下降，每個(gè)試驗(yàn)油因其使用環(huán)境不同，堿值的下降有快有慢，如奧迪A6試驗(yàn)油樣總堿值在剛4000 km時(shí)已下降了近一半，而別克商務(wù)試驗(yàn)油樣的堿值下降較緩慢，至27000 km試驗(yàn)結(jié)束時(shí)尚有60%堿值余量。為有效保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件，保留酸值增加值大于2.0 mgKOH/g的換油指標(biāo)，同時(shí)針對(duì)高檔汽油機(jī)油，建議不單純以酸值增加值作為換油標(biāo)準(zhǔn)，增加堿值的變化趨勢(shì)來(lái)共同確定是否換油。根據(jù)試驗(yàn)情況，規(guī)定將“油品堿值減去酸值小于0.5 mgKOH/g”也作為換油指標(biāo)之一。

3.6 正戊烷不溶物

正戊烷不溶物是反映油品清凈分散性能的一個(gè)指標(biāo)，三輛不同試驗(yàn)車油樣的行車試驗(yàn)數(shù)據(jù)均表明油品具有良好的清凈分散性能，油品中不溶物含量均未超過(guò)0.5%，結(jié)合國(guó)內(nèi)車輛的具體情況和行駛條件正戊烷不溶物換油指標(biāo)為“大于1.5%”即更換新油。

3.7 鐵、銅含量

由于新油一般不含鐵元素，因此試驗(yàn)油樣中鐵元素的來(lái)源主要是發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸套等零部件的磨損。造成異常磨損、油中鐵含量迅速增大的主要原因有兩種。第一種是設(shè)備本身問(wèn)題，如制造工藝粗糙造成的零部件表面光潔度不高、設(shè)備材質(zhì)問(wèn)題或裝配不當(dāng)，在車輛運(yùn)行時(shí)由于磨損較大造成油中鐵含量增加，且鐵磨損顆粒數(shù)量較多。第二種原因是由于油品在使用中抗磨性能下降、油品老化等導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的磨損，主要包含了一些小直徑的鐵磨損顆?；虼笾睆降蔫F氧化物磨損顆粒(紅色或黑色氧化物磨粒)。見圖4。

油品中銅含量的來(lái)源主要有發(fā)動(dòng)機(jī)軸承的磨損，但由于某些油品配方中可能采用了含銅類添加劑，因此主要對(duì)銅元素的增量進(jìn)行界定。見圖5。

圖4 SJ汽油機(jī)油鐵含量變化趨勢(shì)

圖5 SJ汽油機(jī)油銅含量變化趨勢(shì)

隨著行駛里程的不斷增加，鐵元素和銅元素含量平穩(wěn)增加。結(jié)合油品運(yùn)動(dòng)黏度和酸堿值數(shù)據(jù)，分別將油品的Fe元素含量規(guī)定為“大于或等于70 μg/g”，將銅含量增長(zhǎng)規(guī)定為“大于或等于40 μg/g”作為高檔汽油機(jī)油的換油指標(biāo)之一。

3.8 硅含量

試驗(yàn)油品中硅元素的來(lái)源主要與車輛的行駛環(huán)境有關(guān)，當(dāng)車輛行駛于塵土飛揚(yáng)的惡劣環(huán)境中或空氣濾清器堵塞，都會(huì)造成油中硅含量的大量增加。油中硅含量的增加對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件是不利的，易造成發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的磨料磨損。見圖6。

圖6 SJ汽油機(jī)油硅含量變化趨勢(shì)

除別克商務(wù)試驗(yàn)油樣上的硅含量在25000 km后急劇增加外，其他兩輛車在整個(gè)行駛過(guò)程中油樣隨著行駛里程的不斷增加，硅元素含量呈平穩(wěn)增加的趨勢(shì)，結(jié)合其他性能指標(biāo)將硅含量規(guī)定為“大于或等于30 μg/g”即更換新油。

4 小結(jié)

綜上所述，新版GB/T 8028－2010汽油機(jī)油換油標(biāo)準(zhǔn)中SJ汽油機(jī)油換油指標(biāo)的技術(shù)要求和試驗(yàn)方法見表7。當(dāng)使用中的SJ汽油機(jī)油有一項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到換油指標(biāo)時(shí)應(yīng)更換新油。

Revision of the Oil Change Standard for SJ Gasoline Engine Oil

LI Jing1，YANG Hui－qing2
(1.PetroChina Lanzhou Lubricating Oil R＆D Institute，Lanzhou 730060，China; 2.Shanghai R＆D Center，Lubricant Company，Sinopec Corp.，Shanghai 200080，China)

表7 SJ汽油機(jī)油換油指標(biāo)技術(shù)要求和試驗(yàn)方法(GB/T 8028－2010)

TE626.32

A

2012－05－15。

李靜(1977－)，女，工程師，1999年畢業(yè)于四川大學(xué)精細(xì)化工專業(yè)，現(xiàn)主要從事潤(rùn)滑油及添加劑的研發(fā)工作，已在國(guó)內(nèi)會(huì)議及期刊上發(fā)表論文十余篇。

1002-3119(2012)05-0060-05