黎謙 巫紹寧 何潤

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

【摘 要】隨著國家政策鼓勵加大和環(huán)保要求逐步提高，降低汽車的油耗受到了人們廣泛的關(guān)注。汽車的油耗與發(fā)動機油的性質(zhì)有著密切的關(guān)系，不同黏度的發(fā)動機油對整車燃油經(jīng)濟性有著不同程度的影響。文章針對國內(nèi)某微車選取參比油SM 5W-30和不同規(guī)格的SN 5W-20發(fā)動機油，通過NEDC試驗驗證，得出低黏度的發(fā)動機油對于整車燃油經(jīng)濟性的提升有著重要的意義的結(jié)論。同時，不同發(fā)動機油的規(guī)格與整車燃油經(jīng)濟性沒有必然的聯(lián)系。

【關(guān)鍵詞】發(fā)動機油；黏度；規(guī)格；油耗；NEDC試驗

【中圖分類號】TE626.2 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）07-0123-03

0 引言

隨著第4階段乘用車油耗法規(guī)的實施，到2020年，全國平均乘用車燃油消耗量將降為5 L/100 km左右。目前，國內(nèi)各汽車品牌制造商都開展了降低油耗方法的研究，其中通過發(fā)動機油劑優(yōu)化減小發(fā)動機的摩擦從而提高燃油經(jīng)濟性的方法受到了廣泛的關(guān)注，而低黏度的發(fā)動機油是提高能量效率、獲取更好的燃油經(jīng)濟性的主要解決方案之一。

通過對某款微車選取多款低黏度發(fā)動機油的研究和試驗，本文對低黏度潤滑油對整車油耗的影響進行初步探討。

1 發(fā)動機油黏度選擇的基礎(chǔ)依據(jù)

Stribeck曲線[1]是一個被廣泛熟知的摩擦理論（如圖1所示）。潤滑狀態(tài)分為流體動力潤滑、混合潤滑和邊界潤滑3種狀態(tài)。當施加的力（F）和相對速度（V）保持一定時，隨著潤滑油黏度（η）的降低，潤滑狀態(tài)的變化順序由流體動力潤滑到混合潤滑再到邊界潤滑。

圖1也表達了摩擦系數(shù)隨潤滑狀態(tài)的變化趨勢。在流體動力潤滑的情況下，摩擦系數(shù)隨著黏度的降低而減小，這也是應(yīng)用低黏度潤滑油能夠減小摩擦從而降低油耗的主要理論依據(jù)；當黏度降低到一個臨界點后，潤滑狀態(tài)變?yōu)榛旌蠞櫥蛘哌吔鐫櫥?，從而使摩擦系?shù)迅速增大，此時不僅不會降低摩擦功，反而會造成運動件摩擦加劇，最終導(dǎo)致油耗升高等問題。

根據(jù)以上理論，適當?shù)酿ざ扔兄跐櫥湍さ男纬?。黏度高，有助于油膜形成，使摩擦表面處于流體動壓潤滑狀態(tài)，過高的黏度會使能耗增加；黏度低，雖然有利于減少能源消耗，但過低則不利于油膜形成，使摩擦表面處于邊界潤滑或干摩擦狀態(tài)[2]。

2 試驗研究

2.1 試驗思路

臺架試驗時，將試驗車驅(qū)動輪置于底盤測功機滾筒上，利用底盤測功機滾筒模擬連續(xù)移動的路面，利用底盤測功機加載裝置模擬汽車的行駛阻力，利用底盤測功機飛輪系統(tǒng)模擬汽車的運動慣性，按多工況指定的車速—時間規(guī)范和擋位操作試驗車和底盤測功機，利用底盤測功機測量裝置記錄行程—車速—時間曲線，利用氣體分析儀檢測試驗參數(shù)及油耗，折算出汽車百公里油耗量。

試驗按《汽車燃料消耗量試驗方法第1部分：乘用車燃料消耗量試驗方法》（GB/T 12545. 5—2008）[3]進行（如圖2所示），試驗由4個市區(qū)運轉(zhuǎn)循環(huán)和1個市郊運轉(zhuǎn)循環(huán)組成。

市區(qū)循環(huán)用于模擬汽車在城市中行駛時的工況，城市工況中汽車行駛的最高車速為50 km/h，循環(huán)單元平均車速為19 km/h，變速箱主要使用1、2、3擋。具體的操作規(guī)范參考《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國Ⅲ、Ⅳ階段）》（GB 18352.3—2005）中“表CA.1”所示。市郊循環(huán)用于模擬汽車在市郊和高速公路上行駛時的工況，市郊工況中汽車行駛的最高車速為120 km/h，平均車速為62.6 km/h，主要使用3、4、5擋。具體的操作規(guī)范參考GB 18352.3—2005《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國Ⅲ、Ⅳ階段）》中“表CA.2”所示。

2.2 試驗樣本

2.2.1 車輛基本參數(shù)

本試驗所選用的某微車基本參數(shù)見表1。

2.2.2 發(fā)動機油理化指標

本試驗選取的發(fā)動機油是SM 5W-30，2種SN 5W-20和2種Dexos1 5W-20潤滑油，其中SN 5W-20和Dexos1 5W-20這4種潤滑油分別采用了不同的添加劑技術(shù)路線，分別為SN 5W-20（1）、SN 5W-20（2）、Dexos1 5W-20（1）和Dexos1 5W-20（2）。這5種油樣的主要理化指標對比和黏溫特性曲線分別見表2和圖3所示。

從2組油樣的主要理化指標和黏溫特性曲線可知，在低溫環(huán)境下，SM 5W-30潤滑油的黏度要高于SN 5W-20（1）、SN 5W-20（2）、Dexos1 5W-20（1）和Dexos1 5W-20（2）這4種潤滑油，隨著溫度的逐漸升高，該5種潤滑油的黏度趨近一致。

2.3 試驗設(shè)備

整車排放試驗的試驗對象為使用該發(fā)動機的微型車，試驗設(shè)備為汽車轉(zhuǎn)鼓試驗臺。轉(zhuǎn)鼓試驗臺是利用轉(zhuǎn)鼓滾筒模擬地面，汽車檢測車輪置于轉(zhuǎn)鼓上進行性能檢測的試驗裝置，其示意圖如圖4所示。轉(zhuǎn)鼓試驗臺在進行車輛測試實驗時，汽車與試驗室地面相對靜止，轉(zhuǎn)鼓試驗臺以轉(zhuǎn)鼓滾筒轉(zhuǎn)動的方法形成相對汽車活動的路面，與汽車產(chǎn)生相對運動并吸收驅(qū)動輪的輸出功率。輔助設(shè)備有排氣分析儀、鼓風(fēng)機和燃油消耗劑等。

2.4 試驗結(jié)果

考慮NEDC循環(huán)試驗的精度相對較低，因此每種待測油至少有3組有效試驗結(jié)果，每款發(fā)動機油的最終試驗結(jié)果取有效試驗結(jié)果的平均值，得出的結(jié)果如圖5所示。

通過試驗可以看出，采用了SM 5W-30潤滑油時的整車NEDC油耗均高于另外4種潤滑油，其中相對于SM 5W-30潤滑油，SN 5W-20（1）和SN 5W-20（2）對整車燃油經(jīng)濟性分別提升1.69%和0.28%，Dexos1 5W-20（1）和Dexos1 5W-20（2）對整車燃油經(jīng)濟性分別提升2.82%和0.71%。

3 總結(jié)

根據(jù)上述試驗結(jié)果分析，可以得出以下結(jié)論。

（1）在理論研究上，當潤滑油黏度在合適范圍內(nèi)時，在保證一定油膜厚度的情況下，黏度越低，則發(fā)動機摩擦損耗越小，整車油耗越低。根據(jù)試驗結(jié)果，選取4種低黏度潤滑油后，整車燃油經(jīng)濟性均有不同程度的改善。在NEDC循環(huán)工況下，整車燃油消耗量降低了0.28%～2.82%。因此，發(fā)動機油的低黏化對于整車燃油經(jīng)濟性的提升有著積極的影響。

（2）Dexos1 5W-20和SN 5W-20雖處于同樣的質(zhì)量級別，但是Dexos1規(guī)格明顯要求高于API規(guī)格，而從試驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，Dexos1規(guī)格相對于API規(guī)格而言，對整車燃油經(jīng)濟性的提升沒有必然聯(lián)系。

參 考 文 獻

[1]Kobayashi N，Suzuki T，karmoka R，et al.Study ofFuture Engine Oil（First Report）：Future Engine Oil Sc-enario[R].SAE Technical Paper，2007.

[2]粟斌，史永剛，徐金龍等.發(fā)動機潤滑油黏度等級對其性能的影響[J].潤滑與密封，2011，36（1）：92-94.

[3]GB/T 12545.5—2008，汽車燃料消耗量試驗方法第1部分：乘用車燃料消耗量試驗方法[S].

[責任編輯：陳澤琦]

【作者簡介】黎謙，男，四川宜賓人，碩士，上汽通用五菱汽車股份有限公司工程師，研究方向：整車性能開發(fā)；巫紹寧，男，廣西賓陽人，碩士，上汽通用五菱汽車股份有限公司工程師，研究方向：整車性能開發(fā)；何潤，男，四川雅安人，本科，上汽通用五菱汽車股份有限公司工程師，研究方向：整車節(jié)油技術(shù)。