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低粘度机油:助力油耗指标,但也身具挑战

在应对油耗指标方面,低粘度机油的应用已经成为一个行业公认的方向,从40粘度下降到30,甚至可能进一步下降到20,都在各方的考虑之内。可是,单纯的粘度下降,并不足以满足中国市场的实际需求。

“中国会成为对柴油机机油性能最具挑战性的市场之一”,赵沫在报告中指出。一方面中国要求污染物排放方面的规范要求达到并超过欧VI标准,另一方面三阶段和四阶段的燃油经济性方面存在着明确的油耗指标。除此以外,中国的主机厂将换油期紧盯欧洲顶尖车企水准。而柴油发动机在中国却面临着复杂的使用环境,比如参差不齐的燃油质量和工况。并且在2020年之后,由于来自于第四阶段油耗指标和PEMS的现实压力,提升燃油经济性和改善后处理系统的兼容性将成为油品开发的下一个重点。

在追求更严格能耗限值的道路上,发动机硬件的设计有了诸多的改变,如发动机低速化、提升机油温度、控制燃烧时间和启停技术等。这些发动机设计上的改变在提升燃油经济性的同时,却使得发动机油处于更剧烈的氧化环境中。而为了降低发动机内的摩擦损失,就要求采用更低的高温高剪切的粘度(低HTHS),以及更低的粘度级别。这些发动机油的变化会要求更高耐久性。“这些对发动机油提出的新问题,需要新的性能级别来加以应对。”赵沫在报告中提到美国石油标准协会(API)对此颁布了更高等级的柴机油规范,即API CK-4和FA-4。

API CK-4和FA-4是API柴机油序列史上第一次分割出的两套并行规格。API CK-4和FA-4最大的差别在于高温高剪切值,前者大于3.5cP,而后者为2.9至3.2cP。API CK-4可向下兼容用于较老式的发动机,取代API CJ-4,它包含15W-40、10W-30、5W-30和5W-40粘度;另一边API FA-4主要用于新型发动机,为燃油经济型机油类别,包含10W-30和5W-30粘度。

在降低粘度已是一个普遍趋势之下,赵沫在报告中对比了API FA-4规格机油和其它类别机油间节油效果的差别。当粘度从15W-40降低到10W-30或5W-30后,可以获得0.5-1.5%的燃油经济性提升,而如果换成FA-4规格,这个数字将会直接提升至0.9-2.2%。对此,赵沫总结道:“使用API FA-4规格的机油,是一种低投入、易扩展且无需在使用方面做出显著改变的有效节油手段。”此外,他还分享了路博润在中国市场对低粘度机油油耗节省的验证结果。在路博润2016年针对北京路况的一个路试中看到,使用3.1 HTHS的API FA-4规格机油可以得到3%的油耗节省。同时赵沫指出,当对机油配方作进一步优化后,其性能仍有值得期待的提升空间。

在国际上,主机厂都在不同程度地减低机油粘度,而30级别已经成为国际主机厂装车油的主要粘度级别。目前一些主机厂已经将目光投向了比API FA-4更低粘度的发动机油技术。在赵沫对国外主机厂装车油粘度演变的分享中可以看到,更低的高温高剪粘度能够为提升燃油经济性提供进一步的可能。并且在他的预测中,2023年以后的机油高温高剪值将会下探到2.6cP左右。

当机油的粘度降低,油膜的厚度随之会变得更薄,与之相伴随地会产生更复杂的流动和界面效应。此时,发动机油的配方中就需要更多加强磨损保护性能。所以优异的磨损保护是应用低粘度机油的前提条件。路博润对此在DD13发动机上做了和API CJ-4级别的对比测试,发现应用10W-30粘度的API CJ-4油品的缸套上会在早期就出现严重的擦伤痕迹,而使用路博润配方API CK-4和FA-4油品,发动机缸套上出现擦伤的时间是标准限制的6倍之多。“很多API CJ-4规格的机油都设计于10年以前,对新硬件的适用性就会显得捉襟见肘。”

低粘度的机油可以为减少发动机的摩擦功损失。然而,如果单纯地降低粘度,则会给发动机带来一系列的难题。首先机油自身需要提供更强的磨损保护性能,同时在发动机油之外,油压和油泵需要在使用低粘度机油时进行调整,甚至发动机的配合公差和表面处理工艺也是使用低粘度机油时必须考虑的因素。所以赵沫也在报告中指出,“与主机厂的早期合作非常关键,低粘度机油需要与发动机的设计共同开发。”

路博润在柴机油领域有深厚的基础研究和丰富的开发经验,能够助力润滑油厂商和主机厂的油品开发。而路博润在全球范围内针对API CK-4和FA-4产品进行的超过7000万公里的行车实验,涉及多达330辆测试车辆,跨越多个国家和地区,更是对产品可靠性能的有力保证。

 

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