车用发动机润滑油减摩抗磨性能劣化试验

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.04.017

摘要/Abstract

摘要：

减摩抗磨性能是确定发动机润滑油换油周期的关键。本文在行车试验和发动机润滑油样品采集的基础上，采用试验方法开展发动机润滑油减摩抗磨性能变化规律和劣化机理的研究。首先，对所采集油样根据标准要求进行了换油指标测试，发现达到换油周期时，行车试验的发动机润滑油均未超过换油指标限值。然后，利用SRV微动摩擦磨损试验机和四球摩擦磨损试验机对油样的摩擦学性能进行了试验，结果表明发动机润滑油在推荐的服役寿命周期内，存在减摩、抗磨性能最佳的使用里程或时间，此时摩擦因数最小、磨损量最少。最后，使用扫描电子显微镜、EDAX能谱仪对磨痕表面进行表征，以及从发动机润滑油运动黏度变化的角度，分析车用发动机润滑油减摩抗磨性能劣化的内在机理，基础油分子热分解、剪切断裂和热聚合作用是发动机润滑油摩擦因数变化的关键，而抗磨性能变化主要原因是极压抗磨添加剂浓度和摩擦化学反应。该研究结论对于发动机润滑油开发和换油周期确定具有一定理论意义和工程应用价值。

关键词: 摩擦磨损, 发动机润滑油, 行车试验, 劣化机理, 试验研究

Abstract:

Antifriction and anti-wear performance is the key to determine the oil change cycle of vehicle engine oils. Based on driving tests and sample collection of engine oils， the evolution rules and degradation mechanisms of antifriction and anti-wear performance of vehicle engine oils are studied by test methods. Firstly， the collected oil samples are tested according to the standard requirements of oil changing， and it is found that the engine oils in the running test is within the oil change index limit when reaching the oil change cycle. Then， the tribological performance tests of the oil samples are carried out using SRV micro motion friction and wear testing machine and four-ball friction and wear testing machine. The results show that there is a service range or time with the best tribological performance during the service life cycle of the engine oil， where the friction coefficient is the smallest and the wear volume is the least. Finally， wear track is characterized and analyzed using scanning electron microscopy and EDAX energy spectrometer， and from the perspective of the change of kinetic viscosity of engine oil， the internal mechanism of the deterioration of antifriction and anti-wear performance of engine oil is analyzed. The thermal decomposition， shear fracture and thermal polymerization of base oil molecules are the keys to the change of friction coefficient of engine oil. The main reason for the change of anti-wear properties is the concentration of extreme pressure anti-wear additives and frictional chemical reaction. The research conclusion of this paper has certain theoretical significance and engineering application value for engine oil development and oil change cycle determination.

Key words: friction and wear, vehicle engine oil, road test, deterioration mechanism, experimental study

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图/表 10

表1

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参考文献 17

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项目	试验车1	试验车2	试验车3
车辆型号	上汽斯柯达昕锐	一汽大众迈腾	陕汽德龙X3000牵引车
发动机类型	汽油机	汽油机	柴油机
发动机排量/L	1.6	2.0	12.54
车辆生产日期	2018.04	2018.11	2021.08
发动机进气方式	自然吸气	涡轮增压	涡轮增压
发动机润滑油	壳牌HX5 API SN/5W-30	壳牌“超凡喜力” API SP/SAE5W-40	美孚“黑霸王” API CI-4/SAE15W-40
基础油类型	矿物油	全合成基础油	全合成基础油
采样初始里程/km	52 120	166 482	74 592

试验车1		试验车2		试验车3
编号	间隔里程/ km	编号	间隔里程/ km	编号	间隔里程/ km
A0	0	B0	0	C0	0
A1	1 000	B1	3 000	C1	8 000
A2	2 000	B2	5 000	C2	15 000
A3	3 000	B3	7 000	C3	21 000
A4	4 000	B4	8 000	C4	25 000
A5	5 000	B5	10 000	C5	30 000
A6	6 000	B6	12 000	C6	32 000
				C7	34 000

项目	A0	A5	A6	B0	B5	B6	C0	C5	C7	换油指标		试验方法	单位
项目	A0	A5	A6	B0	B5	B6	C0	C5	C7	汽油机油	柴油机油	试验方法	单位
100 ℃运动黏度	11.97	10.13	10.35	14.53	13.27	13.85	14.03	13.40	13.83			GB/T 265	mm²/s
运动黏度变化率	0	-6.72	-4.70	0	-8.67	-4.68	0	-4.49	-1.43	<±20	<±20	GB/T 261	%
闭口闪点	216	220	219	238	234	240	232	240	236	<100	<130	SH/T 0474	℃
酸值增值（以KOH计）	0	1.06	1.21	0	0.77	0.81	0	1.36	1.42	>2.0	>2.5	GB/T 7304	mg/g
碱值下降率							0	22.33	25.69		＞50	SH/T 0251	%
水分（质量分数）	痕迹	痕迹	痕迹	痕迹	痕迹	痕迹	痕迹	痕迹	痕迹	＞0.2	＞0.2	GB/T 260	%
铁含量	0	22	24	0	26	27	0	67	69	>70	>150	GB/T 17476	μg/g
铜含量	0	11	12	0	12	14	0	31	32	>40	>50
铝含量	0	3	4	0	2	3	0	3	4	>30	>30
硅含量	0	5	6	0	8	9	0	16	18	>30	>30

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