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Ⅲ类基础油在重负荷柴油机油领域的应用前景

www.sinolub.com    2016-12-22    中国润滑油信息网

  一直以来,单级机油、SAE 15W-40机油以及其他粘度更高的复级机油占全球重负荷柴油发动机油的比例高于80%。克莱恩公司认为这种情况在短期内不会改变。当然,变化还是有的。API重负荷柴油机润滑油新标准FA-4即将推行,CK-4和FA-4标准将于2016年12月开始许可。



 

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  克莱恩分析了直到2025年重负荷机油的市场走向,以及列举了未来市场倾向APIⅢ类和Ⅳ类基础油的可能性的数据,这都证实了人们对这些新型机油的观望。克莱恩肯定地表示这两类超高粘度指数基础油的需求量会有稍有增长,但是目前增幅仅在1%到6%之间。

  有趣的是,对于目前美国主要的重负荷机油——15W-XX机油(主要是15W-40),克莱恩预测在未来十年内全球的需求量保持不变。美国的市场情况是不是全球走向的缩影?我们还需拭目以待。

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  为什么说法存在差异?

  与粘度等级偏移和基础油分类问题不同的是,对于建立新标准的需求性,OEM厂商在公开会议上和业界内发表的说法存在一些差异。第二十届ICIS世界基础油和润滑油会议上,沃尔沃的安德斯?佩特森博士就制备较低粘度的高效重负荷机油的优劣发表了比较全面的看法。他的主要思想是,较低粘度机油的成膜厚度会引发耐用性问题等等都属于感知风险,而感知风险是可以人为控制的。

  较低粘度的机油确实高效,比如说高温高剪切粘度较低的SAE 5W-30机油在150℃下的粘度范围为2.9到3.2 mPa?s。在欧洲,低粘度机油更有吸引力,一些欧洲的OEM厂商甚至将他们自己研发出来的机油列入ACEA标准润滑油的E系列,他们把制备出来的5W-30机油作为初装油。

  从此事看来,欧洲厂商必然对低粘度机油充满信心,因为他们直到现在仍然将这类机油作为具有产品质量保证的发动机的初装油。虽然制备5W-30机油是为了得到重负荷和长换油周期机油,但其实它们还不是完美的高效机油,因为其高温高剪切粘度高于3.5mPa?s,它们仍然属于ACEA E4机油。

  实际上,目前所有ACEA E系列机油都在遭遇这种情况。据说欧洲的代工厂商正在研发一种号称ACEA F系列的机油以在2016年之后投入使用,它能达到真正的高效和具备较低的高温高剪切粘度,但是目前还处于讨论阶段。

  高温高剪切粘度的重要性

  高温高剪切粘度被视为衡量燃油经济性的标准,对于重负荷机油尤甚,大型发动机在长途车途中大部分时间都处于完全高温状态。这意味着W指标,或者叫低温启动的粘度指标,在发动机启动和预热时对机油的经济性仅仅起到了次要的作用。大型发动机的大多粘度损失来自于流体动力润滑损失,这是因为它们的主轴承、活塞以及缸套面积比较大。因此,高温高剪切粘度是燃油经济性的决定性因素。摩擦改进剂固然可以使用,然而它在大型发动机中很可能受限,因为边界润滑损失仅占剪切能量损失的小部分,但摩擦改进剂在边界润滑状态下却十分活泼。

  如何解决各种摆在面前的问题?我们可以使用天然高粘度指数基础油,这种基础油具有良好的剪切稳定性,并且可以将高新聚合物的添加量降至最低。

  这意味着为了得到具有成本效益的产品,我们需要投入更多的APIⅢ类,甚至是Ⅱ+类基础油。相比于APIⅡ类基础油,这两类基础油能够对产品的粘度指数做出更大的贡献,同时在达到目的SAE标准的前提下将粘度改进剂的添加量降至最低。此外,与APIⅡ类基础油,甚至是Ⅱ+类基础油相比,Ⅲ类基础油能够延长换油期,这是因为它对添加剂具有良好的感受性,尤其是抗氧剂。

  在发达国家当中,美国具有最大的重负荷润滑油市场,该市场由车主和经销商构成。准确地说,这些润滑油消费者的首要需求是发动机的可靠性和使用时间。长此以往,这造成了“粘的是好的”说法的诞生,同时人们也认为经典的15W-40复级机油能够给发动机带来全方位的保护。

  让我们重新回到关于天然高粘度指数基础油的观点中去,分析一下其中的涵义。Ⅱ类15W-40机油在100℃下基础油粘度约为6.6厘斯。类似的Ⅲ类5W-30机油在同样温度下基础油粘度约为5.6厘斯。

  在150℃的高温高剪切状态下,对粘度指数常见的和质量相同的Ⅱ类和Ⅲ类基础油进行测试,其基础油粘度分别为2.8厘斯和2.6厘斯。这两个粘度值非常接近,用百分数表示的话,结果完全重合。这表明了Ⅲ类基础油具有较为优越的粘度指数,当发动机处于艰难的工况时,它能够缩小基础油粘度的差距。

  关于使用天然高粘度指数基础油的讨论,缩小差距这一项可谓是讨论的根本之一。

  简单地说,基础油的粘度会一直存在,但是粘度改进剂的作用却是暂时的,它取决于使用过程中的聚合物的剪切稳定性指数和可逆的剪切稀化程度。因此,增稠剂并不是越多越好,除非,基础油本身就具有增稠性能。

  保持燃油经济性

  如果我们重视重负荷机油的燃油经济性,我们也会把它考虑在内。目前,API CJ-4 10W-30机油在诺亚克蒸发损失测定法中的最大质量损失分数为15%,但是其他等级的机油却只有13%。该值应当用来衡量基础油的效果,而不应该作为一个力求达到的目标值。

  但是新型FA-4机油是个例外,其SAE 0W、5W 和10W-XX机油需要达到诺亚克最大质量损失分数为13%这个标准。因此,我们需要馏程范围较大的超高粘度指数基础油。对FA-4机油来说,采用最大质量损失分数较低的Ⅲ类和Ⅲ+类高质基础油可以轻而易举地达到这个标准,这些基础油可以降低轻质油蒸发,减少润滑油半成品的稠化和燃油经济性损失。

  就诺亚克最大质量损失分数为13%的0W、5W 和10W-XX CK-4和FA-4机油来看,基础油的粘度指数越高,成品润滑油的粘度就越高,且越容易保持。另外,高粘度指数的基础油出现氧化增稠的可能性较少,因为它们对抗氧剂具有良好的感受性。即使是10W-40或者15W-40机油也能从Ⅲ类基础油的某些成分中获益。

  在关注FA-4机油的燃油经济性以及保持经济性的时候,我们不能放过任何一个机会来降低重负荷机油的蒸发损失。这促使我们采用蒸发质量损失分数较小的Ⅲ类基础油作为粘度改进剂浓缩剂的稀释油,而放弃常用的Ⅰ类基础油,因为该类油会限制硫含量。

来源:互联网

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