作為發(fā)動(dòng)機(jī)“血液”的發(fā)動(dòng)機(jī)油是確保發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵“部件”。隨著全球化石燃料的日益枯竭和空氣污染的日益嚴(yán)重，環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源成為影響汽車工業(yè)及其他行業(yè)發(fā)展的主要因素。各大設(shè)備原廠商(OEM)利用先進(jìn)的汽車及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，以減少排放、提高燃油經(jīng)濟(jì)性，各國(guó)車輛燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)不斷提高。美國(guó)提出2017-2025階段輕型車燃油經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)約為5.5 L/100km，日本提出到2020年汽車輛平均燃油經(jīng)濟(jì)性提高至約4.93 L/100k——?dú)W盟提出到2020年實(shí)現(xiàn)4.2 L/100 km的燃料經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)，中國(guó)也提出到2020年新增乘用車平均燃油消耗目標(biāo)達(dá)到5 L/100km。
提高汽車燃料經(jīng)濟(jì)性的途徑主要是通過強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、優(yōu)化動(dòng)力總成、提高燃料質(zhì)量及提高潤(rùn)滑油的燃油經(jīng)濟(jì)性等來實(shí)現(xiàn)。潤(rùn)滑油的黏度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性及整機(jī)可靠性起著至關(guān)重要的作用。尤其是近年來一方面，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化指標(biāo)越來越高（升功率、升扭矩逐漸升高），發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷急劇升高，另一方面，在整車輕量化發(fā)展趨勢(shì)下，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來越緊湊。因此，如何在不影響發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)可靠性的前提下，最大限度地優(yōu)化潤(rùn)滑油的黏度成為當(dāng)前需要研究的重要課題。
使用低黏度的潤(rùn)滑油可減少發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦功率損失，從而節(jié)省燃料的消耗，低黏度潤(rùn)滑油被認(rèn)為是當(dāng)前機(jī)動(dòng)車獲得更好的燃料經(jīng)濟(jì)性能的一個(gè)重要因素。國(guó)際汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE）繼2013年對(duì)SAE J300增加了SAE 16黏度等級(jí)后，2015年1月對(duì)SAE J300再次進(jìn)行更新，新增了兩個(gè)更低黏度等級(jí)油品類別，即SAE 8和SAE 12，可見，低黏度等級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油的發(fā)展?jié)摿薮蟆?span>
表1 SAE J300發(fā)動(dòng)機(jī)油黏度等級(jí)分類
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SAE 黏度等級(jí) |
CCS,mPa.s 最高 |
MRV,mPa.s 最高 |
100℃運(yùn)動(dòng)黏度，mm2/s |
HTHS(150℃) mP·s，最低 |
|
|
最低 |
最高 |
||||
|
0W |
6200(-35℃) |
60000(-40℃) |
3.8 |
- |
- |
|
5W |
6600(-30℃) |
60000(-35℃) |
3.8 |
- |
- |
|
10W |
7000(-25℃) |
60000(-30℃) |
4.1 |
- |
- |
|
15W |
7000(-20℃) |
60000(-25℃) |
5.6 |
- |
- |
|
20W |
9500(-15℃) |
60000(-20℃) |
5.6 |
- |
- |
|
25W |
13000(-10℃) |
60000(-15℃) |
9.3 |
- |
- |
|
8 |
|
|
4.0 |
＜6.1 |
1.7 |
|
12 |
|
|
5.0 |
＜7.1 |
2.0 |
|
16 |
|
|
6.1 |
＜8.2 |
2.3 |
|
20 |
|
|
6.9 |
＜9.3 |
2.6 |
|
30 |
|
|
9.3 |
＜12.5 |
2.9 |
|
40 |
|
|
12.5 |
＜16.3 |
3.5(0W/5W/10W-40) |
|
40 |
|
|
12.5 |
＜16.3 |
3.7(15W/20W/25W-40,40) |
|
50 |
|
|
16.3 |
＜21.9 |
3.7 |
|
60 |
|
|
21.9 |
＜26.1 |
3.7 |
國(guó)內(nèi)，SAE xW-30低黏度油品在乘用車中的應(yīng)用已非常普遍，更低黏度油品如SAE 5W-20和0W-20發(fā)動(dòng)機(jī)油已經(jīng)逐步被一些OEM所使用。在國(guó)外，更低黏度油品如SAE xW-16也已逐步市場(chǎng)化。
xW-16、xW-20、xW-30等低黏度油品的使用使得基礎(chǔ)油、黏指劑等的選擇十分重要。發(fā)動(dòng)機(jī)油常用黏指劑類型包括乙丙共聚物(OCP)、苯乙烯－雙烯（HSD）、聚甲基丙烯酸酯（PMA）等。對(duì)低黏度油品，乙丙共聚物(OCP)型黏指劑的應(yīng)用將變得越來越困難，聚甲基丙烯酸酯（PMA）型黏指劑因其基礎(chǔ)油相容性好、低溫性能優(yōu)異、剪切穩(wěn)定性好、節(jié)能效果突出及易于功能化改性等優(yōu)點(diǎn)，是低黏度節(jié)能型發(fā)動(dòng)機(jī)油的首選黏指劑。聚甲基丙烯酸酯（PMA）型黏指劑在發(fā)動(dòng)機(jī)油中的典型應(yīng)用如表２所示。
表2 API SN/GF-5發(fā)動(dòng)機(jī)油
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黏度等級(jí) 加量 % |
0W-20 |
5W-30 |
|
III類混合基礎(chǔ)油 |
86.6 |
85.1 |
|
PMA黏指劑 |
4.5 |
6.0 |
|
復(fù)合劑 |
8.6 |
8.6 |
|
降凝劑 |
0.3 |
0.3 |
|
V100℃，mm2/s |
7.47 |
10.38 |
|
V40℃，mm2/s |
34.65 |
50.86 |
|
VI |
191 |
199 |
|
CCS( -30/35℃)，mPa.s |
5870( -35℃) |
5700( -30℃) |
|
MRV(/35℃), mPa.s |
12900 |
13800 |
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HTHS(150℃)， mPa.s |
2.95 |
3.22 |
需要指出的是，聚甲基丙烯酸酯（PMA）型黏指劑的單體組成、制備工藝、分子量及分子量分布、微觀結(jié)構(gòu)變化等都是影響其在發(fā)動(dòng)機(jī)油中應(yīng)用的重要因素。
