车用内燃机油中基础油的选用探究

　　摘要：基础油在润滑油中占据一大部分，根据美国API协会将基础油分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ这五类，选用具有代表性的400SN、500N、100N、PAO4、KL-15依次为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类基础油为研究对象。文章对车用内燃机油中基础油的选用进行了探究。

　　

　　关键词：内燃机油；基础油；运动粘度；表观粘度；润滑油

　　

　　目前使用最多的基础油有矿物基础油与合成油，按API分类标准分为五类：第一类基础油通过溶剂精制提炼出来的矿物基础油；第二类基础油是经过氢裂解炼出来的矿物基础油；第三类基础油是在二类基础油的基础上进行加氢异构化炼出来的矿物油；第四类基础油是通过石蜡分解法与乙烯合成法制得的合成基础油；第五类基础油指除第四类基础油以外的其他合成油、植物油、再生基础油等的统称。基础油的主要性能为低温性能、粘温性能、剪切安定性、挥发性和清净分散性等。低温性能和粘温性能主要取决于基础油结构组成，而安定性、清净分散性可由添加剂赋予，所以在内燃机油基础油的选择围绕其结构组成而定，基础油的粘温性是其化学组成的函数，用粘度指数来衡量，粘度指数越高说明粘温性能越好，高品质的基础油不仅需要有高粘度指数，还必须具有良好的低温性能，即低倾点、良好的冷启动性的低温泵送性。

　　

　　1 实验部分

　　

　　1.1 试样

　　

　　试样以基础油400SN、500N、100N、PAO4、KL-15为基底；以HSD260共聚物为基底的增稠剂。

　　

　　1.2 试验条件

　　

　　以400SN、500N、100N、PAO4、KL-15四类基础油为基底，在各类基础油中加入增稠剂HSD260共聚物进行调配，调配温度控制在55℃左右，增稠剂的加入量依次为0、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%.

　　

　　对调好的各个试样分别检测100℃时的运动粘度、平行检测五个数，取平均值以及每个试样测其表观粘度。

　　

　　1.3 试验设备

　　

　　试验所需的设备有：电子天平（精确度0.001g）；数显恒温磁力搅拌器；GB/T  265运动粘度测定器；GB/T6538发动机油表观粘度测定器。

　　

　　1.4 试验方法

　　

　　1.4.1 试验标准。基础油的运动粘度测定按《石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法》（GB/T  265）进行；基础油表观粘度测定按《发动机油表观粘度测定法（冷启动模拟机法）》（GB/T 6538）进行。

　　

　　1.4.2 运动粘度测定。将试样转入一支合适系数的毛细管粘度计中，在100℃恒温浴下测定每个试样的运动粘度V_100℃，恒温浴内恒温20分钟后，测定试样从毛细管粘度计中规定体积内流出所需的时间t,因为每支毛细管粘度计的系数都是一个给定值，常数记为C,所以100℃运动粘度为V_100℃=C*t得出试样的运动粘度。

　　

　　1.4.3 表观粘度测定。打开温度和冷却剂流动控制开关，设定测定试样时的温度，将定子冷却，根据实际操作经验，真实温度高于设定温度几个点时，洗净转子将试样用滴管注入注油管，而后启动马达待转子停止时记下读数，即为该试样的表观粘度。

　　

　　2 试验结果与分析

　　

　　以10.5%HSD260共聚物粉末和89.5%150N基础油溶解，得到粘稠性液体HSD260共聚物。以400SN、500N、100N、PAO4、KL-15这五类常用基础油为基底，加入在内燃机油中使用量大的粘指剂HSD260共聚物。

　　

　　2.1 粘指剂HSD260共聚物对这五类基础油运动粘度的影响试样以GB/T  265石油产品运动粘度测定器测试，测试结果如表1所示：

　　

　　

　　

　　由表1所示，粘指剂HSD260共聚物在不同种类基础油中体现的增稠能力是不一样的，这五类基础油中基础粘度小的体现出试样粘度的增长幅度较小，反之，增长幅度较大，在调配各个质量等级与粘度等级的多级内燃机油时，各种类的基础油的混搭调配可降低成本，使配方达到多样化。

　　

　　2.2 粘指剂HSD260共聚物对一类基础油400SN的低温启动影响试样以GB/T  6538发动机油表观粘度测定器测试，测试结果如图1所示：

　　

　　

　　

　　由图1所示，加1~2个百分点的HSD260共聚物使400SN的表观粘度增大，加3~10个百分点的HSD260共聚物，随着加剂量增加400SN表观粘度逐渐减小。结合表1,单一使用400SN配制质量等级较低且低温性能较差的内燃机油可选择此油，400SN在一类基础油中属于粘度适中的基础油，还可与一类基础油中的低粘度油相互搭配配制较低粘度和低温性能较优的内燃机油。高粘度的一类基础油一般用于配制齿轮油。

　　

　　2.3 粘指剂HSD260共聚物对二类基础油500N的低温启动影响试样以GB/T  6538发动机油表观粘度测定器测试，测试结果如图2所示：

　　

　　

　　

　　由图2所示，可以看出随着粘指剂HSD260共聚物加剂量的增加，500N的表观粘度总体是下降的趋势，下降趋势过程中加剂量在达到7个点时500N表观粘度出现反弹，之后又是下降的趋势。结合表1,此基础油的粘度较大，表观粘度也较大，在汽机油和柴机油的配制中运用较广，适用于中高粘度等级机油的配制，但考虑到其表观粘度较大，在低温性能要求高的机油中不适合使用。

　　

　　2.4 粘指剂HSD260共聚物对三类基础油100N的低温启动影响试样以GB/T  6538发动机油表观粘度测定器测试，测试结果如图3所示：

　　

　　

　　

　　由图3所示，随着粘指剂HSD260共聚物的加剂量增加到8个点100N的表观粘度在缓慢的增大，继续增加加剂量至9个点100N表观粘度有明显的下降，继续加大剂量100N表观粘度又有明显上升。结合表1,第三类加氢油100N随着HSD260共聚物粘指剂加剂量的增加，其粘度的上升幅度较小，表观粘度变化也比较小。此类基础油运用于配制低温性能高的内燃机油中，还可与一类、二类粘度较高的基础油混合配制提高内燃机油整体的低温性能。

　　

　　2.5 粘指剂HSD260共聚物对四类基础油PAO4的低温启动影响试样以GB/T  6538发动机油表观粘度测定器测试，测试结果如图4所示：

　　

　　

　　

　　由图4所示，随着粘指剂HSD260共聚物加剂量的增加，PAO4整体的表观粘度在缓慢的上升，变化幅度相对前一二类基础油较小，但与三类基础油相比较变化幅度很相近，能体现出基础粘度相当的加氢基础油与α-烯烃合成油的低温性能随着粘指剂HSD260共聚物的加剂量增加其表观粘度变化幅度都较小。此基础油应为合成型基础油，通常使用在质量级别较高的高档内燃机油中，能满足低粘度级别的内燃机油调和，也能适用于高粘度级别的内燃机油调和。

　　

　　2.6 粘指剂HSD260共聚物对五类基础油KL-15的低温启动影响试样以GB/T  6538发动机油表观粘度测定器测试，测试结果如图5所示：

　　

　　

　　

　　由图5所示，随着粘指剂HSD260共聚物的加剂量增加五类基础油KL-15的表观粘度变化非常小，基本上都在一个值附近波动。从表1观察基础油KL-15可知其粘度的增量比较小，受粘指剂HSD260共聚物的影响较前四类基础油小，其唯一的不足就是低温性能没有加氢油和α-烯烃合成油好，其原因是此基础油为酯类合成油，综合性能都较优异。主要运用于全合成系列内燃机油中，受低温性能的影响在内燃机油中的用量较少，发挥其优良的稳定性能提升体系的综合性能。

　　

　　3 结语

　　

　　（1）粘指剂HSD260共聚物对这五类基础油的增粘能力都有差异，基础粘度小，表现出增粘效果一般，反之增粘效果较强；（2）随着粘指剂HSD260共聚物加剂量的增加，前两类基础油的低温性能都有所改善，三类和四类基础油低温性能有稍微增大的趋势，对五类基础油的低温性能影响较小；（3）一类与二类基础油质量级别相对四类与五类较低，其基础粘度普遍较高，低温性能也相对较差，能与三类基础油搭配调和，主要运用于中低档内燃机油中。四类与五类基础油之间相互弥补主要调和全合成系列内燃机油。三类基础油具有优良的低温性能可与四类五类基础油搭配调和半合成内燃机油。

　　

　　参考文献

　　

　　[1]石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法（GB/T 265-1998）[S].

　　[2]发动机油表观粘度测定法（冷启动模拟机法）（GB/T 6538-2000）[S].