發(fā)動機油黏度和規(guī)格對整車燃油經(jīng)濟性的影響

黎謙 巫紹寧 何潤

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

【摘 要】隨著國家政策鼓勵加大和環(huán)保要求逐步提高，降低汽車的油耗受到了人們廣泛的關注。汽車的油耗與發(fā)動機油的性質(zhì)有著密切的關系，不同黏度的發(fā)動機油對整車燃油經(jīng)濟性有著不同程度的影響。文章針對國內(nèi)某微車選取參比油SM 5W-30和不同規(guī)格的SN 5W-20發(fā)動機油，通過NEDC試驗驗證，得出低黏度的發(fā)動機油對于整車燃油經(jīng)濟性的提升有著重要的意義的結論。同時，不同發(fā)動機油的規(guī)格與整車燃油經(jīng)濟性沒有必然的聯(lián)系。

【關鍵詞】發(fā)動機油；黏度；規(guī)格；油耗；NEDC試驗

【中圖分類號】TE626.2 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）07-0123-03

0 引言

隨著第4階段乘用車油耗法規(guī)的實施，到2020年，全國平均乘用車燃油消耗量將降為5 L/100 km左右。目前，國內(nèi)各汽車品牌制造商都開展了降低油耗方法的研究，其中通過發(fā)動機油劑優(yōu)化減小發(fā)動機的摩擦從而提高燃油經(jīng)濟性的方法受到了廣泛的關注，而低黏度的發(fā)動機油是提高能量效率、獲取更好的燃油經(jīng)濟性的主要解決方案之一。

通過對某款微車選取多款低黏度發(fā)動機油的研究和試驗，本文對低黏度潤滑油對整車油耗的影響進行初步探討。

1 發(fā)動機油黏度選擇的基礎依據(jù)

Stribeck曲線[1]是一個被廣泛熟知的摩擦理論（如圖1所示）。潤滑狀態(tài)分為流體動力潤滑、混合潤滑和邊界潤滑3種狀態(tài)。當施加的力（F）和相對速度（V）保持一定時，隨著潤滑油黏度（η）的降低，潤滑狀態(tài)的變化順序由流體動力潤滑到混合潤滑再到邊界潤滑。

圖1也表達了摩擦系數(shù)隨潤滑狀態(tài)的變化趨勢。在流體動力潤滑的情況下，摩擦系數(shù)隨著黏度的降低而減小，這也是應用低黏度潤滑油能夠減小摩擦從而降低油耗的主要理論依據(jù)；當黏度降低到一個臨界點后，潤滑狀態(tài)變?yōu)榛旌蠞櫥蛘哌吔鐫櫥瑥亩鼓Σ料禂?shù)迅速增大，此時不僅不會降低摩擦功，反而會造成運動件摩擦加劇，最終導致油耗升高等問題。

根據(jù)以上理論，適當?shù)酿ざ扔兄跐櫥湍さ男纬?。黏度高，有助于油膜形成，使摩擦表面處于流體動壓潤滑狀態(tài)，過高的黏度會使能耗增加；黏度低，雖然有利于減少能源消耗，但過低則不利于油膜形成，使摩擦表面處于邊界潤滑或干摩擦狀態(tài)[2]。

2 試驗研究

2.1 試驗思路

臺架試驗時，將試驗車驅動輪置于底盤測功機滾筒上，利用底盤測功機滾筒模擬連續(xù)移動的路面，利用底盤測功機加載裝置模擬汽車的行駛阻力，利用底盤測功機飛輪系統(tǒng)模擬汽車的運動慣性，按多工況指定的車速—時間規(guī)范和擋位操作試驗車和底盤測功機，利用底盤測功機測量裝置記錄行程—車速—時間曲線，利用氣體分析儀檢測試驗參數(shù)及油耗，折算出汽車百公里油耗量。

試驗按《汽車燃料消耗量試驗方法第1部分：乘用車燃料消耗量試驗方法》（GB/T 12545. 5—2008）[3]進行（如圖2所示），試驗由4個市區(qū)運轉循環(huán)和1個市郊運轉循環(huán)組成。

市區(qū)循環(huán)用于模擬汽車在城市中行駛時的工況，城市工況中汽車行駛的最高車速為50 km/h，循環(huán)單元平均車速為19 km/h，變速箱主要使用1、2、3擋。具體的操作規(guī)范參考《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國Ⅲ、Ⅳ階段）》（GB 18352.3—2005）中“表CA.1”所示。市郊循環(huán)用于模擬汽車在市郊和高速公路上行駛時的工況，市郊工況中汽車行駛的最高車速為120 km/h，平均車速為62.6 km/h，主要使用3、4、5擋。具體的操作規(guī)范參考GB 18352.3—2005《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國Ⅲ、Ⅳ階段）》中“表CA.2”所示。

2.2 試驗樣本

2.2.1 車輛基本參數(shù)

本試驗所選用的某微車基本參數(shù)見表1。

2.2.2 發(fā)動機油理化指標

本試驗選取的發(fā)動機油是SM 5W-30，2種SN 5W-20和2種Dexos1 5W-20潤滑油，其中SN 5W-20和Dexos1 5W-20這4種潤滑油分別采用了不同的添加劑技術路線，分別為SN 5W-20（1）、SN 5W-20（2）、Dexos1 5W-20（1）和Dexos1 5W-20（2）。這5種油樣的主要理化指標對比和黏溫特性曲線分別見表2和圖3所示。

從2組油樣的主要理化指標和黏溫特性曲線可知，在低溫環(huán)境下，SM 5W-30潤滑油的黏度要高于SN 5W-20（1）、SN 5W-20（2）、Dexos1 5W-20（1）和Dexos1 5W-20（2）這4種潤滑油，隨著溫度的逐漸升高，該5種潤滑油的黏度趨近一致。

2.3 試驗設備

整車排放試驗的試驗對象為使用該發(fā)動機的微型車，試驗設備為汽車轉鼓試驗臺。轉鼓試驗臺是利用轉鼓滾筒模擬地面，汽車檢測車輪置于轉鼓上進行性能檢測的試驗裝置，其示意圖如圖4所示。轉鼓試驗臺在進行車輛測試實驗時，汽車與試驗室地面相對靜止，轉鼓試驗臺以轉鼓滾筒轉動的方法形成相對汽車活動的路面，與汽車產(chǎn)生相對運動并吸收驅動輪的輸出功率。輔助設備有排氣分析儀、鼓風機和燃油消耗劑等。

2.4 試驗結果

考慮NEDC循環(huán)試驗的精度相對較低，因此每種待測油至少有3組有效試驗結果，每款發(fā)動機油的最終試驗結果取有效試驗結果的平均值，得出的結果如圖5所示。

通過試驗可以看出，采用了SM 5W-30潤滑油時的整車NEDC油耗均高于另外4種潤滑油，其中相對于SM 5W-30潤滑油，SN 5W-20（1）和SN 5W-20（2）對整車燃油經(jīng)濟性分別提升1.69%和0.28%，Dexos1 5W-20（1）和Dexos1 5W-20（2）對整車燃油經(jīng)濟性分別提升2.82%和0.71%。

3 總結

根據(jù)上述試驗結果分析，可以得出以下結論。

（1）在理論研究上，當潤滑油黏度在合適范圍內(nèi)時，在保證一定油膜厚度的情況下，黏度越低，則發(fā)動機摩擦損耗越小，整車油耗越低。根據(jù)試驗結果，選取4種低黏度潤滑油后，整車燃油經(jīng)濟性均有不同程度的改善。在NEDC循環(huán)工況下，整車燃油消耗量降低了0.28%～2.82%。因此，發(fā)動機油的低黏化對于整車燃油經(jīng)濟性的提升有著積極的影響。

（2）Dexos1 5W-20和SN 5W-20雖處于同樣的質(zhì)量級別，但是Dexos1規(guī)格明顯要求高于API規(guī)格，而從試驗結果可以發(fā)現(xiàn)，Dexos1規(guī)格相對于API規(guī)格而言，對整車燃油經(jīng)濟性的提升沒有必然聯(lián)系。

參 考 文 獻

[1]Kobayashi N，Suzuki T，karmoka R，et al.Study ofFuture Engine Oil（First Report）：Future Engine Oil Sc-enario[R].SAE Technical Paper，2007.

[2]粟斌，史永剛，徐金龍等.發(fā)動機潤滑油黏度等級對其性能的影響[J].潤滑與密封，2011，36（1）：92-94.

[3]GB/T 12545.5—2008，汽車燃料消耗量試驗方法第1部分：乘用車燃料消耗量試驗方法[S].

[責任編輯：陳澤琦]

【作者簡介】黎謙，男，四川宜賓人，碩士，上汽通用五菱汽車股份有限公司工程師，研究方向：整車性能開發(fā)；巫紹寧，男，廣西賓陽人，碩士，上汽通用五菱汽車股份有限公司工程師，研究方向：整車性能開發(fā)；何潤，男，四川雅安人，本科，上汽通用五菱汽車股份有限公司工程師，研究方向：整車節(jié)油技術。