重載機油之基礎(chǔ)油類型選擇

2017-07-17   來源：潤滑油情報

摘要：API Ⅱ類基礎(chǔ)油和APIⅢ類基礎(chǔ)油的使用促使重載機油低粘化。現(xiàn)在，重載設(shè)備的主要生廠商把出廠預(yù)注的發(fā)動機油從SAE 15W-40機油換成了低粘度SAE 10W-30機油，以達到提高燃料經(jīng)濟性和減少二氧化碳排放的目標.....

    API Ⅱ類基礎(chǔ)油和APIⅢ類基礎(chǔ)油的使用促使重載機油低粘化。現(xiàn)在，重載設(shè)備的主要生廠商把出廠預(yù)注的發(fā)動機油從SAE 15W-40機油換成了低粘度SAE 10W-30機油，以達到提高燃料經(jīng)濟性和減少二氧化碳排放的目標。有些大型車隊經(jīng)營者還把低粘度SAE 10W-30機油作為保養(yǎng)填充油。那么緊接著在18輪貨車上使用SAE 5W復(fù)級機油和SAE 0W復(fù)級機油也指日可待了。根據(jù)預(yù)測，只要Ⅲ類基礎(chǔ)油的供應(yīng)量提高了，接下來就只是時間的問題。

市場變化

目前美國有超過1260萬輛卡車正在使用中。2016年里，新型8級卡車的銷量僅有25萬輛，中型5到7級卡車（包括公共汽車、休閑車和特種車）的銷量為22.9萬輛。預(yù)計在2017年里，6到8級牽引車的銷量將接近50萬輛，它們的燃料幾乎都是柴油。

市場調(diào)研公司克萊恩預(yù)測，在2015年到2025年中，Ⅰ類基礎(chǔ)油在重載機油中的使用率將會下降一半，僅剩10%。但是，Ⅱ類和Ⅱ+類基礎(chǔ)油的使用率將從目前的30%提高到70%，增加兩倍以上。Ⅲ類基礎(chǔ)油的使用率將從4%增加到6%，而Ⅳ類基礎(chǔ)油（PAO油）尚在注冊。

克萊恩預(yù)測，在全球范圍內(nèi)，重載機油產(chǎn)品將慢慢趨向多樣化。根據(jù)現(xiàn)在的趨勢，單級機油正在減少，15W機油站穩(wěn)腳跟，10W和5W機油隨著新型車輛的引進而增加。但是各個地區(qū)的情況都不一樣，粘度等級的變化會變得更加復(fù)雜。

盡管10W-XX和5W-XX型機油正在增多，但是北美地區(qū)主要使用的還是15W-40機油，它占了80%的市場份額。這里不涉及單級機油，即便號稱適用于混合車隊的“通用油”依然在北美市場具有穩(wěn)固的地位。

歐洲的情況與北美相似，但是歐洲市場產(chǎn)品的粘度范圍更廣，具有更多的10W-XX和5W-XX型號機油。單級機油的份額保持穩(wěn)定，約占15%。

亞太地區(qū)和拉美是SAE 15W-40機油的中堅市場，它的份額占了市場總份額的一半，而單級機油的份額在20%到30%之間。SAE 10W機油和其他輕型機油僅占10%，有時甚至更少。

由此看來，在大部分市場中，重載機油才是主流，但北美和歐洲正領(lǐng)先使用輕型機油。而且，在北美地區(qū)，輕型機油的推廣可能引發(fā)雪球效應(yīng)，使得輕型機油的使用率出現(xiàn)超乎預(yù)期的增長。雪佛龍潤滑油相關(guān)人士預(yù)測，在未來幾年里，北美將加大使用SAE 10W-30柴油機油，到了2015年它就能與15W-40機油平分秋色。

到2022年，大多數(shù)公路車隊將會使用API CK-4 SAE 10W-30機油。再過些日子，API的節(jié)能等級機油FA-4 SAE 10W-30將會投入使用。鐘愛輕載柴油機油的業(yè)主運營商和司機也許會晚一些才能接受低粘度機油。

性能比較

毫無疑問，觀察燃料經(jīng)濟性是否提高的關(guān)鍵參數(shù)在于高溫高剪切粘度。一般來說，高溫高剪切粘度的最低值需要達到3.5厘泊。把SAE 15W-40機油和新型CK-4產(chǎn)品的粘度等級降低到與SAE 10W-30機油的相同，這樣就能提高1%到4%的燃料經(jīng)濟性，而且對高溫高剪切粘度沒有影響。降低機油的粘度到SAE 5W-30產(chǎn)品的等級，就可以提高2%到5%的燃料經(jīng)濟性。使用高溫高剪切粘度介于2.9厘泊到3.2厘泊之間的FA-4機油可以大大地提高燃料經(jīng)濟性。

在路博潤和戴姆勒卡車北美公司共同進行的一個實地測試中，一支使用DD-13發(fā)動機的車隊采用了CK-4機油之后，燃料經(jīng)濟性比使用SAE 10W-30和SAE 15W-40機油的時候提高了0.5%到1.5%。

業(yè)內(nèi)有許多人士擔心降低高溫高剪切粘度的最低限制值可能會導(dǎo)致機油不耐用。行業(yè)專家表示，當前油膜厚度、發(fā)動機磨損和低油壓這類潛在問題都已經(jīng)得到解決，并且能夠得到有效控制。這個結(jié)論來源于實地實驗中使用的高溫高剪切粘度為2.6厘泊的機油所表現(xiàn)出來的性能，以及沃爾沃的新型T-13發(fā)動機測試結(jié)果。事實上，歐洲的代工產(chǎn)商把SAE 10W-30機油或者粘度更低的機油作為初裝油，以達到歐洲VI排放法規(guī)的要求�？ㄜ嚺c發(fā)動機生產(chǎn)商依維柯將高溫高剪切粘度為2.1厘泊的SAE 0W-20機油作為初裝油。

北美進行了各種實地實驗、牽引車使用追蹤、底盤測功機工況以及發(fā)動機臺架測試，不斷地反應(yīng)了高溫高剪切粘度較低的產(chǎn)品可以具有較強的耐用性，也具有較高的燃料經(jīng)濟性。去年12月推出了API CK-4和API FA-4標準之后，幾乎所有北美市場的初裝油都換成了SAE CK-4 10W-30產(chǎn)品，或者其他同規(guī)格替代產(chǎn)品，比如邁克卡車的EOS-4.5機油。然而戴姆勒北美公司是個例外，它建議把SAE FA-4 10W-30 機油作為初裝油和保養(yǎng)填充油。

CK-4和FA-4機油的使用壽命較長�；�于2017年的溫室氣體管制制度，發(fā)動機廠商一般建議使用新型機油的車輛可以把換油周期增加5000到15000英里。

API CK-4機油和APIFA-4機油在各方面都很優(yōu)越，除了高溫高剪切粘度。CK-4機油與SAE J300機油一樣，高溫高剪切粘度的最低限制值為3.5厘泊，所以它能夠向下兼容API CJ-4機油和所有早期機油。FA-4機油的高溫高剪切粘度在2.9到3.2厘泊之間，它不能向下兼容。有些代工廠甚至只賦予產(chǎn)品有限的向下兼容，但是2016年之前的車型年的大部分車輛除外，這些車輛的使用者可能會堅持使用CK-4機油。

所有這些聽起來很不錯，但是有些問題仍然有待解決。大量證據(jù)證明，機油的粘度越低，燃料經(jīng)濟性就越好。這是因為粘度越低，基礎(chǔ)油的內(nèi)摩擦就越小，彈性動力損失也就減少了。
舉個更直觀的例子，機油的粘度下降了，汽車排放的溫室氣體減少，燃料經(jīng)濟性將得以提高。

除了耐久性問題之外，輕型機油還面臨著另一個問題：機油的揮發(fā)傾向越強，越容易出現(xiàn)蒸發(fā)損失、油膜增厚和壽命減少問題。那么怎樣才能解決這些問題呢？

就耐久性而言，CK-4機油和FA-4機油在某些方面具備比CJ-4機油更優(yōu)越的性能。它們能夠更好地控制煙炱數(shù)量，因此具有更強的抗氧化性、進氣控制能力以及燃料經(jīng)濟性。然而，因為現(xiàn)在公路柴油的硫含量小于15ppm，所以煙炱控制能力不再重要。

揮發(fā)性問題更加難以解決。它是基礎(chǔ)油固有的特性，不能利用添加劑來避免或者改善。在蒸餾切割中控制基礎(chǔ)油的沸程可以改善揮發(fā)性問題。對于同種粘度的基礎(chǔ)油，它們的揮發(fā)性強弱與餾程的寬度以及基礎(chǔ)油的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。API CJ-4機油的蒸發(fā)損失分數(shù)最大限制值為15%（用ASTM D5800諾亞克蒸發(fā)損失試驗法測試）。而CK-4機油和FA-4機油的蒸發(fā)損失分數(shù)最大限制值為13%。

縮短餾程可以控制基礎(chǔ)油的揮發(fā)性，但是也會造成蒸餾出來的產(chǎn)品減少，因為既然去掉了前餾分，那也該去掉部分后餾分，這樣才能保持粘度不變。

基礎(chǔ)油蒸餾對揮發(fā)性的影響如圖表1所示，表中列出了各類基礎(chǔ)油的諾亞克揮發(fā)損失分數(shù)范圍以作對比。

（節(jié)選自《潤滑油情報》雜志2017年6月刊）