高溫高剪切粘度被視為衡量燃油經(jīng)濟性的標準,對于重負荷機油尤甚,大型發(fā)動機在長途車途中大部分時間都處于*高溫狀態(tài)。這意味著w指標,或者叫低溫啟動的粘度指標,在發(fā)動機啟動和預熱時對機油的經(jīng)濟性僅僅起到了次要的作用。大型發(fā)動機的大多粘度損失來自于流體動力潤滑損失,這是因為它們的主軸承、活塞以及缸套面積比較大。因此,高溫高剪切粘度是燃油經(jīng)濟性的決定性因素。摩擦改進劑固然可以使用,然而它在大型發(fā)動機中很可能受限,因為邊界潤滑損失僅占剪切能量損失的小部分,但摩擦改進劑在邊界潤滑狀態(tài)下卻十分活潑。
如何解決各種擺在面前的問題?我們可以使用天然高粘度指數(shù)基礎油,這種基礎油具有良好的剪切穩(wěn)定性,并且可以將高新聚合物的添加量降至。
這意味著為了得到具有成本效益的產(chǎn)品,我們需要投入更多的apiⅲ類,甚至是ⅱ+類基礎油。相比于apiⅱ類基礎油,這兩類基礎油能夠對產(chǎn)品的粘度指數(shù)做出更大的貢獻,同時在達到目的sae標準的前提下將粘度改進劑的添加量降至。此外,與apiⅱ類基礎油,甚至是ⅱ+類基礎油相比,ⅲ類基礎油能夠延長換油期,這是因為它對添加劑具有良好的感受性,尤其是抗氧劑。
在發(fā)達當中,美國具有的重負荷潤滑油市場,該市場由車主和經(jīng)銷商構成。準確地說,這些潤滑油消費者的首要需求是發(fā)動機的可靠性和使用時間。長此以往,這造成了“粘的是好的”說法的誕生,同時人們也認為經(jīng)典的15w-40復級機油能夠給發(fā)動機帶來的保護。
讓我們重新回到關于天然高粘度指數(shù)基礎油的觀點中去,分析一下其中的涵義。ⅱ類15w-40機油在100℃下基礎油粘度約為6.6厘斯。類似的ⅲ類5w-30機油在同樣溫度下基礎油粘度約為5.6厘斯。
在150℃的高溫高剪切狀態(tài)下,對粘度指數(shù)常見的和質量相同的ⅱ類和ⅲ類基礎油進行測試,其基礎油粘度分別為2.8厘斯和2.6厘斯。這兩個粘度值非常接近,用百分數(shù)表示的話,結果*重合。這表明了ⅲ類基礎油具有較為優(yōu)越的粘度指數(shù),當發(fā)動機處于艱難的工況時,它能夠縮小基礎油粘度的差距。
關于使用天然高粘度指數(shù)基礎油的討論,縮小差距這一項可謂是討論的根本之一。
簡單地說,基礎油的粘度會一直存在,但是粘度改進劑的作用卻是暫時的,它取決于使用過程中的聚合物的剪切穩(wěn)定性指數(shù)和可逆的剪切稀化程度。因此,增稠劑并不是越多越好,除非,基礎油本身就具有增稠性能。
保持燃油經(jīng)濟性
如果我們重視重負荷機油的燃油經(jīng)濟性,我們也會把它考慮在內。目前,api cj-4 10w-30機油在諾亞克蒸發(fā)損失測定法中的質量損失分數(shù)為15%,但是其他等級的機油卻只有13%。該值應當用來衡量基礎油的效果,而不應該作為一個力求達到的目標值。
但是新型fa-4機油是個例外,其sae 0w、5w 和10w-xx機油需要達到諾亞克質量損失分數(shù)為13%這個標準。因此,我們需要餾程范圍較大的超高粘度指數(shù)基礎油。對fa-4機油來說,采用質量損失分數(shù)較低的ⅲ類和ⅲ+類高質基礎油可以輕而易舉地達到這個標準,這些基礎油可以降低輕質油蒸發(fā),減少潤滑油半成品的稠化和燃油經(jīng)濟性損失。api重負荷柴油機潤滑油新標準fa-4即將推行,ck-4和fa-4標準將于2016年12月開始許可。
就諾亞克質量損失分數(shù)為13%的0w、5w 和10w-xx ck-4和fa-4機油來看,基礎油的粘度指數(shù)越高,成品潤滑油的粘度就越高,且越容易保持。另外,高粘度指數(shù)的基礎油出現(xiàn)氧化增稠的可能性較少,因為它們對抗氧劑具有良好的感受性。即使是10w-40或者15w-40機油也能從ⅲ類基礎油的某些成分中獲益。
在關注fa-4機油的燃油經(jīng)濟性以及保持經(jīng)濟性的時候,我們不能放過任何一個機會來降低重負荷機油的蒸發(fā)損失。這促使我們采用蒸發(fā)質量損失分數(shù)較小的ⅲ類基礎油作為粘度改進劑濃縮劑的稀釋油,而放棄常用的ⅰ類基礎油,因為該類油會限制硫含量。