康明斯柴油发电机组润滑油的性能指标

 

摘要：柴油发电机润滑油的性能指标主要有粘度、粘度指数、闪点、凝点、残炭、灰分、酸值（总酸值与强酸值）、腐蚀性、抗氧化安定性、热氧化安定性、总碱值、抗乳化度、机械杂质和水分等十余种。这些指标均按国家规定的试验方法进行测定，它们基本上反映出滑油品质的优劣，在选择和使用滑油时有着重要作用。上述指标中有些与燃油性能指标相同，因此，康明斯发电机公司在本文章中仅介绍滑油特有的一些指标。

 

 

一、润滑油的作用

 

  柴油机中润滑有以下作用：

1、减磨作用  

  在相互运动表面保持一层油膜以减小摩擦。这是润滑的主要作用。

2、冷却作用  

  带走两运动表面因摩擦而产生的热量以及外界传来的热量，保证工作表面的适当温度。

3、清洁作用  

  冲洗运动表面的污物和金属磨粒以保持工作表面清洁。

4、密封作用

  产生的油膜同时可起到密封作用。如活塞与缸套间的油膜除起到润滑作用外，还有助于密封燃烧室空间。

5、防腐作用  

  形成的油膜覆盖在金属表面使空气不能与金属表面接触，防止金属锈蚀。

6、减轻噪音作用

   形成的油膜可起到缓冲作用，避免两表面直接接触，减轻振动与噪音。

7、传递动力作用  

  如推力轴承中推力环与推力块之间的动力油压。

 

二、润滑油的性能指标    

 

1、粘度和粘度指数（VI)

  粘度是滑油最重要的指标。它在很大程度上决定着两个摩擦表面间楔形油膜的形成。长期以来，国外广泛使用按滑油的粘度进行分类的SAE分类法，把发动机用滑油按粘度分成10个等级，如表1所示。ISO（The International Standardization Organization）把滑油按40℃时的运动粘度cSt（mm^２／s）的数值分成18个等级：ISOＶＧ（Ｖiscosity Grade），如表2所示。

表1    滑油的SAE分类法

 

 表2    ISO粘度分类表

  滑油的粘度随温度的升高而降低，这种性能称滑油的粘温特性。对于航行在不同季节和不同纬度的发电机组，柴油机在冷车起动和正常运转时，滑油的工作温度不同，其粘度的大小也不相同，这对保证可靠的润滑影响极大。因而仅以测定温度下的粘度来判断滑油的品质还是不够的，还必须注意粘度随温度的变化规律。研究表明，不同滑油的粘温特性是不同的，如有的滑油温度每升高10℃，粘度能减小四分之三，有的滑油则减小不到一半。若滑油的粘度随温度变化程度小，它就能在比较大的温度范围内满足使用要求，这种滑油的粘温特性就好。

  在国外，通常用粘度指数（VI）来说明滑油的粘温特性。它是通过与两种标准油相比较而得出的。

  粘度指数的物理意义表明，粘度指数大者，则温度变化时其粘度变化小。一般，粘度指数在80以上者称高粘度指数，小于35者为低粘度指数，介于35～80之间者称中间粘度指数。最好的石蜡粘度指数可达124，加入增粘剂（后述）后可高达200以上。

  我国曾用粘度比来评定粘温特性。它是该滑油在50℃和100℃时的运动粘度的比值。粘度比小，表示它在规定温度范围内粘度变化小，质量好。如已知滑油的粘度比，可由曲线法求出相应的粘度指数。

2、酸值和水溶性酸或碱

  滑油中的酸可分为有机酸和无机酸两种。新鲜滑油中的有机酸来源有二：一是原存于石油中的精制时没有全部除去；二是有意识加入的呈酸性的抗氧、抗腐添加剂。使用中滑油的有机酸主要来自于自身氧化而产生的有机酸。有机酸含量少时，对金属无多大腐蚀作用，反而能增加滑油的油性以保持较好的边界润滑性能。当其含量较多时，它就会对一些轴承材料（有色金属及其合金，特别是铅）产生腐蚀作用。无机酸指硫酸，它对金属有强烈腐蚀作用，滑油中一般不允许有硫酸存在。新鲜滑油中可能含有的硫酸是在精制过程中经酸洗和中和后残留下来的；使用中的滑油由于含硫燃油的燃烧产物漏入曲轴箱而可能形成硫酸。

  我国用“酸值”表示滑油中的有机酸含量，用“水溶性酸或碱”表示无机酸或强碱的有无。“酸值”用中和1 g滑油中的酸所需要的氢氧化钾毫克数来表示，单位为mgKOH/g。“水溶性酸”指能溶于水的无机酸（强酸）及低分子有机酸，这种酸几乎对所有金属都有腐蚀作用；水溶性碱是在油品加工时的碱洗剩余物或贮存中污染而生成的，它对铝有腐蚀作用。“水溶性酸或碱”只说明油品呈酸性或碱性，仅用于定性检查。

  国外用总酸值TAN（Total Acid Number）表示有机酸和无机酸的总和，用强酸值SAN（Strong Acid Number）单独表示无机酸的含量。单位均为mgKOH/g。

3、抗乳化度

  淡水漏入滑油经搅拌后使滑油形成乳浊液并生成泡沫，这个过程叫乳化。乳浊液影响润滑性能，加速滑油变质，并在两相界面上吸附机械杂质，污损摩擦表面，加剧部件磨损。滑油的抗乳化度系指滑油在乳化后自动分层（油层和水层）所需的时间（以分计），即滑油的破乳化时间。破乳时间短，抗乳化度就好，反之则差。

4、热氧化安定性和抗氧化安定性

  这两个指标都用来衡量滑油在使用条件下抵抗空气氧化的能力。只是试验方法和应用对象不同。前者，属于薄油层在高温条件下氧化试验，用氧化形成漆膜所需时间（以分计）来表示。我国标准规定用“巴包克法”，系指在规定的高温250℃条件下，空气自由流过薄油层试验油，测定试验油由氧化而生成50%的漆状物所需时间（min），用此时间来评定试验油的热氧化安定性。这种试验方法是模拟气缸壁上的油膜工作条件，适用于柴油机润滑油。抗氧化安全性属于较低温度条件下的厚油层氧化试验，用氧化后生成的沉淀物和酸值来表示。按我国规定系指在125℃条件下，向试验油中通入一定流速的空气或纯氧4 h或8 h，分别测定试验油氧化后生成的沉淀物（%）和酸值（mgKOH/g）。如氧化后沉淀物少、酸值小，则试验油的抗氧化安定性好。这种试验方法模拟液压系统中滑油的工作条件，故用于液压油和透平油等品种。

5、腐蚀度

  腐蚀度用来衡量高温条件下工作的滑油在与氧气充分接触时，对金属（铅）腐蚀的程度。它是柴油机润滑油的一个重要指标。现代柴油机中的铜、铅等合金轴承材料对腐蚀十分敏感，只要滑油中有少量酸就能严重腐蚀轴承。我国标准规定腐蚀度试验用“品克维奇法”，即把试验油加热到140℃，用特制的一定面积的金属片以每分钟15～16次的速度交替地浸在油中和露置在空气中，经过50 h后，测定金属片减少的重量（g/m２）。金属片减少重量越大，滑油的腐蚀性越强，品质越差。

6、碱值

  碱值BN（Base Number）表示滑油碱性的高低。它的单位与酸值相同，也用mgKOH/g表示，但意义相反。碱值表示一克滑油中所含碱性物质相当于氢氧化钾的毫克数。天然矿物油本身无碱性，只有加入碱性添加剂后才呈现碱性。在使用过程中，由于添加剂的损耗，碱值会逐渐降低。

7、浮游性

  浮游性表示含添加剂滑油清洗零件表面胶质炭渣，使之分散为小颗粒而悬浮携带的能力。通常是在专用试验机上在规定条件下进行一定时间的试验，然后根据活塞上的漆膜情况，按0至6七个级别进行评定。0级为活塞非常清洁，没有漆膜形成；6级为严重脏污，活塞完全为漆膜覆盖。

8、抗泡沫性

  抗泡沫性表示在规定试验仪器内以专用泡沫头并通入一定数量的空气测量试验油的起泡体积和消泡时间。滑油在运转时受激烈搅动，使空气混入油中形成泡沫。泡沫过多，除损失滑油外，还会使油泵和轴承引起空泡腐蚀，润滑效能降低，造成轴承烧毁。

 

三、润滑油的质量等级

 

  国外有些国家和有关学会曾经根据滑油的性能特点和工作状态把滑油分成若干质量等级。比较通用的是美国SAE、ASTM和API三方联合公布的一种质量分类方法，称为API分类法。这种分类方法按油品质量和适用机型特点把滑油分为CA、CB、CC和CD四个质量等级。

1、CA：轻载荷柴油机润滑油

  燃用优质燃料并在温和到中等程度条件下运转的柴油机使用。在非增压和优质燃料条件下具有抗轴承腐蚀和防止高温生成沉淀物（漆膜、积炭）的性能。

2、CB：一般负载的柴油机润滑油

  用于温和到中等条件下运转的柴油机。在非增压和使用含硫燃料时，具有抗轴承腐蚀和防高温下形成沉淀物的性能。

3、CC：中等负载柴油机润滑油

  用于中等到苛刻条件下工作的高增压柴油机。具有防高温形成沉积物和防锈防腐蚀的性能。

4、CD：重载荷柴油机润滑油

  用于增压、高速、高功率并要求能非常有效地抑制磨损和防止形成沉积物的柴油机。在使用各种质量燃油的增压柴油机中具有抗轴承腐蚀和防高温形成沉积物的性能。

 

 

总结：

  API分类对柴油机滑油规定了严格的发动机试验方法和标准，滑油必须通过规定的评定项目并合格后，才算符合某一级别。目前，这种分类法已经得到国际上的承认和使用。由于高增压柴油机的发展，使用CD级油已不能满足要求。近年来又研制出比CD级更高的油品，此后命名为CF级。  

康明斯产品性能特点：
结构紧凑的柴油发电机组
皮带传动系统：带有自动张紧机构，使皮带免于保护
连杆：锻造连杆具有最大的结构强度
曲轴：经感应淬火锻造而成的钢制曲轴具有最大的强度和多次重磨能力
缸体：新型高强度设计使缸体的刚度提高32％，具有极高的耐久性
缸套：荣获专利的中止口设计使缸套具有最大的刚度，提高了活塞环的寿命
燃油系统：采用Bosch优质直列柱塞或转子高压油泵和喷油器，具有更高的燃油经济性
涡轮增压器：全部采用Holset增压器，HX40型带整体式废气旁通阀，进一步改善低速反应及动力性
活塞：铝合金活塞镶有两道耐蚀高镍铸铁环槽，提高了活塞和活塞环使用寿命，阳极化处理的活塞顶也有助于提高其耐久性
机油滤清器：组合式全流和旁通弗列加品牌，滤清效果近乎完美，提高了总机耐久性