由于能源的極度短缺,以LNG液化天然氣為代表的燃料憑其優(yōu)異的環(huán)保排放性能、高效熱力學(xué)性能以及豐富的儲量得到越來越廣泛的應(yīng)用。LNG重型卡車必將穩(wěn)居新型清潔能源汽車發(fā)展的主流地位。由于燃料的不同造成發(fā)動機(jī)點(diǎn)火方式以及燃燒狀態(tài)的不同,對潤滑的要求也不相同,需要專用的潤滑產(chǎn)品。
1、LNG重型卡車發(fā)動機(jī)及燃料特點(diǎn)
1.1 LNG燃料的基本特性
LNG(液化天然氣)是目前國際上公認(rèn)的優(yōu)質(zhì)、清潔、安全、廉價的能源,在價格、環(huán)保、安全、抗凍性方面具有明顯優(yōu)勢,是汽車發(fā)動機(jī)理想的燃料。LNG與CNG相比,更具安全高效、環(huán)保、續(xù)行里程長等多方面的優(yōu)勢,作為車用燃料與汽油相比,它具有辛烷值高,抗爆性好、燃燒完全、降低運(yùn)輸成本的優(yōu)點(diǎn);與壓縮天然氣相比,液化后的天然氣體積比氣態(tài)體積減少了625倍左右,具有儲存效率高、加一次氣行駛里程是CNG汽車的2倍左右,車載瓶具有壓力小、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。
在世界能源日趨緊張,大氣污染極為嚴(yán)重的今天,LNG重型卡車必將穩(wěn)居新型清潔能源汽車發(fā)展的主流地位。
2.2 LNG重卡發(fā)動機(jī)及其工作特點(diǎn)
LNG重型卡車所用天然氣發(fā)動機(jī)是以柴油機(jī)為基礎(chǔ)開發(fā)的,達(dá)到國三排放、具備國四排放潛力的先進(jìn)重卡動力。以濰柴天然氣發(fā)動機(jī)為例,以天然氣供給系統(tǒng)代替原柴油發(fā)動機(jī)供給系統(tǒng),采用電控系統(tǒng)進(jìn)行稀薄燃燒、閉環(huán)控制,采用電子節(jié)氣門技術(shù),使發(fā)動機(jī)在各工況下均能獲得最佳濃度的混合氣。
LNG重卡發(fā)動機(jī)燃燒室溫度遠(yuǎn)高于使用汽柴油,促使?jié)櫥偷倪^快老化,造成潤滑失效和部件早期磨損。氣門及氣門座部件干澀無潤滑,極易產(chǎn)生過度磨損。排放的尾氣中氮化物多,促進(jìn)機(jī)油過快變質(zhì),油泥增多。
汽(柴)油機(jī)油是按照汽油車、柴油車的發(fā)動機(jī)工作狀況和潤滑特點(diǎn)開發(fā)生產(chǎn)的,不能適應(yīng)燃?xì)獍l(fā)動機(jī)潤滑狀態(tài),如若使用會給發(fā)動機(jī)帶來無法彌補(bǔ)的損傷?偟膩碚f就是具有兩高(高溫、高氮)一難(難潤滑)潤滑特點(diǎn)的LNG重型卡車,必須選用專用潤滑油,而非汽(柴)車所用的機(jī)油。
2、LNG重型卡車發(fā)動機(jī)的潤滑需求
市政用車、工程用車等,因其載重噸位大、使用環(huán)境惡劣,要求發(fā)動機(jī)必須具有高功率、高扭矩、高轉(zhuǎn)速。LNG重卡專用發(fā)動機(jī)潤滑油對以往的發(fā)動機(jī)油提出了更加苛刻的性能要求:
(1)載重噸位大,負(fù)荷提高,這就要求LNG重型卡車發(fā)動機(jī)油具備更好的極壓抗磨性。
(2)重型卡車的工作特點(diǎn)是長時間、遠(yuǎn)距離、高速行駛,易產(chǎn)生高溫,不利于潤滑油膜的形成,并促使發(fā)動機(jī)潤滑油快速氧化高溫、沉積物增多,要求LNG重型卡車發(fā)動機(jī)油具有杰出的熱氧化安定性、抗硝化性和清凈分散性的要求;載荷提高要求LNG重型卡車發(fā)動機(jī)油要具有較高地抗磨性。
(3)若考慮外界工作條件對發(fā)動機(jī)潤滑油的影響,如運(yùn)輸場地粉塵大,不可避免總有一定數(shù)量的粉塵進(jìn)入氣缸壁與活塞之間,構(gòu)成磨料磨損加速氣缸活塞副受到磨損,這就要求LNG重型卡車發(fā)動機(jī)潤滑油必須具有優(yōu)異的清凈分散性及抗磨性能,為LNG重型卡車發(fā)動機(jī)提供全面保護(hù)。
LNG發(fā)動機(jī)專用潤滑油在國內(nèi)還沒有統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量指標(biāo)和相應(yīng)的發(fā)動機(jī)臺架評定方法,只有按照各天燃?xì)獍l(fā)動機(jī)OEM制造商的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)去生產(chǎn);有些其他潤滑油品牌也推出了燃?xì)獍l(fā)動機(jī)油,但是很多這樣的產(chǎn)品都不是完全適用于LNG重型卡車的發(fā)動機(jī)油。LNG重型卡車的開發(fā)是一項系統(tǒng)工程,LNG重型卡車專用發(fā)動機(jī)潤滑油的研制也是其中不可或缺的一部分。在國外發(fā)動機(jī)的每一項重大技術(shù)改進(jìn)與發(fā)展,環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的每次升級,潤滑油必然相與匹配,通過研制、臺架和行車試驗,再付之應(yīng)用。氣體燃料又不同于汽、柴油,其純度高,熱效率高,燃?xì)鉁囟雀,燃燒干凈,但其潤滑性差,容易造成粘結(jié)、磨擦、腐蝕和銹蝕等磨損。潤滑油的設(shè)計是以滿足發(fā)動機(jī)在各種狀態(tài)下的正常運(yùn)轉(zhuǎn)為前提,根據(jù)發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)性能,燃料物性與構(gòu)成,燃燒特性與產(chǎn)物,發(fā)動機(jī)壓縮比與強(qiáng)化系數(shù),排放標(biāo)準(zhǔn)與尾氣處理,以及運(yùn)行環(huán)境等因素做到有機(jī)平衡。
3、市場不斷推高的油價加上刻不容緩的環(huán)保需求,使得燃?xì)獍l(fā)動機(jī)正迎來一個前所未有的發(fā)展機(jī)遇。國內(nèi)LNG重卡增速迅猛,相比汽、柴油發(fā)動機(jī),燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的對潤滑有著特殊的要求,LNG重型卡車對潤滑的要求更高。因此在大面積推廣應(yīng)用LNG重型卡車的同時,必須加快LNG重型卡車發(fā)動機(jī)潤滑油的研制與應(yīng)用。針對LNG重型卡車發(fā)動機(jī)的使用環(huán)境,我們需要對現(xiàn)有發(fā)動機(jī)潤滑油的使用性能進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn),研究出開發(fā)一種性價比高、適用于LNG重型卡車發(fā)動機(jī)潤滑要求的專用發(fā)動機(jī)潤滑油,具有非常重要的現(xiàn)實意義。