作為發(fā)動機“血液”的發(fā)動機油是確保發(fā)動機正常運轉的關鍵“部件”。隨著全球化石燃料的日益枯竭和空氣污染的日益嚴重，環(huán)境保護和節(jié)約能源成為影響汽車工業(yè)及其他行業(yè)發(fā)展的主要因素。各大設備原廠商(OEM)利用先進的汽車及發(fā)動機技術，以減少排放、提高燃油經濟性，各國車輛燃油經濟性標準不斷提高。美國提出2017-2025階段輕型車燃油經濟性目標約為5.5 L/100km，日本提出到2020年汽車輛平均燃油經濟性提高至約4.93 L/100k——歐盟提出到2020年實現(xiàn)4.2 L/100 km的燃料經濟性目標，中國也提出到2020年新增乘用車平均燃油消耗目標達到5 L/100km。
提高汽車燃料經濟性的途徑主要是通過強化發(fā)動機設計、優(yōu)化動力總成、提高燃料質量及提高潤滑油的燃油經濟性等來實現(xiàn)。潤滑油的黏度對發(fā)動機燃油經濟性及整機可靠性起著至關重要的作用。尤其是近年來一方面，隨著發(fā)動機強化指標越來越高（升功率、升扭矩逐漸升高），發(fā)動機熱負荷和機械負荷急劇升高，另一方面，在整車輕量化發(fā)展趨勢下，發(fā)動機結構設計越來越緊湊。因此，如何在不影響發(fā)動機整機可靠性的前提下，最大限度地優(yōu)化潤滑油的黏度成為當前需要研究的重要課題。
使用低黏度的潤滑油可減少發(fā)動機的摩擦功率損失，從而節(jié)省燃料的消耗，低黏度潤滑油被認為是當前機動車獲得更好的燃料經濟性能的一個重要因素。國際汽車工程師協(xié)會（SAE）繼2013年對SAE J300增加了SAE 16黏度等級后，2015年1月對SAE J300再次進行更新，新增了兩個更低黏度等級油品類別，即SAE 8和SAE 12，可見，低黏度等級發(fā)動機油的發(fā)展?jié)摿薮蟆?span>
表1 SAE J300發(fā)動機油黏度等級分類
|
SAE 黏度等級 |
CCS,mPa.s 最高 |
MRV,mPa.s 最高 |
100℃運動黏度，mm2/s |
HTHS(150℃) mP·s，最低 |
|
|
最低 |
最高 |
||||
|
0W |
6200(-35℃) |
60000(-40℃) |
3.8 |
- |
- |
|
5W |
6600(-30℃) |
60000(-35℃) |
3.8 |
- |
- |
|
10W |
7000(-25℃) |
60000(-30℃) |
4.1 |
- |
- |
|
15W |
7000(-20℃) |
60000(-25℃) |
5.6 |
- |
- |
|
20W |
9500(-15℃) |
60000(-20℃) |
5.6 |
- |
- |
|
25W |
13000(-10℃) |
60000(-15℃) |
9.3 |
- |
- |
|
8 |
|
|
4.0 |
＜6.1 |
1.7 |
|
12 |
|
|
5.0 |
＜7.1 |
2.0 |
|
16 |
|
|
6.1 |
＜8.2 |
2.3 |
|
20 |
|
|
6.9 |
＜9.3 |
2.6 |
|
30 |
|
|
9.3 |
＜12.5 |
2.9 |
|
40 |
|
|
12.5 |
＜16.3 |
3.5(0W/5W/10W-40) |
|
40 |
|
|
12.5 |
＜16.3 |
3.7(15W/20W/25W-40,40) |
|
50 |
|
|
16.3 |
＜21.9 |
3.7 |
|
60 |
|
|
21.9 |
＜26.1 |
3.7 |
國內，SAE xW-30低黏度油品在乘用車中的應用已非常普遍，更低黏度油品如SAE 5W-20和0W-20發(fā)動機油已經逐步被一些OEM所使用。在國外，更低黏度油品如SAE xW-16也已逐步市場化。
xW-16、xW-20、xW-30等低黏度油品的使用使得基礎油、黏指劑等的選擇十分重要。發(fā)動機油常用黏指劑類型包括乙丙共聚物(OCP)、苯乙烯－雙烯（HSD）、聚甲基丙烯酸酯（PMA）等。對低黏度油品，乙丙共聚物(OCP)型黏指劑的應用將變得越來越困難，聚甲基丙烯酸酯（PMA）型黏指劑因其基礎油相容性好、低溫性能優(yōu)異、剪切穩(wěn)定性好、節(jié)能效果突出及易于功能化改性等優(yōu)點，是低黏度節(jié)能型發(fā)動機油的首選黏指劑。聚甲基丙烯酸酯（PMA）型黏指劑在發(fā)動機油中的典型應用如表２所示。
表2 API SN/GF-5發(fā)動機油
|
黏度等級 加量 % |
0W-20 |
5W-30 |
|
III類混合基礎油 |
86.6 |
85.1 |
|
PMA黏指劑 |
4.5 |
6.0 |
|
復合劑 |
8.6 |
8.6 |
|
降凝劑 |
0.3 |
0.3 |
|
V100℃，mm2/s |
7.47 |
10.38 |
|
V40℃，mm2/s |
34.65 |
50.86 |
|
VI |
191 |
199 |
|
CCS( -30/35℃)，mPa.s |
5870( -35℃) |
5700( -30℃) |
|
MRV(/35℃), mPa.s |
12900 |
13800 |
|
HTHS(150℃)， mPa.s |
2.95 |
3.22 |
需要指出的是，聚甲基丙烯酸酯（PMA）型黏指劑的單體組成、制備工藝、分子量及分子量分布、微觀結構變化等都是影響其在發(fā)動機油中應用的重要因素。
