内燃机车多级五代油的应用研究

　　在国外，铁路机车20W／40多级五代油已经得到了广泛的应用。针对我国机车多次提速和发动机功率不断提高的需求，中国石油大连润滑油研发中心开发出了20W／40铁路内燃机车多级五代油产品，并在国内进行了实际使用试验。

　　试验在上海机务段进行，选择的试验车型为大连机车车辆有限公司生产的DF_4D型机车。其中4091、4490、4127号机车为试验车，使用大连润滑油研究开发中心研发的20W／40多级五代油，试验总运行里程为50余万公里，试验时间达一年。另外3台车为对比车，车号为4084、4010、4088，使用现铁路普遍使用的内燃机车四代油。

　　本研究过程旨在通过进行现场使用试验，将研制的多级五代油产品应用于我国近年不断运用的大功率、高热强度新型机车，协助铁路部门解决其在用油过程中的问题，延长铁路机车油的换油周期，改善机车的用油现状。

　　目前，我国为机车配套的内燃机车柴油机油主要有两个质量等级，分别相当于美国机车保养员协会(ⅢOA)分类的三、四代油。三代单级油主要应用于我国自行设计制造的DF₄、北京、东方红等型机车的润滑；四代单级和多级油则主要应用于GE公司C36-7、四冲程、7FDL型柴油机及我国自行设计的DE_4C、DF₆、DF_4D等机车柴油机的润滑。

　　铁路机车提速后，仍使用四代油或更低级别的柴油机油出现的问题通常是机油粘度增长较快而频繁换油。据北京内燃机务段2001年3～5月份统计，DF₁₀、DF_4D、DE_8B等型机车的换油周期缩短的原因均属由于机油中的烟炱含量较高、油品的分散性较差、油品在苛刻条件下的氧化而引起粘度增长较快而造成。因此，新型机车需使用比四代油更高级别柴油机油。

　　大连润滑油研究开发中心研发的20W／40铁路机车多级五代油系采用高粘度指数基础油和优质清净分散、抗氧、抗磨等多效添加剂复合而成。其实验室模拟评定及台架试验结果与国外同类产品相当。该产品通过了中国石油股份有限公司的验收，其技术标准满足中国石油润滑油公司的企标Q／SY RH2020—2001的要求。

　　试验车使用的机油为大连润滑油研究开发中心自行研制和生产的20W／40铁路内燃机车多级五代油；对比车选用的机油为上海机务段目前的在用四代油。其理化分析数据汇总为表1所列。

　　试验过程中对于试验程序、取样、补油等步骤进行了严格的规定，尽可能消除试验车和对比车可能存在的操作上的人为差异。

　　

表　1　　　多级五代油与四代油的理化分析结果

　　

项目	多级五代 油质量指标	多级五代 油实测值	四代油 实测值	试验 方法
运动粘度(100℃)mm2·s-1	14～16	14.74	15.06	GB/T265
粘度指数	不小于90	-	99	GB/T2541
低温动力粘度(-10℃)/mPa·s	不大于4500	2932	-	GB/T6538
边界泵送湿度/℃	不高于	-15通过	-	GB/T9171
总碱值/mgKOH·g-1	不小于17	18.76	13.30	SH/T0251
闪点(开口) /℃	不低于225	248	281	GB/T3536
倾点/℃	不高于	-20	-11	GB/T3535
水分/%	不大于痕迹	痕迹	痕迹	GB/T260
沉淀物/%	不大于0.01	0.005	0.008	GB/T6531
硫酸盐灰分/%	报告	2.37	-	GB/T2433
钙含量/%	不小于0.53	0.57	0.48	SH/T0270
锌含量/%	不小于0.09	0.13	0.13	SH/T0226
泡沫性(泡沫倾向/泡沫稳定性)/mL·mL-1 24℃ 93℃ 后24℃	不大于25/0 不大于150/0 不大于25/0	0/0 20/0 0/0	20/0 10/0 20/0	GB/T12579
高温磨擦磨损试验(B法)磨擦评价级/mm	不大于0.30	0.067	0.104	SH/T0577
多金属氧化试验(强化法)总评分	不大于7.5	1.41	3.5	SH/T0299
承载能力(失效载荷级)	不小于10	12	-	SH/T0306
剪切安定性试验,运动粘度(100℃)/ mm2·s-1	不小于12.5	14.10	-	SH/T0265
高温氧化和轴瓦腐蚀试验 轴瓦失重/mg 活塞裙部漆膜评分	不大于50 不小于9.0	28.5 9.5	29.9 9.9	GB/T265
高温清净性和搞磨性试验 顶环槽充碳体积/% 加权总评分 活塞环侧向损失/mm	不大于80 不大于300 不大于0.013	65 274 -	- - -	GB/T9933

　　

　　上海机务段DF_4D型机车多年的运行实践表明，目前在用的机车四代油难以满足DF_4D型及DF_4D电喷车的使用要求。由于机车柴油机的强化系数较高，平均有效压力较大，因此，经常出现燃烧不完全、机油中烟炱含量较高、机油氧化速度加快的问题，使用四代油有的仅1万km就因机油粘度超标而换油。经过一年多的行车试验，得出如下结论：

　　(1)大连润滑油研发中心的五代油在3台试验机车的平均换油周期为6．6万km左右，约是四代油的1．7倍以上。如除去4088号对比车较为缓和及试验车4127号较为苛刻的工况外，试验车的换油期达到对比车的3倍。

　　(2)由于试验车和对比车之间的工况差异较大，柴油机的补油量不等，4088号对比车补加新机油的量最多，4127号试验车补加新机油的量最少，工况最苛刻，且试验车中有2台的机油烟炱含量均高于对比车，机油的不溶物含量较高，在这样苛刻的运行工况下，五代油仍能维持较长的换油周期。对于活塞的拆检结果也表明，其优于四代油的活塞加权评分和顶环槽充碳率，说明五代机油具有优良的清净分散性能。

　　(3)通过发射光谱测得五代油的铜含量普遍低于四代油，说明五代油在抑制铜的磨损方面占有优势。

　　(4)大连润滑油研发中心采用优质基础油和高性能清净、分散、抗氧剂等添加剂研制的20W／40铁路内燃机车多级五代油，经实验室模拟试验、柴油机台架试验以及上海机务段DF_4D型机车50万km左右的行车试验表明，满足DF_4D等型号高负荷和高热强度铁路内燃机车的使用，该产品将较四代油更适用于提速后铁路机车的使用。

　　(5)20W／40铁路内燃机车多级五代油一经在我国铁路广泛推广，将能够降低铁路营运成本，具有明显的经济效益和社会效益。