浅谈LNG燃气发动机专用润滑油的重要性!

LNG汽车的开发是一项系统工程。在整个项目中润滑油表面上看充当了一名“无名小卒”。其实还是发动机的“终身伴侣”。润滑油的设计是以满足发动机在各种状态下的正常运转为前提,根据发动机的结构性能,燃料物性与构成,燃烧特性与产物,发动机压缩比与强化系数,排放标准与尾气处理,以及运行环境等等因素做到有机平衡。在国外发动机的每一项重大技术改进与发展,环保标准的每次升级,润滑油必然相与匹配,通过研制、台架和行车试验,再付之应用。气体燃料又不同于汽、柴油,其纯度高,热效率高,燃气温度高,燃烧干净,但其润滑性差,容易造成粘结、磨擦、腐蚀和锈蚀等磨损。如错用普通发动机油,必然带来严重的后果。因此在大面积推广应用LNG汽车的同时,必须加快LNG发动机润滑油的研制与应用。

国家环保总局于2005年4月宣布,北京于当年7月实施中国版的欧Ⅲ标准,2008年实施欧IV标准,比全国其他地区实施欧Ⅲ、欧IV排放标准的时间提前了两年左右,2017年初发布国六排放标准,预计将在一线城市试行。安美科技股份有限公司建于一九九四年,是专业从事高端润滑油液开发、生产的广东高新技术企业,住落在美丽的松山湖国家级高新技术产业园区。在几年成功开发研制LPG和CNG发动机专用油的基础上,又开发研制了液化天然气(LNG)发动机专用润滑油,以适应LNG发动机燃烧室的高温工况和更大的抗磨性,并经在LNG示范公交客车上的使用,已取得显著成效。

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LNG作为优质的车用替代燃料进入发动机世界已势在必行。由于发动机构件的技术发展,专用润滑油也必将应运而生。

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LNG作为车用燃料的优势

LNG作优质的车用燃料,其经济性、安全性、环保性能好,较其它燃气汽车有着明显的优势。

LNG发动机与不同种类的发动机的比较。

在实际应用中,改装的或双燃料的发动机由于压缩比不能到位,混合气热值比汽油低12%,充气效率和空气量减少1~6%,进气量仅为使用汽油时的89.8%,使用普通发动机润滑油时,总动力性能可下降10~20%;由于发动机燃烧温度高,氮氧化物含量高;LNG燃料本身又无润滑性,加剧了发动机阀系的磨损。

下表为不同种类发动机比较:

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LNG发动机使用普通机油容易造成以下问题

(1)燃烧室温度高易氧化、积碳、影响排放

LNG发动机燃烧完全,燃烧室温度比汽/柴油发动机高几十到几百度不等,使用普通汽/柴油机油过快氧化,导致机油品质、粘度下降或润滑失效,气缸温度较高时润滑油容易产生积碳而导致早燃,火花塞积碳会引发发动机异常磨损或故障,也可能加大NOX的排放。

(2)阀门构件易磨损

汽/柴油发动机中的 汽/柴油是以雾状小液滴形态喷入汽缸,对阀门、阀座等部件可起到润滑、冷却作用,LNG则呈气态进入汽缸,不具备液体润滑功能,易使阀门、阀座等部件干涩无润滑,易产生粘结磨损。在高温作用下,普通机油的高灰分添加剂极易在发动机部件表面生成坚硬沉积物,促使发动机异常磨损,火花塞堵塞及阀门积炭,引起发动机爆震,点火失时和阀门喷火;致使发动机动力下降、功率不稳定等,甚至缩短发动机使用寿命。

(3)易形成有害物质

使用普通机油排放尾气中过量的氮氧化物无法解决,加速生成油泥,会造成油路堵塞或生成漆膜等有害物质。特别是装有EGR装置的发动机,极易造成机油质量下降,过滤器堵塞,粘度和酸、碱值失控等趋势。

LNG发动机对专用润滑油的要求

(1)适宜的硫酸盐灰分含量

专用油需选适宜的硫酸盐灰分(要比普通内燃机油的指标低),可防止发动机爆震和早燃,减少发动机的阀系磨损,又不致于造成活塞环和顶环槽积碳增加。

(2)优良的清净分散性

专用油选用高效的清净分散剂和低的灰分/碱值比例,能够保证阀系、活塞、火花塞等部件始终保持高度的清净性,减少积碳等沉淀物的生成,避免由于火花塞积碳而引起的点火提前等发动机故障,特别是高温分散性,其中无灰高温清净分散剂的比例高于汽、柴油机油,保证发动机正常工作。还能控制EGR废气循环装置对机油粘度、烟炱的增长。

(3)优异的抗腐蚀性能

专用油具有良好的总碱值保持能力,保证了发动机在工作过程中不会产生过多的油泥、积碳等有害物质,而且能够随时中和气体燃料在燃烧过程中产生的酸性物质,减少酸性物质对发动机活塞、缸套和铜铅合金的轴承造成的腐蚀磨损。

(4)优良的高温抗氧化和抗硝化能力

由于LNG发动机具有更高的热负荷,混合型的火焰传播方式和更长的火焰持续时间,再加上燃料稀燃,极易生成醛、酮、酸、酯类氧化物和硝化物,油品的氧化、硝化加速了油品的老化变质。因此对机油的抗氧化抗硝化要求极高。高效的高温抗氧剂和金属钝化剂能够保持专用油具有良好的抗氧化和抗硝化能力,延长油品换油期。

(5)良好的润滑性能

由于LNG是以气态进入汽缸,不具备液体润滑功能,LNG比CNG更为纯净,因此自身润滑性能更差,对阀系构件极易磨损,专用润滑油可以起到防止阀门、阀座磨损的作用。专用润滑油充分克服了普通机油的缺陷。

(6)较低的磷含量

专用润滑油控制较低的磷含量,以减少对汽车尾气三元催化剂的污染。

(7)优异的防锈性能

防锈性好可以有效防止发动机铜铅合金轴承锈蚀和腐蚀磨损。

(8)优质的基础油

基础油要求经过深度精制,质量稳定,高粘度指数,具有较好的氧化安定性和硝化安定性,确保延长油品的使用寿命。

综上所述,普通发动机润滑油是无法满足LNG发动机的要求,使用后必然造成发动机油早期变质,产生积碳结焦,阀系、活塞、气缸、轴承等部件摩擦磨损、腐蚀磨损和锈蚀磨损,影响油品的使用寿命和发动机的正常运转。

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