铁路内燃机车多级五代柴油机油_王丹

第27卷, 第2期　　　　　　　　　中国铁道科学2006年3月　　　　　　　　　CH INA RAILWAY SCIENCE

文章编号:1001-4632(2006) 02-00104-06

Vo l . 27No . 2　

M arch , 2006　

铁路内燃机车多级五代柴油机油

王　丹1, 李卫东1, 刘宏业1, 马晓明2, 张　红1, 蔺　利1

(1. 铁道科学研究院金属及化学研究所, 北京　100081; 2. 上海铁路局机务处, 上海　200071) 　　摘　要:参照美国机车维修者协会(L M OA )、美国机车生产厂家G E 公司和G M 公司铁路内燃机车五代油的技术规格, 确定研制的五代油暂行技术指标。通过一系列的性能筛选评定试验, 包括氧化安定试验、青铜—钢摩擦磨损试验、四球磨损试验、转盘清净性试验和烟炱分散试验, 经多次筛选, 确定出五代油的配方。并进行L —38轴瓦腐蚀性和1G 2高温清净性发动机台架试验。在为期20个月DF 4D 机车的现场行车试验中, 对四代油和五代油两种在用油进行理化、红外光谱、发射光谱和铁谱分析, 还对柴油机的动力组进行拆检:连杆轴瓦和活塞环称重、活塞清净性评分, 综合考察机油的抗氧、抗磨和清净分散性能。行车试验验证使用五代油可以减少机油中烟炱凝聚的几率, 降低粘度增长的速度。研究结果表明, 研制的五代油具有较好的抗氧、抗磨和清净分散性能, 粘度增长得以抑制, 延长了机油的使用寿命。　　关键词:多级五代柴油机油; 内燃机车; 烟炱; 粘度　　中图分类号:U 262. 24:U262. 11　　文献标识码:A

　　20世纪80年代末, 美国雪佛隆石油添加剂公司最先推出铁路内燃机车多级五代柴油机油(以下简称五代油), 并于90年代初开始推广使用。在这之后, 美国阿莫科石油公司、英荷壳牌等石油公司相继开发五代油产品, 其抗氧、抗磨性有较大幅度的提高, 换油期延长一倍车已全部使用五代油。

-1

[1]

期的研究目的。

1　铁路内燃机车多级五代柴油机油暂行技术指标

　　参照美国机车维修者协会(LMOA )、美国机车生产厂家GE 公司和GM 公司的铁路内燃机车五代油的技术规格, 确定研制的多级五代油暂行技术指标, 其中的一些项目列于表1。

。目前美国铁路内燃机

我国铁路已经历5次大提速, 速度160km h 及其以上的提速线路增加到6400多km 。近年来国内机车厂研制出大功率、高强化机车柴油机, 如大连机车厂生产的12V280ZJ 柴油机, 戚墅堰机车厂生产的16V280ZJB 柴油机。今后铁道部还将进口一批大功率内燃机车, 以满足提速、重载以及青藏铁路机车的需要。为了解决某些车型柴油机油换油期短, 以及今后进口机车柴油机油国产化的问题, 需要进行五代油的研究工作。为此, 我们对五代油配方进行了大量的评定筛选, 并通过了L —38和1G2发动机台架试验。2002年6月在上海铁路局进行20个月的DF 4D 机车现场行车试验, 试验证明五代油的换油期比四代油延长约70%,达到预

　收稿日期:2005-05-16

　基金项目:铁道部科技研究开发计划项目(2001J030) 　作者简介:王丹(1954—),女, 重庆人, 研究员。

2　铁路内燃机车多级五代油的研制及

评定

　　与四代油相比, 国外五代油主要提高油品的抗氧性、抗磨性, 以适应延长换油期的需要[2]。我国进口的ND 5机车和国产DF 4D 机车由于柴油机的强化系数比较高(ND 5是91. 2, DF 4D 是89. 6), 机油和燃油消耗之比又较低, 车况苛刻, 换油期比较短。尤其是DF 4D 机车柴油机窜烟严重, 机油因粘度增加过快而提前报废。根据这种情况, 研制的五

第2期　　　　　　　　　　　　　　　　　铁路内燃机车多级五代柴油机油表1　铁路内燃机车多级五代柴油机油主要暂行技术指标

项目

运动粘度, 100℃/(mm 2 s -1) 低温(-10℃) 动力粘度/(M Pa s ) 低温泵送温度/℃倾点/℃钙含量/%锌含量/%

总碱值TBN /(mg g -1) 氧化安定性试验

(超强化24h ), 总评分青铜—钢摩擦磨损试验综合评价值

轴瓦腐蚀试验(L -38) 轴瓦失重/mg 活塞裙部漆膜评分

剪切安定性, 10h 后取样,

100℃运动粘度/(mm 2 s -1) 高温清净性试验/1G2顶环槽积炭填充率/(V %) 总加权评分

≯80≯300

GB /T9933

≯50≮9. 0≮12. 5

SH /T0265

20W /40多级

试验方法

五代油14～16≯4500≯-15≯-18≥0. 48≥0. 13≮13≯6≯0. 2

GB /T265　GB /T6538GB /T9171GB /T3535SH /T0309SH /T0309

TB /T2545SH /T0299SH /T0577

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氧化。在高温条件下, 润滑油迅速氧化分解, 在活塞上形成漆膜、积炭等沉积物。差热分析是在固定的升温速度条件下, 通空气或氧气, 以润滑油与参比物的温差测定氧化起始温度和分解温度。2. 2　摩擦磨损试验

既要延长换油期而又不增加柴油机零部件的磨损, 这对五代油的抗磨性提出新的要求。我们选用了3种摩擦磨损试验方法:青铜—钢摩擦磨损试验模拟柴油机铜铅锡合金轴瓦的磨损情况; 四球长磨试验与活塞、缸套之间的磨损有一定的对应性[4]; 低速重负荷四球试验与凸轮轴边界润滑有很好的对应性。

2. 3　高温清净性试验

成漆板试验是模拟发动机活塞顶环槽成漆、成焦的过程。转盘试验模拟活塞高、中、低温区成漆的情况, 与1G2发动机试验有很好的对应性, 总评分超过300为失败。2. 4　分散性试验

斑点试验和含烟炱机油的粘度增加试验, 考察油品对外来污染物(主要是烟炱) 的分散能力。2. 5　综合评定试验结果

综合上述抗氧、抗磨、清净分散性能试验, 经多次筛选, 确定五代油的配方, 并与现用的多级四代油和国外一家石油公司的五代油对比, 3种油的理化、性能评定和发动机台架试验结果列在表2。　　从表2结果来看, 研制的五代油的抗氧、抗磨以及分散性均好于现用四代油, 并通过了1G2和L —38发动机台架试验。

代油除了提高抗氧性、抗磨性外, 还要提高烟炱的分散能力, 以降低粘度增长的速度。

　　根据五代油的性能特点, 使用的评定试验项目如下:

1) 氧化安定性试验;

2) 差热分析试验;

3) 青铜—钢摩擦磨损试验; 4) 四球长磨试验;

5) 低速重负荷四球试验; 6) 成漆板试验; 7) 转盘试验; 8) 斑点试验;

9) 含烟炱机油的粘度增加试验。2. 1　氧化试验

柴油机油的氧化一般分为较低温度下缓慢进行的厚油层氧化和较高温度下活塞区域的薄油层氧化。

柴油机油最常用的氧化安定性试验方法(SH /T0299), 是20世纪70年代制定的, 属于厚层氧化试验, 试验温度165℃,时间是12h 。该试验条件对评定高档柴油机油, 区分性不太好。国外氧化试验一般采用延长时间或提高温度来加强区分性。国内一些科研单位将氧化安定性试验时间延长至24h , 称为超强化法, 具有较好的区分性。本次试验采用的是超强化法

[3]

3　现场行车试验

3. 1　选择车型

我国铁路现用的各型号内燃机车中, 作为主型机车的DF 4D 客运机车, 存在比较突出的一个问题是柴油机油粘度增长过快, 换油期短, 增加了机务段的维修费用[5, 6]。如果五代油可以延长DF 4D 机车的换油期, 对于节约能源、降低成本的意义很大。所以选择DF 4D 机车作为五代油行车试验的车型, 地点选择上海铁路局上海机务段。3. 2　DF 4D 机车柴油机用油情况

上海机务段承担繁重的客运任务, 4次大提速后, 柴油机经常满负荷运转。使用DF 4D 机车以来, 柴油机油换油期短, 粘度或不溶物在短期内超标。单级四代油粘度报废指标的上限是18. 0

。

差热分析试验可以模拟活塞高温区域的薄油层

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表2　四代油、五代油评定试验结果

油品

项目

总碱值, TBN /(mg g -1) 钙含量/%锌含量/%

低温动力粘度/(Pa s ) 边界泵送温度/℃

氧化安定性试验(24h ) 铜片失重/mg 铅片失重/mg 总评分

红外光谱酸性氧化物青铜—钢摩擦磨损试验磨斑直径/mm 综合评价值四球长磨试验磨斑直径/mm 低速四球试验磨斑直径/mm 斑点试验80℃150℃

含烟炱机油的粘度增长试验/%转盘试验总评分L —38轴瓦腐蚀试验轴瓦失重/mg 活塞裙部评分1G2高温清净性试验顶环槽炭填充率/(V %) 总加权评分　注:*非锌油

21262. 3

34262. 3

34. 09. 6

30. 49. 5

1. 021. 236. 08

261. 5

1. 081. 3012. 4

—

0. 43

0. 47

0. 34

0. 39

0. 580. 057

0. 640. 063

中　国　铁　道　科　学　　　　　　　　　　　　　　　　　　第27卷

　　早在研究五代油之前, 我们曾对DF 4D 柴油机油样进行过红外光谱分析, 发现机油的氧化程度并

不严重, 大部分氧化物的吸收值在10A cm -1以内, 对粘度的影响不超过一个粘度单位(m m 2 s )。但是机油含有大量的烟炱, 吸收值有时最高达到280A cm -1。如图2所示

。

-1

多级多级国外五代油四代油五代油*15. 350. 500. 153670

14. 890. 480. 123900

15. 480. 420. 00———

0. 00030. 00110. 00720. 04242. 52

6. 89

0. 630. 0870. 390. 561. 141. 31—

———9310

图2　氧化物和烟炱与走行公里的关系

　　当油中含有大量的烟炱粒子时, 容易发生凝聚现象, 使机油的流动性变差, 粘度增加[7]。3. 3　五代油抑制粘度增长的效果

凝聚后的烟炱是造成柴油机油粘度增长快的主要原因。这就要求五代油具有较好的分散能力, 这样才能减少烟炱发生凝聚的现象, 使油中烟炱粒子的尺寸尽可能小, 也就是说在同等粘度下, 能容纳较多烟炱粒子的机油, 才能达到延长换油期的目的。图3是行车试验6台机车(3台装四代油、3台装五代油) 各换油期统计的粘度与烟炱增长趋势图

。

mm s 、多级四代油是18. 5mm s , 石油醚体积法不溶物均是11. 2%。根据2002—2003年32台次DF 4D 机车换油期统计, 平均换油期是4. 1万km 。短的不到2万km , 长的有18万km , 多数机车换油期达不到该车型要求的至少6万km , 而且一台机车在一个中修期内各换油期也大不相同, 不少机车在厂修或中修后第一个换油期较长, 以后的换油期较短。图1是其中3台机车使用四代油一个中修期内, 各换油期的统计

。

2-12-1

图3　2种油的粘度与烟炱的关系

　　图中的虚线是粘度报废的上限。可以看出, 五代油的粘度走势明显低于四代油, 例如在烟炱约115A cm 处, 四代油的粘度到限(18. 52-12-1

m m s ), 而五代油的粘度在16mm s 左右。五代油粘度到限(18. 5m m 2 s -1) 时, 烟炱的水平约在200A cm

图1　换油次数与走行公里的关系

-1

。可以看出五代油容纳烟

炱的能力比四代油提高了74%。

DF 4D 机车使用四代油不仅车与车之间换油期

第2期　　　　　　　　　　　　　　　　　铁路内燃机车多级五代柴油机油107

相差很大(短的2万km , 长的十几万km ), 而且就一台机车而言, 在一个中修期内, 各换油期也有长有短。机车中修时柴油机互换, 所以若在试验车与对比车之间(横向), 或者每台机车试验前后(纵向) 的换油期进行比较, 都有不尽人意的地方。这对五代油延长换油期的判断造成很大的困难。

如果说DF 4D 柴油机油中的烟炱影响粘度, 粘度又影响换油期, 那么可以在烟炱和换油期之间建立一定的关系。基本的依据如前所述, 四代油和五代油当粘度到限(18. 5m m 2 s -1) 时, 红外光谱烟炱水平分别是115A cm -1和200A cm -1。

图4是3台装五代油试验车的烟炱与走行公里示意图。其中有几个换油期窜烟比较严重, 影响关系图的相关性, 所以将换油期分为两组, 窜烟较轻的是换油期1, 窜烟较重的是换油期2

。

行4. 3万km 时, 使用四代油只能走行2. 3万km 。根据图3和图4的分析, 与四代油相比, 五代油的换油期至少延长70%是可行的。3. 4　零部件的沉积物及磨损

高含量的烟炱不仅消耗油中的清净分散剂, 使油的粘度增长过快, 而且与抗磨剂争夺金属表面, 使抗磨剂在金属表面不易形成保护膜。在缸套的上下死点、凸轮轴等边界润滑部位容易形成磨粒磨损, 在活塞环槽、进排气阀部位生成更多的沉积物。

柴油机动力组是润滑油使用最苛刻的部位, 铁路柴油机油的行车试验一般拆检其中2个动力组, 试验结束后, 进行活塞沉积物的评分和零部件磨损的测定。

3. 4. 1　活塞表面沉积物

柴油机燃烧室温度高达1500～1800℃。由于冷却和传热作用, 活塞顶、汽缸盖及汽缸壁的温度要低得多, 大约在250～500℃之间。但即使这样温度也足以使进入燃烧室后落在这些部分表面上的润滑油和未燃烧的燃料发生深度的变化。因此在汽缸盖、活塞顶部覆盖着一层粗糙焦状的固体或疏松的烟状物, 其厚度有时可达数毫米。这类高温沉积物通常被称之为积炭。

五代油行车试验前, 对柴油机的2和10位动力组进行拆检, 活塞彻底清洗, 试验结束后, 对活塞沉积物评分。图5是试验结束后, 其中的2个活塞(一个使用五代油, 另一个使用四代油) 的外观。

图4　五代油的烟炱与走行公里的关系

　　从图4来看, 对于窜烟较轻的机车, 若使用五代油走行10. 1万km , 那么使用四代油只能走行5. 3万km ; 对窜烟较重的机车, 若使用五代油走

图5　活塞沉积物的外观

　　从图5来看, 活塞的裙部均没有形成漆膜沉积物, 在活塞的环槽内有积炭和漆膜沉积物, 环岸上是漆膜。试验机车和对比机车活塞第一环槽充炭率和沉积物总评分见表3。

　　评分法是CEC (欧洲润滑剂和燃料油性能试验协调委员会) 的优点评分法, 顶环槽充炭率越低、活塞总评分越高, 润滑油的清净性越好。从表3来看, 五代油的清净性优于四代油。

108

表3　活塞沉积物评分

机车号4088

四代油

44944358平均值44944090(1)

五代油

4090(2) 4008平均值

[***********]219867走行公里/km[***********]

顶环槽充炭率/%38. 546. 054. 046. 235. 034. 032. 037. 534. 6

中　国　铁　道　科　学　　　　　　　　　　　　　　　　　　第27卷

活塞总评分

43. 841. 841. 442. 346. 346. 845. 444. 445. 7

图6　四代油、

五代油铁元素的走势图

3. 4. 2　发射光谱检测柴油机磨损

DF 4D 机车的气缸套是合金铸铁, 活塞是钢顶

铝裙, 主轴瓦和连杆瓦均是铝合金, 机务段一般用发射光谱监测机车柴油机的磨损情况。图6、图7分别是使用四代油和五代油的6台机车的铁、铝与走行公里的示意图。

　　如前所述, DF 4D 机车柴油机油中含有大量的烟炱, 对柴油机的磨损影响比较大, 延长换油期的前提是尽可能不增加零部件的磨损。如图6、图7所示, 五代油虽然容纳更多的烟炱, 但是发射光谱显示的金属磨损元素还属正常

。

图7　四代油、五代油铝元素的走势图

3. 5　研制的五代油与国外五代油的比较

五代油行车试验期间, 国外的一家石油添加剂公司也选择上海机务段进行五代油的行车试验。图8是包括国外五代油在内的3种油的粘度与烟炱的关系图

。

图8　3种油的粘度与烟炱的关系

　　从图8来看, 国外五代油容纳烟炱的能力介于四代油和我们研制的五代油之间, 粘度到限时, 烟炱水平在170A cm -1左右。

km 到十几万km 不等。

2) 五代油具有较好的烟炱分散性能。从行车试验换油期的结果以及红外光谱烟炱与粘度的增长等关系证明, 五代油容纳烟炱的能力强于四代油, 可以降低柴油机油粘度增长的速度, 延长换油期约70%。

3) 五代油的抗磨性能可以满足高烟炱机车柴油机的润滑。五代油较好的清净性可以减少活塞等部件表面的沉积物。

4　结　论

　　1) DF 4D 机车柴油机油在使用过程中, 粘度到限的主要原因是油中含有过量的烟炱。该车型的换油期, 取决于烟炱的污染程度, 当烟炱污染达到同一水平时(例如200A cm -1), 换油期可从几万

第2期　　　　　　　　　　　　　　　　　铁路内燃机车多级五代柴油机油109

参考文献

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L ubricatio n Engineering , 1991, 47(9) :713—722.

　[3]　王　丹, 李卫东, 刘宏业. 铁路内燃机车多级四代油的研制[J ]. 中国铁道科学, 1997, 18(3) :81—92. 　[4]　闫　兵, 周敬忠. 第四代铁路内燃机四球长磨值与实际抗磨性能相关性分析[J ]. 润滑油, 2002, (2) :60—62. 　[5]　章仕明, 李其业. 对DF 4D 型机车机油易因粘度超标而换油问题的探讨[J ]. 内燃机车, 2003, (3) :19—20. 　[6]　叶　彬. 东风4D 型机车机油老化的分析及解决措施的几点建议[J ]. 铁道机车车辆, 2003, 23(增刊) :198—

200.

　[7]　李卫东, 刘宏业, 张　红, 等. 铁路柴油机润滑油的流变学衰变研究[J ]. 中国铁道科学, 2005, 26(4) :85—

88.

The Fifth Generation Diesel Engine Lubricating Oil with

Multilevel for Railway Diesel Locomotive

WA NG Dan , LI Wei -dong , LIU H ong -ye ,

M A Xiao -ming 2, ZH A NG H ong 1, LIN Li 1

(1. M e ta l and Chemistry Resea rch Institute , China A cademy of Railw ay Sciences , Beijing 　100081, China ;

2. L ocomo tive Depar tment , Shanghai A dministra tion , Shanghai 　200071, China )

A bstract :Tentative technological indice s fo r the developed fifth g eneratio n lubricating oil are de termined acco rding to the technical specifications for the fifth generation oil stipulated by Lo com otive M aintenance O rganizer Association (LM OA ), GE Co mpany and GM Com pany. Through a se ries of perform ance selec -tions and evaluation tests , w hich include oxidatio n invariability te st , bronze -steel frictio n and w ear test , fo ur -ball wear test , turntable lustratio n test and soot dispe rsion test , the com po sitio n of the fifth g enera -tion oil is fixed after many times o f selections. L —38bearing shell corro sion test and 1G2high temperature lustratio n engine stand test are carried out. During 20months field train o peratio n test of DF 4D lo com otive , physicochemical , infrared spectrog raphic , emission spectrog raphic and fer ro graphic analysis have been car -ried out for the fourth and fifth g eneratio n oils. The dynamic fo rce unit of the diesel engine is taken apart and examined. Co nnecting ro d bearing shell and piston ring are w eighed. The lustratio n of pisto n is g ra -ded. Anti -o xidation , anti -abrasio n and lustratio n dispersion perfo rmances of lubricating oil are reviewed sy nthe tically. Train ope ra tion tests have validated that using the fifth generatio n oil can cut dow n the pro bability of soo t accumulating in lubricating oil and reduce the speed of viscidity g ro w th. Research re -sults indica te that the dev elo ped fifth generation oil has bette r anti -oxidatio n , anti -abrasion and lustration dispersion perfo rmances. Viscidity g row th is under co ntrol and prolo ng s the service life of lubricating oil. Key words :T he fifth generation diesel engine lubricating oil w ith multilevel ; Die sel lo com otive ; Soo t ; Viscidity

(责任编辑　刘卫华)

第27卷, 第2期　　　　　　　　　中国铁道科学2006年3月　　　　　　　　　CH INA RAILWAY SCIENCE

文章编号:1001-4632(2006) 02-00104-06

Vo l . 27No . 2　

M arch , 2006　

铁路内燃机车多级五代柴油机油

王　丹1, 李卫东1, 刘宏业1, 马晓明2, 张　红1, 蔺　利1

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期的研究目的。

1　铁路内燃机车多级五代柴油机油暂行技术指标

。目前美国铁路内燃机

　收稿日期:2005-05-16

　基金项目:铁道部科技研究开发计划项目(2001J030) 　作者简介:王丹(1954—),女, 重庆人, 研究员。

2　铁路内燃机车多级五代油的研制及

评定

第2期　　　　　　　　　　　　　　　　　铁路内燃机车多级五代柴油机油表1　铁路内燃机车多级五代柴油机油主要暂行技术指标

项目

运动粘度, 100℃/(mm 2 s -1) 低温(-10℃) 动力粘度/(M Pa s ) 低温泵送温度/℃倾点/℃钙含量/%锌含量/%

总碱值TBN /(mg g -1) 氧化安定性试验

(超强化24h ), 总评分青铜—钢摩擦磨损试验综合评价值

轴瓦腐蚀试验(L -38) 轴瓦失重/mg 活塞裙部漆膜评分

剪切安定性, 10h 后取样,

100℃运动粘度/(mm 2 s -1) 高温清净性试验/1G2顶环槽积炭填充率/(V %) 总加权评分

≯80≯300

GB /T9933

≯50≮9. 0≮12. 5

SH /T0265

20W /40多级

试验方法

五代油14～16≯4500≯-15≯-18≥0. 48≥0. 13≮13≯6≯0. 2

GB /T265　GB /T6538GB /T9171GB /T3535SH /T0309SH /T0309

TB /T2545SH /T0299SH /T0577

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2. 3　高温清净性试验

斑点试验和含烟炱机油的粘度增加试验, 考察油品对外来污染物(主要是烟炱) 的分散能力。2. 5　综合评定试验结果

代油除了提高抗氧性、抗磨性外, 还要提高烟炱的分散能力, 以降低粘度增长的速度。

　　根据五代油的性能特点, 使用的评定试验项目如下:

1) 氧化安定性试验;

2) 差热分析试验;

3) 青铜—钢摩擦磨损试验; 4) 四球长磨试验;

5) 低速重负荷四球试验; 6) 成漆板试验; 7) 转盘试验; 8) 斑点试验;

9) 含烟炱机油的粘度增加试验。2. 1　氧化试验

柴油机油的氧化一般分为较低温度下缓慢进行的厚油层氧化和较高温度下活塞区域的薄油层氧化。

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3　现场行车试验

3. 1　选择车型

。

差热分析试验可以模拟活塞高温区域的薄油层

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表2　四代油、五代油评定试验结果

油品

项目

总碱值, TBN /(mg g -1) 钙含量/%锌含量/%

低温动力粘度/(Pa s ) 边界泵送温度/℃

氧化安定性试验(24h ) 铜片失重/mg 铅片失重/mg 总评分

红外光谱酸性氧化物青铜—钢摩擦磨损试验磨斑直径/mm 综合评价值四球长磨试验磨斑直径/mm 低速四球试验磨斑直径/mm 斑点试验80℃150℃

21262. 3

34262. 3

34. 09. 6

30. 49. 5

1. 021. 236. 08

261. 5

1. 081. 3012. 4

—

0. 43

0. 47

0. 34

0. 39

0. 580. 057

0. 640. 063

中　国　铁　道　科　学　　　　　　　　　　　　　　　　　　第27卷

　　早在研究五代油之前, 我们曾对DF 4D 柴油机油样进行过红外光谱分析, 发现机油的氧化程度并

。

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多级多级国外五代油四代油五代油*15. 350. 500. 153670

14. 890. 480. 123900

15. 480. 420. 00———

0. 00030. 00110. 00720. 04242. 52

6. 89

0. 630. 0870. 390. 561. 141. 31—

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图2　氧化物和烟炱与走行公里的关系

　　当油中含有大量的烟炱粒子时, 容易发生凝聚现象, 使机油的流动性变差, 粘度增加[7]。3. 3　五代油抑制粘度增长的效果

。

2-12-1

图3　2种油的粘度与烟炱的关系

　　图中的虚线是粘度报废的上限。可以看出, 五代油的粘度走势明显低于四代油, 例如在烟炱约115A cm 处, 四代油的粘度到限(18. 52-12-1

m m s ), 而五代油的粘度在16mm s 左右。五代油粘度到限(18. 5m m 2 s -1) 时, 烟炱的水平约在200A cm

图1　换油次数与走行公里的关系

-1

。可以看出五代油容纳烟

炱的能力比四代油提高了74%。

DF 4D 机车使用四代油不仅车与车之间换油期

第2期　　　　　　　　　　　　　　　　　铁路内燃机车多级五代柴油机油107

。

行4. 3万km 时, 使用四代油只能走行2. 3万km 。根据图3和图4的分析, 与四代油相比, 五代油的换油期至少延长70%是可行的。3. 4　零部件的沉积物及磨损

柴油机动力组是润滑油使用最苛刻的部位, 铁路柴油机油的行车试验一般拆检其中2个动力组, 试验结束后, 进行活塞沉积物的评分和零部件磨损的测定。

3. 4. 1　活塞表面沉积物

图4　五代油的烟炱与走行公里的关系

　　从图4来看, 对于窜烟较轻的机车, 若使用五代油走行10. 1万km , 那么使用四代油只能走行5. 3万km ; 对窜烟较重的机车, 若使用五代油走

图5　活塞沉积物的外观

108

表3　活塞沉积物评分

机车号4088

四代油

44944358平均值44944090(1)

五代油

4090(2) 4008平均值

[***********]219867走行公里/km[***********]

顶环槽充炭率/%38. 546. 054. 046. 235. 034. 032. 037. 534. 6

中　国　铁　道　科　学　　　　　　　　　　　　　　　　　　第27卷

活塞总评分

43. 841. 841. 442. 346. 346. 845. 444. 445. 7

图6　四代油、

五代油铁元素的走势图

3. 4. 2　发射光谱检测柴油机磨损

DF 4D 机车的气缸套是合金铸铁, 活塞是钢顶

。

图7　四代油、五代油铝元素的走势图

3. 5　研制的五代油与国外五代油的比较

五代油行车试验期间, 国外的一家石油添加剂公司也选择上海机务段进行五代油的行车试验。图8是包括国外五代油在内的3种油的粘度与烟炱的关系图

。

图8　3种油的粘度与烟炱的关系

　　从图8来看, 国外五代油容纳烟炱的能力介于四代油和我们研制的五代油之间, 粘度到限时, 烟炱水平在170A cm -1左右。

km 到十几万km 不等。

3) 五代油的抗磨性能可以满足高烟炱机车柴油机的润滑。五代油较好的清净性可以减少活塞等部件表面的沉积物。

4　结　论

第2期　　　　　　　　　　　　　　　　　铁路内燃机车多级五代柴油机油109

参考文献

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The Fifth Generation Diesel Engine Lubricating Oil with

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(1. M e ta l and Chemistry Resea rch Institute , China A cademy of Railw ay Sciences , Beijing 　100081, China ;

2. L ocomo tive Depar tment , Shanghai A dministra tion , Shanghai 　200071, China )

(责任编辑　刘卫华)

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