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自汽車時代來臨以來，柴油發(fā)動機就已問世。 多年來，柴油已成為為重型卡車，公共汽車，農(nóng)用車輛，越野設(shè)備，勤奮的皮卡車和固定式發(fā)電機提供動力的首選發(fā)動機。最近，柴油機正在與混合動力和插電式動力總成競爭，以替代乘用車的汽油發(fā)動機。 在美國，這個數(shù)字仍然相對較小，目前只有約800,000輛乘用車由柴油發(fā)動機提供動力。但是，這些數(shù)字預(yù)計將在未來幾年顯著增長，尤其是在燃料價格持續(xù)上漲且汽車制造商提供更多品牌和型號的柴油選項的情況下。相比之下，在美國注冊的柴油動力輕型卡車約有600萬輛，而重型卡車的柴油動力則超過200萬輛。
新的清潔柴油技術(shù)已大大減少了排放，目前占美國注冊卡車總數(shù)的28%以上。 為了符合新的政府法規(guī)，該系統(tǒng)于2007年推出，如今在將近50萬輛重型卡車中發(fā)現(xiàn)了清潔的柴油發(fā)動機。
清潔柴油技術(shù)帶來的變化之一是對更高品質(zhì)機油的需求。 美國石油協(xié)會(API)早在2006年就引入了當(dāng)前的CJ-4機油標(biāo)準，因此柴油機油將與配備排氣再循環(huán)(EGR)，排氣后處理系統(tǒng)并設(shè)計為燃燒超低硫的2007型號發(fā)動機兼容(小于15 ppm)柴油。 清潔柴油發(fā)動機需要更高的工作溫度和更嚴格的排放要求，這意味著機油必須具有更好的抗氧化性，高溫穩(wěn)定性和煙灰控制能力。
柴油添加劑
用于柴油發(fā)動機的油與用于汽油發(fā)動機的油之間的基本區(qū)別之一是添加劑包中的洗滌劑和分散劑更多。
柴油機(甚至是干凈的柴油機)仍然會產(chǎn)生大量煙灰，這些煙灰最終會進入曲軸箱。 如果機油不能保持煙灰的懸浮狀態(tài)，則最終可能會成為曲軸箱和發(fā)動機其他部位的淤渣。
柴油還包含較高濃度的抗磨添加劑鋅-二烷基-二硫代磷酸鋅(ZDDP)，以保護高負荷滑動表面(如凸輪凸角和挺桿)免受磨損。
為了幫助延長催化轉(zhuǎn)化器的壽命，2005年汽油機油中允許的ZDDP量減少到800 ppm，但在柴油機油中允許的ZDDP含量保持在1200 ppm。
根據(jù)獨立來源進行的各種實驗室測試，現(xiàn)成柴油中ZDDP的實際含量可能低至1000 ppm至1600 ppm。 這是因為油的抗磨特性不僅取決于油中ZDDP的量，還取決于油中的其他添加劑和基礎(chǔ)油本身的質(zhì)量。
市場上轉(zhuǎn)向低ZDDP汽油機油的情況導(dǎo)致平挺桿凸輪故障急劇增加，尤其是在剛性比儲備氣門彈簧強的發(fā)動機中。 在帶有滾子凸輪的發(fā)動機中，凸輪故障不是問題，因為滾子減少了凸輪凸角上的摩擦。
如果發(fā)動機具有扁平的挺桿，高升程性能凸輪和高壓氣門彈簧，這會導(dǎo)致許多發(fā)動機制造商建議在汽油發(fā)動機中使用柴油。
柴油中額外的ZDDP提供了防止凸輪發(fā)生故障所需的額外保護。 如今，我們有大量的“賽車油”和“街頭性能油”，它們用較高濃度的ZDDP配制以保護平挺桿凸輪，以及售后市場的ZDDP曲軸箱添加劑，可以用來增強平挺桿發(fā)動機中的當(dāng)前汽油。攝像頭。
柴油要求
除了API機油質(zhì)量要求外，每個OE發(fā)動機供應(yīng)商和車輛制造商都有自己的機油規(guī)格和粘度建議。 這些包括艾里森，卡特彼勒，康明斯，底特律柴油，道依茨，通用，福特，馬克，梅賽德斯·奔馳，納維斯塔，大眾，沃爾沃等。 規(guī)格可能因型號年份和發(fā)動機應(yīng)用而異。 例如，通用汽車幾年前推出了其“ dexos”規(guī)格，并表示在其2011年及以后的柴油發(fā)動機中應(yīng)使用符合dexos2規(guī)格的機油。
油粘度
多年來，15W-40一直是卡車中使用的柴油機油的最常見粘度。 它提供了良好的高溫保護，可以由常規(guī)基礎(chǔ)油或合成材料配制而成。
但是，15W-40油的缺點之一是，當(dāng)發(fā)動機冷時，它會使發(fā)動機更難以起動，因此，在寒冷氣候下的冬季使用時，建議使用較稀的粘度。
近年來，許多石油公司都引入了稀釋劑5W-40柴油-不僅用于寒冷天氣，而且可以全年使用。 大多數(shù)5W-40柴油是合成混合物或全合成的，以實現(xiàn)易于啟動所需的冷流特性。 其他寒冷天氣用柴油包括0W-30，它是為零度以下北極類型條件配制的。
使用稀油的好處之一是提高燃油經(jīng)濟性。 稀釋劑油可減少阻力，并有助于將燃油經(jīng)濟性從1%提高到3%。 將大型公路卡車從傳統(tǒng)的15W-40油換成完全合成的5W-40可以節(jié)省大量燃油。
當(dāng)然，使用較薄的全合成材料的權(quán)衡之一是其較高的初始成本，該成本可能是傳統(tǒng)機油或混合機油的兩倍甚至更多。
乘用車柴油發(fā)動機的應(yīng)用通常使用粘度較低的機油。 2014年的Chevy Cruze 2.0L渦輪增壓柴油機出廠時已充滿dexos2 5W-30機油。 許多歐洲渦輪增壓柴油動力汽車也推薦5W-30以及5W-40和10W-40。
新的柴油標(biāo)準和粘度
在撰寫本文時，引入新的API柴油標(biāo)準集的目標(biāo)日期定為2016年4月，距上一次石油標(biāo)準升級已經(jīng)近10年了。 過去，提高石油性能標(biāo)準的主要動力是排放合規(guī)性。 今天，驅(qū)動力是燃油經(jīng)濟性和減少碳排放量。
API仍在最終確定針對兩種新柴油等級的新要求和測試程序的確切含義：一種替代當(dāng)前的CJ-4標(biāo)準(將向后兼容當(dāng)前的CJ-4應(yīng)用)，以及第二個石油標(biāo)準(尚未命名)將適用于2016年及以后的下一代柴油發(fā)動機。
他們想要的是一種新型的稀粘度油，它可以提供更好的燃油經(jīng)濟性，同時還能承受更高的工作溫度，而又不會犧牲耐用性，抗氧化性，耐磨性和剪切穩(wěn)定性。
API仍在開發(fā)這些新油必須通過的測試，才能達到新的性能水平。 確定油粘度的當(dāng)前測試程序是將油樣品加熱到100攝氏度，并測量其流過校準孔的速度。
新的2016年柴油發(fā)動機機油的測試可能涉及將機油加熱到150攝氏度以測量其粘度。 其他測試可能包括抗劃傷性，剪切穩(wěn)定性，氧化穩(wěn)定性以及機油對充氣的處理能力。
關(guān)于是否需要與生物柴油燃料相容性進行新的測試，也進行了討論，但是現(xiàn)在的共識是，既然生物柴油燃料質(zhì)量得到改善，生物柴油的相容性就不再是問題。
目前，兩個新的機油標(biāo)準分別是代號PC11A和PC11B，代號PC11A，它將替代當(dāng)前的CJ-4機油;代號PC11B，用于下一代2016和前進發(fā)動機。 甚至可能會有新的粘度等級，以幫助區(qū)分PC11B油與目前市場上的粘度。 一家石油公司表示，滿足新的PC11B要求的機油可能具有26左右的高溫粘度等級(略低于傳統(tǒng)的30重量)，從而形成5W-26或10W-26之類的混合物。 PC11B油可以是常規(guī)油和合成油的混合物，也可以是全合成油。 新的PC11B油也可能無法與當(dāng)前或較舊的柴油機向后兼容(這取決于柴油機制造商根據(jù)具體情況決定)。 可以在某些2007年和更新的發(fā)動機中使用PC11B油，也可以不使用。 對于操作較新和較舊發(fā)動機的卡車車隊，這可能會帶來一些挑戰(zhàn)。 大多數(shù)機隊都喜歡在其所有發(fā)動機中使用單一等級和粘度的機油，但這可能無法實現(xiàn)，具體取決于2016年發(fā)動機的變化。
與正在維修大功率高里程柴油發(fā)動機的發(fā)動機制造商相比，未來的機油兼容性問題似乎還遠遠沒有解決。 但是隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，我們需要緊跟最終影響發(fā)動機制造各個方面的變化。
柴油闖入油
發(fā)動機磨合是可能造成或損壞發(fā)動機的關(guān)鍵過程。 當(dāng)發(fā)動機一起運行時，在所有滑動表面上均應(yīng)使用高質(zhì)量的發(fā)動機總成潤滑油，并且在初次啟動之前對機油系統(tǒng)進行注油是獲得適當(dāng)磨合保護的絕對必要條件。 但是，您應(yīng)該使用哪種類型的磨合油?
發(fā)動機中使用其特殊的柴油磨合油。 實際上，用曲軸箱中的磨合機油裝運了所有新的和翻新的發(fā)動機。 磨合機油(有15W-40和10W-30的粘度)只能在發(fā)動機運轉(zhuǎn)的前100小時使用。 發(fā)動機損壞后，應(yīng)將機油排空并用普通機油(常規(guī)，合成混合物或全合成)替換。
大多數(shù)其他柴油機制造商均未提出具體的磨合油建議，并說使用與發(fā)動機中通常使用的機油相同的油(通常是常規(guī)的15W-40機油)。 可以使用這種機油，直到發(fā)動機完全磨合為止(可能要等到第一個正常計劃的機油更換間隔或不超過10,000英里時)，或者可以在一定時間或行駛里程后進行更換(具體取決于應(yīng)用程序)。
許多機油供應(yīng)商擁有可用于汽油或柴油發(fā)動機的特殊磨合機油。 這些產(chǎn)品可以是單一重量的也可以是多種粘度的，通常以常規(guī)的礦物油基礎(chǔ)油和特殊的添加劑包裝配制而成，這些添加劑可以促進快速的密封環(huán)安裝。 許多磨合油還包含較高含量的ZDDP，以提供額外的磨損保護。 大多數(shù)侵入油只能在初始侵入過程中使用(1-2小時)，然后排干并用普通油代替。
換油間隔
車輛制造商一直在努力延長維修間隔，以減少車隊和消費者的維護成本。 機隊通常根據(jù)機油分析的結(jié)果來確定機油更換間隔，但是大多數(shù)消費者要么遵循OEM建議的保養(yǎng)間隔，要么依靠機油提醒服務(wù)燈告訴他們何時需要機油更換。
在后期的輕型卡車上，推薦的GM Duramax，F(xiàn)ord Powerstroke和Dodge Cummins渦輪增壓柴油機的標(biāo)準換油間隔為7500英里。 但是，這是針對“正常”(輕載)服務(wù)的。 對于大多數(shù)“嚴重服務(wù)”應(yīng)用(用于拖曳，拖拉重物，在多塵環(huán)境下越野操作或花費大量時間空轉(zhuǎn)，尤其是在寒冷的天氣中使用的車輛)的建議換油間隔通常為3,000英里。 這些發(fā)動機中的大多數(shù)可容納10至12夸脫的機油，因此更換機油不必要地浪費了金錢。 如果將高質(zhì)量的機油(例如合成混合物或全合成)與OEM品質(zhì)的機油過濾一起使用，則可以延長換油間隔以降低成本，這很好。
對于重型卡車，換油間隔也取決于使用情況。 對于輕型公路運輸，一些原始設(shè)備制造商表示，在需要更換之前，這種油可以行駛40,000到50,000英里。 與輕型卡車一樣，延長換油間隔需要高質(zhì)量的機油和良好的過濾性能。 對于較難使用的應(yīng)用程序，建議的服務(wù)間隔通常降至15,000至25,000英里。 這些發(fā)動機中的許多發(fā)動機最多可容納40夸脫或更多的機油，因此，更換機油確實會對運行成本以及發(fā)動機的耐用性和使用壽命產(chǎn)生重大影響。
機油過濾
由于柴油發(fā)動機會產(chǎn)生大量的煙灰和燃燒副產(chǎn)物，這些副產(chǎn)物最終會進入曲軸箱，因此需要進行良好的過濾，以保護發(fā)動機免受這些污染物的侵害。 柴油發(fā)動機上的機油濾清器通常比汽油發(fā)動機上的機油濾清器大得多，并具有更高的容納能力。 許多重型卡車使用了兩個單獨的機油濾清器：全流量濾清器和旁路濾清器，以確保在所有操作條件下均能保證良好的過濾效果。 較新的柴油機濾清器設(shè)計通常將全流量和旁通功能結(jié)合到一個濾清器中。 組合式過濾器通常在內(nèi)部具有環(huán)繞的打褶全流介質(zhì)，在頂部或底部具有堆疊的閥盤旁路介質(zhì)。
全流式過濾器(或組合式過濾器的全流部分)通常捕獲30微米或更大的碎屑，而旁通過濾器(或組合式過濾器的旁通部分)捕獲的污染物小至10微米。 一些組合式過濾器甚至可以捕獲小至5微米的顆粒。 實際上，隨著時間的推移，較小的顆粒會比較大的顆粒引起更多的發(fā)動機磨損。
機油濾清器捕獲的污染物中大約有75%是燃燒副產(chǎn)物(煙灰和油泥)，而不是發(fā)動機磨損的顆粒，外部環(huán)境的灰塵或污垢。
過濾器的保持能力(可以容納多少污物)及其效率非常重要，因為這兩者都決定了過濾器必須更換之前可以使用多長時間。 您想要一個效率高(98%或更高)的過濾器來捕獲盡可能多的污染物，但是您也想要一個過濾器具有足夠的容量，以便在更換之前不會堵塞。 如果過濾器介質(zhì)堵塞到過濾器進入旁路模式的程度，則發(fā)動機將使用未過濾的機油運轉(zhuǎn)。
首次啟動發(fā)動機時，應(yīng)在機油濾清器中預(yù)注機油，以最大程度地減少發(fā)動機達到正常機油壓力所需的時間。 每次更換機油時也應(yīng)更換過濾器，而不是每隔一次更換一次，以減少過濾器堵塞的風(fēng)險。
可以防止發(fā)動機保修索賠或?qū)沓霈F(xiàn)問題的另一個技巧是，如果發(fā)動機具有外部機油冷卻器，則應(yīng)檢查和清潔管路和/或冷卻器，以確保內(nèi)部沒有任何可能引起問題的污染物。 油冷卻器中的任何垃圾都可以直接進入發(fā)動機的主油道，該油道為主軸承，凸輪軸承和正時齒輪供油
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