1、摘要：润滑油对发动机的强化程度、缸内燃烧压力、发动机经济性和排放性能有显著影响。随着排放标准的日益严格和发动机技术的不断发展，柴油机爆发压力不断提高，有必要重新认识润滑油对柴油机经济性和排放性能的影响。在一台满足国六排放标准的重型柴油机上进行了外特性和负荷特性试验，研究了 15W-40 和 5W-30 两种黏度等级的润滑油与冷却水温度对发动机性能的影响。结果表明：对于外特性试验，使用小黏度的 5W-30 润滑油，燃油消耗率比使用大黏度的 15W-40 润滑油最多高 1.76%；使用两种润滑油的最大功率相同，最大转矩、最高爆发压力有微小差异。对于负荷特性试验，发动机在低转速下，使用 5W-30
2、润滑油的燃油消耗率比使用 15W-40 润滑油低，最多低 1.14%；在中等转速下，中高负荷时，与使用 15W-40 润滑油相比，使用 5W-30 润滑油的燃油消耗率有时略高，有时略低，存在一定的波动性；在高转速下，使用 5W-30 润滑油的燃油消耗率比使用 15W-40 润滑油低，最多低 0.36%。在全工况范围内，使用 15W-40 润滑油的 THC 排放均低于使用 5W-30 润滑油；中高负荷时，随着转速的升高，使用 15W-40 润滑油的 THC 排放比使用 5W-30 润滑油低更多。总体上，两种润滑油对碳烟排放的影响差异较小。两种润滑油对 NOx和 CO 排放基本没有影响。在低冷却水
3、温度下，使用两种润滑油的节油效果差异很小；随着冷却水温度的升高，使用 5W-30 润滑油的节油效果更明显。关键词：重型柴油机润滑油冷却水温度经济性排放性能中图分类号：TK428.9文献标识码：A文章编号：2095-8234（2023）04-0001-09Influence of Different Viscosity Lubricating Oil andCooling Water Temperature on Engine PerformanceKONG Xiang忆en1;JIANG Xueli2;ZHAO Lingmeng3;ZHANG Zhao1;WU Yangyi1;LIU Haif
4、eng11-State Key Laboratory of Engines(Tianjin University)(Tianjin,300072,China)2-Shandong Chambroad Petrochemicals Co.,Ltd.3-Yuchai Machinery Co.,Ltd.Abstract：Lubricating oil has significant effects on engine strengthening degree,in-cylinder combustionpressure,engine economy and emission performance
5、.With the increasingly strict emission standards andthe continuous development of engine technology,diesel engine explosion pressure is constantly increas原ing,it is necessary to re-understand the impact of lubricating oil on the economy and emission perfor原mance of diesel engine.The effects of 15W-4
6、0 and 5W-30 lubricating oil and cooling water temperatureon the performance of a heavy-duty diesel engine were studied.The results show that the fuel consump原tion of 5W-30 lubricating oil with small viscosity is 1.76%higher than that of 15W-40 lubricating oil 研究 开发 不同黏度润滑油与冷却水温度对发动机性能影响研究*孔祥恩1姜雪丽2赵令
7、猛3张钊1吴洋亦1刘海峰1（1-先进内燃动力全国重点实验室（天津大学）天津3000722-山东京博石油化工有限公司3-玉柴机器股份有限公司）小 型 内 燃 机 与 车 辆 技 术SMALL INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND VEHICLE TECHNIQUE第 52 卷第 4 期圆园23 年 8 月Vol.52 No.4Aug.2023*基金项目：天津市杰出青年基金资助项目（20JCJQJC00160）；国家自然科学基金资助项目（52176125）。作者简介：孔祥恩（1995-），男，硕士研究生，主要研究方向为内燃机清洁燃烧与替代燃料。通讯作者：刘海峰（1981-）
8、，男，博士，教授，主要研究方向为先进内燃机燃烧理论与技术。小型内燃机与车辆技术第 52 卷引言发动机润滑系统的性能与发动机整机的动力性、经济性、排放性能以及发动机的寿命息息相关。发动机润滑系统的性能除了与发动机润滑系统零部件的设计有关外，还与润滑油的特性相关1。润滑油对发动机的重要作用主要体现在 6 个方面：润滑、冷却、密封、清洁、防锈、缓冲2。有效的润滑能够减少摩擦功，提高发动机热效率和可靠性。润滑油黏度是影响发动机性能最关键的因素之一，它直接影响发动机零部件的磨损、燃油消耗量和发动机使用寿命。润滑油的黏度过大，会引起发动机起动困难、曲轴转动阻力增大、冷却效果和清洁效果变差等问题，使发动机磨
9、损加大、燃油消耗率升高和功率下降；黏度过小，会引起油膜变薄，导致机件磨损增加、气缸漏气、润滑油消耗量增加和燃油消耗率升高等问题3。研究表明，在保证发动机良好润滑的情况下，采用低黏度润滑油具有一定的节油效果4。发动机运行过程中，润滑油会通过缸内蒸发、窜气等方式进入燃烧室，与燃油一起燃烧，从而影响发动机排放性能5-8。张武高等9研究了润滑油的基础油特性、蒸发损失率以及润滑油温度和发动机负荷等运转参数对柴油机颗粒物排放的影响。结果表明，通过降低润滑油的灰分含量、降低蒸发损失率、降低润滑油温度和增加发动机负荷，可以减少颗粒物排放量。Froelund K.等10对比研究了 3 种润滑油。结果发现，合成润
10、滑油的平均颗粒排放总量比矿物润滑油降低了 18%。王月森等11研究发现，润滑油基础油的黏度对发动机动力性、经济性和排放性能有直接影响，小黏度的基础油会导致发动机功率损失增加、未燃 HC排放增加，但对 NOx和 CO 排放的影响较小。由于润滑油挥发性及热特性的差异，润滑油基础油对发动机排放尤其是颗粒物排放有明显的影响。皮恒志等12研究发现，怠速和低速中低负荷工况下，润滑油消耗量会增加，导致颗粒物质量和数量显著增加。杨友文等13研究了润滑油对直喷汽油机低速早燃的影响。结果表明，润滑油的类型、抗氧剂以及硫酸盐灰分的含量对增压直喷汽油机随机早燃的形成具有显著影响，进而影响发动机的经济性与排放性能。发动
11、机冷却水温度直接影响润滑油的黏度和发动机性能。冷却水温度过高，会造成润滑油黏度减小、机油烧损、发动机各润滑部位油膜破坏，加速部件磨损，严重时会造成拉缸、烧瓦等事故。发动机温度过高还会导致燃油提前着火，功率下降。因此，发动机必须得到可靠的冷却。然而，过分冷却也会造成润滑油黏度增大，流动性变差，运动件之间的摩擦力增大等不良后果。综上所述，润滑油对发动机的强化程度、缸内燃烧压力、发动机经济性和排放性能有显著影响。随着排放标准的日益严格和发动机技术的不断发展，柴油机的爆发压力不断提高，有必要重新认识润滑油对柴油机的经济性和排放性能的影响。本文在一台满足 GB 17691-2018重型柴油车污染物排放限
12、值及测量方法（中国第六阶段）14（简称国六排放标准）的重型柴油机上使用 5W-30 和 15W-40 两种黏度等级的润滑油开展外特性和负荷特性试验，对使用两with large viscosity.The maximum power of the two lubricating oils is the same,and the maximum torqueand the maximum explosion pressure are slightly different.For the load characteristic test,the fuel con-sumption rate of
13、the engine using 5W-30 lubricating oil is lower than that using 15W-40 lubricating oil atlow speed,up to 1.14%lower;At medium speed and high load,compared with 15W-40 lubricating oil,the fuel consumption rate of 5W-30 lubricating oil is sometimes slightly higher,sometimes slightly lower,and there is
14、 a certain volatility;At high speeds,the fuel consumption of 5W-30 lubricating oil is lowerthan that of 15W-40 lubricating oil,up to 0.36%lower.In the whole operating range,the THC emission of15W-40 lubricating oil is lower than that of 5W-30 lubricating oil.At medium and high load,with the in原creas
15、e of speed,the THC emission of 15W-40 lubricating oil is lower than that of 5W-30 lubricating oil.In general,the effects of the two lubricants on soot emission were small.The two lubricants have basicallyno effect on NOxand CO emission.At low cooling water temperature,the difference of oil saving ef
16、fect be原tween the two lubricants is small;With the increase of cooling water temperature,the fuel saving effect ofusing 5W-30 lubricating oil is more obvious.Keywords：Heavy-duty diesel engine;Lubricating oil;Cooling water temperature;Economy;Emissionperformance2第 4 期种润滑油在不同工况下发动机的动力性、经济性和排放性能开展系统研究。同时，为了避免对发动机造成损害，试验过程中，只对每个转速下的中低负荷进行冷却水温度变化（50 益、70 益、90 益）的试验，比较不同冷却水温度和不同润滑油黏度对发动机经济性的影响。1试验装置与试验方法1.1试验内容在 85益的冷却水温度下，针对柴油机外特性和5 个转速（900、1 200、1 500、1 800、2 100 r/min）下的负荷特性开展试验，对比使用 15W-40 和 5W-30
