近年來，公交汽油車均已改裝為使用壓縮天燃氣（CNG），其發(fā)動機部件異常磨損較快，潤滑油早期變質(zhì)嚴重等諸多問題困擾營運，尤其是保養(yǎng)維修的問題。因此，必須針對天燃氣車特殊的工況條件，合理的換油周期作專題研究，以便尋求延長天燃氣發(fā)動機壽命和提高經(jīng)濟效益的措施。

　　1 CNG發(fā)動機潤滑油存在的問題

　　以重慶第二公交公司營運壓縮天燃氣車為例，其主要是由東風EQ6100 型解放CA6102 型改裝而成。長期以來，兩種車型使用同一牌號潤滑油（40SD/CC），并且在同一機械保養(yǎng)周期（二級保養(yǎng)）強制更換，沒有一個準確合理的換油周期，也沒有進行有關的試驗研究，這將出現(xiàn)兩個問題：若過早的更換潤滑油，未超過理化指標，將造成浪費；若過遲更換潤滑油，則早已超過理化指標，將造成發(fā)動機的異常磨損。

　　因此，要解決以上問題，就必須更進一步探討和明確這三個問題：

　?。?）天燃氣發(fā)動機換油周期與哪些因素的影響有關？

　?。?）汽油發(fā)動機改裝為使用天燃氣后，對潤滑油的技術條件有何特殊要求?

　?。?）如何規(guī)范換油技術，使兩種機型的換油周期與機械保養(yǎng)周期有機的結合？

　　2 兩種不同類型的發(fā)動機換油周期試驗

　　我們在重慶公交二公司營運車中隨機選定6輛天燃氣車（其中東風EQ6100 型4輛，解放CA6102型2輛），確定同一種機油（40SD/CC），按每2000km 間隔里程，根據(jù)多次采集油樣檢測數(shù)據(jù)，逐步淘汰超過換油指標的車輛。試驗結果歸納見表1。

　　從表1的數(shù)據(jù)可得出：公交公司天燃氣營運車，使用的40SD/CC 級通用潤滑油，合理的換油周期（取下限值）：東風EQ6100 型發(fā)動機換油里程小于15000km；解放CA6102 型發(fā)動機換油里程小于9000km；從以上結論可看出，兩種車型使用同一種機油，換油周期是不同的，若在同一機械保養(yǎng)周期（最新的保養(yǎng)制度：一級保養(yǎng)為7000km，二級保養(yǎng)為27000km）換油，都將造成潤滑油的浪費或發(fā)動機的異常磨損，顯然是不合理的。

　　3 影響天燃氣發(fā)動機換油周期的因素

　　從以上試驗結論和采集的數(shù)據(jù)資料表明，發(fā)動機換油周期與其類型、使用環(huán)境、工況條件、潤滑油的質(zhì)量、維護保養(yǎng)等都有密切關系。

　　所以，確定換油周期是一個非常重要而復雜的問題。在天燃氣車輛的實際運行、維修、保養(yǎng)的過程中也發(fā)現(xiàn)，天燃氣發(fā)動機比使用汽油為燃料的發(fā)動機，其軸瓦、活塞環(huán)、氣缸、氣門等機件異常磨損更快，潤滑油變質(zhì)速率增大，劣化變質(zhì)程度更嚴重。通過分析研究后，認為影響天燃氣車換油周期與汽油車相比的特殊原因如下：

　　3.1 高熱負荷的影響

　　天燃氣是一種含碳量較少的碳氫燃料，化學性質(zhì)較穩(wěn)定，加之天燃氣的燃點（650℃）比汽油的燃點（427℃）高，在燃燒過程中誘導期增長，主燃期火焰?zhèn)鞑ニ俣缺绕吐?5%。所以，天燃氣在氣缸中燃燒后，比汽油多15%～20% 的熱量滯留在燃燒室內(nèi)，過多的熱量不斷積累，溫度不斷升高，并傳導給氣缸壁、活塞、連桿、氣門等機件，使之承受較高的熱力負荷。

　　由于公交天燃氣車是由原汽油車改造而成，對發(fā)動機的結構參數(shù)未作改動，因而不能充分發(fā)揮天燃氣的特點，存在許多不適應、不匹配之處，如果發(fā)動機的功率下降15%，則扭矩下降13%。為彌補燃用天燃氣造成的動力下降問題，經(jīng)技術改造已將壓縮比提高10%～13%。雖然使動力性有所提高，但卻促使發(fā)動機燃燒室溫度和壓力進一步升高，加劇了工況條件的惡化程度。

　　在上述高熱負荷狀態(tài)下，機件強度和硬度下降，受熱膨脹變形，使運動付配合間隙破壞，潤滑油粘度下降，油膜厚度減小，甚至不能形成油膜，造成潤滑失效和機件的加速磨損。據(jù)有關文獻資料表明，溫度每升高10℃，潤滑油的氧化速度將增加1倍。所以，潤滑油在高溫下過快氧化、變質(zhì)、結膠，生成積炭和各種沉積物，從而導致活塞環(huán)失去密封作用，軸瓦燒熔，油路堵塞以及由此而產(chǎn)生的一系列惡果。

　　3.2 高氮氧化物的影響

　　根據(jù)燃燒化學理論可知：氮氧化物的生成與溫度和壓力有關，在密閉的容積內(nèi)，一定壓力下，溫度每提高10%，氮氧化物的生成速度則會增加12 倍。因此，天燃氣發(fā)動機比燃用汽油更容易生成大量氮氧化物氣體，其危害是污染大氣環(huán)境，還促使機油硝化、變質(zhì)，形成一種黑色糊狀物的油泥，堵塞油路或形成漆膜覆蓋在軸瓦表面，活塞環(huán)槽內(nèi)，破壞正常的潤滑條件，加快機件的磨損。

　　3.3 其它“難潤滑”部位的影響

　　汽油發(fā)動機中的汽油是以小液滴與空氣混合進入汽缸，對氣門及座圈工作面可起到一定的潤滑、冷卻作用，而天燃氣混合氣無潤滑作用，這將使氣門及座圈更容易產(chǎn)生異常磨損和燒蝕。另外，在原汽油機結構上，增大壓縮比，發(fā)動機各運動部件將承受由氣壓力產(chǎn)生的更大機械負荷。這就使活塞與氣缸壁工作面，軸與軸瓦結合面，齒輪與齒輪嚙合面等，產(chǎn)生更高的壓縮應力，單位面積上的載荷增大，間隙縮小，因無法充分供油，難以形成合適厚度的油膜，很容易形成干摩擦和半干摩擦，增大異常磨損的可能性。并且產(chǎn)生更高的摩擦熱，使?jié)櫥蜏囟壬?，加速其劣化變質(zhì)的速度。 同時，凸輪、搖臂軸襯套及搖臂工作面，連桿襯套等，本身的工作狀況就處于邊界潤滑，難以形成油膜，在過高的溫度和機械負荷作用下粘度下降，潤滑油變質(zhì)，更使?jié)櫥瑮l件惡化，加劇磨損。

　　4 汽油發(fā)動機改裝為使用天燃氣對潤滑油的技術條件要求

　　潤滑油的主要性能有粘度、粘溫性、熱氧化安定性、清潔分散性、抗腐蝕性,總堿值和總酸值，閃點和燃點等。這些性能的好壞，反映了潤滑油的質(zhì)量水平。天燃氣車發(fā)動機根據(jù)其工作條件的特殊性，對潤滑油的性能提出不同的、更高的要求：

　?。?）較高溫度下有更好的抗氧化能力、抗硝化安定性能。

　　（2）具有抗高溫、抗磨損、抗擦傷的良好性能，對“難潤滑”部位有保護和更良好的潤滑作用。

　　（3）為減少各種沉積物，避免生成油泥，保證油路暢通，要求潤滑油有更強的清潔分散性能。

　?。?）混入機油中的天燃氣不完全燃燒物、積炭、沉積物、金屬磨粒，灰塵、水分等污染物，在高溫、高壓環(huán)境中，容易生成具有酸性腐蝕性物質(zhì)，要求潤滑油有更強的抗酸、抗腐蝕性能。

　　5 新品牌潤滑油的選用試驗及更換周期的確定

　　從以上所述天燃氣車發(fā)動機對潤滑油性能技術條件的要求表明，公交天燃氣車所使用的40SD/CC通用潤滑油的性能指標，根本無法滿足天燃氣車較高的特殊要求。所以，為減少發(fā)動機磨損，延長換油周期，提高經(jīng)濟效益，建議使用比SD 級高一至二個檔次的SE 或SF 級潤滑油。

　　我們選定三種不同廠家和牌號的SF級潤滑油，在重慶公交二公司的天燃氣車上進行了多次換油周期的比較性試驗（共12輛車）。采用一種牌號的潤滑油選定不同型號的車型各兩輛，按每2000km 里程，分階段取樣檢測，直至潤滑油指標超標報廢為止，確定其最高換油行駛間隔里程，見表2。

　　從表2試驗比較數(shù)據(jù)中可得出：牌號為SF15W/40 的潤滑油，在公交天然氣發(fā)動機換油周期最長，可作為首選品牌。兩種類型的發(fā)動機換油周期與最新的保養(yǎng)作業(yè)規(guī)范，機械二級保養(yǎng)周期27000km基本相符合。

　　SF15W/40 潤滑油是“中國石化重慶一坪潤滑油公司”根據(jù)公交天燃氣車發(fā)動機特殊的工況條件和潤滑特點生產(chǎn)的專用潤滑油。通過對其性能和技術指標的考查，以及結合試驗過程進行綜合分析評定后一致認為，這種牌號潤滑油除具有一般SF 級潤滑油應具有的油品質(zhì)量和潤滑性能指標外，還在此基礎上加入各種無灰、金屬和獨特保護功能等新型專用添加劑，在原有性能和技術指標上有所加強和擴展。基本能滿足改裝天然氣車對發(fā)動機潤滑油的技術要求。

　　目前，重慶公交二公司根據(jù)實驗報告，通過成本核算，可行性論證研究決定，全公司所有CA6102型和EQ6100型的發(fā)動機，改裝成壓縮天然氣，近1000 輛營運車均淘汰40SD/CC 級潤滑油，選用“重慶一坪潤滑油公司”生產(chǎn)的SF15W/40潤滑油。并確定CA6102 型發(fā)動機換油周期為27000km，EQ6100型發(fā)動機換油周期為28000km，統(tǒng)一在二級保養(yǎng)周期換油。對工況條件較為惡劣的CA6102型發(fā)動機車輛，仍需進一步跟蹤調(diào)查，酌情調(diào)整，以便確定一個更切合實際的換油周期。