重载机油之基础油类型选择
时间:2017-07-17 16:04来源:雪佛龙润滑油 作者:雪佛龙润滑油 点击:
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API Ⅱ类基础油和APIⅢ类基础油的使用促使重载机油低粘化。现在，重载设备的主要生厂商把出厂预注的发动机油从SAE 15W-40机油换成了低粘度SAE 10W-30机油，以达到提高燃料经济性和减少二氧化碳排放的目标。有些大型车队经营者还把低粘度SAE 10W-30机油作为保养填充油。那么紧接着在18轮货车上使用SAE 5W复级机油和SAE 0W复级机油也指日可待了。根据预测，只要Ⅲ类基础油的供应量提高了，接下来就只是时间的问题。
市场变化
目前美国有超过1260万辆卡车正在使用中。2016年里，新型8级卡车的销量仅有25万辆，中型5到7级卡车（包括公共汽车、休闲车和特种车）的销量为22.9万辆。预计在2017年里，6到8级牵引车的销量将接近50万辆，它们的燃料几乎都是柴油。
市场调研公司克莱恩预测，在2015年到2025年中，Ⅰ类基础油在重载机油中的使用率将会下降一半，仅剩10%。但是，Ⅱ类和Ⅱ+类基础油的使用率将从目前的30%提高到70%，增加两倍以上。Ⅲ类基础油的使用率将从4%增加到6%，而Ⅳ类基础油（PAO油）尚在注册。
克莱恩预测，在全球范围内，重载机油产品将慢慢趋向多样化。根据现在的趋势，单级机油正在减少，15W机油站稳脚跟，10W和5W机油随着新型车辆的引进而增加。但是各个地区的情况都不一样，粘度等级的变化会变得更加复杂。
尽管10W-XX和5W-XX型机油正在增多，但是北美地区主要使用的还是15W-40机油，它占了80%的市场份额。这里不涉及单级机油，即便号称适用于混合车队的“通用油”依然在北美市场具有稳固的地位。
欧洲的情况与北美相似，但是欧洲市场产品的粘度范围更广，具有更多的10W-XX和5W-XX型号机油。单级机油的份额保持稳定，约占15%。
亚太地区和拉美是SAE 15W-40机油的中坚市场，它的份额占了市场总份额的一半，而单级机油的份额在20%到30%之间。SAE 10W机油和其他轻型机油仅占10%，有时甚至更少。
由此看来，在大部分市场中，重载机油才是主流，但北美和欧洲正领先使用轻型机油。而且，在北美地区，轻型机油的推广可能引发雪球效应，使得轻型机油的使用率出现超乎预期的增长。雪佛龙润滑油相关人士预测，在未来几年里，北美将加大使用SAE 10W-30柴油机油，到了2015年它就能与15W-40机油平分秋色。
到2022年，大多数公路车队将会使用API CK-4 SAE 10W-30机油。再过些日子，API的节能等级机油FA-4 SAE 10W-30将会投入使用。钟爱轻载柴油机油的业主运营商和司机也许会晚一些才能接受低粘度机油。
性能比较
毫无疑问，观察燃料经济性是否提高的关键参数在于高温高剪切粘度。一般来说，高温高剪切粘度的最低值需要达到3.5厘泊。把SAE 15W-40机油和新型CK-4产品的粘度等级降低到与SAE 10W-30机油的相同，这样就能提高1%到4%的燃料经济性，而且对高温高剪切粘度没有影响。降低机油的粘度到SAE 5W-30产品的等级，就可以提高2%到5%的燃料经济性。使用高温高剪切粘度介于2.9厘泊到3.2厘泊之间的FA-4机油可以大大地提高燃料经济性。
业内有许多人士担心降低高温高剪切粘度的最低限制值可能会导致机油不耐用。行业专家表示，当前油膜厚度、发动机磨损和低油压这类潜在问题都已经得到解决，并且能够得到有效控制。这个结论来源于实地实验中使用的高温高剪切粘度为2.6厘泊的机油所表现出来的性能，以及沃尔沃的新型T-13发动机测试结果。事实上，欧洲的代工产商把SAE 10W-30机油或者粘度更低的机油作为初装油，以达到欧洲VI排放法规的要求。卡车与发动机生产商依维柯将高温高剪切粘度为2.1厘泊的SAE 0W-20机油作为初装油。
北美进行了各种实地实验、牵引车使用追踪、底盘测功机工况以及发动机台架测试，不断地反应了高温高剪切粘度较低的产品可以具有较强的耐用性，也具有较高的燃料经济性。去年12月推出了API CK-4和API FA-4标准之后，几乎所有北美市场的初装油都换成了SAE CK-4 10W-30产品，或者其他同规格替代产品，比如迈克卡车的EOS-4.5机油。然而戴姆勒北美公司是个例外，它建议把SAE FA-4 10W-30 机油作为初装油和保养填充油。
CK-4和FA-4机油的使用寿命较长。基于2017年的温室气体管制制度，发动机厂商一般建议使用新型机油的车辆可以把换油周期增加5000到15000英里。
API CK-4机油和APIFA-4机油在各方面都很优越，除了高温高剪切粘度。CK-4机油与SAE J300机油一样，高温高剪切粘度的最低限制值为3.5厘泊，所以它能够向下兼容API CJ-4机油和所有早期机油。FA-4机油的高温高剪切粘度在2.9到3.2厘泊之间，它不能向下兼容。有些代工厂甚至只赋予产品有限的向下兼容，但是2016年之前的车型年的大部分车辆除外，这些车辆的使用者可能会坚持使用CK-4机油。
所有这些听起来很不错，但是有些问题仍然有待解决。大量证据证明，机油的粘度越低，燃料经济性就越好。这是因为粘度越低，基础油的内摩擦就越小，弹性动力损失也就减少了。举个更直观的例子，机油的粘度下降了，汽车排放的温室气体减少，燃料经济性将得以提高。
除了耐久性问题之外，轻型机油还面临着另一个问题：机油的挥发倾向越强，越容易出现蒸发损失、油膜增厚和寿命减少问题。那么怎样才能解决这些问题呢？
就耐久性而言，CK-4机油和FA-4机油在某些方面具备比CJ-4机油更优越的性能。它们能够更好地控制烟炱数量，因此具有更强的抗氧化性、进气控制能力以及燃料经济性。然而，因为现在公路柴油的硫含量小于15ppm，所以烟炱控制能力不再重要。
挥发性问题更加难以解决。它是基础油固有的特性，不能利用添加剂来避免或者改善。在蒸馏切割中控制基础油的沸程可以改善挥发性问题。对于同种粘度的基础油，它们的挥发性强弱与馏程的宽度以及基础油的化学结构有关。API CJ-4机油的蒸发损失分数最大限制值为15%（用ASTM D5800诺亚克蒸发损失试验法测试）。而CK-4机油和FA-4机油的蒸发损失分数最大限制值为13%。
缩短馏程可以控制基础油的挥发性，但是也会造成蒸馏出来的产品减少，因为既然去掉了前馏分，那也该去掉部分后馏分，这样才能保持粘度不变。
基础油蒸馏对挥发性的影响如图表1所示，表中列出了各类基础油的诺亚克挥发损失分数范围以作对比。
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