干貨 | 柴油機(jī)EGR管路沉積物抑制生成方法

2021-07-16 16:28:05 作者：中國潤滑油網(wǎng)瀏覽次數(shù)：1959

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摘要：由于柴油機(jī)在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性方面的優(yōu)勢，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，但其排放并不樂觀。近年來各國都制定嚴(yán)格的排放法規(guī)，柴油機(jī)面臨新的挑戰(zhàn)。而廢氣再循環(huán)技術(shù)（exhaust gas recirculation，EGR）已成為柴油機(jī)降低廢氣排放最有效的措施。然而EGR 管路沉積物卻成了柴油機(jī)面臨的新問題，柴油機(jī)沉積物生成多少，首先和燃料、機(jī)油有關(guān)。

由于柴油機(jī)在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性方面的優(yōu)勢，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，但其排放并不樂觀。近年來各國都制定嚴(yán)格的排放法規(guī)，柴油機(jī)面臨新的挑戰(zhàn)。而廢氣再循環(huán)技術(shù)（exhaust gas recirculation，EGR）已成為柴油機(jī)降低廢氣排放最有效的措施。然而EGR 管路沉積物卻成了柴油機(jī)面臨的新問題，柴油機(jī)沉積物生成多少，首先和燃料、機(jī)油有關(guān)。

沉積物的生成
在柴油機(jī)運(yùn)行過程中，柴油機(jī)EGR 管路沉積物的生成，理論上可認(rèn)為燃油和潤滑油是其來源，具體引起原因可能有：串漏氣、潤滑油自身氧化、潤滑油與串氣的復(fù)雜反應(yīng)。其沉積物生成過程如圖1 所示。在柴油機(jī)EGR 管路中發(fā)生了復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致黑色沉積物的生成。

沉積物的控制方法

粘度指數(shù)改進(jìn)劑

粘度指數(shù)改進(jìn)劑在多級油中具有隨溫度不同而表現(xiàn)不同形態(tài)的特性，當(dāng)機(jī)油溫度升高，粘度指數(shù)改進(jìn)劑的油溶性增大，長鏈高聚物伸展，使溶液分子運(yùn)動(dòng)內(nèi)摩擦增大，使機(jī)油粘度不會(huì)因溫度升高而快速下降。反之，當(dāng)溫度下降粘度指數(shù)改進(jìn)劑使機(jī)油中高聚物的溶解度變小，對機(jī)油分子內(nèi)摩擦影響不大，故使機(jī)油粘度增加不大；正因如此，粘度指數(shù)改進(jìn)劑起到改善潤滑油粘溫特性的作用。

柴油機(jī)工作條件苛刻，機(jī)油在這樣的高溫、高機(jī)械剪切作用下，機(jī)油中粘度指數(shù)改進(jìn)劑的分子鏈會(huì)斷裂而產(chǎn)生大自由基，大自由基進(jìn)一步又分裂成單體分子。同時(shí)由于強(qiáng)酸和氧的存在，發(fā)生了復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，生成漆膜和積炭，也就是所說的沉積物。

在配制多級油時(shí)，為滿足機(jī)油在高、低溫時(shí)的粘溫特性，就必須加入一定量的粘度指數(shù)改進(jìn)劑以改善機(jī)油粘度的不足。有些基礎(chǔ)油粘度跨度大，加入粘度指數(shù)改進(jìn)劑的量就多，以致沉積物的生成量也增加。

機(jī)油的選用

機(jī)油在柴油機(jī)工作過程中，高溫使粘度指數(shù)改進(jìn)劑自身氧化并促進(jìn)機(jī)油的氧化，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)有沉積物生成。針對結(jié)構(gòu)不同的粘度指數(shù)改進(jìn)劑：PMA （聚甲基丙烯酸酯）、PIB（聚異丁烯）和OCP（乙丙共聚物），采用TGA（差熱分析方法）對其熱氧化安定性檢測，得出OCP 的熱氧化安定性最好。

由此可見，粘度指數(shù)改進(jìn)劑對機(jī)油清凈性以及柴油機(jī)沉積物的生成影響要看其化學(xué)結(jié)構(gòu)。且在油品清凈性方面OCP 表現(xiàn)較為理想，同時(shí)減少柴油機(jī)沉積物的生成采用OCP 結(jié)構(gòu)的粘度指數(shù)改進(jìn)劑也最為理想。

燃油的選用

柴油具有自燃性、蒸發(fā)性、霧化性、積碳性、腐蝕性、磨損性、結(jié)膠性以及低溫流動(dòng)性。以充分燃燒和經(jīng)濟(jì)性角度看，主要考慮柴油的粘度和凝點(diǎn)。在選用燃油時(shí)應(yīng)根據(jù)用途、季節(jié)、機(jī)型來選用不同的柴油。

若從轉(zhuǎn)速方面考慮，當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速高于1000r/min 時(shí)要選用輕質(zhì)柴油，這是因?yàn)椴裼蜋C(jī)轉(zhuǎn)速高，就要求燃油的燃燒速度快，所以選用鎦分輕、發(fā)火性好的輕柴油。若從柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)考慮，像直噴渦流增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，這種柴油機(jī)噴油嘴多且是低慣量多孔型號的，那就應(yīng)選穩(wěn)定性好、雜質(zhì)少的優(yōu)質(zhì)柴油。燃油的質(zhì)量等級確定后，接下來再選用燃油的牌號。

柴油的牌號是按照其凝點(diǎn)的高低劃分，所以在確定燃油的使用牌號時(shí)，應(yīng)當(dāng)以柴油機(jī)工作的環(huán)境、溫度為依據(jù)，選用凝點(diǎn)比柴油機(jī)工作環(huán)境溫度低10℃左右的燃油比較合適。

清凈劑技術(shù)

為驗(yàn)證油品清凈劑能減少發(fā)動(dòng)機(jī)沉積物的生成，選擇了有大量沉積物的柴油機(jī)車進(jìn)行路試試驗(yàn)采用市售柴油清凈劑進(jìn)行行駛約1500km 的自然路試試驗(yàn)。分別拍攝了試驗(yàn)前和使用清凈劑試驗(yàn)后柴油機(jī)EGR 管路的照片如圖2 所示。