新一代摩托车机油

Next generation motorcycle oils

Next Generation Motorcycle Engine Oils
Photo courtesy of Honda.
排放法规日益严格,加上燃油经济性改善需求、用户体验提升要求共同推动了摩托车市场的变革。最新的平衡摩托车机油配方正在设计过程中,在满足上述要求的同时,还需维护硬件的耐久性。

Photo courtesy of Honda.


各国政府都在致力于减排工作,摩托车管理规范引入范围日趋扩大,政策强度不断升级。比如在欧洲,从2020年开始,所有两轮和三轮车辆的销售必须达到欧V排放标准,这也意味着二氧化碳排放汇报将成为型号审批流程的必要组成部分。印度目前是世界上最大的摩托车市场,去年的两轮车销量高达1770万,目前也正在谋求变革。印度已经发布了巴拉特IV排放标准(相当于欧IV标准)的通知草案,全国范围2020年4月1日和之后生产的两轮和三轮车辆必须满足这一排放标准。

未来的规范不仅要限制尾气排放,普通摩托车也需要通过车载诊断系统的蒸发排放测试,而且生产商需要证明摩托车在规定里程后仍可通过该测试。

原始设备制造商需要大幅提升发动机性能,引入要求的排放处理系统。但是,满足上述排放限值仅仅是一个方面,他们还需要解决可持续性要求,并满足客户对提升驾乘体验的要求。

我们认为,对于原始设备制造商和机油调配厂家来说,同时满足上述所有要求是一个难以平衡的挑战。以燃油经济性为例,降低发动机摩擦可以对发动机响应和功率输出产生积极影响,从而提升燃油效率。但是,关键是理解在这种情况下,影响燃油经济性的具体因素是什么。从而,可以开发出新的添加剂技术,能够在实现燃油经济性的同时,保持较高的离合器摩擦、硬件保护水平和耐久性,这些都属于摩托车的关键性因素。

理解摩擦力

Photo courtesy of Infineum.


斯特里贝克曲线将润滑表面的摩擦分为边界润滑、混合润滑和流体润滑。为了提升润滑剂衍生燃料的经济性,可通过选择适用于各润滑状态的配方降低摩擦力。

在边界润滑中,油膜厚度可能降至使移动平面间发生金属对金属摩擦的程度。此时,摩擦改进剂、去垢剂、抗磨添加剂等表面活性成分将发挥作用。但是,在流动润滑中,运动表面被一层连续油膜的压力分离开。燃油经济性与润滑剂的粘度相关,而其中添加剂成分和基础油的粘度特性对粘度的影响最大。

因此,在使用摩擦改进剂和降黏剂等关键燃油经济性改良剂方面遇到了进退两难的技术瓶颈,因为这些性能与摩托车的润滑需求恰恰相反。

比如,添加摩擦改进剂可以降低离合摩擦,而这一点在使用湿式离合系统时会导致离合器片打滑。同样,降低粘度则会影响耐久度和耐磨性,在高温高剪切条件下尤其如此。

润英联启动了一项科研方案,目的是评估能否通过研发一种包含添加剂成分优化组合的平衡配方,解决目前存在的技术矛盾。首先,通过一系列台架摩擦测试对可能的方案进行了筛选。

使用震动、摩擦和磨损(SRV)和高频往复装置(HFRR)对金属对金属接触间的边界摩擦进行了模拟,并使用微型牵引机对流体摩擦机理进行了模拟。筛选出的产品包括一系列摩擦改进剂、去垢剂和分散剂。摩擦改进剂和去垢剂能够产生表面效应,从而改变边界摩擦性质,而分散剂能够影响粘度和流体摩擦。

经过筛选测试,润英联使用台架筛选出的能够产生最佳发动机摩擦结果的组分开发了SAE 5W-30型模型摩托车机油。该模型经优化后达到了JASO SL质量标准和MA2标准,这是JASO 2016规范中最高的离合摩擦标准。

在台架测试中,该机油降低了发动机摩擦,齿轮保护性能与基准产品SAE 10W-30 OEM纯机油(达到JASO SL和MA标准)类似。

底盘测功计测试

Photo courtesy of Infineum.


燃油消耗测试按照全球摩托车测试循环规定的测试条件,在一个采用110cc、风冷式摩托车(带手动变速箱)的底盘测功机测试平台上进行,这也是针对该测试目的常规采用的配置。测试机油通过采用燃油经济性粘度改进剂配成了三种粘度等级(SAE 5W-30、10W-30 和10W-40),以同一种油作为参照进行测试。燃油经济性粘度改进剂在低温和高温条件下均具有优越的粘度控制性能,能够实现显著提升燃油效率和抗磨性。

与OEM纯SAE 10W-30参照摩托机油相比,新型的SAE 5W-30燃油经济性机油能够实现1%的燃油经济性提高。这一结果超过了测试的标准偏差,因此,燃油经济性提高效果显著。此外,SAE 10W-30和10W-40型机油也取得了燃油经济性提高的效果。

燃油经济性机油通过降低发动机摩擦,能够提升发动机功率,同时可在带手动变速箱的摩托车上实现较高的离合摩擦。原始设备制造商相信,通过将含磷量维持在JASO T903 2016规范规定的最低限制,可以实现上述性能提升。

通过充分了解机油配方中对燃油经济性具有影响的各种因素,有助于开发一种实现燃油经济性提升的同时,又能增强摩托车性能和提高硬件保护的摩托车机油。

Pei Yi Lim是润英联新加坡营销和技术部的润滑油产品开发技术专家,负责车用润滑油的研发,专业从事摩托车发动机油添加剂的开发。Pei Yi Lim毕业于新加坡国立大学,获得工程硕士学位,于2014年加入润英联。

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