王冠英（山西省产品质量监督检验研究院，山西 太原030006）

在柴油发动机运行的过程中，柴油除了用作燃料之外，还是输油泵和高压油泵的润滑剂，因此柴油的润滑性直接影响着油泵的运行效果，在润滑性偏差的情况下，会使柴油发动机的精密部件出现严重的磨损。因此如何有效保障柴油的润滑性是一个十分重要的问题。

1 会对柴油润滑性产生影响的组分分析

柴油中硫的含量、十六烷值以及多环芳烃的含量是柴油发动机排放的几项主要影响因素。在相同功率下柴油发动机比汽油机节省燃料30%(按体积计)，并且排放的CO、NO，和烃类低95%，排放的C0：也少25%，因此柴油发动机受到青睐。我国柴油主要由直馏柴油、催化裂化柴油、加氢精制柴油组成，其分别约占57%、19%、22%。柴油中硫的含量直接影响着发动机运行所排放的硫化物的量。在新时期下，可持续发展理念的广泛渗透促使人们开始研究含硫量更低的柴油产品。根据新时期环保标准的规范要求，我国所使用的柴油发动机的喷油压力获得提升，相应的喷射灵活性、复杂性都得到了明显的加强。在这样的情况下，喷射系统对柴油润滑性提出了更高的要求。在进行柴油生产时，为了减少污染物的排放，通常会采取一定的工序将柴油中的硫和芳烃脱除，但这些工序会使柴油中所包含的润滑组分被除去，导致柴油的润滑性受到损伤。受此影响，柴油机运行中喷油泵将出现磨损以及失效的问题。因此如何在满足环保标准的条件下提升柴油的润滑性是一个十分关键的问题。

结合现有技术发展来看，人们所采取的提升柴油润滑性的措施主要有以下几种：其一，使用质量更好、含硫量更低的柴油组分。其二，通过优化加氢工艺实现对柴油组分中润滑性物质浓度的有效控制，始终保持在较高的水准。其三，在柴油中使用具有润滑性的添加剂。在上述三种方法中，使用添加剂是最有效且经济的方法。

1.1 柴油润滑性的影响组分

根据现有研究成果来看，柴油的润滑性主要取决于多环芳烃、含氮杂质、含氧杂质等因素。例如，Wang等使用SBOCLE对低硫含量柴油进行评价，结果显示，低硫含量柴油的硫含量对其润滑性不存在影响，而是由其黏度以及多环芳烃的含量所决定的。范文琴、赵良等通过对柴油润滑性影响因素的研究发现，柴油中的硫含量的高低取决于柴油中极性化合物含量的多少。而根据朱军等人的研究成果来看，含硫化合物对柴油润滑性的影响并不大，而含氮和含氧化合物才是决定柴油润滑性的关键性因素，其中环烷酸发挥着重要的影响，因此从某种程度上可以通过酸度来判断的柴油的润滑性。一般情况下，不同种类化合物的混合对柴油润滑性产生的影响表现出一定的区别，最常见的三种影响分别是加和效果、协同效果以及对抗效果。根据胡泽祥和高文伟等人的研究可知，含硫量、含氮量以及芳烃含量等因素和柴油润滑性之间的关联性并不明显，强极性的芳香性杂环化合物才是影响柴油润滑性的关键组分。基于以上研究成果我们可以做出判断，低硫含量环烷基原油直馏柴油组分应该具有良好的润滑性。此外需要注意的是，虽然酸性组分是柴油中有效的抗磨组分，但并不意味着柴油的酸度值越高越好，因为该组分会形成一定的腐蚀磨损作用。

1.2 柴油的抗磨机理研究

根据郭和军、黄志勇等人的研究可知，柴油中包含的硫化物具有促进磨损的效果，在对柴油进行脱硫处理的过程中，通常会将芳烃、多环芳烃、含氮含氧化合物等一同脱出，导致柴油的抗磨性出现明显的下降。就当前研究来看，油泵的磨损机理尚不明晰，低黏度轻质的燃油若是处于高温条件下，会出现润滑膜破裂的情况，进而引发氧化磨损、擦伤、疲劳、腐蚀等一系列问题。针对一些比较常见的磨损形式，韦淡平通过研究提出了解决方法，一是减少氧化腐蚀、二是使用高润滑性低硫含量的柴油，在摩擦部件之间形成转移膜提供保护效果。根据李春生、周立坤等人的研究，极性杂质的抗磨机理表现出显著的复杂性特征，一是含氧杂质通过吸附—氧化—分解起到抗磨作用。二是芳香性含氮化合物发挥出类似油性剂的作用。三是形成了具有抗摩擦效果的聚合物。

柴油发动机的润滑属于边界润滑，具有低温、高负荷的特征，目前通常是通过物理和化学吸附膜来实现。分子结构是否科学合理影响着抗磨剂所发挥的润滑效果。

2 柴油润滑性添加剂的相关研究

通过上文内容已知，在柴油中使用抗磨添加剂是提高柴油润滑性最有效的途径。当前阶段，比较常用的柴油润滑性添加剂包括脂肪胺、醇、脂肪酸、脂肪酸酯等化合物，这些添加剂都属于油性剂的范畴，其中包含的氧或是氮会附着在金属表面形成一层保护膜，避免金属之间直接接触，这样就可以有效的缓解磨损问题。柴油中的添加剂加入量，根据添加剂及柴油的种类不同而异，一般在50～300 μg／g。不同种类的添加剂在柴油中的使用量也存在差异性，一般情况下，使用添加剂之后柴油的酸度值不宜过高。

2.1 脂肪胺

一般来讲，脂肪胺是由多烯多胺和脂肪酸经过酰胺化反应生成的，其对柴油润滑性影响的高低取决于其中多烯多胺相对分子质量的大小，质量越大，柴油润滑性的提升幅度也就越高。根据现有研究、实践成果可知，将酰胺作为柴油润滑性添加剂的最佳质量分数为0.5%，乙酰乙酸己酯和辛酯的最佳质量分数为0.075%。但要特别注意的一点是，由于酰胺化反应产物的酸值普遍偏高，很容易和柴油发动机燃料系统中润滑油所包含的碱性成分发生反应，反应产物中所包含的沉渣由于无法溶解，必然会对燃料系统的运行产生影响，因此应尽量不选用酸性的抗磨剂。

2.2 脂肪酸酯

柴油中使用的脂肪酸值化合物主要有脂肪酸单酯、脂肪酸双酯、多酯等。根据Goodrum等的研究，脂肪酸单酯中，乙酯对柴油润滑性的改善效果要优于甲酯，含羟基的植物油甲酯对柴油润滑性的改善效果则优于普通的植物油。在硫含量较低的柴油中使用多种脂肪酸甲酯对柴油润滑性的改善效果比使用一种脂肪酸甲酯要强。朱同荣等研究发现，脂肪酸与1、2—环氧丙烷反应生成酯的润滑性取决于其脂肪酸链的长度以及不饱和度，链越长，润滑性越高；不饱和度越大，润滑性越高。

脂肪酸双酯、多酯对柴油润滑性的改善效果取决于其醇碳链的长度，同一种二元酸双酯的醇碳链越长，所生成酯的润滑性越好。但是对同一种醇，二元酸碳链的长度与其酯的润滑性没有关系。研究发现，二羧酸酯的最佳添加量为500～750μg/g。根据Brid.D的研究，多元醇酯具有良好的润滑效果，且在少量使用的情况下不会对柴油的基本性能产生损害。为了解决多元醇酯应用中引发的过滤网堵塞问题，可以将多种多元醇酯进行混合使用。

在柴油中使用脂肪酸酯及其衍生型添加剂的过程中，最好进行混合使用，这样能够取得比单种使用更佳的效果。目前，市场上的很多柴油抗磨剂产品都是由长链的不饱和酸以及多元醇制备获得的。但这种方法的成本偏高，而且产品中或多或少的会残留一定量未反应的脂肪酸。

2.3 羟酸

羟酸型润滑剂在柴油中的使用也十分广泛，这类添加剂主要是由长链的脂肪酸化合物构成，它能够在金属的表面形成致密的吸附膜，起到缓解摩擦和磨损的作用。羧酸的添加量在50～100μg／g都能显示较好的润滑性，因此羧酸型润滑剂曾被广泛使用。但这类添加剂存在一定的不足，如容易造成燃料过滤网堵塞，而且酸性抗磨剂容易和金属发生化学反应，造成金属腐蚀。

3 结语

综上所述，在环保标准不断提高的背景下，为了确保柴油的润滑性，应加强对柴油润滑性机理以及添加剂的研究，了解影响柴油润滑性的组分，确定柴油的有效抗磨润滑组分，基于此研制更加高效的抗磨添加剂，为柴油发动机的稳定运行提供保障。