作者：李敏陈思远
摘要：
发动机润滑系统中，除低温油泥外，高温生成的漆膜与焦化积碳（尤其是多环芳烃成分）难以被传统清洗添加剂有效清除。本研究开发了一种基于多效表面活性剂复配技术的润滑系清洗添加剂（S9432），通过“酸碱中和+渗透剥离+金属吸附”三重协同作用，显著拓宽了对各类沉积物的溶解谱系。模拟试验表明：在150℃条件下，添加6% S9432的机油浸泡老化活塞头60分钟后，活塞环槽内焦化物清除率达89.2%，竞品仅32.5%。气门油封溶胀性测试（100℃、24小时）显示体积变化率<1.5%。低温倾点降至-20℃以下，无蜡质析出。实车验证（内窥镜观察气门室凸轮轴）表明，清洗后褐色漆膜完全消失。本研究为发动机保养换油前的润滑系统免拆深度清洗提供了高效、安全的解决方案。
关键词：润滑系统；高温漆膜；多环芳烃；表面活性剂协同；免拆清洗
1. 引言
发动机润滑系统在高温运行中，机油氧化衰变产生的酸性物质、胶质及碳化物会沉积在气门室、凸轮轴、活塞环及油道内壁。其中，低温油泥较易被传统清洗剂分散；但在活塞环区域及气门室顶部的“高温漆膜”和“焦化积碳”（主要由多环芳烃PAHs及烯烃聚合物构成），由于分子间作用力强、极性低，常规的有机胺类或弱碱性添加剂基本无效[1]。内窥镜观察表明，即使换油前使用清洗油或普通添加剂，凸轮轴表面仍残留褐色漆膜，严重影响客户体验及后续机油寿命。
此外，传统清洗剂存在两大缺陷：（1）对老化气门油封造成过度溶胀，导致清洗后漏油；（2）低温下（低于0℃）产品本身结蜡或凝固，注入困难且存在堵塞油路风险。
本研究基于灵智燎原节能环保技术研究院的“广谱沉积物溶解”技术平台，对前代产品F9431进行升级，开发出S9432润滑系清洗添加剂。本文将通过模拟实验、材料相容性测试及实车验证，系统评估其清洗性能、安全性与低温适应性。
2. 技术原理与方法
2.1 多效表面活性剂复配体系
S9432的核心功能组分由三类表面活性剂构成：（1）碱性中和剂——中和机油中的有机酸及含硫酸性产物，分散低温油泥；（2）芳香环渗透剂——含有π-π共轭结构的非离子表面活性剂，能插入多环芳烃层间，降低积碳的附着力；（3）金属吸附剂——含极性官能团的聚合物，优先吸附于金属表面形成保护膜，阻止清洗剥离的颗粒二次沉积。三者协同实现“中和→渗透→保护”的闭环清洗。
2.2 清洗路径与动力学
加入曲轴箱后，S9432随机油循环，依次作用于：油底壳及油道内的低温油泥（快速分散）→气门室及凸轮轴表面的漆膜（中速溶解）→活塞环槽及裙部的高温焦化物（慢速渗透剥离）。推荐在油温90℃时添加并保持1500~2000rpm运行30~60分钟，该条件下清洗效率最高。
2.3 低温流动性优化
通过采用低凝点异构烷烃载体及降凝剂包，将产品的倾点从F9431的-10℃降低至-25℃。同时控制蜡含量，确保-10℃条件下产品与机油混合后仍保持透明流动，避免油路堵塞风险。
3. 结果与讨论
3.1 模拟清洗性能验证
试验方法：取报废发动机活塞头（严重积碳，环槽内焦化物厚度约0.5mm），切割后一半浸入含6% S9432的150N基础油（加热至150℃），另一半浸入竞品D同浓度油中，磁力搅拌60分钟后取出，称重并观察。
结果：S9432组焦化物清除率为89.2%，活塞环槽金属本色显露；竞品D组清除率仅32.5%，焦化物仍呈坚硬片状。表明S9432对高温焦化积碳具有显著的渗透剥离能力。
玻璃烧杯模拟：将含6% S9432的机油加热至150℃，浸入带有漆膜的凸轮轴样品。60分钟后取出，表面漆膜完全溶解，而竞品E组仅部分软化。
3.2 橡胶件相容性试验
按照GB/T 1690-2010，采集不同车型（大众、通用、丰田）的气门油封样品，分别置于不含添加剂的机油（空白组）、含6% S9432的机油及含6%竞品F的机油中，在100℃下磁力搅拌24小时。测量硬度变化（IRHD）及体积变化率。
结果显示：S9432组体积变化率平均为1.3%，硬度变化≤2度；竞品F组体积膨胀达9.8%，硬度下降12度，油封明显变软发粘。表明S9432对老化橡胶件具有极佳的惰性。
3.3 低温流动性测试
将S9432原液置于-20℃冰箱中24小时，观察状态。样品仍为透明液体，倾倒流畅。竞品G在-5℃已出现白色结晶絮状物，0℃完全凝固。依据GB/T 3535测定倾点：S9432为-26℃，竞品G为-2℃。混合试验：将S9432按6%加入5W-30机油中，-10℃放置24小时后未见任何析出，流动性正常。
3.4 实车内窥镜验证
选取2台行驶里程15万公里、气门室盖存在明显褐色漆膜的自然吸气发动机车辆（丰田2AZ-FE、日产MR20）。换油前预热至油温90℃，按10%体积比加入S9432，怠速运行60分钟（期间保持1500rpm每10分钟一次）。排空旧机油后，使用内窥镜自机油加注口探入观察凸轮轴表面。
清洗前图像显示凸轮轴桃片及轴承盖表面覆盖连续褐色漆膜。清洗后漆膜完全消失，露出金属本色光泽。车主反馈发动机噪音降低，油门响应变轻。后续跟踪2000公里，未发现气门油封漏油或机油消耗异常。
3.5 讨论
S9432的高效清洗性能源于多效表面活性剂的协同，特别是对非极性PAHs的渗透能力。传统产品仅依赖碱性中和，对高温形成的交联高分子网络无效。本研究中，芳香环渗透剂的引入是关键创新。同时，通过严格控制溶胀性组分，避免了对老旧发动机橡胶密封件的损伤。低温流动性改善使其适用于北方冬季。需要注意的是，对于持续运行中使用（6%添加量）场景，清洗下来的沉积物会加速机油劣化，建议2000~2500公里内提前换油，这一限制条件已在产品说明中明确。
4. 结论与展望
（1）S9432发动机润滑系清洗添加剂对高温漆膜及焦化积碳的清除率达89%以上（模拟活塞环试验），显著优于传统竞品（约30%）。
（2）该产品对气门油封等橡胶件的溶胀性极低（体积变化率<1.5%），且倾点低于-25℃，解决了冬季使用及密封安全两大行业痛点。
（3）实车验证表明，添加S9432并运行60分钟后，气门室凸轮轴漆膜可完全清除，且无任何不良反应。
该技术可广泛应用于汽修门店的换油保养及活塞环烧机油免拆治理。后续研究将聚焦于：（1）开发适用于高里程发动机的缓释型清洗剂，避免瞬间大量积碳脱落导致的滤清器堵塞；（2）探索与机油寿命监测系统联动的智能清洗方案。灵智燎原节能环保技术研究院欢迎行业同仁就沉积物控制技术展开学术交流。
参考文献：
[1] 王瑞, 刘志强. 发动机润滑系统沉积物成分分析与清洗技术综述[J]. 润滑与密封, 2023, 48(2): 112-119.
[2] GB/T 1690-2010《硫化橡胶或热塑性橡胶耐液体试验方法》
[3] GB/T 3535-2006《石油产品倾点测定法》
[4] 灵智燎原节能环保技术研究院. S9432产品技术数据表（TDS）[Z]. 2025.
[5] 某第三方检测机构. 橡胶相容性检测报告编号：HJ-2025-0456[R]. 2025.