吳長(zhǎng)彧,高輝,馬爽,孫曉婷,王瑞華

(中國(guó)石油大連潤(rùn)滑油研究開發(fā)中心,遼寧大連 116023)

2009年及2010年美國(guó)最新內(nèi)燃機(jī)油規(guī)格進(jìn)展

吳長(zhǎng)彧,高輝,馬爽,孫曉婷,王瑞華

(中國(guó)石油大連潤(rùn)滑油研究開發(fā)中心,遼寧大連 116023)

環(huán)保、節(jié)能、延長(zhǎng)換油期是推動(dòng)內(nèi)燃機(jī)油規(guī)格升級(jí)換代的主要?jiǎng)恿ΑＷ罱鼉赡?美國(guó)內(nèi)燃機(jī)油新規(guī)格集中推出。文章主要介紹美國(guó) 2009年及 2010年最新推出的內(nèi)燃機(jī)油規(guī)格,其中包括將于 2010年 10月 1日開始認(rèn)證的 ILSAC GF-5及API SN規(guī)格、通用公司推出的全球統(tǒng)一的汽油機(jī)油規(guī)格和柴油轎車機(jī)油規(guī)格、2009年美國(guó)分別推出的四沖程游艇用油規(guī)格和鐵路機(jī)車用油規(guī)格。

ILSAC GF-5;API SN;通用統(tǒng)一輕型車發(fā)動(dòng)機(jī)油規(guī)格;鐵路機(jī)車油規(guī)格;四沖程游艇用油規(guī)格

Abstract:Engine oil specificat ions,w hich continue undergoing a period of dram atic change m ainly as a result of em issions, fuel econom y and durability,w ere updated frequently in Am erica from 2009 to 2010.The new specifications introduced in this article include ILSAC GF-5 and AP ISN licensed on O ct.1st,2010,G M dexo s introduced by G M recently,rai lw ay locomotive oil specification and FC-W oil specificat ion approved in 2009.

Key words: ILSAC GF-5;AP ISN;GM dexos;rai lw ay locomotive oil specificat ion;FC-W o il specification

0 引言

內(nèi)燃機(jī)油廣泛用于汽車、內(nèi)燃機(jī)車、施工機(jī)具、船舶等移動(dòng)式和其他固定式內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑。而排放、節(jié)能、延長(zhǎng)換油期是推動(dòng)內(nèi)燃機(jī)油規(guī)格升級(jí)換代的主要?jiǎng)恿?為滿足日益苛刻的排放及節(jié)能要求,迫使發(fā)動(dòng)機(jī)必須采取相應(yīng)的技術(shù),而發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的提高對(duì)內(nèi)燃機(jī)油的性能提出新的要求,從而推動(dòng)油品規(guī)格不斷向前發(fā)展。

汽車工業(yè)發(fā)展至今,已形成了一些普遍認(rèn)同的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)油規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)體系[1],即美國(guó)石油學(xué)會(huì)(API)、美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì) (SAE)和美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)(AST M)共同制定的 API發(fā)動(dòng)機(jī)油質(zhì)量規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)和與之緊密相連的由美國(guó)汽車制造商協(xié)會(huì)(AAMA)和日本汽車制造商協(xié)會(huì) (JAMA)聯(lián)合成立的國(guó)際潤(rùn)滑材料標(biāo)準(zhǔn)化及審查委員會(huì) ( ILSAC)制定的發(fā)動(dòng)機(jī)油質(zhì)量規(guī)格標(biāo)準(zhǔn),以及歐洲汽車制造商協(xié)會(huì)(ACEA)聯(lián)合其他有關(guān)單位制定的ACEA發(fā)動(dòng)機(jī)油質(zhì)量規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。此外大的OEM公司還單獨(dú)制定適合自己的發(fā)動(dòng)機(jī)油規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。其他行業(yè),如船舶、鐵路機(jī)車等大的行業(yè)組織也相應(yīng)制定各自的發(fā)動(dòng)機(jī)油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

最近兩年,美國(guó)內(nèi)燃機(jī)油新規(guī)格層出不窮。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)油方面最重要事件就是推出了 ILSAC GF-5及API SN規(guī)格,并將于 2010年 10月 1日開始認(rèn)證。美國(guó)柴油機(jī)油最高規(guī)格仍然是 2006年推出的 CJ-4[2],由于該規(guī)格油品使用效果良好,近年不會(huì)有大的更新,預(yù)計(jì)下次更新時(shí)間將在美國(guó)實(shí)施新排放法規(guī)的 2015年。通用公司推出了全球統(tǒng)一的汽油機(jī)油規(guī)格和柴油轎車機(jī)油規(guī)格,這對(duì) API來說,是一個(gè)挑戰(zhàn)。此外,美國(guó)還于 2009年分別推出了四沖程游艇用油規(guī)格和鐵路機(jī)車用油規(guī)格。這些規(guī)格的推出,不僅對(duì)美國(guó),也對(duì)全球 OEM和潤(rùn)滑油行業(yè)將產(chǎn)生較大影響。

1 I LSAC GF-5規(guī)格

經(jīng)過近 4年努力,API于 2009年 12月 19日投票正式通過了由 ILSAC提出的 GF-5規(guī)格。GF-5第一批認(rèn)證將于 2010年 10月 1日拿到,OEM在2010年 4季度推出的 2011款車也能夠用上符合 GF -5規(guī)格油品。GF-5規(guī)格的推出是艱難的,盡管第 11次協(xié)議終于達(dá)成一致,但這個(gè)協(xié)議是在最初規(guī)定的最后期限 1年后才達(dá)成。

1.1 GF-5規(guī)格指標(biāo)及其與 GF-4比較

為了與 GF-4比較,將 GF-5規(guī)格分為以下三部分:

(1)完全沿用 GF-4的實(shí)驗(yàn)和指標(biāo)

A 理化性能及實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)指標(biāo):粘度要求SAE J300、凝膠指數(shù)、磷含量、揮發(fā)度、高溫沉積物TEOSTMHT試驗(yàn)、過濾性試驗(yàn) EOWTT和 EOFT、剪切穩(wěn)定性、高溫抗泡性、球銹蝕試驗(yàn)(BRT)。

B 發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)和指標(biāo):程序ⅢG A、ⅣA和程序Ⅷ。

(2)使用 GF-4的實(shí)驗(yàn),但某些指標(biāo)變嚴(yán)

A 理化性能實(shí)驗(yàn)指標(biāo):將抗泡性實(shí)驗(yàn)由 GF-4的靜置 10 min改為 1 min;10W-30油硫含量由不大于 0.7%減少到不大于 0.6%,其他粘度等級(jí)油硫含量與 GF-4相同。

B 程序ⅢG和程序ⅤG指標(biāo)變嚴(yán)。

(3)增加的新實(shí)驗(yàn)和指標(biāo)

A 增加了 5個(gè)實(shí)驗(yàn)室新試驗(yàn)。

B 增加了ⅥD發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)取代ⅥB來評(píng)定油品的燃料經(jīng)濟(jì)性。

GF-5及其與 GF-4[3-6]的詳細(xì)規(guī)格指標(biāo)比較見表 1,表 2,表 3,表 4。

表1 GF-5和GF-4粘度要求

表2 GF-5和GF-4發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)

表3 GF-5和 GF-4理化性能指標(biāo)

表4 GF-5橡膠相容性試驗(yàn)

1.2 GF-5規(guī)格指標(biāo)分析

在油品粘度方面,歷來 ILSAC GF-X涵蓋 0W -XX、5W-XX和 10W-XX,其實(shí)由于節(jié)能要求而絕大多數(shù)只能涵蓋 0W-20、0W-30、5W-20、5W-30和 10W-30粘度等級(jí),GF-5更加明確提出只涵蓋此 5個(gè)粘度規(guī)格,其他粘度規(guī)格由 API SN制定。

在發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方面,ⅢG和VG實(shí)驗(yàn)指標(biāo)變嚴(yán),ⅥD試驗(yàn)代替以前ⅥB。

ⅢG的活塞沉積物加權(quán)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)由不小于 3.5修改為不小于 4.0。

ⅤG試驗(yàn)指標(biāo)將平均發(fā)動(dòng)機(jī)油泥評(píng)分從 GF-4中≥7.8提高到≥8.0,平均搖臂罩油泥評(píng)分從≥8.0提高到≥8.3,將油濾網(wǎng)油泥面積從≤20%減少到≤15%。

在燃料經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)方面,采用新的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)ⅥD代替以前的ⅥB,并且采用更高的指標(biāo)要求,而ⅥD矩陣試驗(yàn)結(jié)果表明比ⅥB苛刻許多,某一油品如果在ⅥB中燃料經(jīng)濟(jì)性改善 0.5%,而在ⅥD中大體上僅改善 0.3%。

而在ⅢG的活塞沉積物加權(quán)評(píng)分與ⅥD的燃料經(jīng)濟(jì)性改善指標(biāo)方面,二者是互相關(guān)聯(lián),如果提高ⅢG的活塞沉積物評(píng)分,必然使ⅥD的燃料經(jīng)濟(jì)性改善下降,反之亦然,新規(guī)格在這兩個(gè)方面均有提高,必然加大發(fā)動(dòng)機(jī)油配方的研發(fā)難度。

在理化指標(biāo)方面比 GF-4增加了 5個(gè)新實(shí)驗(yàn):

(1)增加了磷揮發(fā)度試驗(yàn) (程序ⅢGB),要求在ⅢG試驗(yàn)完畢后油中磷含量仍然不小于新油磷含量的79%。

(2)增加可用 ROBO模擬試驗(yàn)代替ⅢGA試驗(yàn)。

ROBO試驗(yàn)是 RohMax公司于 2003年開始開發(fā),并最終發(fā)展為 GF-5接受的模擬試驗(yàn),可代替ⅢGA進(jìn)行老化油低溫性能試驗(yàn),AST M授予方法號(hào)為AST M D7528。GF-5試驗(yàn)開發(fā)小組使用 34個(gè)GF-4油 (包括 4個(gè) AST M參考油)進(jìn)行了 3個(gè)AST M矩陣試驗(yàn),測(cè)試 ROBO模擬試驗(yàn)和ⅢGA相關(guān)性,其粘度增長(zhǎng)、低溫泵送性 (MRV TP-1)、揮發(fā)量和傅里葉紅外分析羰基生成物相關(guān)性結(jié)果見圖 1、圖 2、圖3、圖 4。

由此可見,ROBO模擬試驗(yàn)在粘度增長(zhǎng)、低溫泵送性和揮發(fā)物揮發(fā)量方面與ⅢGA相關(guān)性均較好,但傅里葉紅外分析其羰基生成物則相差懸殊。此外ROBO試驗(yàn)對(duì)某些添加劑如不同粘度指數(shù)改進(jìn)劑與ⅢGA關(guān)聯(lián)較差。抽真空使得試驗(yàn)條件苛刻,不同實(shí)驗(yàn)室苛刻度有所不同。盡管如此,ROBO試驗(yàn)大部分試驗(yàn)指標(biāo)與ⅢGA具有很好的關(guān)聯(lián)性。

(3)增加 TEOST 33C模擬增壓渦輪沉積物試驗(yàn),沉積物≤30 mg(0W-20油不適用此試驗(yàn)),以前 GF-2曾經(jīng)采用了此試驗(yàn)作為油品清凈性的評(píng)定手段,但在 GF-3時(shí)發(fā)現(xiàn)它太苛刻不能代表油品清凈性,因此發(fā)展了中等高溫的 TEOSTMHT加以代替,故在 GF-3和 GF-4中被取消。盡管試驗(yàn)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)缺乏,由于某些OEM堅(jiān)持,在 GF-5中又引入了此試驗(yàn)作為測(cè)定增壓渦輪沉積物試驗(yàn)。

(4)增加了 10%水 +10%E85乙醇汽油乳化試驗(yàn),要求分別在 0℃和 25℃條件下 24 h均無水分出。

(5)增加了橡膠密封材料配伍性試驗(yàn)。

這些試驗(yàn)的引入必然對(duì)添加劑配方帶來更多和更高的要求。

1.3 GF-5規(guī)格對(duì)市場(chǎng)的影響

首個(gè) GF-5規(guī)格認(rèn)證于 2010年 10月開始實(shí)施,1年之后將強(qiáng)制實(shí)施。預(yù)計(jì)到 2012年美國(guó)所有新車和 80%現(xiàn)有車輛將使用 GF-5規(guī)格油品。GF -5油的推出使得所有配方都要重做,將掀起新一輪實(shí)驗(yàn)浪潮,所有試驗(yàn)一次通過需要約為 18萬美元,工業(yè)界為此將付出大約 1億美元左右。

GF-5規(guī)格最主要指標(biāo)是提高了燃料經(jīng)濟(jì)性要求。為達(dá)到指標(biāo)要求,許多OEM已經(jīng)推薦使用低粘度等級(jí)油品 5W-20代替 5W-30,其中福特和豐田汽車將 5W-20發(fā)動(dòng)機(jī)油列入服務(wù)油清單,一些豐田汽車發(fā)動(dòng)機(jī)還推薦使用 0W-20發(fā)動(dòng)機(jī)油,本田汽車也主要推薦使用 5W-20油品,但寶馬和通用汽車仍然使用5W-30油。預(yù)計(jì)到2016年 SAE 0W-20和0W-30油品所占美國(guó)市場(chǎng)份額將超過 10%。

此外,GF-5規(guī)格刺激了Ⅲ類基礎(chǔ)油需求。0W -20油是由Ⅲ類基礎(chǔ)油或者Ⅱ、Ⅳ類基礎(chǔ)油混調(diào)而成;0W-30油品更多用Ⅲ類基礎(chǔ)油調(diào)制,雖然需要一定 PAO來調(diào)整揮發(fā)性和低溫啟動(dòng)性能。因此Ⅲ類基礎(chǔ)油需求將進(jìn)一步提高。目前Ⅱ、Ⅲ類基礎(chǔ)油供應(yīng)均不是問題,據(jù)美國(guó)國(guó)家石化協(xié)會(huì) (NPRA)報(bào)道,2010年上半年美國(guó)基礎(chǔ)油的生產(chǎn)能力比2009年提高了 6%,主要是增加了Ⅱ、Ⅲ類油及環(huán)烷基油的生產(chǎn)裝置,Ⅱ、Ⅲ類油的生產(chǎn)能力從 2009年的 510萬 t/a增加到 2010年上半年的 534萬 t/a。

GF-5對(duì)于潤(rùn)滑油公司來說將越來越多使用低溫性能更好和揮發(fā)度更低的基礎(chǔ)油,對(duì)添加劑公司來說需要考慮使用氧化性能更好、磷揮發(fā)性更低、與密封材料配伍性好和更加節(jié)能的添加劑和大量的實(shí)驗(yàn)開發(fā)費(fèi)用。

2 API SN規(guī)格

2010年 4月 23日,API在電話會(huì)議上通過了API SN及 SN+節(jié)能規(guī)格。但福特、通用和克萊斯勒等汽車公司表示反對(duì), ILSAC棄權(quán),由于他們不是API投票成員,所以API SN及 SN+節(jié)能規(guī)格仍然獲得通過。

自 ILSAC成立以來,GF-1/SH、GF-2/SJ、GF -3/SL、GF-4/S M規(guī)格都是一致的,從未出現(xiàn)OEM反對(duì) SH、SJ、SL、S M規(guī)格的事。此次API帶“S”的汽油機(jī)油規(guī)格遭到OEM反對(duì),在API規(guī)格制定歷史上還是頭一次,具體原因如下。

歷來 GF-X=API XX+節(jié)能,這次在 GF-5= API SN+節(jié)能這一點(diǎn)上沒有分歧。

分歧在于, ILSAC GF-X聲稱涵蓋 0W-XX、5W-XX和 10W-XX,其實(shí)由于節(jié)能要求而只涵蓋0W-20、0W-30、5W-20、5W-30和 10W-30粘度等級(jí),而 GF-5更加明確提出只涵蓋此 5個(gè)粘度規(guī)格,其他粘度規(guī)格由 API SN制定規(guī)格,另外這次API SN取消了許多 GF-5要求的試驗(yàn),具體不同見表5。

表5 API SN與 I LSAC GF-5區(qū)別

許多試驗(yàn)在以前的APIXX級(jí)別中都是和 GFX相同,而API SN和 GF-5有如此多的試驗(yàn)不同。因此OEM才表示反對(duì), ILSAC成員,特別是美國(guó)的三大汽車公司強(qiáng)烈要求API SN要完全復(fù)制 GF-5規(guī)格要求。

API在正式回答 ILSAC成員們的信中解釋了所有不同:API規(guī)格不僅是美國(guó)、日本和韓國(guó)使用,也是全球性規(guī)格,需要適合全球需要,某些國(guó)家并不使用OEM規(guī)格,而普遍使用API規(guī)格,這些地區(qū)要達(dá)到 ILSAC成員國(guó)的水平是需要時(shí)間的;此外,API SN +節(jié)能 =GF-5就已經(jīng)充分考慮了 ILSAC的要求,而現(xiàn)在的問題是沒有節(jié)能要求的粘度級(jí)別并不包含在 GF-5規(guī)格中,因此也就不能照搬 GF-5規(guī)格要求。API在具體試驗(yàn)方面的解釋如下:

(1)關(guān)于 IIIGA或 ROBO試驗(yàn),在 ILSAC要求的5個(gè)粘度以外,API還增加了所有 0W-XX、5WXX和 10W-XX執(zhí)行此要求,但對(duì)于更高粘度級(jí)別,目前沒有數(shù)據(jù)表明存在同樣的問題。

(2)磷保持性是一個(gè)重要的要求,但在美國(guó)、日本和韓國(guó)以外的地區(qū),添加劑水平并不容易達(dá)到。

(3)磷含量限制也很重要,但全球市場(chǎng)上還有許多要求比 GF-5高的磷含量要求來保證發(fā)動(dòng)機(jī)不受磨損,如美國(guó)有許多混合車隊(duì)需要汽、柴兼有的API規(guī)格,它們粘度高,柴油機(jī) OEM要求更高磷含量來保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī),所以API SN在其他粘度上不設(shè)限制,否則汽、柴兼有的 API規(guī)格很難滿足柴油機(jī)OEM的要求。

(4)硫含量設(shè)定限額如果應(yīng)用到所有粘度,則將導(dǎo)致使用Ⅰ類油為主的地區(qū)很難達(dá)到要求。

(5)對(duì)于 TEOST 33C試驗(yàn),例如 ILSAC已經(jīng)在GF-5中認(rèn)識(shí)到 0W-20就不能用此試驗(yàn),而其他粘度并沒有 TEOST 33C與渦輪積炭有關(guān)聯(lián)的證據(jù)。

(6)乳化試驗(yàn)在其他地區(qū)需求的發(fā)展還需要時(shí)間。

(7)對(duì)于抗泡試驗(yàn),由于在 GF-5中的粘度都比較小,改為靜置 1 min沒有問題,但有數(shù)據(jù)表明這個(gè)要求在高粘度油中存在問題。

以上是API正式的回答。事實(shí)上ⅢGA并不適用于高粘度油;硫、磷含量和磷揮發(fā)性全面推廣為時(shí)尚早;TEOST 33進(jìn)入 GF-5是沒有數(shù)據(jù)支持的,不過由于某些 ILSAC成員堅(jiān)持才勉強(qiáng)納入 GF-5;關(guān)于與乙醇汽油混對(duì)的乳化試驗(yàn), ILSAC成員通用公司堅(jiān)持要納入API SN中,但在自己剛出臺(tái)的全球新規(guī)格中卻沒有列入。

總之,API SN的通過使新規(guī)格升級(jí)更加理性化,同時(shí)也使 SN產(chǎn)品可以趕上 2010年 10月 1日推出的時(shí)間表。

3 通用統(tǒng)一的輕型車發(fā)動(dòng)機(jī)油規(guī)格

通用公司在支持 ILSAC GF系列規(guī)格的同時(shí),一直致力于為自己車型開發(fā)全球統(tǒng)一發(fā)動(dòng)機(jī)油規(guī)格。其主要理由是 GF規(guī)格主要針對(duì)北美和日本生產(chǎn)車型,而歐洲市場(chǎng)則主要使用ACEA和OEM的規(guī)格。通用自己認(rèn)為對(duì)于在全球擁有 18個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)制造工廠、20多種不同規(guī)格發(fā)動(dòng)機(jī)的通用來說,多種發(fā)動(dòng)機(jī)油規(guī)格導(dǎo)致了大量重復(fù)測(cè)試。

通用推出全球統(tǒng)一的輕型車發(fā)動(dòng)機(jī)油規(guī)格 dexos,由 dexos 1和 dexos 2兩個(gè)規(guī)格構(gòu)成,其中 dexos 1將用于全球 2011年款汽油轎車,2010年 3～4月將用于初裝油,2010年 8～9月將用于服務(wù)油。dexos 2是專為歐洲轎車(包括汽油和柴油)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì),將在歐洲用于 2010年款各種轎車,已于 2009年 3～4月用于初裝油,2009年 8～9月用于服務(wù)油。

3.1 規(guī)格指標(biāo)來源

通用的 dexos規(guī)格來源于三方面

(1)GF-5的實(shí)驗(yàn)和指標(biāo)

A.理化性能實(shí)驗(yàn)只采用了球銹蝕和 GF-4中的抗泡性試驗(yàn),對(duì)于 dexos 1采用了 GF-5的 SAE J300的 5個(gè)粘度,即 0W-20、0W-30、5W-20、5W -30和 10W-30。

B.主要采用其發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)包括ⅢGA、ⅢGB、Ⅷ、ⅤG、ⅥD,但是ⅢG指標(biāo)由 GF-5的WPD≥4.0提高到≥4.5。

(2)ACEA C3-07實(shí)驗(yàn)和指標(biāo)

A.理化性能全面采取 ACEA C3-07的實(shí)驗(yàn)和指標(biāo),包括諾亞克揮發(fā)度、高溫高剪切粘度、柴油噴嘴剪切穩(wěn)定性、堿值、硫酸鹽灰分、硫、磷含量、氯含量、密封橡膠件配伍性 (包括 GF-5的美國(guó)橡膠件和歐洲ACEA橡膠件)以及初裝油需要的腐蝕性試驗(yàn),在粘度等級(jí)方面 dexos 2采用了歐洲常用的 0W -30、0W-40、5W-30和 5W-40。

B.發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)采用了 ACEA C3-07的 TU5JP -L4沉積性實(shí)驗(yàn)、TU3MS磨損實(shí)驗(yàn)、M 111S黑油泥實(shí)驗(yàn)、M 111燃料經(jīng)濟(jì)性實(shí)驗(yàn),在 dexos 2中還加上柴油機(jī)油所需的DV4TD中溫分散性實(shí)驗(yàn)、VW D I直噴柴油機(jī)清凈性實(shí)驗(yàn)和OM646LA拋光實(shí)驗(yàn)。

(3)通用的內(nèi)部發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)

試驗(yàn)包括 OPI汽油發(fā)動(dòng)機(jī)油釋放試驗(yàn)、OPI汽油機(jī)空氣卷入試驗(yàn)、RNT閥系磨損試驗(yàn),dexos 2中還加上柴油機(jī)油釋放試驗(yàn)。

在這些實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上有的指標(biāo)變嚴(yán)。Dexos詳細(xì)規(guī)格、測(cè)試方法及指標(biāo)列于表 6。

表 6 通用統(tǒng)一輕型車發(fā)動(dòng)機(jī)油規(guī)格試驗(yàn)方法及指標(biāo)

續(xù)表

3.2 通用發(fā)動(dòng)機(jī)油規(guī)格與其他主要油品規(guī)格的比較

dexos是基于ACEA C3-07制訂的,分為 dexos 1和 dexos 2兩種。

在實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)方面,對(duì)于主要使用 API、 ILSAC的北美和其他地區(qū)來說,dexos 1相當(dāng)苛刻,主要表現(xiàn)為:揮發(fā)度為≤13%,比 GF-5的≤15%還低,只有Ⅲ、Ⅳ類油才能滿足要求;硫含量也比 GF-5苛刻;提出了 GF-5沒有的堿值及硫酸灰分要求;剪切穩(wěn)定性使用ACEA-07的柴油噴嘴法,這將要求粘度指數(shù)改進(jìn)劑的剪切穩(wěn)定性要和歐洲一樣好。此外 dexos 1和 dexos 2在 ACEA C3-07基礎(chǔ)上增加了氯含量要求,橡膠配伍性則要同時(shí)滿足美國(guó)和歐洲的橡膠要求。

在發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方面,dexos由 ACEA、 ILSAC和G M內(nèi)部發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn) 3個(gè)部分組成。首先要滿足 ILSAC GF-5要求。此外,dexos 1在 GF-5的ⅢG沉積物WPD評(píng)分上由≥4.0提高≥4.5,無疑增加了燃料經(jīng)濟(jì)性ⅥD實(shí)驗(yàn)的壓力,而且在 GF-5基礎(chǔ)上增加了 TU5高溫清凈性試驗(yàn)、TU3MS磨損試驗(yàn)、M111燃料經(jīng)濟(jì)性實(shí)驗(yàn)以及M111黑油泥試驗(yàn);dexos 2在ACEA C3-07基礎(chǔ)上增加了ⅢG和ⅢGA,并增加磷保持性試驗(yàn)ⅢGB,在低溫油泥和黑油泥試驗(yàn)的VG和M111中使用了特殊燃料 SVG N2。通用對(duì)空氣卷入也特別重視,以前只在 API的柴油機(jī)油規(guī)格中才有通用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的 EOAT(D6894)試驗(yàn),而dexos中增加了通用內(nèi)部使用的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)空氣卷入試驗(yàn),同時(shí)增加了 RNT閥系磨損和發(fā)動(dòng)機(jī)油釋放試驗(yàn),這些都比ACEA C3-07苛刻。

因此 dexos 1是比 GF-5提高很多的規(guī)格,dexos 2是比ACEA C3-07也苛刻的規(guī)格。

3.3 通用統(tǒng)一輕型發(fā)動(dòng)機(jī)油規(guī)格對(duì)市場(chǎng)的影響

通用汽車公司最近推出了自己的全球統(tǒng)一的輕型車發(fā)動(dòng)機(jī)油規(guī)格 dexos,其中 dexos 1將用于全球2011年款汽油轎車 (歐洲除外),2010年 3～4月用于初裝油,2010年 8～9月將用于服務(wù)油。Dexos 2將用于歐洲有大量柴油轎車市場(chǎng)的所有輕型車。

Dexos 1規(guī)格的推出,對(duì)主要以API規(guī)格為主的北美市場(chǎng)影響較大,首先美國(guó)的發(fā)動(dòng)機(jī)油市場(chǎng)已經(jīng)習(xí)慣于使用單一的 API- ILSAC油品,對(duì)于大宗的GF-X產(chǎn)品,許多油品經(jīng)銷商特別是快速換油中心都是散裝進(jìn)貨,大罐儲(chǔ)存。而 dexos這種大宗產(chǎn)品的推出就要改變?nèi)绹?guó)換油的基礎(chǔ)設(shè)施,因此相應(yīng)大大增加了經(jīng)營(yíng)成本。

在價(jià)格方面,dexos 1將更加昂貴。Dexos 1需要使用的APIⅡ+類、Ⅲ類甚至Ⅳ類基礎(chǔ)油,對(duì)成品油成本影響較大,例如目前 4 mm2/s的Ⅲ類基礎(chǔ)油比Ⅱ類油價(jià)格高 80美分/加侖,而Ⅳ類油 (PAO)與Ⅱ類油的價(jià)格差額更大。在添加劑方面也會(huì)大幅度提高用量而增加成本。附加了這樣多的規(guī)范和測(cè)試要求更將大幅度增加額外的開發(fā)成本。對(duì)于快速換油中心和油品銷售商來說,他們可能不會(huì)預(yù)先購置此類產(chǎn)品。

在市場(chǎng)推廣方面,通用此前曾表示將批準(zhǔn)多家供應(yīng)商供應(yīng) dexos 1,以解決推廣問題。但對(duì)于潤(rùn)滑油供應(yīng)商來說,dexos 1不僅成本比 GF-5高很多,而且認(rèn)證費(fèi)用為每個(gè)油品每年繳納 1000美元,4年需再認(rèn)證一次,同時(shí)需繳納認(rèn)證使用費(fèi) 0.36美元/加侖。認(rèn)證使用費(fèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了 API,目前 API成員認(rèn)證費(fèi)用為 1050美元/年,非 API成員為 1250美元/年,而對(duì)于每年銷售量超過 100萬加侖的公司,超出部分才需繳納 0.0015美元/加侖的使用費(fèi)。對(duì)于小的油公司來說是個(gè)負(fù)擔(dān)。

對(duì)于 dexos 1初裝油不成問題,但是服務(wù)油對(duì)市場(chǎng)的影響目前大家都在觀察。因?yàn)楸M管 2009年通用在美國(guó)輕型車銷售量占 25%,但是轎車銷售并不好,水平也不是很高,55%是靠銷售皮卡來維持產(chǎn)量,要市場(chǎng)接受這些并不高檔的車使用這樣昂貴的油,前景如何只能拭目以待。

如果通用成功讓市場(chǎng)接受此規(guī)格,等于它自己毀掉由其一手發(fā)起的 ILSAC,其他OEM也會(huì)效仿。目前,克萊斯勒和福特已經(jīng)指明發(fā)動(dòng)機(jī)工廠初裝油使用自己的油品。根據(jù)克萊斯勒初裝油情況,MS 6395發(fā)動(dòng)機(jī)油規(guī)格在 ILSAC標(biāo)準(zhǔn)要求之外,還要求10萬英里拉斯維加斯出租車行車試驗(yàn)。福特初裝油規(guī)格除保留 GF規(guī)格要求外,也需要更多的測(cè)試。全球其他地區(qū)OEM,如奔馳、寶馬、寶石捷、奧迪、豐田、本田以及尼桑等目前在美國(guó)全部放棄他們自己的規(guī)格而使用 ILSAC-API規(guī)格,那么他們都將有機(jī)會(huì)向北美市場(chǎng)推薦自己的油品規(guī)格。盡管通用表示將繼續(xù)積極參與 ILSAC在北美和日本汽車公司關(guān)于GF系列發(fā)動(dòng)機(jī)油規(guī)格的工作,但它已經(jīng)在其 2011款車的用戶手冊(cè)中只推薦 dexos 1,取消推薦 ILSAC GF-5,此行動(dòng)表明它在實(shí)行去 ILSAC化。

美國(guó)的市場(chǎng)及基礎(chǔ)設(shè)施是否能接受 dexos 1,目前下結(jié)論為時(shí)尚早。截至 2010年 6月,有幾個(gè)國(guó)際大油公司尚未申請(qǐng) dexos認(rèn)證,就很能說明問題。

歐洲是一個(gè)易于接受OEM規(guī)格油品的市場(chǎng),但是通用在歐洲的轎車OPEL和 SAAB屬于中等級(jí)別轎車,不能與奔馳、寶馬、寶石捷、奧迪等高級(jí)轎車相提并論,如果要?dú)W洲接受增加那樣多的 API附加臺(tái)架試驗(yàn)費(fèi)用的 dexos 2,市場(chǎng)能否接受尚不明朗。不過通用在歐洲轎車份額很小,2009年約占?xì)W洲市場(chǎng)的7.5%,所以影響不大。

dexos 1被確定為通用全球的規(guī)格,目前已經(jīng)出現(xiàn)在一些新興市場(chǎng)中,如中國(guó)和印度,通用雖然在美國(guó)申請(qǐng)破產(chǎn)法保護(hù),但在這些國(guó)家影響力卻很大,可以要求市場(chǎng)服務(wù)油也要使用 dexos 1而影響市場(chǎng),通用已經(jīng)安排將于 2010年 7月在中國(guó)推廣 dexos 1。與傳統(tǒng)規(guī)格相比,dexos 1的引進(jìn)代表了更高性能水平,可能推動(dòng)這些市場(chǎng)朝更高性能水平發(fā)展。

4 游艇用四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)油新規(guī)格

一直以來,小功率弦外機(jī)市場(chǎng)占有率很少,直到2004年,美國(guó)首次制定了小功率四沖程游艇用發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油規(guī)格,主要適用于裝備有船尾發(fā)動(dòng)機(jī)和舷內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的游艇。而目前游艇用發(fā)動(dòng)機(jī)高負(fù)載、高轉(zhuǎn)速、潮濕工作環(huán)境和催化裝置應(yīng)用等均對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油提出更高要求。2009年 5月 5日,美國(guó)國(guó)家船舶制造協(xié)會(huì)(NMMA)在華盛頓召開的船舶立法會(huì)議上,簽署了新的適用于裝有催化裝置的游艇四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)油規(guī)格——FC-W油品規(guī)格,并于 2009年 9月1日開始生效。

原有規(guī)格等同于汽油機(jī)油 SG規(guī)格,新 FC-W規(guī)格等同于更高級(jí)別的 S M規(guī)格,主要關(guān)注催化劑中毒問題,在原規(guī)格基礎(chǔ)上增加了 5個(gè)方面要求,見表7。

表7 新老FC-W油品規(guī)格的比較

新油品規(guī)格較之以前的老規(guī)格嚴(yán)格了很多,這必將促進(jìn)游艇使用配置催化轉(zhuǎn)化器的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī),使環(huán)境更清潔。但新規(guī)格沒有對(duì)乙醇燃料做出任何規(guī)定,因?yàn)槭褂靡掖既剂系拇冒l(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量較少。

新規(guī)格認(rèn)證程序與原規(guī)格一致,需要在指定實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果送往NMMA進(jìn)行審查,只有通過審核的潤(rùn)滑油才能進(jìn)行注冊(cè),注冊(cè)費(fèi)用為1500＄ /a。

5 鐵路內(nèi)燃機(jī)車六代油規(guī)格

早在 1997年 12月,美國(guó) EPA就制定了限制鐵路內(nèi)燃機(jī)車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn),但當(dāng)時(shí)指標(biāo)較溫和。2004年又制定了鐵路內(nèi)燃機(jī)車和內(nèi)陸船用低硫柴油指標(biāo),要求 2007～2011年使用柴油硫含量不超過500μg/g;2012～2014年進(jìn)一步降低到不超過 15 μg/g。2008年 3月,EPA重新制訂了鐵路內(nèi)燃機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)排放指標(biāo),見表 8。

表 8 鐵路內(nèi)燃機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)排放指標(biāo) g/bhp·h

這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油產(chǎn)生了較大影響,隨著油品升級(jí),堿值越來越大,低硫柴油的使用導(dǎo)致燃燒室灰分沉積顯著增加,2008年9月LMOA(美國(guó)鐵路機(jī)車維修者協(xié)會(huì))報(bào)道了過?；曳殖练e物堵塞廢氣渦輪的濾網(wǎng)和閥系,使其不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的事故。另一方面, OEM采取一系列降低排放的措施,如延遲點(diǎn)火結(jié)合改進(jìn)冷卻進(jìn)氣系統(tǒng)、增加噴嘴壓力和噴油速度、增加壓縮比和降低潤(rùn)滑油消耗等,導(dǎo)致煙炱顯著增加,原來四、五代油的煙炱分散能力不夠。因此有必要推出降低堿值和增加分散性的新油品規(guī)格來滿足階段3排放要求。

2009年 5月 4日,LMOA召開會(huì)議,重申將在2009年推出鐵路內(nèi)燃機(jī)車六代油規(guī)格,這是繼 1989年推出五代油后的大事。歷代鐵路內(nèi)燃機(jī)車用油規(guī)格見表9。

表9 歷代鐵路內(nèi)燃機(jī)車用油規(guī)格

第六代油規(guī)格不僅適用于內(nèi)燃機(jī)車,也適用于柴油發(fā)電的發(fā)動(dòng)機(jī)和內(nèi)陸船用發(fā)動(dòng)機(jī)。至于滿足階段4排放,OEM可能采用 EGR、SCR和DPF,這將需要低灰、低硫、磷的第七代油。我國(guó)目前主要沿用美國(guó)第四代油品規(guī)格。

6 美國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)油驅(qū)動(dòng)力的發(fā)展趨勢(shì)

燃料經(jīng)濟(jì)性及碳排放將有可能排在 NOx、微粒和 HC排放的前面,成為未來美國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)油發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力。2010年 4月 1日,美國(guó)政府頒布了全國(guó)性輕型車公司平均燃料經(jīng)濟(jì)性(CAFé)新標(biāo)準(zhǔn)和第一個(gè)輕型車公司平均尾氣 CO2排放標(biāo)準(zhǔn),并將兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了統(tǒng)一,規(guī)定 2016年款的所有在美生產(chǎn)的轎車和輕型卡車必須達(dá)到 35.5英里/加侖的新的公司平均燃料經(jīng)濟(jì)性(CAFé)標(biāo)準(zhǔn),比現(xiàn)行 25英里/加侖標(biāo)準(zhǔn)提高了 42%。同期,公司平均尾氣 CO2排放將從 2012年款的 295克/英里變嚴(yán)至 2016年款的 250克/英里。并且在醞釀重負(fù)荷柴油車的CAFé。為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃料經(jīng)濟(jì)性,最有效解決方法仍然是對(duì)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改進(jìn),這些都無疑將對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油的發(fā)展產(chǎn)生影響。

[1]張淑華.國(guó)內(nèi)外發(fā)動(dòng)機(jī)油質(zhì)量規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展[J].潤(rùn)滑油,2003,18(增刊):32-39.

[2]楊道勝,史宗岡,范亦工.美國(guó)重負(fù)荷柴油機(jī)油新規(guī)格CJ-4的發(fā)展及其影響 [J].石油商技,2006,24(6): 42-46.

[3] ILSAC. ILSAC GF-4 Standard for Passenger Car Engine Oils[S],2004.

[4]徐小紅.美國(guó)最新內(nèi)燃機(jī)油規(guī)格發(fā)展 [J].潤(rùn)滑油, 2005,20(4):50-54.

[5] ILSAC. ILSAC GF-5 Standard for Passenger Car Engine Oils[S],2009.

[6]湯仲平,王會(huì)東,孫丁偉,等.美國(guó)內(nèi)燃機(jī)油規(guī)格發(fā)展新動(dòng)向[J].潤(rùn)滑油,2007,22(1):56-59.

Up da te of Am e rican Eng ine O il Sp ec ifica tion in2009and2010

WU Chang-yu,GAO Hui,MA Shuang,SUN Xiao-ting,WANG Rui-hua
(PetroChina Dalian Lubricating O ilR&D Institute,Dalian 116023,China)

TE626.32

A

2010-06-03。

吳長(zhǎng)彧(1981-),男,工程師,碩士,2006年畢業(yè)于天津大學(xué)化工學(xué)院化學(xué)工藝專業(yè),一直從事潤(rùn)滑油信息研究工作,現(xiàn)為《潤(rùn)滑巡禮》雜志編輯。

1002-3119(2010)06-0033-10