朱和菊,耿志勇

(中國石化潤滑油公司,北京 100085)

ILSAC GF-5規(guī)格給我們的啟示

朱和菊,耿志勇

(中國石化潤滑油公司,北京 100085)

介紹了最新的轎車發(fā)動機油規(guī)格 ILSAC GF-5的技術要求,對比了 ILSAC GF-4與 ILSAC GF-5的性能差異、 ILSAC GF -5規(guī)格的技術提升內容,分析了發(fā)動機技術變化、燃料變化、法規(guī)要求變化等帶給轎車發(fā)動機油規(guī)格要求的不同及給我們的一些啟示。

ILSAC GF-5;汽油發(fā)動機技術;E85

Abstract:The requirem ents of the latest ILSAC GF-5 specification for passenger car engine oils and the perform ance difference betw een ILSAC GF-5 and ILSAC GF-4 w ere introduced.The differences among the engine oilperform ance requirem ents caused by engine technologies change,fuels change and legislation dem ands w ere analyzed.Based on those differences,the enlightenm ent from the ILSAC GF-5 specification w as introduced.

Key words: ILSAC GF-5;gasoline engine technology;E85

0 引言

為滿足新的燃油經(jīng)濟性目標和日益嚴格的排放法規(guī)要求,經(jīng)過 5年多的工作,由日本和美國汽車生產(chǎn)商代表 G M(通用)、Ford(福特)、Chrysler(克萊斯勒)、JAMA(日本汽車制造商協(xié)會)聯(lián)合形成的國際潤滑油標準及認可委員會規(guī)格 ILSAC GF-5于2009年 12月 22日終于發(fā)布。該規(guī)格要求進一步提高轎車發(fā)動機油在整個使用周期內的燃油經(jīng)濟性能;進一步提高轎車發(fā)動機油對排放系統(tǒng)的保護能力和與密封橡膠的相適應能力;同時要求 GF-5對使用 E85的乙醇燃料發(fā)動機和采用渦輪增壓技術的發(fā)動機提供充分的潤滑保護。

1 I LSAC GF-5規(guī)格要求及與 GF-4相比的技術提升

表 1列出了 ILSAC GF-5轎車發(fā)動機油的規(guī)格要求,表 2為 GF-5與 GF-4的性能差別。

表 1 I LSAC GF-5轎車發(fā)動機油的規(guī)格要求和試驗方法[1]

續(xù)表

續(xù)表

表 2 I LSAC GF-5與 I LSAC GF-4的性能差別

續(xù)表

從表 1、表 2可以看出 GF-5除在 GF-4涵蓋的程序ⅢG、程序ⅤG等試驗要求更加嚴格外,新引入了磷的保留量 (程序ⅢGB)、乳化保持性、TEOST 33C、橡膠相容性、ROBO試驗等性能模擬試驗和評價燃料經(jīng)濟性的新試驗程序ⅥD。

2 I LSAC GF-5規(guī)格變化給我們的啟示

2.1 轎車發(fā)動機油要適應不同燃料應用技術的發(fā)展

乙醇因具有改善轎車排放、有效提高辛烷值、改善汽油的抗爆性等優(yōu)勢,在美國、巴西、中國等地區(qū)部分或大部分摻入汽油中作為轎車燃料在大面積使用。美國有 2000個 E85加油站,行駛的靈活燃料汽車 FFV(Flexible FuelVehicle)超過 800萬輛,預計到2012年 FFV汽車能達到 50%。FFV車輛是經(jīng)過特殊設計可用常規(guī)無鉛汽油和與 E85以下的乙醇以任何比例摻混的乙醇汽油汽車,G M(通用)、Ford(福特)、Chrysler(克萊斯勒)、Nissan(尼桑)、Toyota(豐田)均有多款 FFV車輛[2]。

圖 1、圖 2是美國 FFV的發(fā)展情況和 E85加油站的發(fā)展情況[2]。

為了減少車輛用戶選擇這些替代燃料車輛時顧慮, ILSAC GF-5規(guī)格引入并第一次建立了發(fā)動機油生物燃料適應性考察方法AST M D7563,要求 GF-5要滿足使用替代燃料 (E85)車輛的應用要求,能向使用乙醇燃料的發(fā)動機提供充分保護。乙醇具有易吸水的特點,在低溫下如果水分離出來,可能凍結而阻礙潤滑油的流動,造成發(fā)動機缺少潤滑出現(xiàn)故障。水分離還可能導致發(fā)動機銹蝕和油泥的增加。因此在使用 E85乙醇汽油時,發(fā)動機油形成穩(wěn)定乳化液的能力很重要。

AST M D 7563方法充分考慮了以上因素,模擬了發(fā)動機在使用 E85時的工作條件,對低溫下乳化液的穩(wěn)定性及保持能力進行了考察。試驗方法如下:將(185±2)mL試驗油、(18.5±0.3)mL水、(18.5± 0.3)mL E85在 (10000±2000)r/min的攪拌速度下高速攪拌 (60±1)s,使之形成均勻乳化液,在 20～25℃和 -5～0℃的溫度下分別至少放置 24 h后觀察乳化液的變化,報告瓶底每個溫度下水層的體積或高度百分比,以確定低溫下乳化液的保持能力[3]。

乳化保持性試驗方法的引入,給我們這樣的思考,盡管目前發(fā)動機替代燃料的形式多種多樣,GF-5并沒有因替代燃料的出現(xiàn)而發(fā)展一個針對新燃料的特殊發(fā)動機油規(guī)格,而是在現(xiàn)有發(fā)動機油規(guī)格中引入對生物燃料兼容性的考察使之適應于替代燃料車輛的潤滑。轎車發(fā)動機油規(guī)格有朝歸一方向發(fā)展的趨勢,也就是說不管轎車替代燃料如何發(fā)展,通過調整和增加發(fā)動機油規(guī)格要求使之適應發(fā)動機燃料的發(fā)展可能會成為一種趨勢。

2.2 轎車發(fā)動機油要適應不同發(fā)動機技術的發(fā)展

為了滿足新的排放節(jié)能要求,不同汽車制造商采用了不同的發(fā)動機技術,包括發(fā)動機小型化、渦輪增壓技術、汽油直噴技術、可變汽缸管理技術即閉缸技術、混合動力技術等等,要求轎車發(fā)動機油要具有更全面的性能,給各種技術發(fā)動機均能提供充分的潤滑保護。

為使燃燒更加完全,進一步改善排放和節(jié)省油耗,越來越多的轎車制造商采用了渦輪增壓技術,該技術的采用使得發(fā)動機的工作溫度進一步提高,性能不好的發(fā)動機油極易在渦輪增壓器上焦化,產(chǎn)生沉積物。 ILSAC GF-5重新啟用了 Ther mo-oxidation Engine Oil Simulation Test熱氧化模擬試驗 (TEOST 33C)。該方法最初于 90年代初由 Chrysler(克萊斯勒)公司開發(fā),用于模擬評定與渦輪增壓器部件 (約500℃)接觸的發(fā)動機油沉積物形成趨勢[4]。試驗油加入一定量的環(huán)烷酸鐵催化劑,通入 N2O和空氣,在480℃高溫下進行氧化[5],試驗條件非?？量?一些氧化性能不好的發(fā)動機油和一些含鉬的摩擦改進劑不能承受 TEOST 33C這樣的高溫會分解形成沉積物,因此滿足 GF-5轎車發(fā)動機油規(guī)格要求的發(fā)動機油要針對渦輪增壓發(fā)動機技術的發(fā)展進行性能調整與配方更新。

從 TEOST 33C試驗方法的重新植入和程序ⅢG、程序ⅤG等試驗要求更加嚴格,不難看出,隨著發(fā)動機技術多樣性發(fā)展,新規(guī)格發(fā)動機油的發(fā)展要充分考慮發(fā)動機技術的發(fā)展對潤滑油性能提出的要求,適時進行規(guī)格要求的補充,使之適應各種發(fā)動機技術的發(fā)展。

2.3 轎車發(fā)動機油要適應節(jié)能環(huán)保要求的發(fā)展

為滿足 2011年美國總體平均燃料經(jīng)濟性(CAFé)輕型卡車 9.6 L/100 km的目標值,GF-5對轎車發(fā)動機油在整個使用壽命內的燃料經(jīng)濟性能提出了苛刻的要求,并采用了試驗精度更高的苛刻發(fā)動機試驗程序ⅥD替代程序ⅥB來對發(fā)動機油燃油經(jīng)濟性進行評價,燃油經(jīng)濟性能要求比相同粘度等級的GF-4油品至少提高了 0.5%[6]。

為了保證排放的達標和排放系統(tǒng) 10年或 15萬英里內的良好工作,GF-5除對轎車發(fā)動機油的硫含量要求更加苛刻外,還增加了磷保持性項目要求,要求在用的發(fā)動機油要有良好的磷含量保持能力,不應因磷的揮發(fā)造成尾氣處理裝置的中毒和失效。

為有效保護發(fā)動機密封件,防止密封材料老化造成發(fā)動機油泄露給環(huán)境帶來的不利影響,GF-5增加了對與潤滑油接觸的橡膠件的橡膠相容能力考察,并提出了具體的指標要求。要求采用 AST M D7216[7]方法對常用的 5種橡膠進行考察。該方法是在一定溫度下將氟橡膠(FK M-1)、聚丙烯酸脂橡膠 (ACM -1)、硅橡膠(VMQ-1)、氫化丁腈橡膠 (HNBR-1)乙丙橡膠(AEM-1)浸入試驗油中一定時間后,測量橡膠件的體積變化、硬度變化和伸長強度變化來評價發(fā)動機油與橡膠密封材料的適應性。實驗溫度規(guī)定除NBR-1、NBR-2,ECO-1橡膠為 100℃外,其他橡膠為 150℃[8],試驗時間為 (336±0.5)h(時間和橡膠件可根據(jù)用戶要求調整)。

3 結束語

I

LSAC GF-5規(guī)格的出臺與汽車發(fā)動機技術的發(fā)展息息相關,且與節(jié)能、環(huán)保密不可分。

滿足 ILSAC GF-5要求的發(fā)動機油應具有更優(yōu)良的油泥和沉積物控制能力,更好的排放系統(tǒng)保護能力,更優(yōu)的生物燃油適應能力,更有效的橡膠相容性能力和更佳的節(jié)能降耗效果。

I

LSAC GF-5轎車發(fā)動機油第一個引入發(fā)動機油生物燃料適應性要求,GF-5可以用于 E85 FFV車輛。轎車替代燃料多樣化發(fā)展,通過調整和增加發(fā)動機油規(guī)格要求,使轎車發(fā)動機油規(guī)格適應不同發(fā)動機燃料,規(guī)格歸一可能會成為一種趨勢。

對于采用渦輪增壓技術的轎車發(fā)動機潤滑而言, GF-5無疑是一個不錯的選擇。GF-5規(guī)格的發(fā)展充分考慮了發(fā)動機技術的發(fā)展對潤滑油的要求,能適應多種發(fā)動機技術的發(fā)展。

GF-5轎車發(fā)動機油順應節(jié)能環(huán)保發(fā)展要求,進一步提高了油品在整個使用周期內的燃油經(jīng)濟性能、對排放系統(tǒng)的保護能力及良好密封的保持能力。

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

[2]E85 and EthanolBlends Flexibility for Your Customers[EB/ OL],[2010-05-07].http:∥www.e85fuel.com.

[3]AST M Method D 7563-10 Standard TestMethod for Evaluation of the Ability of Engine Oil to EmulsifyWater and Simulated Ed85 Fuel[S],2010.

[4]劉建新.用 TEOST試驗儀器評定柴油機油高溫清凈性方法的研究[J].潤滑油,2006,21(5):58-61.

[5]AST M Method D 6335-09 Standard TestMethod for Determination of High Temperature Deposits by Ther mo-Oxidation Engine Oil Simulation Test[S],2009.

[6]楊慧青.GF-5汽油機油新規(guī)格解讀 [J].石油商技, 2010,28(2):47-51.

[7]AST M Method D 7216-10 Standard TestMethod forDeterminingAutomotive EngineOilCompatibilitywith Typical Seal Elastomers[S],2010.

[8]SAE J2643-04 Standard Reference Elastomers(SRE)for Characterizing the Effect of Liquids on Vulcanized Rubbers [S],2004.

Enlightenm ent from I LSAC GF-5Sp ec ifica tion

ZHU He-ju,GENG Zhi-yong
(Lubricant Company,Sinopec Corp.,Beijing 100085,China)

TE626.32

A

2010-07-20。

朱和菊(1966-),女,高級工程師,1999年畢業(yè)于石油大學(北京)化學工藝專業(yè),獲碩士學位,現(xiàn)為中國石化潤滑油研發(fā)(北京)中心內燃機潤滑劑研究室主任,長期從事潤滑油產(chǎn)品開發(fā)及應用研究工作。

1002-3119(2010)06-0043-06