王欣，王林春，劉文輝，徐進寶，王天儒

(1.中國石油上海潤滑油產(chǎn)品設計分公司，甘肅 蘭州 730060；2.中國石油上海潤滑油產(chǎn)品設計分公司，上海 201800)

0 引言

歐洲汽車制造協(xié)會(ACEA)發(fā)動機油序列規(guī)范推動著全球潤滑油技術(shù)的發(fā)展。ACEA規(guī)格作為歐洲發(fā)動機初裝以及服務用油的最低質(zhì)量要求，對發(fā)動機油的理化性能、所需進行的模擬實驗、臺架試驗做出了具體規(guī)定，隨著發(fā)動機技術(shù)發(fā)展、排放法規(guī)的嚴格，ACEA規(guī)格隨之升級換代，以適應發(fā)動機性能的要求，并夯實各OEM開發(fā)企業(yè)發(fā)動機油標準的基礎。在新一代ACEA輕型車規(guī)格發(fā)布一年多之后，ACEA 2022重負荷柴油發(fā)動機油規(guī)格在5月1日正式發(fā)布。文中將主要討論2022版ACEA重負荷柴油發(fā)動機油規(guī)格與2016版規(guī)格的一些關鍵變化。

1 ACEA規(guī)格發(fā)展歷程

ACEA于1995年由歐洲共同市場汽車制造商委員會(CCMC)改組而成，共代表總部位于歐洲的15家汽車、貨車、卡車和公交車制造商(OEM)[1]。ACEA 規(guī)格基本每兩年更新一次，驅(qū)動ACEA標準制定發(fā)展的幾大因素，一是OEM技術(shù)的發(fā)展，發(fā)動機硬件技術(shù)的不斷升級；二是節(jié)能排放法規(guī)的日趨嚴格，迫使OEM采用更先進的發(fā)動機技術(shù)和后處理技術(shù)來滿足越來越嚴格的節(jié)能環(huán)保法規(guī)要求；三是用新的試驗代替過時的試驗，以應對當前的發(fā)動機技術(shù)和生物燃料對潤滑性能的影響[2-3]。為了反映這些不斷變化的需求，ACEA決定對發(fā)動機油序列標準進行定期升級，以保證標準能夠反映當前發(fā)動機油的最低性能要求。ACEA發(fā)動機油序列標準最初于1996年推出，經(jīng)過多年發(fā)展，已經(jīng)成為全球許多發(fā)動機油的性能標準。但無論如何，其變化都非常微小，其具體的更新歷程[4]如表 1 所示。

表1 ACEA規(guī)格更新明細

隨著 ACEA2004 的頒布，之前實行的汽油轎車用發(fā)動機油標準 A 系以及柴油轎車用發(fā)動機油標準 B 系合并為一類，也就是說以后任何一個滿足 ACEA 小轎車規(guī)范的發(fā)動機油配方要同時覆蓋汽油發(fā)動機油和柴油發(fā)動機油的性能要求，柴油轎車的迅猛發(fā)展源于政府的激勵政策以及新技術(shù)的發(fā)展帶來的性能優(yōu)勢，也是ACEA合并A/B規(guī)范的推動力。同時，ACEA2004還引入了一類新的小轎車用發(fā)動機油標準C系，主要針對保護汽車尾氣后處理裝置，如三元催化轉(zhuǎn)化器[5-6]。而在ACEA發(fā)動機油規(guī)范中，重負荷柴油發(fā)動機油為E系列。經(jīng)過多年發(fā)展，其規(guī)格油品[7]詳見表2。

表2 ACEA規(guī)格油品品種

2 ACEA 2022重負荷柴油機油規(guī)格概述

升級后的ACEA 2022重負荷柴油機油包括4個規(guī)格，分別是E4-2022、E7-2022、E8-2022、E11-2022。

E4-2022、E7-2022為高灰型，灰分要求不大于2.0%。E4推薦用于滿足歐Ⅰ-Ⅴ排放要求，且駕駛條件極其嚴苛(例如根據(jù)制造商建議顯著延長換油周期)的高功率柴油機，適用于沒有柴油顆粒捕集器(DPF)以及部分廢氣再循環(huán)(EGR)和部分裝有選擇性催化還原(SCR)后處理系統(tǒng)的發(fā)動機；E7推薦用于滿足歐Ⅰ-Ⅴ排放要求，且駕駛條件嚴苛(例如根據(jù)制造商建議延長換油周期)的高功率柴油機，適用于沒有DPF以及大多數(shù)EGR和大多數(shù)裝有SCR后處理系統(tǒng)的發(fā)動機。

E8-2022、E11-2022屬于低灰型產(chǎn)品，產(chǎn)品灰分含量小于1%。E8推薦用于滿足歐Ⅰ-Ⅵ排放要求，且駕駛條件極其嚴苛(例如根據(jù)制造商建議顯著延長換油周期)的高功率柴油機，適用于帶或不帶DPF的EGR和裝有SCR后處理系統(tǒng)的發(fā)動機，使用低硫燃料的車輛；E11推薦用于滿足歐Ⅰ-Ⅵ排放要求，且駕駛條件嚴苛(例如根據(jù)制造商建議延長換油周期)的高功率柴油機，適用于帶或不帶DPF的大多數(shù)EGR和大多數(shù)裝有SCR后處理系統(tǒng)的發(fā)動機，使用低硫燃料的車輛。具體見表3。

表3 ACEA 2022重負荷柴油機油規(guī)格概述

ACEA 2022重負荷柴油發(fā)動機油規(guī)格相對于2016版有幾個方面的變化：(1)保留高灰分的E4、E7，以滿足現(xiàn)保有車輛的使用要求；(2)對于中低灰分的E6、E9，分別升級為E8和E11；(3)引入Volvo T-13、COAT(the caterpillar oil aeration test)臺架評定E8和E11的氧化安定性及空氣卷入性；(4)用OM471發(fā)動機替代OM501LA發(fā)動機評定柴油機油對缸套拋光和活塞清凈性的影響；(5)對部分模擬測試也進行了更新。包括增加發(fā)動機氯含量的跟蹤、加嚴橡膠相容性與抗泡性的限值，以及拓展高溫抗泡性到所有級別。

發(fā)動機臺架變化見表4。

表4 ACEA 2022重負荷柴油機油規(guī)格發(fā)動機臺架變化

3 ACEA 2022重負荷柴油機油規(guī)格變化解讀

(1)OM501LA的替代

隨著主要硬件的停產(chǎn)和剩余備件庫存的耗盡，經(jīng)典的活塞清凈性測試OM501LA將會很快結(jié)束其使用壽命，因此奔馳只能開發(fā)一套新的標準OM471。首先在硬件設計上，OM471更能代表最先進的引擎技術(shù)，比如鋼活塞、高壓共軌噴射系統(tǒng)、不對稱廢氣渦輪增壓器[8]，以及基于SCR、EGR和DPF的符合歐Ⅵ排放標準的后處理系統(tǒng)。在測試苛刻程度上，OM471引入啟停概念，測試時長增加至600 h，是OL501LA的2倍。因此OM471會對發(fā)動機油有更高的要求，旨在長換油期內(nèi)為發(fā)動機提供持續(xù)的保護，這也是E4、E8適用于超長換油期的主要原因。而E7和E11分別采用Cat.1N和Cat.C13替代OM501L，且限制與API CK-4保持一致，臺架試驗通過標準[9-10]見表5。

表5 OM471/Cat.1N/Cat.C13發(fā)動機臺架試驗通過標準

(2)Volvo T-13及COAT的引入

新版本引入Volvo T-13氧化穩(wěn)定性測試，該試驗采用了馬克公司和沃爾沃動力總成部分聯(lián)合研制的新發(fā)動機Mack MP8，是帶有EGR和可變截面渦輪增壓系統(tǒng)(VGT)的六缸四沖程柴油發(fā)動機，試驗在轉(zhuǎn)速1500 r/min、載荷為2200 N·m、機油溫度為88 ℃的條件下運行360 h，在運行過程中通過EGR和VGT控制系統(tǒng)精確控制進氣歧管中CO2的含量和進氣歧管的壓力。試驗結(jié)束后通過分析機油的氧化、硝化、活塞/缸套磨損、軸瓦腐蝕以及機油損耗等情況來考察油品的熱穩(wěn)定性能[11]。Volvo T-13氧化穩(wěn)定性測試強化E8、E11這兩個級別油品的抗氧化性、抗腐蝕性和黏度增長控制，其限制與API CK-4一致，臺架試驗通過標準[12]見表6。

表6 Volvo T-13發(fā)動機臺架試驗通過標準

由于現(xiàn)代發(fā)動機運行工況苛刻、熱負荷高、用油量少，一些發(fā)動機油系統(tǒng)中，機油在油底殼中的循環(huán)頻率加快，停留時間變短，因而造成油底殼中油品的空氣難以消散。充氣機油可循環(huán)至液壓激活部件，對發(fā)動機正時特性和發(fā)動機運行產(chǎn)生不利影響。因此，COAT空氣卷入測試被引入E8和E11，該試驗基于Cat.C13發(fā)動機，采用高速空轉(zhuǎn)無負載模式并使用微動技術(shù)測量空氣卷入體積，以控制直接噴射渦輪增壓柴油發(fā)動機機油充氣帶來的風險，其限制與API CK-4一致，臺架試驗通過標準[13]見表7。

表7 COAT發(fā)動機臺架試驗通過標準

(3)Mack T-12和OM646LA Bio的限制更改

由于E8和E11中引入了Volvo T-13，可以取代Mack T-12中的鉛含量，用于評估與氧化相關的腐蝕磨損性能。因此，E8和E11這兩個級別中Mack T-12只保留了磨損的參數(shù)，而且，E8的磨損限制比2016版E6中嚴格了一些，與E11(2016版E9一致)保持一致；而E7中Mack T-12參數(shù)不變，保持與ACEA 2016一致，臺架試驗通過標準見表8。

表8 Mack T-12發(fā)動機臺架試驗通過標準

OML646LA Bio主要用于評價在生物燃料存在時發(fā)動機活塞清凈性。在新規(guī)格中，E8、E11其限制相比于E6、E9進一步加嚴，強化了對活塞的保護。

4 總結(jié)

新發(fā)布的ACEA重負柴油機油規(guī)格變化不是很大，E4、E7除了活塞清凈性臺架分別更新為OM471和Cat.1N外基本沒有變化。新增的E8、E11由于新的Volvo T-13、COAT臺架測試的引入，對性能要求有了顯著的提升，但這是建立在引入API臺架的基礎上，Volvo T-13是非常考驗油品抗氧化性能的，是API CK-4最重要的試驗，加上這個試驗，表明E8標準的油，基本可以覆蓋API CK-4標準，加之歐洲發(fā)動機本來對活塞清凈性要求苛刻(E8采用的奔馳新開發(fā)的OM471臺架)所以其將成為目前最高級的油品。而E11保留了原來的ISM臺架(也是API的臺架)，增加了Cat.C13、COAT、Volvo T-13等大量API 的臺架，刪除了OM501LA，就更像CK-4，或者說基本等于CK-4。

總而言之，未來ACEA 2022重負荷柴油發(fā)動機規(guī)格對市場的影響應該不大。未來可能是E8規(guī)格的油品可以兼容CK-4產(chǎn)品，或者CK-4的油品兼容E11，表現(xiàn)出與歐美標走向大統(tǒng)一的傾向。對于中國市場而言，中國自主的柴油機油規(guī)格D1很大概率也會在今年發(fā)布，而且會寫入中國的GB 11122規(guī)范作為強制性標準執(zhí)行，可能比此次ACEA重負柴油機油規(guī)格更新對中國柴油機油市場影響更大。