ILSAC GF-5規格給我們的啟示

朱和菊,耿志勇

(中國石化潤滑油公司,北京 100085)

ILSAC GF-5規格給我們的啟示

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動機油規格 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規格的技術提升內容,分析了發動機技術變化、燃料變化、法規要求變化等帶給轎車發動機油規格要求的不同及給我們的一些啟示。

ILSAC GF-5;汽油發動機技術;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

為滿足新的燃油經濟性目標和日益嚴格的排放法規要求,經過 5年多的工作,由日本和美國汽車生產商代表 G M(通用)、Ford(福特)、Chrysler(克萊斯勒)、JAMA(日本汽車制造商協會)聯合形成的國際潤滑油標準及認可委員會規格 ILSAC GF-5于2009年 12月 22日終于發布。該規格要求進一步提高轎車發動機油在整個使用周期內的燃油經濟性能;進一步提高轎車發動機油對排放系統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的乙醇燃料發動機和采用渦輪增壓技術的發動機提供充分的潤滑保護。

1 I LSAC GF-5規格要求及與 GF-4相比的技術提升

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

表 1 I LSAC GF-5轎車發動機油的規格要求和試驗方法[1]

續表

續表

表 2 I LSAC GF-5與 I LSAC GF-4的性能差別

續表

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濟性的新試驗程序ⅥD。

2 I LSAC GF-5規格變化給我們的啟示

2.1 轎車發動機油要適應不同燃料應用技術的發展

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勢,在美國、巴西、中國等地區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車輛是經過特殊設計可用常規無鉛汽油和與 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的發展情況和 E85加油站的發展情況[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規格引入并第一次建立了發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,造成發動機缺少潤滑出現故障。水分離還可能導致發動機銹蝕和油泥的增加。因此在使用 E85乙醇汽油時,發動機油形成穩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,模擬了發動機在使用 E85時的工作條件,對低溫下乳化液的穩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而發展一個針對新燃料的特殊發動機油規格,而是在現有發動機油規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。轎車發動機油規格有朝歸一方向發展的趨勢,也就是說不管轎車替代燃料如何發展,通過調整和增加發動機油規格要求使之適應發動機燃料的發展可能會成為一種趨勢。

2.2 轎車發動機油要適應不同發動機技術的發展

為了滿足新的排放節能要求,不同汽車制造商采用了不同的發動機技術,包括發動機小型化、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,要求轎車發動機油要具有更全面的性能,給各種技術發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動機的工作溫度進一步提高,性能不好的發動機油極易在渦輪增壓器上焦化,產生沉積物。 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,用于模擬評定與渦輪增壓器部件 (約500℃)接觸的發動機油沉積物形成趨勢[4]。試驗油加入一定量的環烷酸鐵催化劑,通入 N2O和空氣,在480℃高溫下進行氧化[5],試驗條件非常苛刻,一些氧化性能不好的發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轎車發動機油規格要求的發動機油要針對渦輪增壓發動機技術的發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,隨著發動機技術多樣性發展,新規格發動機油的發展要充分考慮發動機技術的發展對潤滑油性能提出的要求,適時進行規格要求的補充,使之適應各種發動機技術的發展。

2.3 轎車發動機油要適應節能環保要求的發展

為滿足 2011年美國總體平均燃料經濟性(CAFé)輕型卡車 9.6 L/100 km的目標值,GF-5對轎車發動機油在整個使用壽命內的燃料經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動機試驗程序ⅥD替代程序ⅥB來對發動機油燃油經濟性進行評價,燃油經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 10年或 15萬英里內的良好工作,GF-5除對轎車發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,要求在用的發動機油要有良好的磷含量保持能力,不應因磷的揮發造成尾氣處理裝置的中毒和失效。

為有效保護發動機密封件,防止密封材料老化造成發動機油泄露給環境帶來的不利影響,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動機油與橡膠密封材料的適應性。實驗溫度規定除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用戶要求調整)。

3 結束語

I

LSAC GF-5規格的出臺與汽車發動機技術的發展息息相關,且與節能、環保密不可分。

滿足 ILSAC GF-5要求的發動機油應具有更優良的油泥和沉積物控制能力,更好的排放系統保護能力,更優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能降耗效果。

I

LSAC GF-5轎車發動機油第一個引入發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展,通過調整和增加發動機油規格要求,使轎車發動機油規格適應不同發動機燃料,規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動機潤滑而言, GF-5無疑是一個不錯的選擇。GF-5規格的發展充分考慮了發動機技術的發展對潤滑油的要求,能適應多種發動機技術的發展。

GF-5轎車發動機油順應節能環保發展要求,進一步提高了油品在整個使用周期內的燃油經濟性能、對排放系統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年畢業于石油大學(北京)化學工藝專業,獲碩士學位,現為中國石化潤滑油研發(北京)中心內燃機潤滑劑研究室主任,長期從事潤滑油產品開發及應用研究工作。

1002-3119(2010)06-0043-06