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GF-5與GF-4發(fā)動機油發(fā)動機臺架等指標要求比較

GF-5發(fā)動機油除通過評定節(jié)能性能的臺架外，還需通過的評定臺架見表1.從表1中臺架可以看出，GF-4和GF-5在評價高溫氧化，低溫油泥，磨損和腐蝕方面采用了相同的評定臺架。GF-5比GF-4規(guī)格在4個指標上有了提高，在表1中用黑體字標注。程序ⅢG中活塞沉淀物評分的增加說明了高溫清凈性能提高，而程序VG中油泥評分指標的提高表明了對油泥分散能力要求的提高。

表一 ILSAC GF-4與GF-5規(guī)格要求發(fā)動機臺架（除節(jié)能臺架外）通過指標

    從上文的GF-5要求的新增模擬實驗和臺架試驗可以看出，GF-5規(guī)格節(jié)能發(fā)動機綜合要求有了新的提高，對基礎(chǔ)油和添加劑的組成和性能提出更加嚴格要求。對油品燃料經(jīng)濟性要求的增加，需要使用更多粘溫性能好的基礎(chǔ)油，使用更多的Ⅲ類基礎(chǔ)油。從添加劑的角度看，燃料經(jīng)濟性的提高對配方組成尤其是對減磨劑性能提出了更高要求；ⅢGB試驗對磷揮發(fā)性比例的限制進一步嚴格了發(fā)動機油中廣泛使用的二烷基二硫代磷酸鋅的類型。

    James Puckace對GF-4和GF-5草案規(guī)格性能采用雷達圖的方式進行了對比，見圖1.其直觀反映了GF-4與GF-5的各項性能要求差異^【3】。圖中各項值距離中心越遠，代表著性能要求越高。所列的各項指標除了氧化增粘、磨損和揮發(fā)性GF-4和GF-5規(guī)格要求相同外，其他指標GF-5相對GF-4規(guī)格都有不同程度的提高。而最終GF-5規(guī)格除了E85燃料防銹試驗被刪去外，其余性能都與雷達圖中所示一致。

   在磷含量方面，由于環(huán)保要求和磷揮發(fā)對尾氣處理三元催化劑的影響，GF-5規(guī)格對磷元素限制在0.08%，同時考慮到磷含量過低導致發(fā)動機油抗磨能力下降的問題，將磷含量最低限制在0.06%，和GF-4規(guī)格要求相同；GF-5規(guī)格對油中硫含量的限制在0W和5W粘度級別油與GF-4相同，為不高于0.5%，在10W粘度級別油上從GF-4要求的不高于0.7%變?yōu)?/span>GF-5的不高于0.6%。

    GF-5規(guī)格相比GF-4規(guī)格在評價活塞高溫沉積物的試驗TEOST-MHT和高溫抗泡消泡時間通過指標上變得更加苛刻。新增加的試驗有考察磷揮發(fā)性的ⅢGB試驗，可替代ⅢGA的ROBO試驗，同時還增加了橡膠相容性試驗和E85乙醇混合燃料的乳化保持試驗。ⅢGB試驗要求在ⅢG試驗完成后試驗油中磷含量保留不低于新油磷含量的79%。E85燃料是85%的乙醇和15%的無鉛汽油混合。通過該乳化試驗要求油品與10%的水和10%的E85乙醇汽油混合后在0℃和25℃下24h無水分分出。另外，克萊斯勒公司等汽車制造商等汽車制造商認為渦輪增壓器在未來的汽車中越來越重要，堅持最終的GF-5規(guī)格中加入了用來評價模擬渦輪增壓器沉積物性能的TEOST 33C測試。GF-5與GF-4汽油機油部分模擬實驗要求對比如表2所示。

表2 GF-5與GF-4汽油機油部分模擬實驗要求

ⅥD節(jié)能評定臺架和GF-5規(guī)格更高的燃油經(jīng)濟性指標

    ILSAC GF-4規(guī)格中程序ⅥB中80h的老化過程后測試油的燃油經(jīng)濟性指標，相當于評價發(fā)動機油使用6437km-9674km（4000英里-6000英里）后的節(jié)能性能^【4】。因此GF-4規(guī)格機油要求具有使用全壽命的減摩性能，選用的復(fù)合添加劑不僅要有減摩能力，還要有良好的減摩持久性。試驗考察測試油燃油消耗比參考油燃油平均消耗的節(jié)油百分率。

    但由于ⅥB統(tǒng)計結(jié)果表明Ⅵ B臺架對于油品的摩擦改進劑的作用的區(qū)分性需要改進，為評價GF-5規(guī)格機油燃油經(jīng)濟性，由主要汽車公司通用等、油公司?？松梨诘群吞砑觿┕韭凡櫾趦?nèi)的10家公司參與聯(lián)合開發(fā)了程序ⅥD。最終確定的節(jié)能油品要求的程序ⅥD燃料經(jīng)濟性指數(shù)FEI指標見表3.程序ⅥD將老化過程延長至100h，同時將在ⅥB臺架中使用的福特公司4.6L V-8發(fā)動機變?yōu)椴捎猛ㄓ闷嚨?/span>3.6L高性能發(fā)動機。

表3  GF-5節(jié)能油品要求的程序ⅥD燃料經(jīng)濟性指數(shù)FEI指標

    表4列出了程序ⅥB和ⅥD節(jié)能臺架能耗測試的工況。程序ⅥB以邊界潤滑和混合潤滑為主的階段1和階段2分別占總加權(quán)燃料消耗的27%和8%^【5-6】。在程序ⅥD中階段3，階段4和階段6為以邊界潤滑和混合潤滑狀態(tài)為主，占總加權(quán)燃料消耗比例高于程序ⅥB中的階段2和階段2^【7】。程序ⅥD測試更著重于邊界潤滑狀態(tài)下的減摩性能評價，對減磨劑性能區(qū)分能力更強。

表4 ⅥB和ⅥD節(jié)能臺架能耗測試工況

比較GF-5最終版本ⅥD指標要求（見表3）和2009年5月ILASAC提出的GF-5草案中ⅥD指標（見表5），可以看出最終的規(guī)格要求比先期的草案有比較大的降低，特別是對于XW-20級別。另外在2009年5月ILSAC提出的GF-5 草案中要求ⅢG活塞沉積物指標達到4.5.代表汽車制造商的IL-SAC和代表油及添加劑公司的API，在GF-5規(guī)格上的主要爭論點就是ⅢG的活塞沉積物加權(quán)評分與ⅥD的燃料經(jīng)濟性改善指標。由于兩者相互關(guān)聯(lián)，提高ⅢG的活塞沉積物評分就必然使得ⅥD的燃料經(jīng)濟性改善下降，反之亦然。同時ⅥD矩陣試驗表明其比ⅥB臺架苛刻多，大約油品在ⅥB中改善0.5%而在ⅥD中只改善0.3%。因此API方面認為ⅥD燃料經(jīng)濟性和ⅢG活塞沉積物指標都過于苛刻而難于實現(xiàn)。在經(jīng)過ILSAC和API的反復(fù)討論后，最終的GF-5規(guī)格ⅥD燃料經(jīng)濟性和ⅢG活塞沉積物指標都有了明顯降低。

表5  2009年5月ILSAC發(fā)布GF-5規(guī)格草案中ⅥD燃料經(jīng)濟性指數(shù)FEI指標

本文選自《中國汽車工程學會燃料與潤滑分會第十四界年會論文集》