發(fā)布時間:2012-07-14
GF-5與GF-4發(fā)動機(jī)油發(fā)動機(jī)臺架等指標(biāo)要求比較
GF-5發(fā)動機(jī)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(biāo)上有了提高,在表1中用黑體字標(biāo)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(biāo)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(jī)臺架(除節(jié)能臺架外)通過指標(biāo)
發(fā)動機(jī)油規(guī)格 |
SM/GF-4 |
GF-5 |
活塞沉積物加權(quán)評分,最小 平均凸輪加挺趕磨損/μm,最大 熱粘環(huán) 平均發(fā)動機(jī)油泥,最小 平均搖臂罩油泥,最小 平均活塞裙部漆膜,最小 平均發(fā)動機(jī)漆膜,最小 機(jī)油濾網(wǎng)油泥堵塞,%,最小 平均凸輪磨損/μm,最大 連桿軸瓦失重/μm,最大 |
ⅢG臺架指標(biāo) 150 3.5 60 無 VG臺架指標(biāo) 7.8 8.0 7.5 8.9 20 IVA臺架指標(biāo) 90 Ⅷ臺架指標(biāo) 26 |
150 4.0 60 無 8.0 8.3 7.5 8.9 15 90 26 |
從上文的GF-5要求的新增模擬實(shí)驗(yàn)和臺架試驗(yàn)可以看出,GF-5規(guī)格節(jié)能發(fā)動機(jī)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(yán)格要求。對油品燃料經(jīng)濟(jì)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(jì)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(yàn)對磷揮發(fā)性比例的限制進(jìn)一步嚴(yán)格了發(fā)動機(jī)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(dá)圖的方式進(jìn)行了對比,見圖1.其直觀反映了GF-4與GF-5的各項(xiàng)性能要求差異【3】。圖中各項(xiàng)值距離中心越遠(yuǎn),代表著性能要求越高。所列的各項(xiàng)指標(biāo)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(biāo)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(yàn)被刪去外,其余性能都與雷達(dá)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(dǎo)致發(fā)動機(jī)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(yàn)TEOST-MHT和高溫抗泡消泡時間通過指標(biāo)上變得更加苛刻。新增加的試驗(yàn)有考察磷揮發(fā)性的ⅢGB試驗(yàn),可替代ⅢGA的ROBO試驗(yàn),同時還增加了橡膠相容性試驗(yàn)和E85乙醇混合燃料的乳化保持試驗(yàn)。ⅢGB試驗(yàn)要求在ⅢG試驗(yàn)完成后試驗(yàn)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(yàn)要求油品與10%的水和10%的E85乙醇汽油混合后在
表2 GF-5與GF-4汽油機(jī)油部分模擬實(shí)驗(yàn)要求
項(xiàng)目 |
GF-4 |
GF-5 |
高溫沉積物/mg 高溫沉積物/mg 高溫抗泡/ml·ml-1 磷的揮發(fā)性,% 老化油的低溫粘度 乳化保持 橡膠兼容性 |
≤35(TEOST MHT) ≤100/0(10min后) ⅢGA試驗(yàn) |
≤30(TEOST MHT試驗(yàn)) ≤25(TEOST ≤100/0(1min后) 79%磷保留(ⅢGB試驗(yàn)) ROBO試驗(yàn) 10% E85試驗(yàn) ASTM D7216 |
ⅥD節(jié)能評定臺架和GF-5規(guī)格更高的燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)
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(jì)性指標(biāo),相當(dāng)于評價發(fā)動機(jī)油使用
但由于ⅥB統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明Ⅵ B臺架對于油品的摩擦改進(jìn)劑的作用的區(qū)分性需要改進(jìn),為評價GF-5規(guī)格機(jī)油燃油經(jīng)濟(jì)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(jì)性指數(shù)FEI指標(biāo)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
表3 GF-5節(jié)能油品要求的程序ⅥD燃料經(jīng)濟(jì)性指數(shù)FEI指標(biāo)
FEI指數(shù) |
ILSAC GF-5 程序ⅥD |
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SAE XW-20 |
SAE XW-30 |
10W-30和其他粘度 |
|
FEI SUM,不低于 FEI2,不低于(100h老化后) |
2.6% 1.2% |
1.9% 0.9% |
1.5% 0.6% |
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(qiáng)。
表4 ⅥB和ⅥD節(jié)能臺架能耗測試工況
程序ⅥB |
階段1 |
階段2 |
階段3 |
階段4 |
階段5 |
|
油溫/℃ 轉(zhuǎn)速/r·min-1 扭矩/N·m 功率/kW 冷卻液溫度/℃ |
125 1500 98 15.39 105 |
105 800 26 2.18 95 |
70 800 26 2.18 60 |
70 1500 98 15.39 60 |
45 1500 98 |
|
程序ⅥD |
階段1 |
階段2 |
階段3 |
階段4 |
階段5 |
階段6 |
油溫/℃ 轉(zhuǎn)速/r·min-1 扭矩/N·m 功率/kW 冷卻液溫度/℃ |
115 2000 105 22.0 109 |
65 2000 105 22.0 65 |
115 1500 105 16.5 109 |
115 695 20 1.5 35 |
35 695 20 1.5 35 |
115 695 40 2.9 109 |
比較GF-5最終版本ⅥD指標(biāo)要求(見表3)和2009年5月ILASAC提出的GF-5草案中ⅥD指標(biāo)(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(biāo)達(dá)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(diǎn)就是ⅢG的活塞沉積物加權(quán)評分與ⅥD的燃料經(jīng)濟(jì)性改善指標(biāo)。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(jì)性改善下降,反之亦然。同時ⅥD矩陣試驗(yàn)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(rèn)為ⅥD燃料經(jīng)濟(jì)性和ⅢG活塞沉積物指標(biāo)都過于苛刻而難于實(shí)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(jì)性和ⅢG活塞沉積物指標(biāo)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(jì)性指數(shù)FEI指標(biāo)
ILSAC GF-5 |
|||||
FEI指標(biāo),不低于 |
程序ⅥD |
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SAE 0W-20 |
SAE 5W-20 |
SAE 0W-30 |
SAE 5W-30 |
SAE 10W-30 |
|
FEI 1 FEI 2 |
2.0% 1.7% |
1.8% 1.5% |
1.6% 1.3% |
1.4% 1.1% |
1.2% 0.9% |