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GF-5與GF-4發(fā)動(dòng)機(jī)油發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架等指標(biāo)要求比較

GF-5發(fā)動(dòng)機(jī)油除通過評(píng)定節(jié)能性能的臺(tái)架外，還需通過的評(píng)定臺(tái)架見表1.從表1中臺(tái)架可以看出，GF-4和GF-5在評(píng)價(jià)高溫氧化，低溫油泥，磨損和腐蝕方面采用了相同的評(píng)定臺(tái)架。GF-5比GF-4規(guī)格在4個(gè)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(píng)分的增加說明了高溫清凈性能提高，而程序VG中油泥評(píng)分指標(biāo)的提高表明了對(duì)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(dòng)機(jī)臺(tái)架（除節(jié)能臺(tái)架外）通過指標(biāo)

    從上文的GF-5要求的新增模擬實(shí)驗(yàn)和臺(tái)架試驗(yàn)可以看出，GF-5規(guī)格節(jié)能發(fā)動(dòng)機(jī)綜合要求有了新的提高，對(duì)基礎(chǔ)油和添加劑的組成和性能提出更加嚴(yán)格要求。對(duì)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(duì)配方組成尤其是對(duì)減磨劑性能提出了更高要求；ⅢGB試驗(yàn)對(duì)磷揮發(fā)性比例的限制進(jìn)一步嚴(yán)格了發(fā)動(dòng)機(jī)油中廣泛使用的二烷基二硫代磷酸鋅的類型。

    James Puckace對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)尾氣處理三元催化劑的影響，GF-5規(guī)格對(duì)磷元素限制在0.08%，同時(shí)考慮到磷含量過低導(dǎo)致發(fā)動(dòng)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(duì)油中硫含量的限制在0W和5W粘度級(jí)別油與GF-4相同，為不高于0.5%，在10W粘度級(jí)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(píng)價(jià)活塞高溫沉積物的試驗(yàn)TEOST-MHT和高溫抗泡消泡時(shí)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(shí)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(rèn)為渦輪增壓器在未來的汽車中越來越重要，堅(jiān)持最終的GF-5規(guī)格中加入了用來評(píng)價(jià)模擬渦輪增壓器沉積物性能的TEOST 33C測(cè)試。GF-5與GF-4汽油機(jī)油部分模擬實(shí)驗(yàn)要求對(duì)比如表2所示。

表2 GF-5與GF-4汽油機(jī)油部分模擬實(shí)驗(yàn)要求

ⅥD節(jié)能評(píng)定臺(tái)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(cè)試油的燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，相當(dāng)于評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)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(yàn)考察測(cè)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(jì)結(jié)果表明Ⅵ B臺(tái)架對(duì)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(píng)價(jià)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?rùn)在內(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(zhǎng)至100h，同時(shí)將在ⅥB臺(tái)架中使用的福特公司4.6L V-8發(fā)動(dòng)機(jī)變?yōu)椴捎猛ㄓ闷嚨?/span>3.6L高性能發(fā)動(dòng)機(jī)。

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)

    表4列出了程序ⅥB和ⅥD節(jié)能臺(tái)架能耗測(cè)試的工況。程序ⅥB以邊界潤(rùn)滑和混合潤(rùn)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(rùn)滑和混合潤(rùn)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(cè)試更著重于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)下的減摩性能評(píng)價(jià)，對(duì)減磨劑性能區(qū)分能力更強(qiáng)。

表4 ⅥB和ⅥD節(jié)能臺(tái)架能耗測(cè)試工況

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(duì)于XW-20級(jí)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(zhēng)論點(diǎn)就是ⅢG的活塞沉積物加權(quán)評(píng)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(píng)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(shí)ⅥD矩陣試驗(yàn)表明其比ⅥB臺(tái)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)

本文選自《中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)燃料與潤(rùn)滑分會(huì)第十四界年會(huì)論文集》