ILSAC和ACEA潤滑油技術規格對比分析及發展趨勢

祝洪宇，聞元，鄧偉，林海洪，孫宇良，付陳玲

(重慶長安汽車股份有限公司，重慶 401120)

0 前言

車用潤滑油技術規格的發展依賴于汽車制造商、添加劑公司及相關標準委員會3方的共同推動，目的是為了滿足日益嚴苛的車輛潤滑及環保要求。目前，國際上使用最廣的潤滑油技術規格為美國的API(美國石油學會，American Petroleum Institute)規格、ILSAC(國際潤滑劑標準化及認證委員會，International Lubricant Standardization and Approval Committee)規格和歐洲的ACEA規格。每年相關機構都會收集汽車OEM的要求以及環保法規等要求對現行的標準進行評估，并根據評估結果決定是否更新標準。

每次新版本標準的頒布都代表了潤滑油質量的一次進步，同時也反映了發動機技術和法規方面的變化趨勢，因此對比分析不同版本間的變化點對于深入學習潤滑油技術知識以及了解未來潤滑油的發展趨勢都有著重要意義。

1 ILSAC機油規格

1.1 ILSAC機油規格發展介紹

ILSAC規格是美國汽車制造商協會(AAMA)和日本汽車制造商協會(JAMA)聯合一些大的潤滑油和添加劑公司共同成立，對潤滑油產品規格進行認證的機構，其認證委托美國石油學會(API)發布。該機構目前已經制訂了汽油機油的GF-1、GF-2、GF-3、GF-4和GF-5等5個規格。簡單來說，ILSAC的“GF-X”規格是在達到API相應質量等級的基礎上，增加了節能要求(GF-5除外)，來滿足日益嚴格的節能和排放法規的要求(ILSAC與API規格關系見表1)。

表1 ILSAC規格發展及與API關系

1.2 ILSAC不同規格對比分析

表2列舉了ILSAC 2010規范中市場上主要使用的3個規格GF-3、GF-4和GF-5的性能差異。

GF-4與GF-3相比，在理化性能方面:降低了油品的硫、磷含量，以此來保證潤滑油對排放系統的保護性，從而確保滿足新的排放法規要求(車輛在運行1.93×107m后的NOx的排放量不超過0.04 mg/m)。

臺架評定方面:(1)更好的抗高溫氧化和抗磨性能。由程序ⅢG代替了程序ⅢF，從而在評定油品的高溫氧化和抗磨損性能方面提高了試驗的高溫氧化苛刻度、凸輪挺柱磨損試驗精度以及高溫沉積物的區分度，另外在高溫沉積物的模擬實驗TEOST MHT中對通過指標也進行了加嚴;(2)更好的磨損保護。程序ⅣA的“平均凸輪磨損”通過指標相比GF-3提高了;(3)更好的燃油經濟性。針對不同黏度級別的節油率指標，GF-4相比GF-3都進行了相應的提高，而且取消了關于總節油率的要求(具體內容見表2)。

GF-5與GF-4相比，在理化性能方面:(1)增加了潤滑油與水和E85乙醇汽油(乙醇含量為85%的汽油)的相容性要求，從而保證潤滑油與生物燃料的兼容性;(2)更好的排放系統保護性。通過進一步降低硫含量，來保證對排放系統的保護性;(3)增加了與橡膠件的相容性要求，從而保證潤滑油與橡膠零部件更好的兼容性。

臺架評定方面:(1)增加了磷保持力臺架試驗(程序ⅢGB)，來確保更少的磷進入排放系統，從而保護排放系統耐久性;(2)更好的抗高溫氧化能力。通過提高程序ⅢG中“平均活塞沉積物評分”的通過指標，提升油品的抗高溫氧化能力和清凈性;(3)抗低溫油泥能力。通過提高程序VG中“搖臂罩油泥評分”和“機油濾網堵塞”通過指標，提高潤滑油的抗低溫氧化能力;(4)用程序ⅥD代替程序ⅥB，提高燃油經濟性測試的準確率及節油效果(具體指標見表2)。

表2 ILSAC性能要求對比

續表2

2 ACEA機油規格

2.1 ACEA機油規格發展介紹

ACEA是歐洲汽車制造協會(Association des Constructeurs Europeens)的縮寫，總部設在比利時的布魯塞爾，是歐洲汽車制造業對于汽車用潤滑油的檢驗認證標準。ACEA是在檢驗認證標準CCMC的基礎上發展而來，20世紀90年代由于歐洲大量的汽車制造業廠商的重組，因此從1996年1月以后，原本老的歐洲潤滑油檢驗認證標準CCMC的規范標準由ACEA所取代。以前只要原則上在歐洲有設廠的公司，即可加入CCMC的會員并參加認證。現在則要求一定要在歐洲生產制造的汽車才有資格參加ACEA的會員和認證，代表了潤滑油的世界先進技術標準。

ACEA標準中以“A”表示汽油機油，“B”表示輕負荷柴油機油，“C”表示輕負荷發動機機油，“E”表示重負荷柴油機油。從2004年開始，ACEA取消了單獨的“A”和“B”系列，將其合并形成“AX/BY”系列，該系列適用于輕負荷汽/柴油發動機。與此同時，ACEA還引入“C”系列機油，該系列機油對配方中硫、磷及硫酸鹽灰分進行降低(即要求低SAPS)，使潤滑油與尾氣處理裝置具有良好的兼容性。頒布C系列規范的主要原因是從2005年開始歐洲執行新的歐Ⅳ排放標準，各OEM廠商采用了各種排放控制技術，其中小轎車的尾氣處理裝置主要是由三元催化轉化器(TWC)+顆粒捕集器(DPF)組成，而潤滑油中的硫、磷可能使三元催化轉化器中的催化劑中毒，灰分可能會沉積在顆粒捕集器上面，縮短DPF的使用壽命。表3是ACEA輕負荷發動機油質量等級規范發展歷程及主要區別。

表3 ACEA輕負荷發動機油質量等級規范發展歷程及主要區別

2.2 ACEA不同版本規格對比分析

2012年12月14日，ACEA正式頒布了它的ACEA 2012規格。由于歐洲市場上生物柴油的大量應用，所以這次規格的出臺加強了生物柴油對潤滑油的影響。與2012版相比主要體現在如下5個方面:

(1)增加生物柴油發動機實驗CEC-L-104 OM646 LA Bio。由于標準發布時該臺架還未完成，所以ACEA 2012規格將此發動機實驗列入規格，并注明方法還在發展一旦成熟就要進行實驗。在ACEA 2012規格中其指標只是報告其評分，該實驗只適用于轎車機油的A3/B4、A5/B5和所有C系列。

(2)增加生物柴油氧化后油品的泵送性要求。使用剛完成的CEC-L-105 LTPT(低溫泵送性試驗)，在實驗前加入5%B100生物柴油(80%菜籽油甲酯+20%大豆油甲酯)，100×10－6的鐵，150℃通空氣氧化72 h，實驗結束后測定其 MRV(低溫泵送黏度)是否通過新油MRV的指標。除A3/B3不要求此實驗而外，其余A/B、C和E規格均要求此實驗。

(3)增加生物柴油氧化后對油品黏度的影響(即GFC實驗)。通過對比純柴油與含有26%的B10生物柴油的燃油在170℃通空氣的條件下，144 h后的黏度變化情況來考評潤滑油對生物柴油的適應性。目前此實驗列入A5/B5和所有C系列的標準要求，但由于許多反對意見認為此實驗太苛刻且代表性不強，后期ACEA可能利用CEC-L-109氧化試驗取代GFC的氧化實驗。

(4)針對黑色油泥試驗，在ACEA 2012規格中規定仍然可以使用M271 EVO或者是以前的M271實驗的數據，但是取消了ACEA 2010規格中可以使用M111數據的規定，這使得一些有M111數據的老配方將不能滿足ACEA 2012規格中的黑油泥的要求從而不能聲稱滿足ACEA 2012的規格。該變化適用于所有A/B和C系列。

(5)針對橡膠適應性試驗，在ACEA 2010中規定所有規格中的奔馳橡膠(AEM-VAMAC)使用奔馳方法測定;但在ACEA 2012中規定，將使用新的奔馳橡膠DBL-AEM并且將不使用奔馳方法而與其他橡膠材料一樣使用CEC L-093方法。該變化適用于所有系列。

2.2.1 2012版A1/B1與2010版A1/B1差異

在理化性能方面:(1)提高了蒸發損失通過指標，從而減少了正常情況下的機油消耗及進入排氣系統的數量，在一定程度上降低了潤滑油對排氣系統的影響;(2)增加生物柴油氧化后油品的泵送性影響(具體內容見第2.2節(2))。

臺架評定方面:(1)在潤滑油的中溫分散性評定方面，雖然通過指標未發生變化但實驗方法和實驗臺架發生了變化，將由PSA的新臺架DV6C代替原臺架DV4TD，DV6C相比DV4TD發動機排量由1.4 L提高到1.6 L，最大功率由70 kW提升到112 kW，最大扭矩也由160 N·m提升到了240 N·m，相應地發動機的機械負荷及熱負荷也隨之增加，導致發動機生成沉積物的傾向更大，如此一來就要求進一步提高潤滑油的分散能力。但是考慮到DV4D仍然可以進行而目前DV6尚不能供應，因此只是將DV-6列為替代實驗，同時沒有規定通過指標，此實驗將適用于所有轎車機油的A/B和C類;(2)更好的磨損保護。在磨損實驗中提高了進氣凸輪和排氣凸輪的通過指標，進而提高潤滑油對凸輪的潤滑能力;(3)更好的高溫清凈性。在“直噴柴油機活塞清凈性及環粘結”評價項目中，提高了活塞清凈性和環粘結的通過指標，提升了潤滑油的抗高溫氧化和清凈能力(具體指標見表4)。

表4 A1/B1不同版本性能對比

2.2.2 2012版A3/B3與2010版A3/B3差異

在潤滑油的中溫分散性評定發面，將由新的臺架DV6C代替原臺架DV4TD(具體指標見表5)。

表5 A3/B3不同版本性能對比

2.2.3 2012版A3/B4與2010版A3/B4差異

在理化性能方面:增加生物柴油氧化后油品的泵送性的影響(具體內容見第2.2節(2))。

臺架評定方面:(1)在潤滑油的中溫分散性評定發面，將由新的臺架DV6C代替原臺架DV4TD，從而提高潤滑油的分散能力;(2)更好的抗氧化性和清凈性。在磨損評價項目中針對“活塞清凈性評分”和“平均油泥評分”兩個項目，其通過指標由“報告”變化為具體的指標要求，進一步加強對潤滑油抗氧化性和清凈性的能力;(3)增加了對生物柴油與潤滑油兼容性的關注。通過試驗CEC L-104監測潤滑油在生物柴油影響下的清凈性和抗氧化能力，雖然未提出具體指標，但證明歐洲OEM已經開始關注生物燃料對潤滑油抗氧化性能清凈性的影響，估計在以后新版本的標準中將會確定具體的通過指標(具體指標見表6)，另外A5/B5、C1、C2、C3、C4中也增加了相關內容(具體指標見表7—9)。

表6 A3/B4不同版本性能對比

2.2.4 2012版A5/B5與2010版A5/B5差異

在理化性能方面:(1)增加GFC-Lu-43A-11試驗方法，目的在于考評潤滑油與生物柴油的適應性(具體內容見第2.2節(3));(2)增加生物柴油氧化后油品的泵送性的影響(具體內容見第2.2節(2))。

臺架評定方面:(1)在潤滑油的中溫分散性評定方面，將由新的臺架DV6C代替原臺架DV4TD，從而提高潤滑油的分散能力(具體內容見第2.2.1節);(2)同A3/B4一樣，通過在磨損評價項目中將“活塞清凈性評分”和“平均油泥評分”兩個項目中的通過指標由“報告”變化為具體的指標要求，從而提高對潤滑油抗氧化性和清凈性的要求;(3)通過試驗CEC L-104監測潤滑油在生物柴油影響下的清凈性和抗氧化能力，同A3/B4一樣并未提出具體指標要求(具體指標見表7)。

表7 A5/B5不同版本性能對比

2.2.5 2012版C1、C2與2010版C1、C2差異

在理化性能方面:(1)增加GFC-Lu-43A-11試驗方法，目的在于考評潤滑油與生物柴油的適應性(具體內容見第2.2節(3));(2)增加生物柴油氧化后油品的泵送性的影響(具體內容見第2.2節(2))。臺架評定方面:(1)在潤滑油的中溫分散性評定發面，將由新的臺架DV6C代替原臺架DV4TD，從而提高潤滑油的分散能力(具體內容見第2.2.1節)，從而提高了潤滑油的分散能力;(2)通過試驗CEC L-104監測潤滑油在生物柴油影響下的清凈性和抗氧化能力，同A3/B4一樣并未提出具體指標要求(具體指標見表8)。

表8 C1、C2不同版本規格對比

2.2.6 2012版C3、C4與2010版C3、C4差異

除了第2.2.5節的描述外，還在磨損評價項目中將“活塞清凈性評分”和“平均油泥評分”兩個項目中的通過指標由“報告”變化為具體的指標要求，從而明確對潤滑油抗氧化性和清凈性的能力的要求(具體指標見表9)。

表9 C3、C4不同版本性能對比

3 ILSAC、ACEA技術規格發展趨勢

隨著增壓技術、直噴技術、生物燃料的大量應用以及燃油經濟性要求的不斷提高，除了要滿足基本的潤滑要求外還需要潤滑油在一定程度上解決新技術帶來的低速早燃、積碳增多等問題。為此相關的標準委員會組織汽車OEM以及潤滑油和添加劑公司共同制定并發布新版的標準規范。

3.1 ILSAC技術規格發展趨勢及主要變化點

據了解，ILSAC新版的技術規格計劃于2016年3月提出，在2016版的ILSAC規格中將增加一個新的潤滑油型號“GF-6”，“GF-6”將在燃油經濟性以及由缸內直噴、渦輪增壓發動機引起的低速早燃(簡稱LSPI)和沉積物增加方面進行改善。GF-6與GF-5相比其主要變化點為:

(1)ILSAC GF-6將可能分為ILSAC GF-6A和ILSAC GF-6B兩個規格;

(2)ILSAC GF-6相比GL-5將在沉積物、抗氧化性、油泥控制和燃油經濟性方面有所提高，具體的內容如表10所示。

表10 ILSAC 2016技術規格主要變化點

(3)ILSAC GF-6B相比ILSAC GF-6A將加入0W-16和5W-16或更低的黏度等級，并在燃油經濟性方面提出更高的要求。

3.2 ACEA技術規格發展趨勢及主要變化點

同時，ACEA也將于2014年底推出新版的技術標準，新規格的變化重點主要是燃油經濟性、沉積物控制以及生物燃料的兼容性方面，其主要變化點如表11所示。

表11 ACEA 2014乘用車潤滑油技術規格主要變化點

4 結束語

由ILSAC和ACEA新規格的主要變化情況可以看出，未來一段時間內潤滑油規格的變化將主要圍繞以下3個方面:

(1)生物柴油對潤滑油的影響;

(2)日益嚴苛的發動機工況對潤滑油的影響;

(3)潤滑油在節能排放方面的改善。

結合潤滑油規格的變化趨勢，低黏度、合成型潤滑油的應用也將成為未來的一種趨勢。

【1】ACEA European Oil Sequences［S］，2008．

【2】ACEA European Oil Sequences［S］，2010．

【3】ACEA European Oil Sequences［S］，2012．

【4】API15092010．

【5】包華輝．ACEA 2008 C系列輕負荷發動機油［C］//2010大連潤滑油技術經濟論壇，2010．

【6】趙軍民，程華．歐洲發動機油最新規范ACEA 2004［J］．潤滑油，2006(2):1－7．