国外柴油机油规格发展及比较

国外柴油机油规格发展及比较StandaPds随着柴油发动机生产技术的飞速发展,配套发动机油质量等级从CF一4到CH一4,甚至跃居CI一4的趋势不可阻挡.了解国外柴油机油的规格及不同规格之间的差异,不仅有利于柴油机油产品的开发,应用研究,也有助于高档柴油机油的生产和销售.国外柴油机油规格发展及比较口崔海鸥2005年起,满足欧lV排放标准的柴油发动机车率先在北京,上海等超大城市引入.同时我国将在2O个大中城市强制执行欧ll排放标准,中小城市将全面强制执行欧l排放标准.高增压,大功率,超重负荷柴油车如三菱,尼桑等大型集装箱汽车的增加,康明斯,依维柯等国外合作生产的发动机的部分国产化,以及潍柴,上柴高档柴油发动机自主技术的开发与应用,促使柴油发动机的生产技术飞速发展.配套发动机油质量等级从CF-4到CH一4,甚至跃居Cl一4的趋势不可阻挡,为众多的润滑油生产制造商提供了广阔的市场空间.我国柴油机油标准的最高质量等级为CD级,了解国外柴油机油的规格及不同规格之间的差异,不仅有利于柴油机油产品的开发,应用研究,也有助于高档柴油机油的生产和销售.API柴油机油规格发展1952年,API正式推出柴油机油规格.其最高质量等级相当于CD级,期间,产品的质量等级在CCCD级之间徘徊多年.1988年.为满足在高速公路上行驶的集装箱运输车辆的使用要求,即发动机油应有更好的氧化安定性,活塞清净性,低磨损及更长的换油期,API公布了CE级柴油机油规格.1990年,卡特彼勒公司开发了新型的CAT1Y3700系列发动机.由于采用燃油直喷技术和发动机马力的加大,使得CE级柴油机油不能满足其性能要求,发动机陆续出现了活塞油环弹簧断裂,活塞环粘滞,活塞销卡死等问题,因而API在1991年推出了OF一4级柴油机油质量规格.1993年,美国环保法规要求柴油中硫含量不高于0.05%.OF一4级柴油机油在采用符合新规格的低硫燃料时,出现了机油滤网堵塞的现象.同时发动机缸套磨损严重.满足低硫燃料要求的CG一4规格应运而生.但鉴于部分国家的实际情况,对燃料硫含量的限制很难实现.该规格产品在部分国家的市场几乎末出现.1998年,API公布了CH一4级柴油机油规格,能适用高,低硫燃料,并能满足美国当年公布的排放标准.CH一4级柴油机油的主要特性是改善了烟炱控制.减少因烟炱引起的粘度增长.2002年,API公布了Cl一4规格.与此前的产品规格有很大的不同.Cl一4规格增加了MackT一10发动机试验.该试验的改进在于:增加了EGR(废气再循环装置).增加了热量扩散(25%35%),发动机温度从650冷却到120.发动机油温度升高,油箱温度达1200左右.油品的氧化趋势增加.由于再循环燃气中腐蚀性气体浓度增加,发动机存在锈蚀,磨损问题.Cl一4规格增加了ASTMD6594腐蚀性模拟试验,铜片腐蚀试验;同时.腐蚀性气体浓度增加.对发动机缸体的橡胶密封件也有老化的影响,增加了橡胶性能试验.由于新型发动机采用延迟点火和EGR装置.使在用油中烟炱含量增加,使发动机油到达主油道的时间延长.低温流动性变差,为避免发动机由于低温泵送性能不良造成的磨损.Cl一4规格增加了在用油的低温泵送性的试验.此外,还增加了对在用油的红外分析检测,以判定油品的氧化程度.2004年6月,Cl一4+规格推出.即通过Cl一4柴油机油各种试验后.要再通过带EGR的MackT一11试验,并要求在烟炱含量大于6.O%的情况下,粘度增长不大于12mPa?S;同时柴油喷嘴剪切安定性试验要通过9O次循环,比原来的3O次循环要苛刻的多.2OO5年,APl推出了ASTMD448505a的发动机油规格.在CH一4及Cl一4规格中,程序IIIF试验修改为可选择采用程序F或程序IIIG试验.若采用程序G,4O粘度增长3次试验的结果不得超过15O%;在橡胶相容性试验中.聚甲基丙烯酸酯橡胶的扯断伸长率变化由ASTMD448504规格中的一35+1O放宽为一35一+20,使该指标上APICl一4与ACEA一2004有了差异.欧洲柴油机油规格的发展欧洲于1996年正式推出了ACEA规格,但2002年以前的柴油机油规格将适用于轿车柴油机,单独分类为B类.2004年1O月,推出了ACEA一2004,首先是将适用于轿车的油品合并为A/B类.新设立了C类油,增加了对硫,磷及硫酸盐灰分的限制,用于保护对催化剂要求更高的新款车辆,但发动机性能要求与原A5/B5相同.欧洲柴油机油规格保留了ACEAE296,目的是为满足过去生产的在用发动机的用油需求.ACEAE4实际是MBP228.5.在ACEAE4规格要求上加上硫含量,磷含量,硫酸盐灰分的限制,MBP228.51就变为ACEAE604.ACEAE3规格发展到ACEAE5.然后升级为ACEAE7一O4,因而ACEAE3,ACEAE5规格取消.ACEAE6,ACEAE7将柴油喷嘴剪切安定性的循环次数延长为9O次;ACEAE6对硫含量,磷含量,硫酸盐灰分要求分别为不大于O.3%,O.O8%,1.0%.我们按欧美排放法规与柴油机油规格的大体对应关系进行了归纳.详见表1.由此可以认为,欧洲规格中保留了CF一4,Cl一4规格;中间过渡质量等级SAEJ300SAEJ300SAEJ300ASTMD445柴油喷嘴30次循环XW一30>9.0在本粘度ASTMD6278剪切后100粘XW一412.0级别内CECL一14度/mm.-s.XW一5915.0一A一93单级油无耍求柴油喷嘴9o攻循环剪切后100ac:粘月mm?8高温高剪切粘度(150.10?S-1)/mPa?S蒸发损失f250.1h).%硫酸盐灰分,%2.o磷含量.%硫含量,%橡胶相窖性RE1氟橡胶硬度扯断力变化扯断伸长率变化体积变化RE299丙烯酸硬度扯断力变化扯断伸长率变化体积变化RE3硅橡胶硬度扯断力变化扯断伸长率变化体积变化RE4睛橡胶.硬度扯断力变化扯断伸长率变化体积变化.删母I翻嘶勒砖饿肢3.513在本粘度级别内ASTMD62782.01.0O080.3-1一+550一+1O-60一+101+5-5一+815一+18-35一+10-7一+5-25一+1-45一+10-20一+1O一1一+30-5一+5-20+1O-50一+1O-5一+5通过CECL一36一A一90CECL一40一A-932.0ASTMD874ASTMD5185ASTMD5185CECL一39-T一9-Standards(续表2)泡沫稳定性(mL/mL)前2493后24oc高温泡漾50)(mumL)氧化性能/mincB1拣囊蚀性.铅台IIl=l恂?kg-10/050/010/0200/50ASTMD892lASlTMD6082l35CECL一85一T一99(PDSC)ASTMD6954i1OO凸轮磨损/um粘度增长(40).%抛光.%缸壁磨损/um每次试验油耗/Kg烟是试验试验时间/h50050.0907.020010相对粘度增长(烟炱含量4.8%,3次试验平均结果分别小于),%MackT一8试验时间m相对粘度增长(烟炱台14.8%,3次试验平均结果分别小于).%滤清器堵塞压差/kPa油耗/g?(kW?h)0.304抛光,清净性爱增压器沉积物抛光.%活塞-|净评分,分增压器压1(4om).%每次试验油耗/kg烟炱引起的磨损+字交叉平均失重(烟3oO2.1:2.2;2.3250115:12.5:13.0050.0907.020.010一A-97(OM602A)ASTMD5967ASTMD4485CECL一52-T-972.02.02.0【OM441LA)340.0340.040.04444040406.5:75验项目见表3.2005年9月公布的ACEA一2004修改稿1又有了进步的修改.在抛光,清净性及增压器沉积物试验项目中,由于CECL一52一T一97(OM441LA)的试验是戴姆勒一克莱斯勒228.1批准的可选择的项目,只有根据CECL一52一T一97(OM441LA)的标准得出的试验结果是可以接受的;在烟炱引起磨损的项目中,要求通过APICI一4规格的康明斯11EGR试验,并且一旦康明斯ISM试验发展成熟,将用康明斯ISM试验取代康明斯11EGR试验,但试验结果要求在同一水平上;在MackT一1O的磨损试验中,根据ASTMD6987,试验结果也可以采用MackT一10ULSD的结果,MackT10ULSD即将成为ASTM标准.日本柴油机油规格的发展日本柴油发动机的设计和美国汽车厂商的不同,日本的柴油发动机油在满足API规格的基础上要附加额外检验项目,JASOM3552000也称为JASODH一1.它要求增加JASOM336(TD25)清净性试验,JASOM35改进摇臂阀系滑动磨损试验,采用三菱公司的4D34T4发动机;采用JPI一5S一5599热管试验测量发动机表面沉积物.该标准在亚洲采用欧IV排放标准实施前.可用于柴油卡车和公共汽车.所以,在2005年以前,日本的轻负荷和重负荷柴油机油是采用同一标准的.2005年后.日本轻负荷和重负荷柴油机油分别制定了DL一1和DH一2标准.DH一2和DH一1标准的规格区别见表4.DH一2和DL一1标准的规格区别见表5.各国柴油机油规格主要差异运动粘度的保持能力API对CF一4级柴油机油产品没有要求;CH一4级柴油机油要求柴油喷嘴试验3O次循环剪切试验后100oC运动粘度保持在本粘度级别;CI一4级柴油机油要求柴油喷嘴试验9O次循环剪切试验后100运动粘一一啪煳一黜拍卿“醐.cl鼬一tttth300h)10o032158351465lIi雹工冒鼍mL_田:11iUI远动粘L/mm.8.SAEJ300SAEJ300ASTMD445低温动力粘度/mPa?sSAEJ300SAEJ300ASTMD5293低温泵邀粘度(一25l,mPa-sSAEJ300SAEJ300ASTMD4684高温高剪切粘度(150.1O-s)/mPa?s3.533.5ASTMD4683蒸发损失(25o.1hl,%侣15ASTMD5800泡沫稳定性(mUmL)ASTMD892前2410/010/093.550/02O,0后2420/020/0高温泡沫150ClmUmL)200/50100/50ASTMD6082CBT抗腐蚀性ASTMD6954铜/mg-kg2020铅,mg-kg120120锡/mg?kg5O50钢片腐蚀(100C.3h0鹰l33柴油喷嘴30坎循环剪切后100cc运动剪切后本剪切后本ASTMD6278粘度,mm.-s粘度级别粘度级别gKOH?g报告报告ASTMD2896总碱/mgKOH?g10.05.5ASTMD4739硫酸盐灰分.%报告1.00.1酸值/11gKOH-g报告报告JISK2501氯台量/mg?kg50JIS-5$一64硫含量.%G0.5JIS一5S一38瑚含量.%0.12JIS-5S一38橡胶相容性CECL一395tandards度保持在本粘度级别.欧洲规格ACEAE2质量等级的产品要求柴油喷嘴试验30次循环剪切试验后100C运动粘度保持在本粘度级别的整数位.具体见表3;ACEAE4规格质量等级的产品要求柴油喷嘴试验3O次循环剪切试验后100运动粘度保持在本粘度级别;ACEAE6,ACEAE7的产品要求柴油喷嘴试验90次循环剪切试验后100运动粘度保持在本粘度级别.日本规格的柴油产品要求柴油喷嘴试验30次循环剪切试验后100运动粘度保持在本粘度级别.总体而言.在粘度保持能力上.欧洲规格最苛刻.高温高剪切粘度API对CF一4,CH一4级柴油机油没有要求,CI一4级柴油机油要求全部粘度等级均大干3.5mPa-S.欧洲规格从ACEAE02一ACEAE06全部粘度等级均大干35mPa?S.日本规格的重负荷柴油机油在此项目上与欧洲规格要求相同.而轻负荷柴油机油与粘度等级有关.蒸发损失API对CF一4级柴油机油无要求,CH一4级柴油机油SAE10w/30诺亚克法测定要求不大干20%;SAE15W/40诺亚克法测定要求不大于18%.欧洲规格要求全部粘度等级诺亚克法测定均大于13%.日本柴油机油规格诺亚克法测定要求不大于15%.泡沫倾向性API在此项目上.随着产品质量等级的提升没有变化.为前24oC,93.5,后24oC分别为1O,0mL,mL,20/0mL/mL,10/0mL/mL.欧洲规格为前24,93.5,后24分别为10/0mIJmL,50/0mL/mL,10/0mUmL.增加了高温150泡沫倾向性要求为200/50mL/mL.日本规格为满足DH一2规格的前24C,93.5C,后24C分别为10mUmL,50/0mL/mL,20/0mL/mL.增OO-Standards(续表4)带喝:暖If-”置,J|I1盯_巳t瓢I瑚啊剐L运动粘度舯Im.?SAEJ300只有XW/20,ASTMD445XW/30低温动力粘度/mPa?sSAEJ3oosAEJ3ooASTMD5293低温泵邀牦Pa?$.SAEJ300SAEJ300AsTMD4684高温高剪切粘度(150,10.?8-1)/mPa?s3.5w/2O2.6;ASTMD4683XW/302.9蒸发损失l250.1hJ.%1515ASTMD5800泡沫稳定性(mUmL)ASTMD892前241O/09320/0后24C20/0高温泡沫l150)lmL/ml_)2l/50ASTMD6o82CBT抗腐蚀性ASTMD6954铜/mg?kg2O20铅/mg?kg12012O锡/mg?kg5O5O铜片腐蚀(10o.3h)鹰33柴油喷嘴3O次循环剪切后10o运动剪切后本剪切后本ASTMD6278加了高温150泡沫倾向性的要求为200/50mL/mL:轻负荷柴油机油DL规格对抗泡无要求.磷含量,硫含量和硫酸盐灰分API柴油机油对此无要求.欧洲(续表5)氯含I/rag?kg硫含量.%磷含量.%橡胶相窖性RE1氟橡胶硬度扯断力变化扯断伸长率变化体积变化RE299丙烯酸硬度扯断力变化扯断伸长率变化体积变化RE3硅橡胶硬度扯断力变化扯断伸长率变化体积变化RE4晴橡胶硬度扯断力变化扯断伸长率变化体积变化高温氧化粘度增加(64h.400).%燃油经济性提高.%50050.121+5-40一+10-504-1O_1+5-5一+815+18-50+101+55+5-20+1O-50+10-5一+5无要求无要求500.50.101+5-40+105O+1O一1+55+815+18-50一+101+5油对磷含量,硫含量分别为不大于O.12%,0.5%;硫酸盐灰分的要求为(1.04-0.1)%;满足日本DL一1规格的柴油机油对磷含量,硫含量,硫酸盐灰分的要求分别是不大于O.1O%,0.5%,0.6%:同时日本柴油机油的规格还增加了氯含量的要求.指标为不大于50mg/kg.橡胶相容性API仅对CI一4柴油机油有此项要求.也采用4种橡胶,且指标上要求采用ASTM委员会试验监测中心的T1O6参比油.试验结果好于参比油的结果.欧洲规格从EO2到E06都要求有此项检验项目,并增加了戴姆勒一克莱斯勒对硅橡胶的要求.日本规格参照欧洲规格.仅考察5tandardsJIS-5S-64JIS-5S-38JIS一5S-38CECLL-39-T-96ASTMD5533CECL一54-T-964种橡胶,但对氟橡胶在指标上比欧洲规格苛刻.结束语综合比较美国石油学会API,欧洲和日本的柴油机油规格.尽管美国石油学会没有轻重负荷的柴油机油之分.我们认为对重负荷柴油发动机来说,欧洲的用油规格最苛刻;对轻负荷柴油发动机来说.日本规格最苛刻.就中国柴油发动机生产和使用情况而言,满足3种油品规格的发动机并存.根据中国燃料油硫含量较高,公路等级较低,道路拥堵居多,车辆载荷经常超过标准等实际情况,只有研制出有中国特点的柴油发动机油规格,才能满足中国柴油发动机的使用需要.1OOD+叫一一棚一一一1OODmm瑚一一一小553+一5一_l2一一鼢