石順友,林東豐,趙艷麗,潘正華

(中國石化潤滑油有限公司華南分公司,廣東 廣州 510620)

0 引言

隨著全球汽車產(chǎn)銷量的快速增長、石化能源的逐漸枯竭和環(huán)境問題的日益突出,節(jié)省能源和降低排放是世界汽車行業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn),世界各國都不斷出臺日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)和燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)[1]。為應(yīng)對日益嚴(yán)苛的環(huán)保法規(guī)和燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)要求,各大汽車OEM(原始設(shè)備制造商)相繼推出應(yīng)用大量新技術(shù)的新型發(fā)動機(jī),以滿足相應(yīng)法規(guī)要求。應(yīng)用新技術(shù)的新型發(fā)動機(jī)對潤滑油提出了更高的要求,特別是隨著汽油直噴渦輪增壓發(fā)動機(jī)的不斷普及,對發(fā)動機(jī)油提出了抗低速早燃(Low Speed Pre-Ignition,LSPI)的性能要求[2-4]。然而,我國現(xiàn)行的汽油機(jī)油國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布于2006年,且只包含SL/GF-3級別及以下級別的油品規(guī)格[5],嚴(yán)重滯后于美國石油協(xié)會(American Petroleum Institute,API)、歐洲汽車制造商協(xié)會(ACEA)和日本汽車標(biāo)準(zhǔn)組織 (Japan Automobile Standards Organization, JASO)等國外汽油機(jī)油標(biāo)準(zhǔn),無法滿足我國現(xiàn)代新型發(fā)動機(jī)以及龐大汽車后市場的需求。

為滿足我國汽車原始設(shè)備生產(chǎn)商(OEM)和龐大終端市場的實(shí)際需求,并規(guī)范我國潤滑油生產(chǎn)企業(yè)對SP、GF-6規(guī)格油品的質(zhì)量控制,由中國汽車工程學(xué)會發(fā)起,并聯(lián)合汽車OEM、潤滑油和添加劑等生產(chǎn)廠商,歷經(jīng)近2年時間,于2021年8月26日成功推出T/CSAE221-2021《SP、GF-6汽油機(jī)油》中國汽車工程學(xué)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)是在API SP/ILSAC GF-6規(guī)格基礎(chǔ)上,緊密結(jié)合我國國內(nèi)汽車OEM的用油需求,吸取API等油品規(guī)格開發(fā)的成功經(jīng)驗(yàn),在油品性能指標(biāo)中特別增加了我國自主開發(fā)的低速早燃臺架評定試驗(yàn),即分別采用江淮1.5 T渦輪增壓缸內(nèi)汽油直噴發(fā)動機(jī)(TGDI)發(fā)動機(jī)和長城1.3 TGDI發(fā)動機(jī)自主建立的評價汽油機(jī)油抑制低速早燃性能臺架試驗(yàn)。該標(biāo)準(zhǔn)的成功推出以及自主低速早燃臺架評定試驗(yàn)的成功應(yīng)用,為我國建立自主汽油機(jī)油規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。

文章對T/CSAE 221-2021《SP、GF-6汽油機(jī)油》中國汽車工程學(xué)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容進(jìn)行解讀。作為相關(guān)工作人員在使用此標(biāo)準(zhǔn)時的參考,助力該標(biāo)準(zhǔn)的推廣應(yīng)用和實(shí)施。

1 適用范圍及分類標(biāo)記

1.1 適用范圍

T/CSAE 221-2021《SP、GF-6汽油機(jī)油》中國汽車工程學(xué)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了以精制礦物油、合成油或精制礦物油與合成油的混合油為基礎(chǔ)油,加入多種功能添加劑調(diào)制而成的SP汽油機(jī)油和具有節(jié)能效果的GF-6汽油機(jī)油的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則及標(biāo)識、包裝、貯存及交貨驗(yàn)收要求。該標(biāo)準(zhǔn)適用于在汽車四沖程汽油發(fā)動機(jī),如轎車、輕型卡車、貨車和客車發(fā)動機(jī)等。

1.2 分類標(biāo)記

T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)包括SP、GF-6A和GF-6B 3個油品規(guī)格分類。其中,SP汽油機(jī)油包含0W-16、0W-20和0W-30等17個黏度等級產(chǎn)品;GF-6A汽油機(jī)油包含0W-20、0W-30、5W-20、5W-30和10W-30 5個黏度等級產(chǎn)品;而GF-6B汽油機(jī)油僅僅包含0W-16 1個黏度等級產(chǎn)品。因此,本標(biāo)準(zhǔn)基本覆蓋了汽油機(jī)油所有可能的應(yīng)用要求。執(zhí)行T/CSAE 221-2021的產(chǎn)品標(biāo)記為:質(zhì)量等級+黏度等級+產(chǎn)品名稱+標(biāo)準(zhǔn)號,如GF-6A 5W-30汽油機(jī)油T/CSAE 221-2021。

2 技術(shù)要求及試驗(yàn)方法

T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)主要通過對油品的黏溫性能、理化性能和使用性能來評價和規(guī)范SP、GF-6汽油機(jī)油的性能,保證SP、GF-6汽油機(jī)油的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,同時明確各個指標(biāo)的試驗(yàn)方法。

2.1 黏溫性能要求和試驗(yàn)方法

T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中油品的低溫動力黏度、低溫泵送黏度、運(yùn)動黏度、高溫高剪切黏度等4個基本的理化性能指標(biāo)參考SAE J300-2015和GB/T 14906-2018標(biāo)準(zhǔn)制定,而傾點(diǎn)則參考GB 11121-2006制定。SP、GF-6汽油機(jī)油的黏溫性能要求和試驗(yàn)方法[6],如表1所示。

表1 SP、GF-6汽油機(jī)油的黏溫性能要求和試驗(yàn)方法

2.2 理化性能要求和試驗(yàn)方法

T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)對油品的理化性能要求主要規(guī)定了SP、GF-6汽油機(jī)油的蒸發(fā)損失、閃點(diǎn)、泡沫性、高溫抗泡性、過濾性、水分、混溶性和均勻性、堿值、硫酸鹽灰分、機(jī)械雜質(zhì)和橡膠相容性以及硫、磷、氮等元素含量。SP、GF-6汽油機(jī)油的理化性能要求和試驗(yàn)方法[6],如表2所示。

表2 SP、GF-6汽油機(jī)油的理化性能要求和試驗(yàn)方法

表2(續(xù))

2.3 使用性能要求和試驗(yàn)方法

T/CSAE 221-2021《SP、GF-6汽油機(jī)油》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)主要通過規(guī)定SP、GF-6汽油機(jī)油需要通過的臺架評定試驗(yàn)(包括剪切安定性、銹蝕試驗(yàn)、抗氧化性能、抗磨性能和抗低速早燃性能等)來規(guī)范油品的性能。SP、GF-6汽油機(jī)油的使用性能要求和試驗(yàn)方法[6]如表3所示。

表3 SP、GF-6汽油機(jī)油使用性能要求和試驗(yàn)方法

3 SP、GF-6汽油機(jī)油的性能特點(diǎn)

T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注油品的理化性能和發(fā)動機(jī)耐久性,理化性能如蒸發(fā)損失、泡沫性、元素含量、水分、機(jī)械雜質(zhì)和橡膠相容性等,發(fā)動機(jī)耐久性如抗氧化性能、發(fā)動機(jī)清凈性能、油泥控制、磨損保護(hù)、腐蝕保護(hù)、燃油經(jīng)濟(jì)性和LSPI保護(hù)等。T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)引入自主臺架評定抑制LSPI性能是本標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)新點(diǎn),也是最大的亮點(diǎn),填補(bǔ)了國內(nèi)空白。本文先對油品的抗低速早燃性能進(jìn)行解析,然后再對理化性能和發(fā)動機(jī)耐久性進(jìn)行解析,供讀者參考。

3.1 抗低速早燃性能

低速早燃現(xiàn)象(LSPI)是增壓直噴汽油機(jī)在低速大負(fù)荷工況區(qū)產(chǎn)生的一種偶發(fā)性、間歇性的非正常燃燒現(xiàn)象。低速早燃的發(fā)生會對發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動部件造成嚴(yán)重?fù)p壞[7-8]。因此,基于低速早燃嚴(yán)重的危害性和破壞性,國內(nèi)OEM在油品使用時都需要對油品的低速早燃性能進(jìn)行單獨(dú)測試。為更好地適應(yīng)我國小排量直噴渦輪增壓汽油發(fā)動機(jī)對汽油機(jī)油抗低速早燃性能的評價需求,T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)除要求采用程序Ⅸ發(fā)動機(jī)試驗(yàn)評價SP、GF-6汽油機(jī)油的抗低速早燃性能之外,同時還要求采用我國自主技術(shù)中的典型直噴汽油發(fā)動機(jī)來評價SP、GF-6汽油機(jī)油的抗低速早燃性能,以滿足國內(nèi)汽車OEM在油品準(zhǔn)入驗(yàn)證時對低速早燃的評價需求。

3.1.1 程序Ⅸ臺架試驗(yàn)

程序Ⅸ臺架試驗(yàn)采用福特2012款2.0 L Ecoboost發(fā)動機(jī),測試由4個重復(fù)周期組成。每次重復(fù)周期為175000個點(diǎn)火循環(huán),取前170000個有效循環(huán)用于評估早燃事件的數(shù)量。每個重復(fù)周期包含2個低速高負(fù)荷工況,即一個為1500 r/min轉(zhuǎn)速工況,一個為1750 r/min轉(zhuǎn)速工況,每次重復(fù)周期為4 h,總試驗(yàn)時間為16 h[9]。T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)要求發(fā)動機(jī)油在程序Ⅸ臺架試驗(yàn)中,4個循環(huán)平均發(fā)生次數(shù)不大于5次,每個循環(huán)發(fā)生次數(shù)不大于8次。

3.1.2 汽油機(jī)油低速早燃性能試驗(yàn)[10]

T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)要求采用長城1.3 TGDI發(fā)動機(jī)或江淮1.5 TGDI發(fā)動機(jī)自主建立的臺架試驗(yàn)評價汽油機(jī)油抑制低速早燃的性能,試驗(yàn)方法名稱為T/CSAE 182《汽油機(jī)油低速早燃性能測試方法》,該臺架試驗(yàn)方法填補(bǔ)了我國潤滑油臺架評價技術(shù)領(lǐng)域空白,推動了我國潤滑油臺架評價體系的自主研發(fā)。

(1)試驗(yàn)概況。汽油機(jī)油低速早燃(LSPI)性能測試方法開發(fā)主要包括工況篩選、發(fā)動機(jī)清洗流程、測試流程以及數(shù)據(jù)處理和結(jié)果判定四部分(試驗(yàn)流程如圖1所示)。不同發(fā)動機(jī)出現(xiàn)LSPI現(xiàn)象的工況不同,通過必要的試驗(yàn)設(shè)計篩選出合理的測試工況,是開發(fā)機(jī)油LSPI性能評測方法的關(guān)鍵。為降低前序試驗(yàn)的影響,需使用待測機(jī)油對測試發(fā)動機(jī)進(jìn)行多次機(jī)油沖洗,每一次必須更換新的機(jī)油和機(jī)濾;測試試驗(yàn)連續(xù)4次,每一次需對發(fā)動機(jī)的狀態(tài)評估,確認(rèn)正常后運(yùn)轉(zhuǎn)測試工況,采集并記錄關(guān)鍵參數(shù);通過統(tǒng)計學(xué)方法分析特征參數(shù),判斷和識別低速早燃事件(PE),將四次結(jié)果計算平均值,求得低速早燃事件發(fā)生次數(shù)(PEPNC)。

(2)試驗(yàn)條件。T/CSAE 182《汽油機(jī)油低速早燃性能測試方法》對試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、試驗(yàn)樣機(jī)、傳感器位置和誤差、試驗(yàn)儀器和設(shè)備、試驗(yàn)用燃料油以及試驗(yàn)程序都進(jìn)行了明確規(guī)定和說明,試驗(yàn)流程如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)流程

3.1.3 T/CSAE 182與程序Ⅸ臺架試驗(yàn)的主要差異

T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)要求同時通過程序Ⅸ低速早燃臺架測試和基于長城1.3 TGDI發(fā)動機(jī)的機(jī)油LSPI性能測試或基于江淮1.5 TGDI發(fā)動機(jī)的機(jī)油LSPI性能測試。程序Ⅸ臺架試驗(yàn)與T/CSAE 182的主要差異如下:(1)發(fā)動機(jī)技術(shù)不同:程序Ⅸ低速早燃臺架測試采用福特2.0 L Ecoboost發(fā)動機(jī),代表北美汽油機(jī)技術(shù),而T/CSAE 182采用長城1.3 TGDI發(fā)動機(jī)或江淮1.5 TGDI發(fā)動機(jī),分別由長城汽車和江淮汽車公司自主開發(fā)的發(fā)動機(jī)技術(shù)。(2)發(fā)動機(jī)最高爆發(fā)力不同:福特2.0 L Ecoboost發(fā)動機(jī)最高爆發(fā)壓力為4 MPa,而江淮1.5 TGDI發(fā)動機(jī)、長城1.3 TGDI發(fā)動機(jī)的最高爆發(fā)壓力為7 MPa,最高爆發(fā)壓力高于2.0 L Ecoboost發(fā)動機(jī)。此外,國內(nèi)小排量的直噴增壓發(fā)動機(jī)的升功率、升扭矩、熱負(fù)荷、功率密度高于福特2.0 L Ecoboost發(fā)動機(jī),導(dǎo)致國內(nèi)小排量的直噴增壓發(fā)動機(jī)低速早燃發(fā)生的頻次更多,破壞性更大。因此,出于安全性考慮,一般國內(nèi)OEM在使用油品時或進(jìn)行油品準(zhǔn)入時,都要對油品的低速早燃性能進(jìn)行單獨(dú)測試。

3.1.4 基于長城1.3 TGDI發(fā)動機(jī)的機(jī)油LSPI性能測試

長城1.3 TGDI發(fā)動機(jī)采用TGDI、DVVT、液壓挺柱和靜音鏈正時系統(tǒng)等發(fā)動機(jī)技術(shù),長城1.3 TGDI發(fā)動機(jī)的技術(shù)參數(shù)如表4所示。

表4 長城1.3 TGDI發(fā)動機(jī)技術(shù)參數(shù)

基于長城1.3 TGDI發(fā)動機(jī)的機(jī)油LSPI性能測試試驗(yàn),在發(fā)動機(jī)沖洗、機(jī)油適應(yīng)性程序后進(jìn)行循環(huán)測試。循環(huán)測試條件為(1500±20) r/min、(190±5) N·m,進(jìn)行共95000次的燃燒循環(huán)測試,約125 min。每一完整測試,需獲得4次有效測試循環(huán)數(shù)據(jù)。依次對測試循環(huán)的有效性進(jìn)行判斷,廢棄不合格測試循環(huán)數(shù)據(jù),并重新測試1次,直至獲得4組合格的測試循環(huán)數(shù)據(jù)或累計做滿8次測試?；陂L城1.3 TGDI發(fā)動機(jī)的機(jī)油LSPI性能測試試驗(yàn)的測試工況及邊界控制條件如表5所示,測試流程如圖2所示。

表5 測試工況及邊界條件控制

表5(續(xù))

圖2 基于長城1.3 TGDI發(fā)動機(jī)的機(jī)油LSPI性能測試流程

基于長城1.3 TGDI發(fā)動機(jī)的機(jī)油LSPI性能測試時,T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)要求發(fā)動機(jī)油在測試過程中的早燃次數(shù)不大于10次。

3.1.5 基于江淮1.5 TGDI發(fā)動機(jī)的機(jī)油LSPI性能測試

江淮1.5 TGDI發(fā)動機(jī)采用正時鏈條、缸內(nèi)直噴等主流發(fā)動機(jī)技術(shù),發(fā)動機(jī)技術(shù)參數(shù)如表6所示。

表6 江淮1.5 TGDI發(fā)動機(jī)技術(shù)參數(shù)

基于江淮1.5 TGDI發(fā)動機(jī)的機(jī)油LSPI性能測試,按照一定的試驗(yàn)條件,經(jīng)過發(fā)動機(jī)沖洗、升溫過程后開始正式試驗(yàn)。正式測試在(1500±10) r/min、(240±10) N·m的條件下,按照試驗(yàn)控制條件(如表7所示),發(fā)動機(jī)運(yùn)行2 h,期間采集至少90000次的燃燒循環(huán)數(shù)據(jù)。基于江淮1.5 TGDI發(fā)動機(jī)的機(jī)油LSPI性能測試的測試流程如圖3所示。

表7 正式試驗(yàn)控制條件

圖3 基于江淮1.5 TGDI發(fā)動機(jī)的機(jī)油LSPI性能測試流程

基于江淮1.5 TGDI發(fā)動機(jī)的機(jī)油LSPI性能測試時,T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)要求發(fā)動機(jī)油在測試過程中的早燃次數(shù)不大于5次。

3.2 理化性能要求

3.2.1 蒸發(fā)損失

蒸發(fā)損失是反映發(fā)動機(jī)油質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo),直接影響發(fā)動機(jī)油的性能和使用壽命。一般情況下,使用超低黏度發(fā)動機(jī)油主要有發(fā)動機(jī)磨損加劇和機(jī)油油耗增加兩個方面的風(fēng)險,且機(jī)油油耗增加是因更大的油品蒸發(fā)導(dǎo)致。因此,T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)對油品的蒸發(fā)損失進(jìn)行了嚴(yán)格要求,要求油品的蒸發(fā)損失不大于15.0%(NOACK法)。

3.2.2 閃點(diǎn)

閃點(diǎn)是反映油品安全性的重要指標(biāo),對于油品生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲存、使用過程的安全具有重要意義,一般情況下,潤滑油的最高工作溫度應(yīng)比其閃點(diǎn)低20～30 ℃[11]。T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)要求0W和5W多級油的閃點(diǎn)不低于200 ℃,10W多級油的閃點(diǎn)不低于205 ℃,15W和20W多級油的閃點(diǎn)不低于215 ℃。

3.2.3 機(jī)械雜質(zhì)

機(jī)械雜質(zhì)是反映油品調(diào)合工藝純凈程度的重要指標(biāo)。通常,基礎(chǔ)油的機(jī)械雜質(zhì)都控制在0.005%以下(被認(rèn)為是無機(jī)械雜質(zhì)),加添加劑后的產(chǎn)品油機(jī)械雜質(zhì)一般增大。T/CSAE 221-2021要求油品的機(jī)械雜質(zhì)不大于0.01%。

3.2.4 硫酸鹽灰分

硫酸鹽灰分是指試樣用硫酸處理后被灼燒碳化所剩的殘渣,是一種無機(jī)物。對汽油機(jī)油來說,硫酸鹽灰分反映金屬清凈劑等添加劑的加入量,硫酸鹽灰分含量過高會影響汽油發(fā)動機(jī)顆粒捕集器的使用壽命。發(fā)動機(jī)油的產(chǎn)品配方不同,硫酸鹽灰分也不一致。但由于油品配方一旦定型,一般不能隨意改動,因此,T/CSAE 221-2021的硫酸鹽灰分指標(biāo)要求為“報告”。

3.2.5 元素含量

T/CSAE 221-2021對油品的硫、磷和氮元素含量進(jìn)行了要求。油品中的硫、磷含量過高會造成汽油發(fā)動機(jī)后處理系統(tǒng)中的催化劑中毒,縮短后處理系統(tǒng)的使用壽命,因此,T/CSAE 221-2021對油品的硫、磷元素進(jìn)行嚴(yán)格控制,指標(biāo)要求與API SP/ILSAC GF-6一致,為“報告”。氮元素主要來源于油品中的分散劑,可反映油品中分散劑的加入量。但由于油品配方一旦定型,一般不能隨意改動,因此,T/CSAE 221-2021的氮含量指標(biāo)要求為“報告”。

3.2.6 泡沫性

泡沫特性是指油品生成泡沫的傾向性和泡沫的穩(wěn)定性,反映油品在有空氣進(jìn)入的情況下消泡能力的強(qiáng)弱。發(fā)動機(jī)油在實(shí)際使用過程中,由于受震動、攪動、晃動等作用,使得空氣混入發(fā)動機(jī)油中,以致形成氣泡而使其流動性變差,甚至?xí)纬蓺庾?、破壞油膜的形成?造成潤滑變差。因此,T/CSAE 221-2021對油品的泡沫特性以及高溫抗泡性能提出嚴(yán)格要求,指標(biāo)要求與API SP/ILSAC GF-6的一致。

3.2.7 水分

油品中水分的存在對油品性能有較大影響,會促使油品加速氧化變質(zhì),破壞油膜的形成,加速有機(jī)酸對金屬的腐蝕,使添加劑產(chǎn)生水解而失效等,因此,油品中的水分越少越好。T/CSAE 221-2021要求油品的水分不大于痕跡,即不大于0.03%。

3.2.8 橡膠相容性

橡膠相容性是發(fā)動機(jī)油的重要性能之一,在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,發(fā)動機(jī)油會與橡膠密封件發(fā)生接觸,兩者的長時間接觸可能會導(dǎo)致橡膠件的性能下降乃至失效;也會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)油的顏色變深和性能下降。滿足T/CSAE 221-2021的油品要求通過ASTM D7216 A2橡膠相容性試驗(yàn),通過指標(biāo)與API SP/ILSAC GF-6的一致。

3.3 發(fā)動機(jī)耐久性

T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)基于API SP和ILSAC GF-6標(biāo)準(zhǔn)開發(fā),對于標(biāo)準(zhǔn)中SP、GF-6汽油機(jī)油的大部分發(fā)動機(jī)耐久性試驗(yàn)要求均等同采用了API SP和ILSAC GF-6中的技術(shù)指標(biāo)。

3.3.1 低溫清凈分散性能

T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)采用程序ⅤH試驗(yàn)評定發(fā)動機(jī)油在發(fā)動機(jī)中形成低溫油泥和漆膜等沉積物的控制能力,以應(yīng)對城市道路中開開停停的惡劣工況。程序ⅤH試驗(yàn)采用福特4.6 L排量Ⅴ型8缸汽油發(fā)動機(jī)。

試驗(yàn)使用無鉛汽油為燃料,在不同的轉(zhuǎn)速和機(jī)油溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)54個循環(huán)工況。每個循環(huán)工況4 h,每個循環(huán)周期包括3個不同的階段,試驗(yàn)共運(yùn)轉(zhuǎn)216 h[12]。

試驗(yàn)結(jié)束后,通過拆解發(fā)動機(jī),對油底殼和搖臂罩等部件進(jìn)行油泥評分,對發(fā)動機(jī)和活塞裙部進(jìn)行漆膜評分,并對機(jī)油濾網(wǎng)和活塞油環(huán)堵塞以及機(jī)油濾網(wǎng)殘渣和冷、熱黏環(huán)進(jìn)行評價。T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中,SP、GF-6汽油機(jī)油的通過標(biāo)準(zhǔn)為發(fā)動機(jī)油油泥平均評分不小于7.6,搖臂罩油泥平均評分不小于7.7,發(fā)動機(jī)漆膜平均評分不小于8.6,活塞裙部均評分不小于7.6,壓縮環(huán)無熱黏環(huán)。

3.3.2 高溫抗氧化和清凈分散性

T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)要求通過程序ⅢH臺架試驗(yàn)評定SP、GF-6汽油機(jī)油的抗高溫氧化、增稠、油泥以及漆膜沉積和抗磨損能力。試驗(yàn)采用克萊斯勒公司的Chrysler Pentastar 3.6 L排量Ⅴ型6缸汽油機(jī),發(fā)動機(jī)壓縮比為10.2∶1,試驗(yàn)條件[13]如表8所示。

表8 程序ⅢH的試驗(yàn)條件

發(fā)動機(jī)在3900 r/min轉(zhuǎn)速和機(jī)油溫度150 ℃的工況下運(yùn)轉(zhuǎn)90 h,每20 h停機(jī)檢查機(jī)油液位并采集油樣,分析每個油樣的40 ℃的運(yùn)動黏度并計算黏度增長率。試驗(yàn)結(jié)束后,拆解發(fā)動機(jī),對活塞沉積物進(jìn)行評分。T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中,SP、GF-6汽油機(jī)油的通過指標(biāo)為40 ℃的運(yùn)動黏度增長率不大于100%,活塞沉積物評分不小于4.2,無活塞環(huán)熱黏環(huán)。

3.3.3 閥系磨損保護(hù)性能

為考察汽車發(fā)動機(jī)在怠速工況下,發(fā)動機(jī)油防止發(fā)動機(jī)閥系部件尤其是凸輪的磨損,T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)要求通過程序ⅣB試驗(yàn)來評價SP、GF-6汽油機(jī)油的閥系磨損保護(hù)性能。程序ⅣB試驗(yàn)采用的是2010 Toyota 2NRFE水冷、四沖程、直列、1.5 L排量的發(fā)動機(jī),試驗(yàn)條件[14]如表9所示。

表9 程序ⅣB的試驗(yàn)條件

試驗(yàn)結(jié)束后,通過3D拍照的方法測量氣門挺桿磨損,同時測試試驗(yàn)完成后油樣中的磨損元素鐵的含量。T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中,SP、GF-6汽油機(jī)油的通過指標(biāo)為進(jìn)氣門平均磨損不超過2.7 mm3,鐵含量不大于400 μg/g。

3.3.4 燃油經(jīng)濟(jì)性

T/CSAE 221-2021團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中,對GF-6汽油機(jī)油有燃油經(jīng)濟(jì)性要求,其中ILSAC GF-6A級別油品要采用采用程序ⅥE臺架試驗(yàn)評定油品的燃油經(jīng)濟(jì)性,而對于GF-6B級別油品要求采用程序ⅥF臺架試驗(yàn)來評定發(fā)動機(jī)油的燃油經(jīng)濟(jì)性,試驗(yàn)發(fā)動機(jī)以及通過指標(biāo)情況如表10所示。

表10 燃油經(jīng)濟(jì)性臺架試驗(yàn)要求

表10(續(xù))

3.3.5 正時鏈條磨損保護(hù)

針對渦輪增壓直噴汽油機(jī)(GTDI)在實(shí)際使用中出現(xiàn)的正時鏈條磨損問題,T/CSAE 221-2021要求采用程序Ⅹ臺架試驗(yàn)評定SP、GF-6汽油機(jī)油的正時鏈條磨損保護(hù)性能。該試驗(yàn)采用福特2.0 L EcoBoost發(fā)動機(jī),試驗(yàn)發(fā)動機(jī)活塞環(huán)與氣缸之間的間隙被增大,以提高竄氣流速,曲軸箱的通風(fēng)也作了調(diào)整,以加劇正時鏈條磨損。測試工況主要集中于中低轉(zhuǎn)速及負(fù)荷,測試時長為216 h,包括54個4 h循環(huán),每個循環(huán)由2個階段組成,它們包括了一系列低溫/中溫、輕負(fù)荷/中等負(fù)荷的混合工況條件,主要是為發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中正時鏈條磨損帶來的正時不準(zhǔn)而設(shè)置。試驗(yàn)條件[15]如表11所示。

表11 程序Ⅹ試驗(yàn)條件

T/CSAE 221-2021要求試驗(yàn)機(jī)油在試驗(yàn)結(jié)束后,測試發(fā)動機(jī)正時鏈條增長不大于0.085%,以控制油品質(zhì)量,從而有效控制正時鏈條的磨損,進(jìn)而保護(hù)發(fā)動機(jī)。

4 結(jié)束語

T/CSAE 221-2021通過對SP、GF-6汽油機(jī)油的黏溫性能、理化性能和發(fā)動機(jī)耐久性的嚴(yán)格規(guī)定,有效規(guī)范SP、GF-6汽油機(jī)油的油品性能,保障SP、GF-6汽油機(jī)油的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。T/CSAE 221-2021團(tuán)隊(duì)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布,填補(bǔ)我國汽油機(jī)油國家標(biāo)準(zhǔn)在SP、GF-6汽油機(jī)油標(biāo)準(zhǔn)上的空白,對我國汽車OEM和終端市場用油具有重要的實(shí)際意義。

T/CSAE 221-2021在API SP/ILSAC GF-6的基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)OEM用油的實(shí)際需求,增加采用自主建立的評定汽油機(jī)油抗低速早燃性能的臺架實(shí)驗(yàn)要求,滿足了國內(nèi)OEM龐大售后市場的用油需求,實(shí)現(xiàn)自主開發(fā)臺架試驗(yàn)的具體應(yīng)用,對我國自主試驗(yàn)方法的開發(fā)具有重要的引領(lǐng)和推動作用。同時也為我國自主汽油機(jī)油標(biāo)準(zhǔn)體系的建立奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。