石順友，張廣遼，潘正華，趙艷麗

(中國石化潤滑油有限公司華南分公司，廣東 廣州 510620)

0 引言

發(fā)動機油被形象地稱為汽車發(fā)動機的“血液”，對發(fā)動機的動力性、可靠性和耐久性有著至關(guān)重要的影響。發(fā)動機技術(shù)的不斷發(fā)展以及燃油經(jīng)濟性法規(guī)和排放法規(guī)的日益嚴苛，推動著發(fā)動機油規(guī)格的不斷升級。發(fā)動機油規(guī)格反映了發(fā)動機油的整體性能水平，其不斷更新升級，確保發(fā)動機油能夠滿足最新發(fā)動機技術(shù)的潤滑要求[1-2]。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，發(fā)動機油規(guī)格開始建立，并不斷發(fā)展完善，至今，已經(jīng)發(fā)展形成了API(美國石油學(xué)會)、ACEA(歐洲汽車制造商協(xié)會)、ILSAC(國際潤滑材料標準化及審查委員會)和JASO(日本汽車標準委員會)四個被世界普遍認可的具有權(quán)威性的發(fā)動機油規(guī)格體系。

ACEA發(fā)動機油規(guī)格分為輕負荷發(fā)動機油規(guī)格系列和重負荷發(fā)動機油規(guī)格系列。ACEA輕負荷發(fā)動機油規(guī)格規(guī)定了歐洲汽油發(fā)動機油和輕負荷柴油發(fā)動機油的最低性能標準，許多汽車原始設(shè)備制造商(OEM)在汽車使用手冊中將其列為汽車換油保養(yǎng)時發(fā)動機油必須滿足的最低質(zhì)量標準[3]。歐洲汽車OEM在我國乘用車市場中占到20%以上，意味著這些車輛都需要使用滿足ACEA規(guī)格的發(fā)動機油[4]。因此，研究分析ACEA規(guī)格的最新發(fā)展狀況，對油品的應(yīng)用開發(fā)和歐系車的潤滑安全都具有十分重要的意義。

1 ACEA規(guī)格發(fā)展概況

歐洲在實行統(tǒng)一的發(fā)動機油規(guī)格之前采用的是API規(guī)格。由于歐洲在發(fā)動機設(shè)計、車輛工況及節(jié)能環(huán)保等方面與美國存在顯著差異，符合API規(guī)格的發(fā)動機油無法完全滿足歐系車的潤滑要求，因此，歐洲共同市場汽車制造商協(xié)會CCMC(ACEA的前身)于1983年發(fā)布了歐洲自己的發(fā)動機油規(guī)格。20世紀90年代，由于歐洲大量的汽車制造廠商重組，CCMC解體，并由ACEA取代。ACEA從1996年開始發(fā)布ACEA發(fā)動機油規(guī)格，以替代此前的CCMC規(guī)格，并不斷進行更新升級，如表1，以確保油品能夠滿足最新發(fā)動機技術(shù)的潤滑要求[5-6]。

表1 ACEA發(fā)動機油規(guī)格的歷次更新情況

注：*僅限輕負荷發(fā)動機油規(guī)格。

早期的ACEA發(fā)動機油規(guī)格分為汽油機油、輕負荷柴油機油和重負荷柴油機油3類，分別用英文字母A、B和E加以區(qū)別，每類又都分為幾個級別，以反映不同的性能要求。從2004年開始[7]，ACEA取消了單獨的“Ax”和“Bx”系列，將其合并為“Ax/Bx”系列，以規(guī)定轎車汽油機和輕負荷柴油機裝填和服務(wù)用發(fā)動機油的技術(shù)要求；引入了全新的“Cx”系列，以規(guī)定帶尾氣后處理裝置的轎車汽油機和輕負荷柴油機裝填及售后服務(wù)用發(fā)動機油的技術(shù)要求，且與催化劑相兼容；同時保留了規(guī)定重負荷柴油機裝填及售后服務(wù)用發(fā)動機油技術(shù)要求的“Ex”系列。至此，形成了由輕負荷發(fā)動機油規(guī)格“Ax/Bx”和“Cx”系列以及重負荷發(fā)動機油規(guī)格“Ex”系列組成的ACEA發(fā)動機油規(guī)格體系，并一直沿用至今。ACEA輕負荷發(fā)動機油規(guī)格的發(fā)展歷程如圖1。

圖1 ACEA輕負荷發(fā)動機油規(guī)格的發(fā)展歷程

2 ACEA-2021輕負荷發(fā)動機油規(guī)格

隨著發(fā)動機技術(shù)的不斷發(fā)展，新一代發(fā)動機對潤滑油的要求越來越高。為滿足新一代發(fā)動機的潤滑要求，ACEA于2021年4月30日發(fā)布了ACEA-2021輕負荷發(fā)動機油規(guī)格，并于2021年5月1日正式實施。這也是ACEA首次將輕負荷發(fā)動機油規(guī)格和重負荷發(fā)動機油規(guī)格進行分開發(fā)布，以更加靈活的方式應(yīng)對行業(yè)和市場變化[8]。與ACEA-2016相比，ACEA-2021輕負荷發(fā)動機油規(guī)格進行了較大的更新升級，廢除了A3/B3和C1，同時，為解決渦輪增壓缸內(nèi)直噴(TGDI)汽油發(fā)動機的低速早燃、正時鏈條磨損和渦輪增壓器沉積物等問題，引入了全新的A7/B7-21和C6-21規(guī)格[9-11]。

2.1 A/B系列規(guī)格技術(shù)要求

ACEA-2021輕負荷發(fā)動機油規(guī)格A/B系列屬于中高灰分，對配方中的硫、磷元素含量無限制要求，不適用于帶有先進后處理裝置的發(fā)動機潤滑，技術(shù)要求[11]如表2。

表2 ACEA-2021輕負荷發(fā)動機油規(guī)格A/B系列技術(shù)要求

表2(續(xù))

2.2 C系列規(guī)格技術(shù)要求

ACEA-2021輕負荷發(fā)動機油規(guī)格C系列屬于低硫、低磷、低硫酸鹽灰分(低SAPS)，對油品配方中的硫、磷和硫酸鹽灰分有限值要求，滿足TGDI最新發(fā)動機技術(shù)和先進后處理裝置適應(yīng)性的要求，技術(shù)要求[11]如表3。

表3 ACEA-2021輕負荷發(fā)動機油規(guī)格C系列技術(shù)要求

表3(續(xù))

2.3 A/B系列與C系列對比

A/B系列與C系列的主要差異如表4。

表4 A/B系列與C系列主要差異

表4(續(xù))

從表4可以看出，A/B系列與C系列的差異并不明顯。主要差異如下：

(1)在蒸發(fā)損失上，C4-21小于A/B系列，為不大于11%，而C2-21、C3-21、C4-21、C5-21、C6-21與A/B系列一致，均為不大于13%。

(2)在堿值要求上，除C2-21對堿值無要求外，其余的均有要求，但C系列各類別的堿值均比A/B系列的小。同時可以看出，A/B系列和C系列的堿值下降趨勢明顯。通常，堿值越高越能中和汽車燃料油燃燒產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，換油周期就越長。對堿值的要求不斷下降，說明對燃油的質(zhì)量要求也越來越高。對于使用高質(zhì)量標準(國Ⅴ/Ⅵ)燃料油的車輛，已經(jīng)不需要高堿值，低堿值就能滿足長換油周期的需求。但是，對于使用燃油質(zhì)量不高的地區(qū)或車輛，建議選擇高堿值發(fā)動機油，避免發(fā)動機出現(xiàn)酸性腐蝕磨損。

(3)C系列對硫、磷元素含量提出了具體要求，而A/B系列只是報告值，同時C系列的硫酸鹽灰分含量明顯低于A/B系列，這主要是C系列的應(yīng)用對象決定的，因為C系列是針對帶有先進后處理裝置的發(fā)動機開發(fā)的，客觀上要求低S、低P和低灰分。

(4)在臺架試驗上，A/B系列與C系列所用的發(fā)動機臺架試驗(除燃油經(jīng)濟性)完全相同，其評定指標和指標值(除燃油經(jīng)濟性)也完全相同。

(5)在燃油經(jīng)濟性上，除C6-21要求采用日本豐田開發(fā)的JASO FE M366燃油經(jīng)濟性試驗評定外，其余均采用CEC L-54-96方法評定。指標要求上，C系列均有要求，A5/B5-21和A7/B7-21均要求不小于2.5%，而A3/B4-21無要求。

3 ACEA-2021輕負荷發(fā)動機油規(guī)格序列變化

3.1 A/B系列規(guī)格序列變化

與ACEA-2016相比，ACEA-2021輕負荷發(fā)動機油規(guī)格A/B系列廢除了A3/B3，保留了A3/B4和A5/B5，新增了A7/B7。

A3/B4屬于高性能發(fā)動機油，要求HTHS大于3.5 mPa·s，堿值不小于10 mgKOH/g，滿足長換油周期的需求。A3/B4的性能要求覆蓋A3/B3，因此，對于要求使用A3/B3規(guī)格的車輛，可用A3/B4規(guī)格的油品進行替代使用。此外，眾多OEM規(guī)格也以A3/B4為基準，如MB-Approval 229.3/229.5、Porsche A40、PSA B71 2296和Renault RN0700/710等。

A5/B5屬于高性能發(fā)動機油，主要應(yīng)用于專門針對使用低黏度發(fā)動機油而設(shè)計的高性能汽油發(fā)動機和輕負荷柴油發(fā)動機，要求HTHS在2.9～3.5 mPa·s。以A5/B5為基礎(chǔ)的OEM規(guī)格有RN0700/0710、MB229.6、BMW LL-01FE、Volvo Cars 95200377、JLR STJLR.03.5003和Ford WSS-M2C913-D等。

A7/B7是基于A5/B5，專為能夠使用低黏度油的高性能汽油和輕型柴油發(fā)動機而設(shè)計，具有較好的燃油經(jīng)濟性，并為發(fā)動機提供良好的低速早燃抑制、正時鏈條磨損和渦輪增壓器沉積物保護。

3.2 C系列規(guī)格序列變化

與ACEA-2016相比，ACEA-2021輕負荷發(fā)動機油規(guī)格C系列廢除了C1，保留了C2、C3、C4、C5，新增了C6。其中，C3偏重性能，黏度偏大，C5和C6偏重燃油經(jīng)濟性，黏度偏小。

C2是低HTHS(≤3.5 mPa·s)的SAE 5W-30發(fā)動機油，能滿足較高的燃料經(jīng)濟性要求,已被多家OEM(如PSA)采用作為裝填和售后服務(wù)用油標準。

C3是典型的“中等SAPS”高黏度發(fā)動機油，要求HTHS不小于3.5 mPa·s，具有一定燃油經(jīng)濟性要求，符合大多數(shù)OEM的性能要求，被廣泛應(yīng)用。

C4是典型的SAE 5W-30發(fā)動機油，要求高HTHS(≥3.5 mPa·s)和低硫酸鹽灰分(≤0.5%)，具有一定的燃油經(jīng)濟性要求，但較少被OEM采用。

C5是基于C3，在燃油經(jīng)濟性上提出了更高指標要求，燃油經(jīng)濟性比C3提高2%，滿足用于使用低黏度機油而設(shè)計的汽油和輕負荷柴油發(fā)動機的潤滑。

C6是本次更新的重要規(guī)格類別，適用于使用DPF和TWC等先進后處理裝置的高性能汽油和輕負荷柴油發(fā)動機，具有更長的換油周期和更好的燃油經(jīng)濟性，并為發(fā)動機提供優(yōu)異的低速早燃抑制，減少正時鏈條磨損和渦輪增壓器沉積物。

4 技術(shù)要求變化

4.1 實驗室試驗及指標變化

ACEA-2021輕負荷發(fā)動機油規(guī)格實驗室試驗及指標要求在ACEA-2016基礎(chǔ)上，推出了一些新的要求及新的測試方法，主要是：(1)在堿值測試方法上，對于新增的A7/B7-21和C6-21規(guī)格，要求采用ASTM D4739進行測試，其他規(guī)格沿用ACEA-2016的測試方法；(2)在橡膠相容性上，測試方法未變，但指標要求更加嚴格。其他的實驗室指標，如剪切穩(wěn)定性、HTHS、蒸發(fā)損失、硫、磷、硫酸鹽灰分、氯含量和抗泡性等方面均沿用了ACEA-2016的要求。

4.2 發(fā)動機臺架試驗及指標變化

在臺架試驗方面，ACEA-2021輕負荷發(fā)動機油規(guī)格因硬件供應(yīng)問題而刪除了OM646LA和OM646LA Bio，保留了EP6CDT汽油機活塞清凈性、DV6C柴油機中溫分散性以及M111燃油經(jīng)濟性試驗。同時，推出了替代試驗和新臺架試驗，如表5，以應(yīng)對當前最新發(fā)動機技術(shù)的潤滑需求。

表5 ACEA-2021輕負荷發(fā)動機油規(guī)格的替代試驗和新臺架試驗

4.2.1 替代試驗

(1)MS程序ⅤH替代ⅤG試驗，評價發(fā)動機油在發(fā)動機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。MS程序ⅤH試驗采用福特4.6 L排量Ⅴ型8缸汽油發(fā)動機，試驗在不同的轉(zhuǎn)速和機油溫度下運轉(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，共運轉(zhuǎn)216 h[12]。

(2)VW TD13試驗替代VW TD12試驗，VW TD13采用2.0 L排量的VW EA288歐Ⅵ發(fā)動機，具有廢氣再循環(huán)(EGR)、可變截面渦輪增壓器(VGT)、氮氧化物(NOx)催化劑和柴油顆粒過濾器(DPF)，提高試驗苛刻度，但考慮現(xiàn)實原因，指標限值基本未變[13]。

(3)奔馳開發(fā)的第二代黑色油泥試驗M271 EVO替代M271試驗，隨著TGDI發(fā)動機的使用越來越多，該試驗?zāi)軌蚋玫胤从承掳l(fā)動機技術(shù)和現(xiàn)代高性能發(fā)動機所面臨的挑戰(zhàn)。

4.2.2 新增試驗

(1)MS程序ⅣB閥系磨損試驗。

為填補TU3從ACEA-2016中刪除后留下的空白，ACEA-2021輕負荷發(fā)動機油規(guī)格引入MS程序ⅣB閥系磨損試驗，以解決渦輪增壓發(fā)動機獨特的抗磨性能要求。MS程序ⅣB試驗采用豐田2NR-FE 1.5 L直列四缸水冷發(fā)動機，試驗結(jié)束后，根據(jù)MS ⅣB試驗的Keyence VR-3200試驗程序，采用Keyence 3D顯微鏡磨損儀，通過非接觸式3D掃描的方式測量氣門挺柱的磨損體積，同時要求檢測試驗結(jié)束后油樣中的鐵磨損元素含量[14]。

(2)CEC L-114-19豐田渦輪增壓器沉積物試驗。

渦輪增壓器軸承是通過機油潤滑的，高溫環(huán)境下，機油會發(fā)生結(jié)焦，產(chǎn)生沉積物，且無法去除，嚴重時甚至?xí)伦u輪增壓器的潤滑管路造成嚴重故障，因此要求機油在高溫下具有優(yōu)異的抗氧化能力，減少沉積物的生成。A7/B7-21和C6-21要求通過豐田渦輪增壓器沉積物測試，使發(fā)動機油在溫度更高、工況更苛刻的條件下，盡量減少沉積物的產(chǎn)生，保護渦輪增壓器。

(3)MS程序Ⅸ低速早燃(LSPI)試驗。

TGDI技術(shù)是OEM實現(xiàn)效率和燃油經(jīng)濟性目標的主要手段，隨著發(fā)動機大量采用TGDI技術(shù)，低速早燃問題變得越來越突出。A7/B7-21和C6-21要求通過LSPI測試，大大減少低速早燃的發(fā)生概率。

(4)MS程序Ⅹ正時鏈條磨損試驗。

為考察直噴汽油發(fā)動機的燃燒煙炱進入發(fā)動機油后，對正時鏈條磨損的影響，A7/B7-21和C6-21要求通過正時鏈條磨損測試。該試驗采用福特2.0 L、火花點火、四沖程、四缸、汽油渦輪增壓直噴(GTDI)發(fā)動機，試驗總運行216 h，54個循環(huán)，每個循環(huán)4 h，包括兩個階段:①階段1:過濃燃燒，冷卻液低溫，PCV(曲軸箱強制通風(fēng)裝置)低溫;②階段2:均質(zhì)燃燒，冷卻液正常溫度，PCV正常溫度。試驗結(jié)束后，正時鏈條增加要求不大于0.085%[15]。

(5)JASO FE M366豐田燃油經(jīng)濟性試驗。

C6-21規(guī)格要求采用JASO FE M366評定油品的燃油經(jīng)濟性。JASO FE M366是JASO評定超低黏度0W-8和0W-12發(fā)動機油燃油經(jīng)濟性的臺架試驗方法[16]，C6-21的燃油經(jīng)濟性指標要求為不小于0.0%，即油品在測試過程中，與參比油相比，只需要有一點燃油經(jīng)濟性表現(xiàn)(如0.1%)就算通過，說明JASO FE M366燃油經(jīng)濟性測試的嚴苛性。

5 結(jié)束語

(1)ACEA-2021輕負荷發(fā)動機油規(guī)格廢除了A3/B3和C1，新增了A7/B7和C6，同時引入了新的臺架試驗，以滿足最新的市場需求和發(fā)動機技術(shù)的潤滑要求。從本次規(guī)格的升級中可以看出，歐洲輕負荷發(fā)動機油的低黏化趨勢越來越明顯，順應(yīng)了汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢。

(2)ACEA-2021輕負荷發(fā)動機油規(guī)格對發(fā)動機油提出了更高的性能要求，能夠為現(xiàn)代發(fā)動機提供低速早燃抑制、正時鏈條磨損保護以及渦輪增壓器沉積物保護等全面的潤滑安全保護,以減少溫室氣體排放，提高燃油經(jīng)濟性能。同時，也為下一代OEM裝填和售后服務(wù)用發(fā)動機油規(guī)格提供了新的基準。

(3)我國乘用車發(fā)動機油采用的是API規(guī)格，無法完全滿足歐系車的潤滑要求，而歐系車在我國乘用車市場中占據(jù)較大份額，因此，有必要關(guān)注并研究歐洲ACEA發(fā)動機油規(guī)格的發(fā)展變化，研發(fā)生產(chǎn)符合最新ACEA規(guī)格的發(fā)動機油產(chǎn)品，以滿足日益先進的發(fā)動機硬件的潤滑需求。