GF-5与GF-4发动机油发动机台架等指标要求比较

GF-5发动机油除通过评定节能性能的台架外，还需通过的评定台架见表1.从表1中台架可以看出，GF-4和GF-5在评价高温氧化，低温油泥，磨损和腐蚀方面采用了相同的评定台架。GF-5比GF-4规格在4个指标上有了提高，在表1中用黑体字标注。程序ⅢG中活塞沉淀物评分的增加说明了高温清净性能提高，而程序VG中油泥评分指标的提高表明了对油泥分散能力要求的提高。

表一 ILSAC GF-4与GF-5规格要求发动机台架（除节能台架外）通过指标

    从上文的GF-5要求的新增模拟实验和台架试验可以看出，GF-5规格节能发动机综合要求有了新的提高，对基础油和添加剂的组成和性能提出更加严格要求。对油品燃料经济性要求的增加，需要使用更多粘温性能好的基础油，使用更多的Ⅲ类基础油。从添加剂的角度看，燃料经济性的提高对配方组成尤其是对减磨剂性能提出了更高要求；ⅢGB试验对磷挥发性比例的限制进一步严格了发动机油中广泛使用的二烷基二硫代磷酸锌的类型。

    James Puckace对GF-4和GF-5草案规格性能采用雷达图的方式进行了对比，见图1.其直观反映了GF-4与GF-5的各项性能要求差异^【3】。图中各项值距离中心越远，代表着性能要求越高。所列的各项指标除了氧化增粘、磨损和挥发性GF-4和GF-5规格要求相同外，其他指标GF-5相对GF-4规格都有不同程度的提高。而最终GF-5规格除了E85燃料防锈试验被删去外，其余性能都与雷达图中所示一致。

   在磷含量方面，由于环保要求和磷挥发对尾气处理三元催化剂的影响，GF-5规格对磷元素限制在0.08%，同时考虑到磷含量过低导致发动机油抗磨能力下降的问题，将磷含量最低限制在0.06%，和GF-4规格要求相同；GF-5规格对油中硫含量的限制在0W和5W粘度级别油与GF-4相同，为不高于0.5%，在10W粘度级别油上从GF-4要求的不高于0.7%变为GF-5的不高于0.6%。

    GF-5规格相比GF-4规格在评价活塞高温沉积物的试验TEOST-MHT和高温抗泡消泡时间通过指标上变得更加苛刻。新增加的试验有考察磷挥发性的ⅢGB试验，可替代ⅢGA的ROBO试验，同时还增加了橡胶相容性试验和E85乙醇混合燃料的乳化保持试验。ⅢGB试验要求在ⅢG试验完成后试验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%的无铅汽油混合。通过该乳化试验要求油品与10%的水和10%的E85乙醇汽油混合后在0℃和25℃下24h无水分分出。另外，克莱斯勒公司等汽车制造商等汽车制造商认为涡轮增压器在未来的汽车中越来越重要，坚持最终的GF-5规格中加入了用来评价模拟涡轮增压器沉积物性能的TEOST 33C测试。GF-5与GF-4汽油机油部分模拟实验要求对比如表2所示。

表2 GF-5与GF-4汽油机油部分模拟实验要求

ⅥD节能评定台架和GF-5规格更高的燃油经济性指标

    ILSAC GF-4规格中程序ⅥB中80h的老化过程后测试油的燃油经济性指标，相当于评价发动机油使用6437km-9674km（4000英里-6000英里）后的节能性能^【4】。因此GF-4规格机油要求具有使用全寿命的减摩性能，选用的复合添加剂不仅要有减摩能力，还要有良好的减摩持久性。试验考察测试油燃油消耗比参考油燃油平均消耗的节油百分率。

    但由于ⅥB统计结果表明Ⅵ B台架对于油品的摩擦改进剂的作用的区分性需要改进，为评价GF-5规格机油燃油经济性，由主要汽车公司通用等、油公司埃克森美孚等和添加剂公司路博润在内的10家公司参与联合开发了程序ⅥD。最终确定的节能油品要求的程序ⅥD燃料经济性指数FEI指标见表3.程序ⅥD将老化过程延长至100h，同时将在ⅥB台架中使用的福特公司4.6L V-8发动机变为采用通用汽车的3.6L高性能发动机。

表3  GF-5节能油品要求的程序ⅥD燃料经济性指数FEI指标

    表4列出了程序ⅥB和ⅥD节能台架能耗测试的工况。程序ⅥB以边界润滑和混合润滑为主的阶段1和阶段2分别占总加权燃料消耗的27%和8%^【5-6】。在程序ⅥD中阶段3，阶段4和阶段6为以边界润滑和混合润滑状态为主，占总加权燃料消耗比例高于程序ⅥB中的阶段2和阶段2^【7】。程序ⅥD测试更着重于边界润滑状态下的减摩性能评价，对减磨剂性能区分能力更强。

表4 ⅥB和ⅥD节能台架能耗测试工况

比较GF-5最终版本ⅥD指标要求（见表3）和2009年5月ILASAC提出的GF-5草案中ⅥD指标（见表5），可以看出最终的规格要求比先期的草案有比较大的降低，特别是对于XW-20级别。另外在2009年5月ILSAC提出的GF-5 草案中要求ⅢG活塞沉积物指标达到4.5.代表汽车制造商的IL-SAC和代表油及添加剂公司的API，在GF-5规格上的主要争论点就是ⅢG的活塞沉积物加权评分与ⅥD的燃料经济性改善指标。由于两者相互关联，提高ⅢG的活塞沉积物评分就必然使得ⅥD的燃料经济性改善下降，反之亦然。同时ⅥD矩阵试验表明其比ⅥB台架苛刻多，大约油品在ⅥB中改善0.5%而在ⅥD中只改善0.3%。因此API方面认为ⅥD燃料经济性和ⅢG活塞沉积物指标都过于苛刻而难于实现。在经过ILSAC和API的反复讨论后，最终的GF-5规格ⅥD燃料经济性和ⅢG活塞沉积物指标都有了明显降低。

表5  2009年5月ILSAC发布GF-5规格草案中ⅥD燃料经济性指数FEI指标

本文选自《中国汽车工程学会燃料与润滑分会第十四界年会论文集》