汽油机油美国API规格

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1、汽油机油美国API规格汽油机油美国API规格 2010年09月12日汽油机油美国API规格 汽油机油的质量和使用性能主要是伴随着汽油机的设计和驾驶工矿的变化以及环保节能的要求情况而不断发展的。1947年以前，一直没有基于燃料类型的发动机油分类规格，直到1952年API才发布了第一个分别用于汽油机油和柴油机油的发动机油规格，汽油机油分为ML、MM、MS三个规格，柴油机油分为DG、DM、DS三个规格。第一个字母M和D分别代表汽油机油和柴油机油，第二个字母则代表使用规格。对汽油机油来说，L代表轻负荷，M代表中负荷，S代表重负荷；而柴油机油G、M、S相应代表轻、中、重负荷。 美国在1964年到1993

2、年30年时间内，汽油机油出现了SC、SD、SE、SF、SG、SH五个规格，变化频繁，升级换代速度很快。SD汽油机油主要应环保要求减少废气排放，安装正压排气阀(PCV)而发展起来的。4年后，由于高速公路普及，车速提高，油温升高，环保要求更严，汽油机油质量要求有较大的提高，出现SE级油，并维持了8年时间。由于汽车发动机向小型化(46缸)发展，加上美国公布共同平均燃料经济性(CAFE)节能法，要求换油期达到(2.48.0)104km(15年)，为解决油品高温氧化、节能、环保等问题，推出了SF规格标准油品，并维持了8年之久。SE与SF都必须通过MSD、D、D和L-38四个台架试验。1988年，西欧和美

3、国均发现汽车在高温高速 和低温低速发复变化行驶条件下，易产生大量黑色油泥，堵塞油路问题，为此推出了SG规格，评定台架由原D、D换成条件更苛刻的E、E，并且要进行Caterpillar IH2试验(五过一即可)。由于SG级油品较SF油品质量提高幅度较大，研制难度也较大，同时也由于评定五过一即可，质量波动较大，再加上对节能要求日益严格，美国汽车制造商协会(AAMA)和日本汽车制造商协会(JAMA)合作成立了国际润滑油标准与审查委员会(ILSAC)，在1990年制定严格的GF-1标准，并于1993年实施。1993年，APJ在SG基础上提出了SH级油标准，以满足节能达到EC-水平(节能2.7以上)的要

4、求。1995年，API提出了SJ级油规格，ILSAC也提出了相当的GF-2规格，要求节能达到EC-水平(节能3.2以上)。SLGF-3规格在1996年提出，2000年6月颁布，2001年7月1日开始执行，2001年底强制执行。所以，目前美国主要品牌的汽油机油都已执行SLGF-3规格，在SLGF-3规格中，节能要求达到EC水平(节能3.8)。美国一代发动机油新规格的执行(使用)时间通常为5年左右，所以目前美国在用的汽油机油规格就只有SJ/GF-2和SLGF-3两种，SA至SH 8种规格都已先后废弃不用。2002年美国已经考虑和计划GF-4规格。API汽油机油分类见表3-4。 为定义汽油发动机油的

5、质量，API提供了程序低温中速擦伤磨损、程序低温沉积与锈蚀和程序高温氧化三个试验。以上三个试验均采用Oldsmobile 1958发动机。程序采用Desoto 1958发动机评定高温高速擦伤磨损。程序V采用Lincoln 1957发动机或CLR单缸发动机评定生成油泥和不溶物的倾向。这一体系在1955、1960、1968年分别作了修订。19691970年，API联合sAE和ASTM建立了一个分类系统，该分类不仅包括了当时的从SA到SD的四个系统，还包括由于发动机设计、操作工况、试验程序等改变而可能产生的润滑油质量规格的发展。 API所使用的环形标志建立于1983年。它综合了用户对发动机油的质量和

6、性能的要求。标志的上部标明油品的API质量级别，中央标志为油品的SAE粘度级别，下部则标明油品的节能特性。如果油品比使用参比油节省燃料1.5以上则标明EC-，节省燃料2.7以上则标明EC-。只有通过权威认证的产品才能使用这个标志。目前，API分类系统中从SA到SH都已经被淘汰。 ILSAC也有自己的分类规格：GF-1、GF-2、GF-3。GF-1、GF-2两个规格分别执行于1993年和1996年。2001年推出了GF-3规格，其程序试验中L-38使用无铅汽油代替了加铅汽油。另外，球锈蚀试验(BallRust Test。)代替程序D，程序F代替无配件的程序B，程序VG代替2000年底淘汰的VE，

7、程序A(Nissan KA24E)则用于评价低温阀系磨损，用来代替VE的磨损性能评价，程序B代替VIA，节能要求达到EC-水平(节能3.8)。SL/GF-3比SJGF-2的抗氧化性能更好，挥发性更低，低温分散性更好，能为发动机提供更加清洁有效的润滑，更有效地延长发动机寿命，在高低温条件下都能顺利启动，改善对高温沉积物的控制能力，也提高了燃料经济性。另外，原定在2004年推出GF-4规格的计划要推迟，其程序试验中G将代替F，程序C代替B，增设了程序试验，对油品的抗氧化能力、抗磨损能力以及燃料经济性和燃料经济耐久性等将会有更严格的要求。 API SLILSAC GF-3等新规格的开发有许多原因。其

8、原因之一是SJ的台架试验开始作废，OEM亦无法维持其零部件供应，因此需要取代旧的规格。同时也是改善机油质量以提高燃料经济性，改善排放系统耐久性的需要。GF-3的程序B不仅增加了新油节约燃料的指标，也加入了用后油的节约燃料指标，不同的粘度级别指标不同。同时，为了防止催化转化器污染，要求GF-3采用磷含量不大于O.10的规格，这和GF-2磷含量指标一样。工业界还开发了测定排放对催化剂效率实际影响的试验，即机油对排放系统保护性试验(OPEST)。 从GF-l到GF-3规格的发展过程及趋势看，便可知升级的目的如上所述。根据美国汽车制造商协会要求，推出的新产品在GF-2基础上必颓改进以下4个方面： 一是

9、改进燃料经济性和燃料经济耐久性：满足平均燃料经济性规定要求；减少行驶期间燃料消耗；保护不可再生的自然资源；减少二氧化碳排放；节省消费者成本。 二是改进排放系统保护能力：满足所规定的降低排放和长期排放要求，使机油在排放系统表现的负面影响减至晟小。 三是改进高温沉淀、抗泡/充气和节能性能。 四是使油泥、漆膜、腐蚀和氧化的同等控制。 美国目前市场上销售的汽油机油几乎全部为SJ/GF-2级别。美国允许发许可证的汽油机油仅有SJGF-2和sL/GF-3质量级别。目前美国主要品牌的汽油机油都已执行SL/GF-3规格，sLGF-3是目前美国档次最高的汽油机油。API SL/ILSACGF-3延期到2001年

10、才投放市场有很多影响的因素，主要问题是程序F氧化性实验进展缓慢。成品发动机的设计使用带滑轮的凸轮挺杆，实验发动机改装平挺杆，尽管在F和现场测试中使用低磨损油，但磨损还是很严重。通过更换硬件，最终解决了磨损严重的问题。美国通用汽车公司、美国西南研究院等组成专家组解决氧化性问题，修改了换油条件和操作条件以提高氧化性，测试最终被接受。 表3-5、表3-6是GF-3发动机台架试验要求和模拟台架试验要求。 API SL/ILsAC GF-3将取代API sJ/ILsAc GF-2成为在北美API及ILSAC的下一代的节约燃料型的汽油机油规格。 美国化学学会(ACS)的石油添加剂产品鉴定书起草纲(PAPT

11、G)与lLSAC以及APl的轿车发动机油(PCEO)生产商成员一起正在研究确定GF-4规格的内容。其中，添加剂生产商、汽车制造商和润滑油生产商最关心的内容有两项：一项是新机油GF-4的磷含量，因为这是新机油会严重影响保护上一代汽车发动机的大事；另一项是新机油GF-4的使用年限，因为过去的成本分析表明，汽车制造商和实验室试验者与润滑油和添加剂生产商所承担的成本效益差别很大。一般是汽车制造商和实验室试验者的效益较好，而润滑油和添加剂生产商得不到效益。新油品的使用年限越短，这个差别越大。因此，ACS的PAPTG建议在GF-4油品的规格说明书中要反映使用年限。PAPTG认为，一般ILSAC规格的油品使

12、用年限是5年。 对lLSAC GF-4的主要推动力是Tier 的排放规定，Tier 的排放规定要求车辆在运行193080km时NOx的排放量不超过0.0435gkm。这个规定将在确保发动机油排放体系的适应性的同时，对发动机油的磷含量和硫含量(磷含量和硫含量能使催化剂中毒)进行了限制。目前正在努力开发一种排放体系适应性的试验。 Tier 的排放规定将在2004年车型上生效。届时2004年车型占有很大的比例，要求必须达到较严格的排放标准，即车辆在运行193080km时必须保持NOx的最大排放量为0.0435g/km的低排放性能要求(与以前的160900km要求相比)。因为这些车辆的排放体系将要满足

13、JLSAC GF-4油品的要求，而ILSAC GF-4油品要有较低的磷含量和硫含量，将要在2004年初在市场上应用，这就意味着ILSAC：GF-4油品标准要按原计划安排在2004年完成。 对ILSAC GF-4的主要要求与排放体系的适应性、燃料效率和增加氧化安定性有关。由于在一些领域的评价和试验还在进行，可能在几个月内还不能完成。对ILSAC GF-4油品规划得太早了。虽然目前有关ILSAC GF-4规格还没有详实的介绍，然而有些情形已经很明朗。有关2004年车型的排放体系正在(有的已经)研究，它要求发动机油有较低磷含量和硫含量。ILSAC GF-4的早期草案是：提出磷含量最大为0.05和硫含

14、量最大为0.5的目标。有一些车辆制造商需要更低的磷含量和硫含量的油品，但另外一些车辆制造商指出他们生产的车辆需要磷含量大于0.05和硫含量大于0.5的油品，但是不以牺牲发动机耐久性和油品的使用寿命为代价。对提高燃料效率和保持老化油品的燃料效率的需求将需要一种新的发动机测试试验。程序C就是本着这一目标而发展起来的。它可能包括一个较长的老化循环。此外，还有更高的燃料启动性的要求。提高ILSAC GF-4油品的氧化安定性将用新的程序G试验来保证。程序G试验是由通用公司和位于得克萨斯州圣安东尼奥的美国西南研究院的独立试验研究室、Perkin Elmer公司联合开发的。在ILSAC GF-4的草案中，计

15、划程序G试验的苛刻度是目前程序F的两倍。增加了程序试验。程序试验是一种新增加的评定废气三元催化转化器失效的试验，它主要测试润滑油中的磷元素含量对三元催化转化器的负面影响。 其他和ILSAC GF-4有关的在性能上的改进，包括在程序G试验结束时的泵送性要求、更严格的磨损保护要求。这两者都是程序G试验的一部分。而其他性能要求，如油品的挥发性，则必须和目前的ILSAC GF-3标准一致。 另外，根据来自独立润滑油制造商协会(ILMA)的最新消息，美国和日本的汽车制造商要求推迟执行GF-4油品规格。ILSAC决定将原定于2004年使用GF-4油的期限推迟1218个月。目前广泛认为仅用30个月的时间来发

16、展GF-4略显仓促，而在一般情况下油品的升级需要7年的时间。 虽然阻碍GF-4发展的原因有多个，但一致认为阻碍GF-4发展的主要因素为：GF-4油品在满足保护新车型排放控制系统的同时能否保护现有轿车发动机尚未确定。汽车制造商坚持磷含量为0.05的GF-4油品要能够做到反向兼容，而润滑油和添加剂公司却认为这不大可能，而且是不现实的。另一个阻碍GF-4发展的因素来自油品氧化和发动机磨损试验。ILSAC原计划于2002年8月开始进行通用汽车公司G程序的正交试验，但由于资金问题延迟到2002年度的秋季或冬季才开始了这项试验。 为确定GF-4油品的磷含量和使用年限，ACS的PAPTG提出了三种方案：第一

17、种方案是推迟两年(直到2006年第1季度)提出GF-4规格，这样能够比较容易地得到降低磷含量(0.05)的一致意见。第二种方案是修改打算在2004年第1季度提出的GF-4规格，磷含量仍为0.10，其他建议的指标不变。这样做会减少磷含量规格的认证费用，但可能要对配方指南作一些修改，反向兼容性和其适用性以后再作决定。第三种方案是打算把在2004年第1季度提出的GF-4规格中的磷含量改为0.085，然后在2008年第1季度再提出磷含量为0.05的GF-5规格。这三种方案都有助于发动机油品配方开发者得到GF-4油效益中的合理份额。 从汽油机油规格发展的历程看，主要经历了从SC、SD到SE、SF，再到S

18、H(GF-1)两次较大的变化，油品质量有较大幅度的提高。汽油机油规格今后发展主方向将是美国、日本协商提出的GF系列规格。其主要的台架试验以美国台架为主，同时接纳了日本和欧洲部分台架。对未来的汽油机油的质量要求：基本质量要达到APIILSAC要求；为提高燃料经济性，油品应向着低粘度方向发展；在摩擦改进剂的选择上，不同的阀系统有差别：滑动挺杆-摩擦改进剂有效；滚动挺杆-摩擦改进剂无效；选择深度精制的基础油：在排放控制上，采用低硫燃料以适应脱氧化氮催化剂；采用低磷油料以适应三效尾气转化催化剂的要求：采用低氯油料解决二恶英问题。 美国的润滑油市场成品油约为800104t/a，内燃机油约占4550，汽油

19、机油比柴油机油略多。内燃机油是价格十分敏感的产品，与世界其他地区相比美国的大多数产品都在相当低的价格水平。对于汽油机油，90是矿物油的SJGF-2成品油，只有5左右为全合成或半合成油品，还有很小部分是较低档次的。 节能油占了轿车用汽油机油市场主要部分，同时继续被所有汽车厂商推荐使用，因为它们关心的是美国规定的CAFE。 其发动机油各粘度级别的市场份额如下： 5W30 10 10W30 35 10W40 15 15W40 20 20W/50 10% 单级油 10 日本汽车制造商对其轿车及柴油车的发动机仍然提倡使用其各自的正牌油。对于轿车装车油一般使用API SJGF-2，但增强了燃料经济性，同样也将趋于使用增加了燃料经济性的APl SLGF-3。日本汽车制造商协会最近和将来也无意发展其自己的规格。对实际用油，日本汽车制造商鼓励使用其自己的正牌油，如正牌油无法使用，可使用API SJGF-2的油。APISJGF-2在日本汽油机油中处于主导地位，约占60。但5W30、5W20这样的节能、低粘度级别的油品正在增加。