舰船通用柴油机油碱值标准是多少 柴油机油标准的发展及对我国标准制订的启示

　　摘要：介绍了美国API柴油机油标准、美国军用标准、欧洲重负荷柴油机油标准以及我国柴油机油标准的发展现状及特点，并分析了我国直接采用美国API柴油机油标准存在的问题，最后针对这些问题对制订符合我国国情的柴油机油标准的可行性进行了探讨，分析表明制订符合我国国情的柴油机油标准在技术上是可行的。
　　关键词：柴油机油；规格；标准；制订
　　中图分类号：TE626.32 文献标识码：A
　　
　　0 前言
　　
　　众所周知，柴油车辆发动机技术、节能和环保影响着柴油机油标准的发展方向，与此同时标准的发展为润滑油研究单位和厂商提供了更加广阔的研究和发展空间。然而，我国的柴油机油标准是参照美国的API标准制订的，而我国的汽车尾气排放法规（包括汽、柴油机）是参照欧洲标准制订的。目前，我国引进的进口柴油车辆中高增压、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部分国产化，以及潍柴、上柴等高档柴油发动机自主技术的开发与应用，所有这些都使得润滑油标准的制订已不适应国内柴油发动机的发展需求，因此研究国外柴油机油的发展、不同标准之间的差异以及国外柴油机油标准对我国柴油机油发展方向的影响，有利于我国柴油机油标准的制订，以便指导国内润滑油研究单位和厂商生产符合我国国情的柴油发动机润滑油。
　　
　　1 国外柴油机油标准的发展
　　
　　从润滑油油品的发展来看，发动机润滑油的发展主要体现在国际车辆制造业所颁布的规范上。目前，国际上公认的油品技术要求主要有美国的API（包括美国军用标准）、欧洲的ACEA等，这些柴油机油标准影响着世界其他地区标准的发展。其润滑油标准之间既有相同之处，又有所差别。
　　1.1 美国柴油机油标准现状
　　1.1.1 美国API柴油机油标准
　　美国在50年代（1955年）就推出了CD柴油机油，其主要是针对高含硫燃料而广泛使用的，在此后的70年代美国建成了全国的高速公路网，柴油机不断向着大功率、重负荷增压柴油机方向发展，同时美国开始对颗粒物有限制，1983年以后的柴油机用CE油，相对于CD油增加了机油耗、活塞沉积物的评价。此后，由于柴油机采用了直喷技术和功率的不断增加，CE柴油机油用在该新型柴油机上出现了活塞油环弹簧断裂、活塞环粘滞、活塞销卡死等问题［1］，因此1991年推出了CF-4柴油机油规格。
　　1993年美国环保法规要求柴油中硫含量不高于0.05%。CF-4柴油机油的排放法规变严，NOx和颗粒物进一步降低，要求颗粒物排放量更低，发动机做了很多改变以降低氧化氮。首先将第一环槽提高，同时将活塞变得短而轻，活塞头上面变平，延迟点火时间，这样的结果不仅使氧化氮减少而且发动机变得更苛刻。同时，由于硫含量被认为是影响颗粒物排放的主要因素之一，柴油含硫量从0.4%降到0.05%，从而出现了CG-4规格。
　　1999年，美国NOx排放在1994年的基础上又降低了20%，为满足排放规格，发动机采用两段活塞，进一步延迟点火以降低氧化氮。与以前的发动机相比，此时发动机的喷油定时提前角都比较小，以降低NOx排放，直接导致机油粘度升高、过滤器堵塞等问题，因此CH-4规格便应运而生，既适用于低硫燃料，也适用于高硫燃料。
　　此后，由于排放法规的更加严格，柴油机普遍采用了EGR和延迟点火等技术，而且发动机的热量扩散率增加，直接导致发动机油温升高，因此2002年推出了CI-4规格的柴油机油，以满足排放法规的要求。2007年，由于更加严格的排放法规，原有的EGR技术和延迟点火都不能满足NOx排放的降低，柴油机生产商采用了新的技术来降低排放，如高效燃烧排放技术（ACERT）、采用废气处理催化剂、粒子捕捉器等技术。若采用粒子捕捉器，燃料油必须为超低硫柴油（硫含量为0.0015%），与此同时CJ-4不能覆盖CI-4以及CH-4等柴油机油规格。具体美国API柴油机油标准发展见表1［2］。从表1中可以看出，推动柴油机油标准发展的原动力是环保问题，即降低发动机尾气（碳氢化合物、氮氧化合物以及颗粒物等）的排放，如表2。
　　
　　1.1.2 美国军用标准
　　美军战术/战斗车辆用发动机油规范从1954年颁布的MIL-L-2104A到1989年发展到2104E，规定全部是汽油机/柴油机通用油，直到1992年9月美军开始实施的MIL-L-2104F规范，油品为CF-4柴油机油，因美军战斗车辆已全部柴油机化，新的规范不再要求和汽油机油通用。到1997年美军开始实施美军发动机油性能规范 MIL-PRF-2104G,油品质量等级为CG-4/CF（见表3），该规范规定的发动机油的粘度等级有4种：10W、30、40和15W/40，与民用同级别的柴油机油相比美军的军用柴油机油除了能够满足柴油发动机的使用之外，还能够在汽油发动机、动力传动、液压以及非双曲线齿轮系统上使用。截至目前为止，美军战术/战斗车辆用发动机油规范仍然停留在MIL-PRF-2104G（相当于CG-4/CF），其主要原因是后来因环保要求降低尾气排放而发展的柴油机油标准，是牺牲了发动机功率的（EGR技术、延迟点火等），因此不适合军用装备大功率发动机的要求。
　　
　　
　　1.2 欧洲重负荷柴油机油标准现状
　　欧洲发动机油标准是由欧洲汽车制造商协会（ACEA）制订颁布，其成员机构包括欧洲主要的重载柴油车生产商，如沃尔沃（Volvo）、曼(MAN)等［3］，根据这些可以说欧洲的柴油机油更能够反映OEM的用油要求，不同的OEM对发动机油性能要求的差异，也从另一方面解释了为何欧洲的标准较北美标准复杂的原因［4］。
　　欧洲发动机油标准是为了满足欧洲各汽车厂商要求而制订的最低标准。ACEA使用新规范颁布的时间来标示其不同的规范版本，自1996年第一次颁布以来至今，已经是第5次颁布新的规范（颁布时间见表4和表5）［5］，从原先的E1、E2、E3 3个级别发展到如今的E2、E4、E6、E7 4个级别，最新的规范是ACEA 2004版（具体的最新版本见表6）。
　　
　　由于欧洲柴油机油规格的发展思路与美国的不同，他们侧重于缸套的抛光问题（这与两个地区的发动机设计不同有关），因此从一开始欧洲就比较注重缸套抛光台架，利用的是奔驰公司的OM 364A/LA以及后来的OM 441LA发动机，因此不能片面的将其与API规格一一相对照。从表6可以看出，目前欧洲柴油机油规格中共有4个性能级别，分别为E2-96 Issue5、E4-99 Issue 3、E6-04及E7-04。在这4个级别中， E6和E7是ACEA 2004新引入的重负荷柴油机油规范。而且E6也是ACEA 2004重负荷柴油机油规范中的最高新能级别，代表了OEM对发动机油的最新性能要求，这主要体现在以下方面：①E6规范中对发动机油的元素含量（S、P及硫酸盐灰分）进行了限制，因此能够适应多种尾气处理装置，如DPF、EGR及SCR等；②E6规范中高温清净性台架试验OM 44ALA的评分比E7高出许多；③采用了更苛刻的90循环剪切稳定性试验。与此同时E6可以用于装在DPF的发动机，及应用低硫含量（小于50 μg/g）柴油时的情况。
　　
　　 注：EGR：废气再循环装置(Exhaust Gas Recirculation)。
　　DPF：柴油机微粒过滤器(Diesel Particulate Filter)。
　　SCR：选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction)。
　　
　　2 我国柴油机油标准的发展及对我国柴油机油标准制订的启示
　　
　　2.1 柴油机油标准发展现状
　　1985年，我国参照API内燃机油分类和使用性能制订了GB 5323“CA柴油机油”标准，1989年又参照SAE J183中CC、CD油制订的GB 11122-89“L-ECC柴油机油”和GB 11123-89“L-ECD柴油机油”标准。1997年废止了GB 5323-85“CA柴油机油”标准，将GB 11122-89“L-ECC柴油机油”和GB 11123-89“L-ECD柴油机油”标准合并，参照SAE J183和美军标准MIL-L-2104F制订了GB 11122-97。截至目前为止，由于我国柴油机油仍以CC和CD油为主，但CF-4的上升趋势明显，CH-4和CI-4也已投放市场，因此制订了GB 11122-2006标准［6］以满足汽车工业发展的要求，最高规格达到CI-4，具体发展如表7。
　　
　　2.2 对我国柴油机油标准制订的启示
　　2.2.1 直接采用美国API标准存在的问题
　　（1）润滑油质量配套问题
　　从表7及GB 11122-2006中可以看出，截至目前为止国内基本上还是直接采用美国的API柴油机油标准，但与此同时我国的柴油机排放却采用欧洲标准，因而存在着柴油机润滑油的性能和质量与柴油机技术和排放不适应的问题。这主要是由于我国近年来既有从美国引进的重型柴油机技术（如东风公司的康明斯柴油机，可达到欧Ⅲ标准），也有从欧洲引进的轿车柴油机技术（如大众公司的TDI柴油机，可达到欧Ⅳ标准），还有国内技术的柴油机（既没有采用EGR，也没有采用高压共轨系统），所以制订或采用美国的一套标准来适应3种车系的要求明显是不合理的。
　　（2）标准的制订跟不上实际的发展需要
　　美国随着环保法规的越来越严格，柴油机油标准更新和废止速度也随之加快，但在废止老标准的同时，老标准中要求的台架及配套零配件也相应废止。而美国所谓的老标准很有可能是我国的新标准，因此标准还未颁布就面临着无法执行的尴尬局面，如国内新制订的标准GB 11122-2006中CH-4和CI-4要求的台架还未引进，美国西南研究院的相关台架及方法就已经被废除（如Cummins M11(HST)和M11 EGR台架）。
　　（3）标准中要求的全套台架费用较高
　　美国API柴油机油的评定费用从CF-4的110多万到CJ-4的500多万元（如表8），国内的润滑油研制及生产商财力上都已无力承担，这就造成了研制或生产单位普遍采用进口复合剂进行调合不通过标准台架的评定而直接投放市场，导致了市场上的润滑油的质量难以得到保证。与此同时，国内的发动机油台架评定单位中国石化和中国石油也不愿意引进国外的台架，主要原因是由于台架的评定费用奇高，引进后也没有单位进行评定，导致台架成本和日常维护费用都难以收回，进而造成了国内润滑油领域被国外几大石油公司所垄断的局面。
　　
　　2.2.2 建立我国自己柴油机油标准的可行性分析
　　由于直接采用美国API柴油机油标准存在着上述问题，因此有必要探讨制订符合我国国情柴油机油标准的可行性。
　　目前，国内几大柴油发动机生产商（如玉柴、锡柴等）生产的柴油机有如下3种情况：一是直接引进国外技术（包括美国、欧洲以及日本的技术）进行生产的柴油机；二是在引进国外技术的基础上进行了改进并加以创新而生产的柴油机；三是具有自主知识产权生产的柴油机。由于具有了制订柴油机油标准的发动机台架，因此制订符合我国国情的柴油机油标准在技术上是可行的。
　　2.2.3 建立我国自己柴油机油标准的方案探讨
　　首先由产品标准制订的管理部门、技术部门牵头，联合中国石化、中国石油、中国石油协会、中国汽车工程学会、柴油机协会等相关部门研究美国API和欧洲ACEA柴油机油标准制订及采用何种发动机作为评定台架的思路，为我国制订标准提供理论依据。
　　其次，在分析了国外柴油机油标准发展的特点后，制订符合我国国情的柴油机油标准有如下3个方案：①利用国外的发动机台架制订符合我国国情的柴油机油标准，这也是最简单易行的一个方案；②利用国外某几个发动机台架，再结合国内自己生产的发动机作为柴油机油规格要求的台架；③柴油机油规格中要求的台架全部是国内柴油机生产商生产的具有自主知识产权的柴油发动机。
　　
　　3 结论
　　
　　根据美国API和ACEA柴油机油标准的发展特点，以及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，以及我国直接引用美国API柴油机油标准存在的问题，应尽快制订符合我国国情的柴油机油标准以满足国内润滑油品研制以及生产商的需求。
　　
　　参考文献：
　　［1］ 崔海鸥.国外柴油机规格发展及比较［J］.标准现在时，2006（1）：66-71.
　　［2］ 美国西南研究院网站［B/OL］.https://www.省略/4org/d08/d08home.htm.
　　［3］ 吴进会.欧洲重负荷柴油机油的发展［J］.润滑油，2000，15（2）：5-12.
　　［4］ 赵军民，程华.欧洲发动机油最新规范ACEA 2004［J］.润滑油，2004，21（2）：1-7.
　　［5］ ACEA. Service Fill Oils for Gasoline Engines、Light Duty Diesel Engines、Engines with After Treatment Devices and Heavy Duty Diesel Engines［R］. ACEA European Oil Sequences, 2004.
　　［6］ GB 11122-2006 柴油机油［S］.