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汽车发动机润滑油技术的发展趋势
文 / 孙志强 胡志华
随着全世界经济社会的不断发展，人们对环境的关注已经不仅仅停留在理论研究上，而是通过各种法规对影响环境的相关标准进行制约。 20 世纪 90 年代以来，世界汽车工业的发展就受到了排放法规和经济性法规的双重制约。为了积极应对这一挑战，汽车发动机采用了一系列高新技术，从而对润滑技术也不断提出了新的要求。
1 ．润滑技术及其与对环境影响概述
润滑技术包括润滑系统设计、润滑装置和典型机械零部件润滑。对汽车发动机来说，润滑技术的进展能够从以下几方面对环境产生影响：
1.1 减少空气污染
通过提高润滑质量能够有效清除引擎积碳和油污，使燃料得到充分燃烧，进而可以使 NOx （氧化氮）、 CH （碳氢化合物）和 CO （一氧化碳）得到有效降低，这是控制和解决汽车尾气污染的最有效的途径之一。同时，润滑油内含的铅、氟以及铜粉、铁氟龙粉等固态添加物属有毒有害品，减少它们的含量或释放量也会减少空气污染。
1.2 减少噪音污染
汽车对环境影响的重要方式之一是噪音，而高效的润滑系统能够大幅度降低零部件之间的摩擦，进而减少噪音污染。
从以上两方面看，对发动机排放的各种制约也就是对润滑技术提出了更高的要求。
2 ．汽车润滑油的发展趋势
为了顺应全世界对环境、资源等方面的重视，从 20 世纪 90 年代起，研究润滑技术的学术界也进行了艰苦的努力。这一时期滑润技术的发展是围绕三个“ E ”字进行的，其特点可归纳如下：
• Economy ：代表节约能源，以确保有效的利用有限的资源，降低成本，创造更大的经济效益。在这一现实要求下，对汽油机油的评定建立了燃料经济性试验。
• Emission ：代表环保、排放，通过环保法规的苛刻要求，对油品的排放性能要求更加严格，保证减少有害气体和微粒的排放，保证更清新的大气环境，以预防汽车催化装置中催化剂的过早失效。
• Evolution ： 代表技术进步，对汽车用油要求提高质量等级，采用多级油和通用油，适应汽车的要求，以达到延长发动机寿命、降低燃料的消耗、减少维护时间、提高经济效益的目的。
3 ．部分国家地区汽车润滑油技术发展的情况
3 ． 1 美国
美国是世界上控制汽车废气排放比较严格的国家，从某种意义上来说也引导了世界润滑技术的发展方向。在 20 世纪 90 年代初，美国通过“清洁空气法”修正案，要求废气排放比 80 年代初降低 40% ，从而出现了 SH ／ GF-1 汽油机油、 CF-4 柴油机油。为满足排放进一步降低 30% 的严格要求， 2000 年美国发表了 SL ／ GF-3 汽油机油规格，而柴油机油则在 1998 年就推出了 CH-4 规格， 2002 年，又推出了 CI-4/PC-9 规格。为满足 2004 年的排放标准，汽油机油又推出了 SX ／ GF- 4 规格标准。具体各年份 美国汽油机油和柴油机油规格的升级换代 情况见表 1 、表 2 。
表 1 美国汽油机油规格的升级换代情况
API/ILSAC |
执行年份 |
升级要求 |
SX/GF-4 |
2004 年以后 |
为满足更低的含磷量要求（低于 0.08% ）和 LEV- Ⅱ（美国排放加州标准第二阶段）排放标准要求，而进行的升级。 |
SL/GF-3 |
2001-2004 |
为达到更高的节能要求 EC - Ⅳ水平（节能 3.8% 以上），进一步提高润滑油的抗氧化寿命，进行质量升级。 |
SJ/GF-2 |
1996-2001 |
为进一步提高催化剂寿命，要求含磷量小于 0.10% ，同时节能要求提高到 EC - Ⅲ水平（节能 3.2% 以上），进行升级。 |
SH/GF-1 |
1994-1996 |
为延长排气系统催化剂寿命，要求含磷量不高于 0.12% ；为应对更高的质量要求和节能达到 EC - Ⅱ水平（节能 2.7% 以上）而改进。 |
SG |
1989-1994 |
为解决发动机高温高速和低温低速反复变换行驶条件下，易产生黑色油泥，堵塞油路问题而改进。 |
表 2 美国柴油机油规格的升级换代情况
API/PC |
执行年份 |
特点和用途 |
CG-4/PC-6 |
1994 |
为满足 1994 年美国 EPA 排放标准， PM （微粒）含量小于 0.136 g /k W · h 必须使用低硫（＜ 0.05% ）低芳烃柴油而进行的升级。 |
CH-4/PC-7 |
1998 |
为满足 EPA1998 年的废气排放标准， NO X 小于 5.44g /k W · h, 且进一步控制磨损和烟炱，提高抗氧化性而 推出该级别。 |
CI-4/PC-9 |
2002 |
为满足 2002 年排放法规，尤其是对加废气循环（ EGR ）柴油机更苛刻的排放要求，增加了烟炱分散能力和提高抗氧化性和高温抗磨性而进行升级。 |
CX-4/PC-10 |
2007 |
为满足 2007 年汽车尾气排放法规要求，同时柴油的含硫量小于 15 μ g/g ，而推出该级别。 |
注： API ：美国石油学会
ILSAC ：国际润滑油标准与审查委员会
EPA ：美国环境保护局
3 ． 2 欧盟
欧洲汽车排放要求与美国逐渐趋于相近。欧洲柴油汽车 ( 尤其是柴油轿车 ) 数量多，对柴油车排出的氮氧化合物 (NO X ) 和颗粒物（ PM ）控制较严。欧洲从 20 世纪 90 年代初实行欧 I 排放标准，到 2000 年实行欧Ⅲ标准，柴油机油规格已从 CCMC D4 ／ D5 发展到 ACEA E4-98 ／ E5 。 2005 年的欧Ⅳ排放标准则要求柴油机油具有低硫、低磷和低灰分的特点。
4 ．对我国润滑油技术的指导意义
我国润滑技术的发展现状可以从两方面与国际先进水平进行比较。
首先，我国润滑油的国家及行业标准中的齿轮油和液压油标准已达到国际先进水平，同时也能建立与国际先进水平要求相当的台架性能评定项目。
另一方面，在汽车发动机润滑油规格方面，由于国际上发动机油更新换代相当快，我国发动机油的国家及行业标准与国外差距很大。如汽油机油，美国已发布 SX ／ GF- 4 （ 2004 年）规格要求，我国发表的国家标准最高级别为 SF 级，相差 5 个质量规格档次；美国的柴油机油已有 CX-4 ／ PC- 10 （ 2007 年）规格，而我国柴油机油国家标准最高级别为 CD 级，也相差 5 个质量规格档次。
美国石油学会（ API ）每次提出一种新的等级质量规格，就有对应的、新的台架评定方法出现，因而规定标准与台架评定是同步发展的。我国汽车引进车型有欧洲、美国及日本等的各种型号，它们施行的标准不尽相同，因此应根据我国国产及合资汽车发动机的特点，建立润滑油台架性能评定要求，推出适合我国具体情况的润滑油规格，使我国内燃机油标准随着环保法规与发动机燃油经济性的新要求而升级换代。
作者单位：华北水利水电学院
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