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文档简介
1工作简况
1.1任务来源
根据国家标准化管理委员会2019年11月1日发布的《国家标准化
管理委员会关于下达<客车座椅及其车辆固定件的强度>等14项强制性国
家标准制修订计划的通知》(国标委发〔2019〕30号)的要求,由中国
石油化工股份有限公司石油化工科学研究院负责牵头修订GB
11122—2006《柴油机油》强制性国家标准,项目编号:20193431-Q-624,
周期18个月,由国家能源局提出并归口。
1.2工作简要过程
2019年11~2020年2月,了解市场需求,与标准起草协作单位沟通,
确定标准的框架结构,并调研国内外有关柴油机油标准情况。2020年3
月~6月,广泛调研各柴油机油生产企业生产数据。2020年7月~2021年
2月,对数据进行分析,研究生产、使用等相关企业对标准修订的建议。
2021年3月~2021年4月,在认真分析生产数据的基础上,根据实际生
产情况及发动机油使用情况编制了《柴油机油》国家标准征求意见稿和
编制说明的初稿。2021年5月~9月,跟踪国内自主柴油机油台架试验方
法的开发,研究柴油机油台架试验程序方法可靠性,对《柴油机油》国
家标准征求意见稿和编制说明进行修改。
2编制原则、强制性国家标准主要技术要求的依据(包括验证报告、统
计数据等)及理由
2.1国内外相关标准情况
2.1.1国外柴油机油标准情况
目前,国际上没有统一的发动机油质量标准,被普遍认同的有美国
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API(美国石油学会)、欧洲ACEA(欧洲汽车制造商协会)和日本JASO
(日本汽车标准组织)等柴油机油标准体系。排放法规的日趋严格推动
着柴油机技术飞速发展,美国、欧洲和日本润滑油规格的发展对全球润
滑油规格的发展起着引导作用,它们的润滑油规格之间既有共同之处,
又有所差异,我国主要参照API的柴油机油规格。
API发动机油规格是世界上最早的发动机油规格,在世界上很有权
威性并得到广泛采用。1947年以前,汽车发动机油只有基于黏度的分类
标准SAEJ300,为了规定黏度以外的性质,API在1947年采用了基于
机油性能和使用条件的分类,将发动机油划分为普通型、优质型和重负
荷发动机油。早期的发动机油分类没有考虑汽油机和柴油机对发动机油
不同的要求,以及不同类型的发动机受燃料和使用条件的影响。1952年
API把发动机油分为汽油机油和柴油机油,但由于当时没有标准的发动机
油评定试验方法,油品质量和使用性能无法得到有效控制和区分。1955
年推出了CD级柴油机油,CC和CD级油沿用30余年。随着美国高速公
路网的建设,柴油机向大功率、重负荷方向发展。1985年,CE级油柴油
机油规格推出,对柴油机油控制高温沉积物、减少磨损、改善缸套抛光
和降低油耗等方面提出更高要求,另外推出CD-II级二冲程柴油机油规
格。1991年,美国的排放法规加严,柴油机在设计上进行较大改进,如
采用直喷技术、电控空燃比、减少喷油提前角、延迟柴油喷入,改进活
塞环和提高顶环位置等,使用CE级油时出现弹簧损坏、活塞环黏接、活
塞销失灵现象,因此API推出了CF-4柴油机油规格,提高了高温清净性,
更适合于新型增压直喷柴油机。1994年推出CF级适用于非道路直喷发
动机和CF-2级适用于二冲程柴油机的柴油机油规格。1993年美国要求柴
油硫含量小于0.05%,而且发动机使用CF-4级油出现了黏度增大明显、
滤网堵塞和磨损等问题,因此1994年推出了CG-4级柴油机油规格。1998
年为满足进一步降低的排放标准,发动机改进使得机油中烟炱含量增加,
产生了CH-4柴油机油规格,改善了烟炱控制能力,减少因烟炱引起的黏
度增长,并适用高、低硫燃料。2002年美国新排放法规将NOx排放指标
降低50%,为满足法规要求,柴油机普遍采用尾气再循环(EGR)和延
迟点火技术。由于再循环燃气腐蚀性气体浓度增加,发动机存在锈蚀和
磨损等问题,机油中烟炱含量增加会引起低温流动性变差。2002年公布
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的CI-4柴油机油规格使用带有EGR的MackT-10和康明斯M11(EGR)
发动机试验,增加了橡胶性能试验和低温泵送性试验。2004年推出CI-4+
规格,即在满足CI-4规格要求的基础上通过MackT-11带有EGR的发动
机试验。2007年,美国排放法规要求氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)
排放水平降低90%,美国重负荷卡车主要采用尾气循环比例更高的尾气
再循环(EGR)以及柴油颗粒过滤器(DPF)。EGR比例提高会产生更
多烟炱,提高发动机工作温度,加速柴油机油氧化老化,DPF对硫酸盐
灰分、硫和磷含量敏感。因而要求柴油机油有更好的烟炱分散性能,抗
氧化能力和更低的硫酸盐灰分、硫和磷含量。2007年推出的CJ-4柴油机
油首次对硫酸盐灰分、硫和磷含量进行规定,以带有废气循环的开特皮
勒C13、MackT-11和MackT-12发动机试验分别代替1R、MackT-8和
MackT-10发动机试验,用康明斯ISM试验代替台架将要停产的M-11试
验,增加康明斯ISB特殊阀系磨损试验等,比CI-4规格的要求严格很多。
CK-4和FA-4级油于2016年发布,为应对美国最新的温室气体排放法规
和燃油经济性法规推出,CK-4包括XW-30和XW-40黏度等级,FA-4仅
包括XW-30黏度等级油品。使用新的Volvo/MackT-13台架来评定油品
的氧化安定性、硝化性能和曲轴的腐蚀性,使用发动机油充气试验COAT
评定其抗空气卷入性。FA-4与CK-4的区别主要在于高温高剪切黏度,
CK-4级XW-30油的高温高剪切黏度不小于3.5mPa·s,而FA-4油的高
温高剪切黏度处于2.9mPa·s~3.2mPa·s,FA-4油通过降低黏度来使其
具有更好的燃油经济性。API柴油机油规格发动机试验见表1。
表1API柴油机油规格发动机试验
柴油机油规格CH-4CI-4CJ-4CK-4/FA-4
T-9T-10T-12T-12
1K1K1N1N
1P1R/1PC13C13
T-8ET-8ET-11T-11
发动机试验M11M11EGRISMISM
RFWTRFWTRFWTRFWT
EOATEOATEOATCOAT
ⅢEⅢFⅢGT-13
ISBISB
欧洲ACEA规格为欧洲发动机填装以及服务用油的最低质量要求,
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ACEA从1996年开始发布其系列发动机油规格,基本上每2年更新一次。
包括3类产品规格,分别用于汽油和轻型柴油发动机(A3/B4、A5/B5
和A7/B7)、用于配备后处理装置的汽油和轻型柴油发动机(C2、C3、
C4、C5和C6)和用于重型柴油发动机(E4,E6,E7,E9)。ACEA2021
(轻负荷)和ACEA2016(重负荷)是目前最新版本车用润滑油规格标
准,其中重负荷柴油机油规格发动机试验见表2.
表2ACEA重负荷柴油机油规格发动机试验
柴油机油规格E4-16E6-16E7-16E9-16
OM646LAOM646LAOM646LAOM646LA
MackT-8EMackT-8EMackT-8EMackT-8E
OM646LA
—OM646LABio—
发动机试验Bio
OM501LAOM501LAOM501LAOM501LA
——ISMISM
—MackT-12MackT-12MackT-12
在日本,通常使用API规格作为汽车柴油机油的质量标准。然而,
日本和美国的发动机设计之间存在差异,需要更适合日本制造的发动机
特性的发动机油。因此,在API基础上开发了阀系磨损性能评价方法和
燃油经济性试验等,建立适合日本柴油发动机要求的质量标准。
另外,国际上很多OEM拥有自己的机油规格和认证体系,如通用、
奔驰、大众、雪铁龙、福特等,均制定了各自的机油规格。
2.1.2国内柴油机油标准情况
我国发动机油标准最早参照的是前苏联的发动机油标准,20世纪60
年代初期,大宗生产的柴油机油质量水平相当于API分类的CA级柴油
机油,适用于轻负荷和以低硫柴油为燃料的柴油机。从70年代中期开始,
我国先后开发了具有能抑制高、低温沉积、锈蚀和腐蚀低的增压柴油机
油,其性能水平接近于API分类的CC级柴油机油,适用于低增压、中
等负荷和工作状况较苛刻的柴油机;具有防止高温沉积、低温油泥和防
腐蚀性的中增压柴油机油,性能水平接近于API分类的CD级柴油机油,
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适用于高负荷、高转数、中增压、使用多种燃料的增压柴油机。80年代
初,将上述的低增压和中增压柴油机油分别经过配方的调整,并通过开
特皮勒1H2、1G2发动机试验,产品性能已达到了API分类的CC级、
CD级柴油机油的各项要求指标,并在此基础上还开发了汽、柴油机通用
的SF/CD级内燃机油。随着我国对环保的重视,重负荷柴油机排放的控
制日益严格,发动机技术水平不断提高,对润滑油产品的可靠性、长寿
命等提出更高要求,国内柴油机油产品不断升级.
我国柴油机油的现行产品标准有GB11122—2006《柴油机油》和GB
20419—2006《农用柴油机油》。现行GB11122—2006标准包括CC、CD、
CF、CF-4、CH-4和CI-4六个品种,其发动机试验要求见表3。
表3GB11122—2006发动机试验
品种发动机试验
CCL-38发动机试验、高温清净性和抗磨试验(开特皮勒1H2法)
CDL-38发动机试验、高温清净性和抗磨试验(开特皮勒1G2法)
CFL-38/程序Ⅷ发动机试验、开特皮勒1M-PC试验
L-38/程序Ⅷ发动机试验、开特皮勒1K试验、MackT-6/MackT-9
CF-4
试验、MackT-7试验/MackT-8试验(T-8A)、腐蚀试验
柴油喷嘴剪切试验、开特皮勒IK试验、开特皮勒1P试验、MackT-9
试验、MackT-8试验(T-8E)、滚轮随动件磨损试验(RFWT)、康明斯
CH-4
M11(HST)试验、程序ⅢE/ⅢF发动机试验、发动机油充气试验、高
温腐蚀试验
柴油喷嘴剪切试验、开特皮勒IK试验、开特皮勒IR试验、MackT-10
试验、MackT-8试验(T-8E)、滚轮随动件磨损试验(RFWT)、康明斯
CI-4
M11(EGR)试验、程序ⅢF发动机试验、发动机油充气试验、高温腐
蚀试验、低温泵送黏度
2.2标准修订的目的
GB11122—2006《柴油机油》标准实施已有十余年,随着我国汽车工
业的快速发展,极大地提高了对发动机润滑油性能的要求。近些年国内
对高档发动机润滑油的需求量不断上升,而GB11122—2006标准中规定
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的最高级别为CI-4,难以满足市场需求,故修订柴油机油标准,积极推
动我国发动机油的升级换代。
2.3标准修订的原则
标准既要与国外先进标准接轨,又要结合我国国情,满足国内产品
升级换代的使用需求。此次修订结合我国生产和使用实际情况,参照
GB/T14906—2018《内燃机油黏度分类》、ASTMD4485-20《发动机油
性能规格标准》、API1509第18版《发动机油认证体系》、SAEJ183:
2020《发动机油性能及发动机使用分类》和美国军用标准MIL-PRF-2104K
《战斗/作战装置用内燃机润滑油性能规范》等对GB11122—2006进行修
订,并保持与汽油机油产品标准相协调。
2.4标准的主要内容
标准规定了以精制矿物油、合成油或精制矿物油与合成油的混合油
为基础油,加入多种添加剂制成的柴油机油的产品品种和标记、技术要
求和试验方法、检验规则及标志、包装、储运及交货验收。适用于车用、
农业用、工业用和建设用四冲程柴油发动机中使用的柴油机油。对通用
内燃机油不作具体规定。通用内燃机油可根据需要在本标准所属柴油机
油和GB11121所属汽油机油中进行组合。任何一个通用内燃机油都应同
时满足其汽油机油品种和柴油机油品种的所有指标要求。按GB/T14906
划分黏度等级,技术要求包括:黏温性能、理化性能、模拟性能和发动
机试验要求。
此次修订删除了CC品种及其技术要求和试验方法,增加了CJ-4、
CK-4、FA-4和D1品种及其技术要求和试验方法,修改了黏温性要求和
原有产品品种的理化、模拟和使用性能指标和试验方法,修改了标准表
中脚注。由于此次修订不属于采用国外标准,因此删除了原标准附录A
“本标准各品种质量指标与采用的国外标准的差异”内容。增加规范性
附录A“CD质量等级汽油机油黏温性能技术要求和试验方法”、附录B
“橡胶相容性标准限值的调整方法”、附录C“多次试验通过准则
(MTAC)”、附录D“分级限值方法(TLM)”、附录E“优点评分系统
(MRS)”和附录F“配方调整的基本要求”。
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2.5标准主要修订内容
2.5.1产品品种
我国柴油机油市场呈现出各个质量级别油品共存的局面,2020年柴
油机油销量约为169.4万吨,质量等级从CD至CK-4,质量等级分布概
况见图1。
图12020年国内柴油机油产品市场概况
经过调研,目前市场上已无CC级油生产和销售,使用的最低等级柴
油机油为CD,此次修订删除了CC品种及其技术要求。同时根据市场需
求,增加CJ-4、CK-4、FA-4和D1高质量等级品种和技术要求。
2020年,全国机动车保有量达到3.72亿辆,我国已成为全球发动机
和汽车产销量第一大国,柴油机技术实现自主可控,2020年商用车销量
排名前十家企业依次为:上汽、东风、北汽、长安、一汽、重汽、江淮
股份、陕汽集团、长城汽车和成都大运。前十品牌合计销量达445.5万辆,
占比合计达到86.79%,其中上汽、东风、北汽销量市场份额分别为14.2%、
14.1%、13.3%(见图2)。由此可见,头部企业占据商用车销量市场绝
大部分份额,商用车市场集中度较高。
图22020年国内商用车市场情况
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随着中国汽车工业的发展,中国的汽车技术取得了长足的进步,柴
油机技术实现了自主化,处于国际先进水平。随着新的排放法规的实施,
一些发动机的新技术逐步开始应用,发动机新技术的大规模运用,不但
对发动机润滑油提出了新的性能要求,而且使润滑油的使用环境发生了
巨大的变化。同时,我国的汽车和发动机用户对发动机油的评定需求与
欧美也有不同的关切,中国柴油机OEM在进行发动机设计时,都以满足
中国环保法规和油耗法规的新要求开展,因此,建立中国柴油机油的自
主规格刻不容缓。在全国石油产品和润滑剂标准化技术委员会(TC280)
支持下,中国内燃机学会、中国汽车工程学会、汽车及发动机行业、润
滑油及添加剂行业和润滑油检测实验室等共同成立“发动机润滑油中国
标准开发创新联盟”,采用我国自主技术的一汽CA6DM3、东风DCI11、
潍柴WP13和江淮2.0CTI等四款主流车用柴油机,建立了标准化的评
定台架,可对柴油机油的清净性、抗氧化性、分散性、抗磨损性以及低
温泵送性等综合性能进行评定,并申报行业标准制定计划4项,2021年
9月全国石油产品和润滑剂标准化技术委员会石油燃料和润滑剂分技术
委员会(TC280/SC1)召开标准审查会,该4项方法标准通过审查。四项
柴油机油台架评价方法标准,包含了柴油机油的清净性、分散性、抗磨
损性、抗氧化性和低温泵送性等所有柴油机油关注的评价项目,国内OEM
全程参加了四项台架评价方法标准开发工作。
CA6DM3法根据一汽解放CA6DM3柴油发动机高热负荷的特点对
柴油机油的性能需求,重点考核柴油机油在全功率工况条件下的高温清
净性和抗氧化性等综合性能;DCI11法根据东风商用车DCI11柴油发动
机对柴油机油的性能需求,重点考核柴油机油在高烟炱及交变负荷工况
条件下的高温清净性和分散性等综合性能;WP13法根据潍柴WP13柴
油发动机对柴油机油的性能需求,重点考核柴油机油在高烟炱、低速大
扭矩工况条件下的抗磨损性、抗氧化性和低温泵送性等综合性能;2.0CTI
法根据江淮汽车公司2.0CTI柴油发动机对柴油机油的性能需求,重点考
核柴油机油在燃油稀释及交变负荷工况条件下的高温清净和抗磨损性
等。此次修订,增加D1柴油机油品种和技术要求。
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2.5.2黏度性能
为方便使用,修改了标准中表1“柴油机油黏温性能技术要求和试验
方法”,参照内燃机油黏度分类标准,将含W黏度等级和高温黏度等级
技术要求和试验方法分别列出,多级油应同时满足系列中一个含W黏度
等级和一个高温黏度等级的技术要求,使用时可根据需要对黏度等级自
行组合。
GB11122—2006中,CC和CD质量等级黏温性要求采用SAEJ300-87
标准,CF、CF-4、CH和CI-4采用SAEJ300-1999标准。此次修订针对
不同质量等级分别设置黏温性能技术要求,允许CD级柴油机油的黏温
性能也可以延用上一版的技术要求。参考GB/T14906—2018《内燃机油
黏度分类》中将CD等低档机油黏度分类列为标准规范性附录,增加规
范性附录A“CD质量等级柴油机油黏温性能技术要求和试验方法”。
参照GB/T6538《发动机油表观黏度的测定冷启动模拟机法》和
GB/T14906—2018《内燃机油黏度分类》的相关表述,将GB11122—2006
中项目名称“低温动力黏度”修改为“低温启动黏度”。
2.5.3运动黏度
运动黏度要求按照GB/T14906—2018《内燃机油黏度分类》进行更
新,20黏度等级的运动黏度(100℃)指标下限由5.6mm2/s修改为6.9
mm2/s。CD级柴油机油的运动黏度指标与GB11122—2006相同。
运动黏度(100℃)试验方法增加GB/T30515。SAEJ300-2015中运
动黏度(100℃)测试方法采用的是ASTMD445,国内多家企业和检测
机构提出采用相应黏度测定方法的需求。国标GB/T30515—2014《透明
和不透明液体石油产品运动黏度测定法及动力黏度计算法》修改采用ISO
3104:1994制定,该标准与ASTMD445标准技术内容基本一致。根据
柴油机油产品使用GB/T30515—2014与GB/T265—1988测定的运动黏
度(100℃)试验结果对比来看(见表4),测试结果可以满足使用需要,
故增加该测试方法,方便产品的检测。
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表4GB/T30515—2014与GB/T265—1988试验结果对比
运动黏度(100℃)/(mm2/s)
试验样品
GB/T30515—2014GB/T265—1988
114.7814.80
214.7914.82
314.7614.73
414.1814.15
514.0414.01
617.9317.95
719.7119.67
819.1819.15
919.6019.57
2.5.4高温高剪切黏度
运动黏度要求按照GB/T14906—2018《内燃机油黏度分类》进行更
新,0W-40、5W-40和10W-40黏度等级的高温高剪切黏度(150℃)指
标下限由2.9mPa·s修改为3.5mPa·s;CD级柴油机油的高温高剪切黏
度指标与GB11122—2006相同。
在保证发动机部件正常润滑的条件下,使用低黏度润滑油有利于改
善发动机燃油经济性,发动机油向低黏化发展。但当油品高温高剪切黏
度过低,可能导致无法形成有效油膜,造成发动机磨损加剧,燃油消耗
增加。增加脚注,规定在满足表1中要求的基础上,CI-4、CJ-4和
CK-4(XW-30)质量等级高温高剪切黏度还应不小于3.5mPa·s;FA-4发
动机油通过降低黏度来使其燃油经济性超过CJ-4和CK-4发动机油,
FA-4(XW-30)质量等级高温高剪切黏度应为2.9mPa·s~3.2mPa·s”。
SAEJ300-2015中高温高剪切黏度试验方法为ASTMD4683、ASTM
D4741、ASTMD5481和CECL-36-90。我国参照CECL-36-84制定了SH/T
0618—1995《高剪切条件下的润滑油动力粘度测定法(雷范费尔特法)》,
等效采用ASTMD5481-96制定了SH/T0703—2001《润滑油在高温高剪
切速率条件下表观粘度测定法(多重毛细管粘度计法)》,修改采用ASTM
D4741-00制定了SH/T0751—2005《高温和高剪切速率下粘度测定法(锥
形塞粘度计法)》,此次修订高温高剪切黏度的测定采用SH/T0618、SH/T
0703和SH/T0751三种试验方法,有争议时以SH/T0751为仲裁方法,
与GB/T14906—2018《内燃机油黏度分类》一致。
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2.5.5泡沫特性
发动机运转时,空气在搅动下进入机油形成泡沫,发动机油中过多
的泡沫会影响机油润滑性能,导致气门挺杆故障。CD、CF-4、CH-4和
CI-4质量等级泡沫特性指标限值与GB11122—2006中的要求保持不变。
增加CJ-4、CK-4、FA-4和D1质量等级泡沫特性要求,参照ASTM
D4485-20和API150918th,24℃、93.5℃和后24℃150℃的泡沫倾向/泡
沫稳定性要求分别不大于10/0、20/0和10/0。
2.5.6蒸发损失
发动机油的挥发性是影响发动机油消耗的因素之一,高温工况下油
品会有部分蒸发,导致机油油耗增加、性能改变,蒸发损失可以指示机
油在使用条件下的挥发性。CH-4和CI-4质量等级蒸发损失指标限值与
GB11122—2006中的要求保持不变,增加CJ-4、CK-4、FA-4和D1质量
等级蒸发损失要求,使用诺亚克法进行测定。CJ-4的10W-30黏度等级要
求蒸发损失不大于15%,CJ-4其它黏度等级、CK-4、FA-4和D1质量等
级要求不大于13%。
GB11122—2006标准中测定蒸发损失的气相色谱法的试验方法为
ASTMD6417,国内修改采用ASTMD6417—03制定了NB/SH/T
0826—2010《发动机油挥发度的测定毛细管气相色谱法》,此次修订将
蒸发损失项目中气相色谱法试验方法ASTMD6417修改为NB/SH/T
0826。
2.5.7硫酸盐灰分
为满足严格的排放标准,发动机采用废气再循环(EGR)、选择性
催化还原(SCR)、氧化催化器(DOC)和微粒捕集器(DPF)等技术控
制排放。柴油机油中硫酸盐灰分会随废气排出,沉积在DPF上造成堵塞,
因而需要控制机油灰分。此次修订参照ASTMD4485-20和API150918th
等标准,规定了CJ-4、CK-4、FA-4和D1质量等级的硫酸盐灰分指标,
要求不大于1.0%。
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2.5.8硫含量
柴油机油中硫元素可能进入尾气后处理装置中造成催化剂中毒,从
而降低催化效率。此次修订参照ASTMD4485-20和API150918th等标准
和我国产品实测数据,规定了CJ-4、CK-4、FA-4和D1质量等级的硫含
量指标,要求不大于0.4%。
ASTMD4485和API1509等标准中硫含量试验方法采用ASTM
D4951,国内采用ASTMD4951-06制定了NB/SH/T0824—2010《润滑油
中添加剂元素含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法》,此次修
订硫含量试验方法增加NB/SH/T0824,删除较为陈旧很少使用的
GB/T388、SH/T0631和SH/T0172。GB11122—2006中对硫含量要求报
告,没有规定仲裁方法,NB/SH/T0824方法试验结果准确度较高,应用
较为广泛,此次修订以其为仲裁方法。
2.5.9磷含量
柴油机油中磷元素可能进入尾气后处理装置中造成催化剂中毒,从
而降低催化效率。此次修订参照ASTMD4485-20和API150918th等标准,
规定了CJ-4、CK-4、CK-4、FA-4和D1质量等级的磷含量指标,要求不
大于0.12%。
ASTMD4485-20和API150918th等标准中磷含量试验方法为ASTM
D4951,国内修改采用ASTMD4951-06制定了NB/SH/T0824—2010《润
滑油中添加剂元素含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法》,此
次修订磷含量试验方法增加NB/SH/T0824。GB11122—2006中对磷含量
要求报告,没有规定仲裁方法,NB/SH/T0824方法试验结果准确度较高,
精密度范围为0.05%~0.12%,能够满足测定要求,应用较为广泛,此次
修订以其为仲裁方法。
2.5.10橡胶相容性
橡胶相容性用于评价油品与橡胶密封材料的适应性。ASTM
D4485-20和API150918th要求CI-4、CJ-4、CK-4和FA-4质量等级满足
密封材料兼容性的指标,此次修订标准也增加CJ-4、CK-4、FA-4和D1
12
质量等级橡胶相容性要求,按照ASTMD7216《汽车发动机油与典型封
闭弹性体相容性测定法》规定的试验方法进行试验,测定试样的体积变
化率、硬度变化值、拉伸强度变化率和断裂伸长变化率,指标根据ASTM
D4485-20和API150918th和我国产品实测数据制定。
2.5.11剪切安定性
剪切安定性是油品中高聚物分子在发动机内严重应力下抵抗剪切的
能力。剪切会使发动机油黏度降低,过度的黏度损失可以影响发动机油
保护发动机关键部件的能力。GB11122—2006标准使用程序Ⅷ发动机试
验评定CF和CF-4级油的轴瓦失重和剪切安定性,试验方法为ASTM
D6709,国内修改采用ASTMD6709-04制定了SH/T0788—2006《内燃
机油高温氧化和轴瓦腐蚀评定法(程序Ⅷ法)》,此次修订将试验方法
改为SH/T0788。
GB11122—2006标准中CH-4和CI-4级油的柴油喷嘴剪切试验方法
为ASTMD6278,国内修改采用ASTMD6278-02制定了SH/T0103—2007
《含聚合物油剪切安定性的测定柴油喷嘴法柴油喷嘴剪切试验》,此次
修订将试验方法改为SH/T0103。
此次修订新增的CJ-4、CK-4、FA-4和D1级油的柴油喷嘴剪切试验
使用ASTMD7109《用欧洲柴油喷射器在30次和90次循环下测定含聚
合物液体剪切稳定性的标准试验方法》测定,喷嘴循环数由CH-4和CI-4
级油的30次循环加严为90次循环。根据ASTMD4485-20和API150918th
和我国产品实测数据,规定CK-4和D1对除0W-40以外的其他XW-40
黏度等级油要求剪切后100℃运动黏度不小于12.8mm2/s,除剪切后100℃
运动黏度外,CK-4的XW-30级油剪切后油的高温高剪切黏度要求不大
于3.4mPa·s,FA-4的XW-30级油要求不大于2.8mPa·s。
2.5.12活塞沉积物和油耗(开特皮勒1N、1P和C13发动机试验)
GB11122—2006标准中CF-4、CH-4和CI-4使用开特皮勒1K发动
机试验评定机油活塞沉积和油耗保护性能,此次修订,新增的CJ-4、CK-4
和FA-4级油使用开特皮勒1N发动机试验评定,所用发动机和试验条件
均与开特皮勒1K发动机试验相同,区别在于使用不同的燃油,1K燃油
13
硫含量0.4%(质量分数),1N燃油硫含量0.04%(质量分数)。项目指
标设置参照ASTMD4485-20和API150918th柴油机油标准要求和产品实
测数据,试验方法为SH/T0782《柴油机油性能评定法(开特皮勒1K/1N
法)》。
GB11122—2006标准中CH-4级油引入开特皮勒1P发动机试验评定
活塞沉积物、活塞环和缸套擦伤及油耗等的影响。此次修订,开特皮勒
1P发动机试验也可用于CI-4级油的评定,项目指标设置与ASTM
D4485-20和API150918th柴油机油标准要求一致。CJ-4、CK-4和FA-4
级油使用新增的开特皮勒C13发动机试验评定,指标根据ASTM
D4485-20和API150918th和我国产品实测数据制定。该试验方法使用带
有EGR的直喷六缸发动机,与开特皮勒1R发动机试验相比更为苛刻。
试验方法为ASTMD7549《用开特皮勒C13发动机试验法评定高输出条
件下重型发动机油的标准试验方法》,现行版本为ASTMD7549-21。
2.5.13活塞环和缸套磨损(MackT-10和T-12发动机试验)
MackT-6、T-9、T-10和T-12等发动机试验用于评价柴油机油的抗磨
损性能。由于T-9不适用于EGR发动机,Mack建立了T-10试验,使用
带有EGR的MackE-TECHV-MACIII柴油发动机,进行两阶段共300h
的测试。GB11122—2006标准中仅用于评定CI-4级油,此次修订Mack
T-10发动机试验可用于评定CF-4、CH-4和CI-4级油的抗磨损性能,技
术要求与ASTMD4485-20和API150918th柴油机油标准一致。
增加MackT-12发动机试验,用于评定CH-4、CI-4、CJ-4、CK-4和
FA-4级油的抗活塞环和缸套磨损以及铅腐蚀性能。技术要求参照ASTM
D4485-20和API150918th柴油机油标准,试验方法为ASTMD7422《用
T-12废气再循环柴油发动机评价柴油发动机油的标准试验方法》。
用过油中的烟炱水平增加,为保证机油的泵送性能,CI-4级油规定
了MackT-10、MackT-10A试验75h后试验油,或MackT-12、MackT-12A
试验100h后试验油的低温泵送黏度不大于25000mPa·s。
2.5.14阀系磨损(RFWT、康明斯M11、ISM和ISB发动机试验)
新增CJ-4、CK-4和FA-4级油的滚轮随动件磨损试验方法仍使用
14
RFWT方法,NB/SH/T0924《柴油机油抗磨损性能的评定随动滚柱磨损
(RFWT)法》,液压滚轮挺杆销平均磨损的一次、二次和三次试验结果要
求分别不大于0.0076mm、0.0084mm和0.0091mm。
增加康明斯ISM发动机试验,用于评定CH-4、CI-4、CJ-4、CK-4
和FA-4级油的抗阀系磨损、抗活塞顶环磨损、抑制油泥生成倾向和机油
滤清器堵塞性能,指标设置参照ASTMD4485-20和API150918th柴油机
油标准。GB11122—2006标准中用于评定CH-4级油的康明斯M11(HST)
试验和用于评定CI-4级油的康明斯M11(EGR)试验的试验方法标准
ASTMD6838和ASTMD6975已经被撤销,此次修订删除以上两项试验
方法和技术要求,由康明斯ISM试验代替。试验方法为NB/SH/T0884《柴
油机油性能的评定康明斯ISM法》,现行版本为NB/SH/T0884—2014,
修改采用ASTMD7461-11制定。
CJ-4、CK-4和FA-4级油新增了测定特殊阀系磨损的康明斯ISB发
动机试验,技术要求参照ASTMD4485-20和API150918th柴油机油标准。
康明斯ISB发动机试验使用配备EGR的5.9L柴油发动机,既采用滚动
凸轮随动杆,又使用扁平滑动凸轮挺杆。试验方法为ASTMD7484《用
康明斯ISB中型柴油机评价汽车发动机油对于气阀机构磨损性能的标准
试验方法》,现行版本为ASTMD7484-21。
2.5.15热稳定性(程序III和MackT-13发动机试验)
程序III系列发动机试验可评价机油的高温抗氧化性能,除了GB
11122—2006中已有的程序IIIE和IIIF发动机试验基础上,此次修订增加
程序IIIG和程序IIIH等试验方法和指标要求。CH-4级油可使用程序IIIE、
程序IIIF、程序IIIG或程序IIIH60发动机试验评定,CI-4和CJ-4级油可
使用程序IIIF、程序IIIG、程序IIIH或程序IIIH70发动机试验评定,指
标设置参照ASTMD4485-20和API150918th柴油机油标准。程序ⅢG试
验方法为NB/SH/T0896《汽车发动机油性能的评定程序ⅢG法》,现行
版本NB/SH/T0896—2015,修改采用ASTMD7320-12a《在程序ⅢG试
验台架上用点火式发动机评定汽车发动机油的标准试验方法》制定。程
序IIIH试验方法为ASTMD8111《用程序ⅢH火花点燃发动机评价汽车
发动机油的标准试验方法》,现行版本为ASTMD8111-21a,其中附录
15
X4为程序IIIH60发动机试验,附录X5为程序IIIH70发动机试验。
CK-4和FA-4级油则使用MackT-13发动机试验来评定油品的热稳定
性,指标设置参照ASTMD4485-20和API150918th柴油机油标准。Mack
T-13发动机试验所用发动机为带有EGR和可变截面涡轮增压系统(VGT)
的六缸四冲程柴油发动机。试验方法为ASTMD8048《用T-13柴油发动
机评价柴油发动机油的标准试验方法》,现行版本为ASTMD8048-21。
2.5.16烟炱引起的黏度增长(MackT-11发动机试验)
柴油机油烟炱分散能力不足,会引起发动机油黏度增长、油凝胶和
煤泥生成,MackT-7、T-8、T-8A和T-8E等发动机试验用来评定发动机
油烟炱分散能力。此次修订,新增的CJ-4、CK-4和FA-4级油使用Mack
T-11发动机试验评定发动机油烟炱相关的黏度增长,发动机采用EGR系
统和新的燃烧室设计,比MackT-8试验发动机相比增加了烟炱的生成,
增加了苛刻性。另外,CJ-4、CK-4和FA-4级油还规定了180h用过油的
低温泵送黏度,指标设置参照ASTMD4485-20和API150918th柴油机油
标准,试验方法使用ASTMD7156《用T-11废气再循环柴油发动机评价
柴油发动机油的标准试验方法》,现行版本为ASTMD8048-19。
2.5.17空气卷入(EOAT和COAT发动机试验)
机油中包含微小的气泡或泡沫会影响发动机油冷却和保护发动机的
能力,因此机油具有抗空气卷入性能非常重要。此次修订,新增的CJ-4
级油沿用发动机油充气试验(EOAT),要求空气卷入不大于8.0%(体积
分数)。
CK-4和FA-4级油使用新开发的发动机油充气试验(COAT)进行评
定,该方法使用开特皮勒C13发动机,能够更加有效的区分油品抗空气
卷入性能,要求平均空气卷入不大于11.8%(体积分数)。试验方法为
ASTMD8047《用开特皮勒C13直喷增压柴油发动机评价柴油发动机油
透气阻力的标准试验方法》,现行版本为ASTMD6894–13。
2.5.18柴油机油综合性能评定
D1质量等级使用4项国内自主开发的发动机试验方法评定柴油机油
16
的使用性能,方法考虑中国的工况、路况和OEM发动机技术特点制定。
CA6DM3台架方法重点考察油品的高温清净性能和抗氧化性能。在
我国现阶段,活塞基本采用钢活塞,其特点是爆发压力下,工作环境温
度高,较之前的铝活塞的温度更高,因此,对油品的高温清净性和抗氧
化具有了更高的要求。另一方面,随着发动机技术的改进,燃油品质的
提高,长换油期已成为OEM追求的另一目标,这也对油品的抗氧化性能
提出了更高的要求。该方法将活塞总沉积物、活塞内顶评分、活塞二环
槽沉积物评分、活塞环黏结、活塞环和缸套擦伤、机油40℃运动黏度增
长率、氧化值增长(ABS峰高/cm)作为主要评定项目。
DCI11法用于考察柴油机油高烟炱、高油温条件下柴油机油的综合
性能。东风商用车公司在发动机开发中发现了高烟炱导致的润滑油黏度
增加、沉积物和油泥增多等问题。同时,随着发动机强化程度越来越高,
爆压不断提升,导致润滑油温度不断提升,也出现了氧化导致的润滑油
黏度增长的现象。因此,为了满足发动机更高的技术发展需求,发动机
润滑油在高烟炱和高温下的综合性能非常重要,制定DCI11法发动机台
架试验方法进行评定,将烟炱分散性、油泥分散性、活塞沉积物作为主
要评定项目。
WP13法主要评定项目包括活塞顶环失重、活塞油环面宽、缸套磨损、
轴瓦磨损、黏度增长等。该方法使用潍柴WP13直列6缸发动机,采用
电控高压共轨、涡轮增压、中冷、SCR后处理系统等技术,重点考察高
烟炱(烟炱含量达到5.0%)、大扭矩条件下重负荷柴油机油的综合性能,
包括抗磨损、抗氧化性、分散性等。
使用DPF技术的柴油车辆在实际使用过程中,某些极端情况如经常
低温低速低负荷运行,可能会遇到燃油稀释过大的问题,其他因素(硬
件或软件问题)也会导致燃油稀释的产生,燃油稀释对发动机油综合性
能的影响是当前OEM的重要关注点之一。2.0CTI法重点考察燃油稀释情
况下发动机油的综合性能,包括清净性能和抗磨损性能等,主要评定项
目包括活塞沉积物、凸轮轴磨损和增压器沉积物等。
2.5.19其他性能要求
保留GB11122—2006中水含量、机械杂质、闪点、碱值等项目,指
17
标要求和试验方法保持不变,对新增质量等级的要求相同。删除了GB
11122—2006中表2(2)脚注a“生产者在每批产品出厂时要向使用者或
经销者报告该项目的实测值,有争议时以发动机台架试验结果为准”。
本标准中各品种的实测数据见附表1至附表4。
2.5.20检验规则
GB11122—2006柴油机油标准中硫酸盐灰分、硫含量和磷含量为报
告项目,为保证后处理设备的工作效率和使用寿命,新增的CJ-4、CK-4、
FA-4和D1质量等级油进行了严格的控制,此次修订将硫含量由每半年
检测1次改为出厂批次检验。
3与有关法律、行政法规和其他强制性标准的关系,配套推荐性标准的
制定情况
本标准与我国现行法律、法规无冲突,与国家标准GB11121—2006
《汽油机油》和GB/T14906—2018《发动机油黏度分类》相协调。
4与国际标准化组织、其他国家或者地区有关法律法规和标准的比对分
析
国外先进标准API1509、ASTMD4485和SAEJ183等标准的一致程
度为非等效,技术要求上与国际接轨。
5重大分歧意见的处理过程、处理意见及其依据
无重大意见分歧。
6对强制性国家标准自发布日期至实施日期之间的过渡期(以下简称过
渡期)的建议及理由
建议实行逐步引入的过渡期要求。自发布日期至实施日期之间的过
渡期为6个月,为新标准的实施做准备,如标准删除的低质量等级产品
退出市场、新产品的生产销售以及检测方法变更等。
18
7与实施强制性国家标准有关的政策措施
无。
8是否需要对外通报的建议及理由
产品涉及进出口贸易,将对世界贸易组织(WTO)其他成员的贸易
产生影响,应进行WTO通报。
9废止现行有关标准的建议
无。
10涉及专利的有关说明
无。
11强制性国家标准所涉及的产品、过程或者服务目录
本标准涉及的产品包括CD、CF、CF-4、CH-4、CI-4、CJ-4、CK-4、
FA-4和D1等9个柴油机油品种,及同时满足本标准所属柴油机油品种
和GB11121汽油机油品种的通用内燃机油。
12其他应当予以说明的事项
无。
19
附表1部分企业柴油机油产品黏温性能实测数据
黏度等级0W-400W-400W-400W-400W-40
5640(-35℃
低温启动黏度/(mPa·s)5630(-35℃)5130(-35℃)5860(-35℃)5630(-35℃)
)
低温泵送黏度(无屈服27700(-4025200(-40℃25294(-40℃27400(-40℃33900(-40℃
应力时)/(mPa·s)℃)))))
运动黏度(100℃)/
14.7315.3314.2315.4915.66
(mm2/s)
高温高剪切黏度
3.973.93.773.934.69
(150℃)/(mPa·s)
倾点/℃-43-43-43-40-46
黏度等级5W-305W-305W-305W-305W-30
低温启动黏度/(mPa·s)5300-63005300-63005300-63005300-63005300-6300
低温泵送黏度(无屈服25000-3400
25000-3400025000-3400025000-3400025000-34000
应力时)/(mPa·s)0
运动黏度(100℃)/
10-1210-1210-1210-1210-12
(mm2/s)
高温高剪切黏度
3.243.293.323.213.33
(150℃)/(mPa·s)
倾点/℃≤-39≤-39≤-39≤-39≤-39
黏度等级5W-305W-305W-305W-305W-30
5650(-30℃
低温启动黏度/(mPa·s)6360(-30℃)5700(-30℃)5370(-30℃)5740(-30℃)
)
低温泵送黏度(无屈服24900(-3528300(-35℃22100(-35℃32900(-35℃30600(-35℃
应力时)/(mPa·s)℃)))))
运动黏度(100℃)/
11.2211.111.8810.8511.28
(mm2/s)
高温高剪切黏度
3.173.223.63.173.27
(150℃)/(mPa·s)
倾点/℃-41-42-38-42-42
黏度等级5W-405W-405W-405W-405W-30
低温启动黏度/(mPa·s)5600-63005600-63005600-63005600-63006281
低温泵送黏度(无屈服31000-4800
31000-4800031000-4800031000-4800017000
应力时)/(mPa·s)0
运动黏度(100℃)/
13.5-1613.5-1613.5-1613.5-163
(mm2/s)
高温高剪切黏度
3.733.753.783.4210.8
(150℃)/(mPa·s)
倾点/℃≤-39≤-39≤-39≤-39-39
20
附表1(续)
黏度等级5W-405W-405W-405W-405W-40
5010(-30℃6160(-20℃
低温启动黏度/(mPa·s)6350(-30℃)5760(-30℃)6090(-30℃)
))
低温泵送黏度(无屈服35800(-3524000(-2535000(-35℃38985(-35℃32000(-35℃
应力时)/(mPa·s)℃)℃))))
运动黏度(100℃)/
14.0814.3714.8614.5714.22
(mm2/s)
高温高剪切黏度
3.894.154.184.033.72
(150℃)/(mPa·s)
倾点/℃-41-34-40-38-41
黏度等级10W-3010W-3010W-3010W-3010W-30
5610(-25℃6570(-25℃
低温启动黏度/(mPa·s)5460(-25℃)6010(-25℃)5930(-25℃)
))
低温泵送黏度(无屈服16900(-3025500(-3014999(-30℃25200(-30℃16900(-30℃
应力时)/(mPa·s)℃)℃))))
运动黏度(100℃)/
11.7211.3710.7311.1210.77
(mm2/s)
高温高剪切黏度
3.343.273.343.343.34
(150℃)/(mPa·s)
倾点/℃-33-39-36-39-36
黏度等级10W-3010W-3010W-3010W-3010W-30
低温启动黏度/(mPa·s)5700-67005700-67005700-67005700-67005700-6700
低温泵送黏度(无屈服19000-270019000-2700
19000-2700019000-2700019000-27000
应力时)/(mPa·s)00
运动黏度(100℃)/
10-1210-1210-1210-1210-12
(mm2/s)
高温高剪切黏度
3.253.273.333.463.47
(150℃)
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