《乘用车发动机润滑油节能测试4A15J1法》

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乘用车发动机润滑油节能测试4A15J1法

1范围

本文件描述了乘用车发动机润滑油节能测试的试验条件、试验程序和方法。

本文件适用于0W-16、0W-20、0W-30、5W-20、5W-30黏度级别的汽油乘用车发动机润滑油，也

适用于其他与汽油乘用车发动机润滑油相关的节能技术产品。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T265石油产品运动黏度测定法和动力黏度计算法

GB/T1884原油和液体石油产品密度实验室测定法（密度计法）

GB/T1995石油产品黏度指数计算法

GB/T11140石油产品硫含量的测定波长色散X射线荧光光谱法

GB/T17476润滑油和基础油中多种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法

GB/T18297汽车发动机性能试验方法

GB18352.6-2016轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）

GB/T19233轻型汽车燃料消耗量试验方法

SH/T0251石油产品碱值测定法（高氯酸电位滴定法）

NB/SH/T0703润滑油在高温高剪切速率条件下表观黏度的测定多重毛细管黏度计法

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

参比油referenceoil

已知其性能特性的发动机润滑油，标定试验台架和校准样品油测试结果时作为比较基准。

3.2

样品油candidateoil

1

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需要通过试验来评价其性能的发动机润滑油。

3.3

清洗油detergentoil

对于发动机润滑油路具有清洁作用的专用润滑油。

4方法概要

将参比油和样品油在发动机台架上按照相同的流程进行循环测试，该循环测试规定的试验发动机转

速、扭矩、冷却液出口温度及油底壳润滑油温度条件与装有同型号发动机的整车进行GB/T19233所述的

全球统一轻型车辆测试循环（WLTC）时的条件一致。通过对比样品油与参比油在循环测试中获得的燃

油消耗量，计算样品油对发动机的节能率。

5试验条件

5.1试验室环境

5.1.1环境温度：23℃±5℃。

5.1.2相对湿度：50%±5%。

5.1.3大气压力：101kPa±3kPa。

5.2试验发动机

5.2.14A15J1发动机满足本试验要求，其主要参数见表1。

表1试验发动机主要参数

项目参数项目参数

气缸数4每缸气门数4

排放水平国VI排量/L1.495

额定功率/kW120额定转速/（r/min）5000

最大扭矩/（N‧m）250最大扭矩转速/（r/min）1700～4000

燃油类型92号汽油装车润滑油推荐黏度级别5W-30

5.2.2试验发动机不含排气后处理系统，通过调节台架排气背压阀将发动机额定点的排气背压调节到

63kPa±0.5kPa。

5.2.3对于全新试验发动机，在试验前按表2完成磨合程序。

表2磨合工况条件

序转速扭矩时间序转速扭矩时间

备注备注

号r/minN‧mmin号r/minN‧mmin

11500641033400019010

2

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表2磨合工况条件（续）

序转速扭矩时间序转速扭矩时间

备注备注

号r/minN‧mmin号r/minN‧mmin

21500961034300022810

32000761035300030410

420001141036350022810

52500761037350030410

625001141038400022810

715001281039400030410

815001601040300038030全负荷

920001521041350038030全负荷

1020001901042400038030全负荷

112500152104345007210

1225001901044450010810

131500192104550006510

141500256104650009710

152000228104752506210

162000304104852509310

1725002281049450014410

1825003041050450018010

19150032030全负荷51500013010

20200038030全负荷52500016210

21250038030全负荷53525012410

223000761054525015510

2330001141055450021610

243500761056450028810

2535001141057500019510

264000761058500026010

2740001141059525018610

2830001521060525024710

2930001901061450036030全负荷

3035001521062500032530全负荷

3135001901063525030930全负荷

32400015210注：累计磨合时间810min

5.3对温度和压力测量部位的要求

按照GB/T18297规定的测量部位对试验发动机的润滑油温度、冷却液温度、燃油温度、排气温度、

排气背压、润滑油压力、曲轴箱压力进行监测。在试验发动机进、排气侧机体表面分别安装贴片温度传

感器，监测机体温度。

5.4发动机控制及测试设备

5.4.1进气温度湿度压力控制系统

3

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进气温度控制精度不超过±1℃；湿度控制精度不超过±3%RH；压力控制精度不超过±1kPa。

5.4.2交流电力测功机及控制系统

使用转速/油门控制模式，稳定运行发动机全部瞬态工况，扭矩测量误差不超过发动机最大扭矩的

±1%，转速测量误差不超过所测值的±0.5%。使用电压信号控制油门开度，测功机应具备倒拖功能。发

动机边界条件参数与电子控制单元控制参数记录频率不低于1Hz。

5.4.6燃油消耗测量仪

采用质量流量计测量燃油消耗质量，测量不确定度要求不大于0.1%（k=2时）。

5.4.2开式润滑油恒温控制系统

润滑油温度控制精度不超过±1℃。

5.4.3冷却液恒温控制系统

冷却液温度控制精度不超过±1℃。

5.4.5燃油恒温控制系统

燃油温度控制精度不超过±1℃。

5.4.7直流稳压电源

输出电压范围为14V±0.5V。

5.5试验用燃油

5.5.1采用同一批次生产的符合GB18352.6-2016附录K要求的常温试验用基准汽油。

5.5.2按照GB/T1884的规定测定试验用燃油的密度。

5.6参比油

参比油的质量等级为SN，黏度等级为5W-30，黏温性能及理化性能要求见表3。

表3参比油黏温性能及理化性能要求

序号项目要求试验方法

1运动黏度100℃/（mm2/s）10.5～11.5GB/T265

2黏度指数160～170GB/T1995

3高温高剪切黏度（150℃，106s-1）/（mPa∙s）2.9～3.1NB/SH/T0703

4碱值（以KOH计）/（mg/g）不小于6.0SH/T0251

5钙（质量分数）/%不小于0.10GB/T17476

6镁（质量分数）/%不大于0.05GB/T17476

7锌（质量分数）/%不小于0.07GB/T17476

8磷（质量分数）/%0.06～0.08GB/T17476

9钼（质量分数）/%不大于0.01GB/T17476

10硫（质量分数）/%不大于0.5GB/T11140

4

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5.7清洗油

清洗油的黏度等级为10W-30，黏温性能及理化性能要求见表4。

表4清洗油黏温性能及理化性能要求

序号项目要求试验方法

1运动黏度100℃/（mm2/s）11.0～12.5GB/T265

2黏度指数不小于140GB/T1995

3高温高剪切黏度（150℃，106s-1）/（mPa∙s）不小于3.2NB/SH/T0703

4碱值（以KOH计）/（mg/g）不小于8.0SH/T0251

5钙（质量分数）/%不小于0.10GB/T17476

6镁（质量分数）/%不大于0.05GB/T17476

7锌（质量分数）/%不小于0.07GB/T17476

8磷（质量分数）/%0.08～0.09GB/T17476

9钼（质量分数）/%不大于0.001GB/T17476

10硫（质量分数）/%不大于0.5GB/T11140

6试验程序和方法

6.1发动机台架试验程序

6.1.1在试验发动机台架上，按照以下顺序对参比油和样品油分别进行测试：

a）参比油进行第一次发动机台架测试；

b）样品油进行发动机台架测试；

c）参比油进行第二次发动机台架测试。

6.1.2参比油或样品油在发动机台架上进行一次测试的流程见图1。

6.2发动机台架试验方法

6.2.1测试预备

在预备阶段，按照附录A的规定对试验发动机进行预热、润滑油路清洗和状态判断。

6.2.2循环测试

6.2.2.1在发动机台架上按照附录B规定的循环程序对润滑油进行测试。发动机运行过程中各边界条

件的控制要求如下：

a）循环测试起点的油底壳润滑油温度为25℃±2℃，冷却液出口温度为25℃±2℃，机体温度

为30℃±2℃，进气温度为25℃±2℃；

b）每一循环测试中，油底壳润滑油温度、冷却液出口温度的实时结果与目标设定值相差不大于±

5℃。

6.2.2.2在每一循环测试结束后，读取该循环测试过程中燃油消耗仪显示的油耗累积值，结果精确到

5

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0.01g。

6.2.2.3发动机停车降温，按6.2.2.1~6.2.2.2重复进行下一次循环测试，直至第八次循环测试结束。

6.2.2.4按照GB/T18297的规定，做发动机试验数据记录。

图1发动机台架测试流程

6.2.3循环测试结果重复性判定

根据后五次循环的油耗累积值结果做循环测试结果重复性判定。当五次结果的相对标准偏差在0.10%

以内时，判定重复性满足要求；当超出该范围时，判定重复性不满足要求，应在排查问题后，重新对该

润滑油进行发动机台架测试，直至满足要求。

6.2.4润滑油燃油消耗量结果计算

6.2.4.1计算后五次循环的油耗累积值的平均值，作为被测润滑油本次测试获得的油耗累积值的有效

值。

6.2.4.2按公式（1）计算被测润滑油燃油消耗量的最终结果：

퐺

푄=푓×100.....................................................（1）

23.27×휌

式中：

6

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Q——被测润滑油的燃油消耗量，单位为升每百千米（L/100km）；

Gf——被测润滑油油耗累积值的有效值，单位为克（g）；

ρ——试验用燃油密度（20℃），单位为千克每立方米（kg/m3）；

23.27——每一循环的模拟行驶里程，单位为千米（km）。

6.3发动机台架稳定性判定

6.3.1在参比油和样品油按照6.1.1的顺序完成全部发动机台架测试后，以参比油两次测试获得的燃油

消耗量结果一致性判定发动机台架稳定性。当第二次与第一次结果的相对偏差在±0.15%以内时，判定

发动机台架稳定性满足要求；当超出该范围时，判定发动机台架稳定性不满足要求。

6.3.2如发动机台架稳定性判定不满足要求，应在排查问题后，重新将参比油和样品油按照6.1.1的顺

序完成全部发动机台架测试，再按照6.3.1进行发动机台架稳定性判定，直至稳定性满足要求。

6.4样品油对发动机的节能率计算

按公式（2）计算样品油对发动机的节能率：

QQQ-()/2

CRR12100%………………..（2）

()QQ/RR212

式中：

η——样品油对发动机的节能率；

QC——样品油在发动机台架的燃油消耗量测试值，单位为升每百千米（L/100km）；

QR1——参比油第一次在发动机台架的燃油消耗量测试值，单位为升每百千米（L/100km）；

QR2——参比油第二次在发动机台架的燃油消耗量测试值，单位为升每百千米（L/100km）。

7试验报告

试验报告格式见附录C。

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附录A

（规范性）

测试预备阶段的操作规程

A.1发动机预热

在发动机台架上运行转速2000r/min、扭矩100N‧m的稳定工况，直至发动机状态满足以下条件：

循环测试起点润滑油温不小于85℃，冷却液出口温不小于85℃。

A.2润滑油路清洗

A.2.1润滑油路清洗流程

使用清洗油对润滑油路连续清洗两次后，再使用待测润滑油对润滑油路连续清洗三次。最后一次清

洗结束后，加入4L待测润滑油。

A.2.2润滑油路清洗方法

在发动机油底壳放油螺栓处放出全部旧油，放油时间30min。更换机油滤清器，加入4L新油，加

注至发动机油标尺上限。运行试验发动机，至冷却液出口温度及润滑油温度达到80℃，停车；均匀转

动曲轴，在1min内顺时针转动曲轴一圈，再继续顺时针转至第一缸上止点。

A.3发动机状态判断

A.3.1在试验发动机台架上使用待测润滑油按照GB/T18297的规定进行总功率试验及负荷特性试验。

负荷特性试验测试的工况点顺序见表A.1。

表A.1负荷特性试验测试的工况点顺序

序号转速/（r/min)负荷百分比/%序号转速/（r/min）负荷百分比/%

115001007150040

220001008150070

325001009250040

4300010010250070

5350010011300040

6500010012300070

A.3.2通过对比总功率试验获得的不同转速下的校正有效扭矩以及负荷特性试验获得的不同转速和负

荷下的燃油消耗率与该试验发动机的测试经验值，判断发动机工作状态是否正常，如全部测试结果与经

验值相对偏差不超过±1.5%，则判定发动机工作状态满足要求；如超过该范围，则判定发动机工作状

态不满足要求，需检查试验发动机状态，直至满足要求。

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附录B

（规范性）

循环测试中发动机测功机及边界条件的的设定规范

表B.1

时间转速扭矩冷却液出口润滑油温度时间转速扭矩冷却液出口润滑油温度

(s)(r/min)(N‧m)温度(℃)(℃)(s)(r/min)(N‧m)温度(℃)(℃)

11363-8.0252451139127.43830

21311-8.52524521130-4.53830

31202-3.3252453977-2.63830

4120416.7252454979-0.23931

51085-0.22524559703.13931

610330.22524569765.63931

710570.0252457102114.44031

810174.6252458106625.44031

910403.8252459114044.04032

1010451.8252460107725.74032

1110364.1262461116843.24132

1210611.3262462124739.24132

13100511.4262463129747.84133

1410531.0262464140745.24133

1592045.9262465148643.24133

16102146.7262466149436.24133

17126852.6262467156536.84133

18148151.0262468159135.44134

19178879.1262469164541.54234

202404110.7262470183256.84234

213096113.5262471208184.34234

22217167.0272472218466.24334

23220136.12724731915111.34335

24222455.92725742083127.84335

25236358.2282575202970.74435

26247059.5282576212574.84435

27268272.2292577176085.74436

28282161.3292578165344.14436

29204183.7292579163340.24436

30224388.1302580164940.14536

311923105.0302581165140.34537

32196894.2312582162432.74537

33196978.7322683159130.04637

34195467.632268414296.64637

35192956.832268513464.54738

36187838.23326861381-2.44738

37178418.83426871343-6.34738

381525-5.134278813451.64738

391603-1.235278912066.24839

401589-4.43527901237-1.54839

411430-13.03527911456-13.94839

421247-103.14939

431488-20.03628939686.34940

441294-17.236289410250.34940

459800.6372895102022.14940

469781.737299694531.55041

471060-3.4372997106318.15041

481039-6.938299893635.25041

491013-7.838299993641.85041

5010691.4383010091938.35042

9

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表B.1（第2页/共18页）

时间转速扭矩冷却液出口润滑油温度时间转速扭矩冷却液出口润滑油温度

(s)(r/min)(N‧m)温度(℃)(℃)(s)(r/min)(N‧m)温度(℃)(℃)

10190438.55042151183379.15548

10292711.950421521457-2.35548

1039318.950421531237-7.65548

1049298.750431541084-4.05548

1059218.4504315582224.05649

1069178.150431561120-1.75649

1079118.4504315799910.25649

1089149.5504315898520.35649

1099147.95043159120849.85649

1109117.05044160143771.75649

1119087.85044161166277.35649

11291210.64944162191790.55750

1139207.849441632227104.45750

1149216.64944164154655.95750

1159187.34944165167873.95750

1169246.049441661866100.75850

1179237.44944167193385.45850

1189137.65044168201883.25851

1199029.35044169211181.95851

1209147.25044170211270.45951

1219116.95044171170165.85951

1229135.8504517212568.45951

1239097.450451731368-4.15951

1249117.350451741215-4.95952

1259156.750451751435-13.45952

1269076.850451761236-10.05952

1279087.450451771042-5.06052

1289108.5514517810070.16052

1299126.85145179133143.76052

1309136.05145180166980.56153

1319067.55146181191095.26153

1329137.55246182110313.16153

1339125.952461831201-4.16153

1349135.8524618410651.26253

1359067.452461851081-4.86253

1369175.452461861053-7.16254

1379146.453461879553.66254

1389104.653461881078-5.96254

13989191.76254

14083338.45347190966-0.46254

14187541.253471919273.76354

142113263.153471929056.86355

143160182.153471939856.06355

144215063.25347194108722.16355

145166776.45347195103725.76355

146180070.55347196104622.96355

147186553.95448197105921.96455

148202660.35448198105020.76456

149164784.15448199105026.26456

150178289.45448200108625.86456

10

T/CSAEXXXXX—XXXX

表B.1（第3页/共18页）

时间转速扭矩冷却液出口润滑油温度时间转速扭矩冷却液出口润滑油温度

(s)(r/min)(N‧m)温度(℃)(℃)(s)(r/min)(N‧m)温度(℃)(℃)

201104414.664562519940.27464

202110435.264562521058-4.67465

203124951.565562531048-7.67465

204140354.665562541003-5.37465

205158965.6655725511006.37465

206185782.96557256936-0.57465

207208988.865572579523.77465

208195971.26557258105413.47465

2091994129.56557259135860.17466

2102144136.56557260151855.47466

2112247120.96558261172471.17566

2121944120.96558262199092.07566

213183566.965582632312118.77566

214166848.766582641890113.97566

215178256.066582652019112.77566

2162048114.166582662145114.87567

21