国内外柴油机机油发展与国内现状

API
CF-4
CG-4
CH-4
CI-4
CI-4＋
规格
颁布
1990
1994
1998
2002
2004
年代
－
－
－
－
－
所要
VIII
VIII
Cat.1K
Cat.1N
Cat.1N
求通 Cat.1K(2)
Cat.1N
Cat.1P
Cat.1R
Cat.1R
过的
（EGR） （ EGR）
台架 MACK T-9
－
MACK T-9 MACK T-10 MACK T-10
磨损
CEC L-51-A-97(OM602A)
E2-96 － √
√
E4-99 － －
√
E6-04 灰分≤1.0；S ≤ 0.3；P ≤ 0.08
－
√
烟炱处理
ASTM D 5967(Mack T-8E) －
√
√
ASTM D4485(Mack T-8)
E7-04 － －
√ √
缸套抛光、活塞
CEC L-52-T-97
国外润滑油的发展经历了从初期的适应发动机要求，转变到不仅要满足发动
机的改进要求，而且要满足环保与节能要求的过程，而发动机技术的不断改进也
是一个为了满足排放法规以及用户的需求而不断改进的过程。
2.1 国外柴油机排放法规的进展
目前，世界上主要有美国、欧洲和日本三大排放标准体系，其中美国和欧洲
排放体系为各国广泛应用。表1为近年来美国、欧洲所实施的排放法规的限值。
－
IIIE
IIIE
IIIF
IIIF
－
RFWT
RFWT
RFWT
RFWT
－
EOAT
EOAT
EOAT
EOAT
从表 4 可以看出，柴油机油规格的发展过程是其排放法规的不断严格的要求
所推动的。
2.2.2 欧洲柴油机油规格的发展
欧洲柴油机油执行的最低工业规格为ACEA（欧洲汽车制造商协会）规格，其 它OEM根据自己的实际需要，以ACEA规格为基础，增加不同的OEM台架试验，形成
自己的OEM发动机油规格。ACEA根据欧洲车辆及发动机特点，将重负荷柴油机油
分为E系列，ACEA规格每两年进行一次修订，为了满足2005年开始实施的欧Ⅳ排
放标准，ACEA发布了ACEA-04车辆发动机用油规格，以替代ACEA-02规格。在
ACEA-2004内燃机油新规格中，重负荷柴油机油设立了E2-96（ISSUE 5）、E4-99 （ISSUE 3）、E6-04、E7-04规格，保留E2-96是为了满足老式发动机的用油需要，
0.4；P ≤ 0.12
P ≤ 0.12
Cat. 1N;
JASO M336
Cat.C13
Mack T-12
-
灰分≤1.0；S ≤ 0.3；P ≤ 0.08 CEC L-52-T-97
(OM441LA) Mack T-10
Mack T-11 IIIG
GM 6.5L
Cummins ISB EOAT
Cummins ISM
2.2.1 美国柴油机油规格的发展
近十年来，随着排放法规的日益严格，汽车和发动机制造商不断采用新技术
以适应这些要求，从而促进了API体系中柴油机油规格的不断升级换代。目前，
API已经发布的柴油机油最高规格为API CI－4+，并将于 2006 年 10 月发布
APICJ-4/PC-10 柴油机油规格。美国柴油机油规格的演变历程如表 2 所示。
试验 (替 T-6)
（EGR） （EGR）
Mark T8A
Mark T8
Mark T8E MACK T-8E MACK T-8E
（替 T7） （3.8%烟炱） （4.8%烟炱）
（2.6%烟炱）
－
－
－
－
MACK T-11
（EGR）
－
－
Cummins
Cummins Cummins
M-11（HST） M-11（EGR） M-11（EGR）
然而这些后处理装置的采用，对柴油机油提出了严峻的考验，特别是要求对
油品的硫、磷和灰分进行限制，以减少其对发动机后处理装置的不良影响。为满
足这些新型发动机的用油要求，各国纷纷推出了各自的润滑油规格。日本、欧洲
和美国为满足带有后处理设备的发动机润滑要求推出的油品规格对比见表5。
4
表5 日本、欧洲和美国满足带后处理装备的柴油机油规格
国内外柴油机油发展与国内现状
徐小红 汤仲平
1.前言
（中国石油兰州润滑油研究开发中心，兰州 730060）
目前，就世界范围来看，美国、欧洲和日本润滑油规格的发展，对全球的润 滑油规格发展起着引导作用，它们的润滑油规格之间，既有共同之处，又有所差 异。但无论如何，推动油品规格进步的主要动力依然是环保和节能。
我国内燃机油规格是跟随美国 API 规格演变而来的，近几年，国内柴油机 油规格紧随美国 API 规格的发展，柴油车用油档次也在不断升级换代。但美国 API 柴油机油规格主要是针对美国目前的环保要求、车况以及路况的要求而制定 的，完全照搬美国 API 规格的柴油机油，并不一定能很好的满足国内重负荷柴油 机的润滑要求，因而有必要发展更适合我国国情的润滑油规格。
取消了E3-02、E5-02两个规格，增加了E6-04、E7-04两个规格，E6-04适用于使
3
用低硫柴油（小于50ppm）、带尾气后处理系统、满足欧Ⅳ排放标准的重负荷柴油
机油规格。欧洲重负荷柴油机油规格要求见表4。
表4 欧洲重负荷柴油机油规格要求
要求 元素限制
方法
缸套抛光、活塞
CEC
清净性
L-42-T-99(OM364LA)
2000
5.0
0.10
EUROⅣ
2005
3.5
0.02
EUROⅤ
2008
2.0
0.02
由表 1 可见，随着各国对环保的不断重视，重负荷柴油机的排放越来越严格，
对排放物的限制成倍甚至数十倍的速度在降低。
2.2 国外柴油机油规格的发展
随着国外排放法规的不断严格，发动机制造商采取各种新的技术，以满足越
来越苛刻的排放要求，发动机技术的不断进步，推动润滑油规格迅速发展。
采用欧洲排放体系，而内燃机油规格又采用美国API规格，因而对于发动机的选 油造成了一定的难度，表6列出了美国、欧洲排放法规及相应油品规格的对应关
系。 表6 美国、欧洲排放法规及相应柴油机油规格的对应关系
排放法规
油品规格
欧洲
美国
欧洲
美国
EURO Ⅳ（2005） TierⅡ（2002）
EURO Ⅲ（2000） TierⅠ（1998）
本文从美国、欧洲及日本柴油机排放标准的发展历程，阐述了 API、ACEA、 JASO 重负荷柴油机油规格的演变过程。并结合国内排放法规及重负荷柴油机油 的发展现状，介绍了中国石油为满足国内柴油机的用油需求而进行的新产品开发 状况，同时提出了国内柴油机油规格发展的建议。
2. 国外排放法规的发展对润滑油的要求
13
18
13
在美国 CJ-4/PC-10 油品规格中，与 CI-4 油相比，增加了带有高水平 EGR
的 Mark T-12 台架，主要用于评价缸套磨损和油耗；用带有 EGR 的 Mark T-11
替代了没有 EGR 的 Mark T8E+，评价由于烟炱增加引起的粘度增长，烟炱含量提
高到 6.0%；用程序ⅢG 替代了程序ⅢF，评价油品的抗氧化能力；此外，在 PC-10
项目
API CJ-4
JASO DH-2
ACEA E6-04
适用年代及排放 法规 元素限制，％
清净性
磨损 (活塞环－ 缸套－轴承) 烟炱分散 氧化
滚动随动件磨损
阀系磨损 空气混入性 烟炱引起的磨损
2006 （07年） 2005（日本新长期排放）
2004（欧IV）
灰分≤1.0；S ≤ 灰分1.0±0.1；S ≤ 0.5；
出的评价磨损及油泥的康明斯 M11 试验，在CI-4 中要求采用带废气再循环
（EGR）发动机系统。因此，柴油发动机试验除了科学地评价清净性外，同时更
加重视烟炱分散、磨损以及排气后处理材料适应性等性能的评价。美国柴油机油
规格所要求通过的发动机台架试验见表 3。
2
表3 美国柴油机油规格所要求通过的发动机台架试验
油品规格中，有两个评价油耗的试验，这是因为油耗对于减少颗粒排放以及减少
氧化催化剂的负荷是非常重要的。这两个台架试验一个是 CI-4 油品规格中有的
Cat 1N，它用的燃料硫含量是 500ppm，另一个是新增的 Cat C-13 台架试验，它
用的燃料硫含量是 15ppm。
此外，由表 5 可见，虽然日本、欧洲和美国满足带后处理装备的柴油机油规 格的发动机台架试验有所不同，但都对硫酸盐灰分、磷含量以及硫含量进行了限 制，以降低发动机排放或对其排放控制系统的不良影响。随着以后排放的越来越 严格，对油品元素及灰分含量的限制将会进一步加大。
EURO Ⅱ（1996）
1994
EURO Ⅰ /Ⅱ（1992） 1991
E7-04 E5-02
E3 E2
CI-4 CH-4 CG-4 CF-4
由表6可见，为满足欧Ⅲ排放标准发动机的润滑要求，油品的规格应为API CH-4及以上油品。
3.2国内柴油机油的发展及使用状况
由于环保、节能要求的日益苛刻，柴油机技术的迅速发展，目前国内柴油机 油的主流已升级为CD级油，CC级油的用量正在不断减少，而需要使用CF-4级润滑
表 2 美国柴油机油标准演变历程
年代
1955 1988 1991 1994 1998 2002 2007 2010
柴油机油规格 CD CE CF-4 CG-4 CH-4 CI-4 PC-10 PC-11
内燃机油规格的迅速升级，依靠的是发动机台架评定技术不断发展。柴油发
动机试验从Caterpillar 1G2 到 1K、1P、1N以及 1R，使得清净性的评价不断接
油的重载货车越来越多。由于现在的中、重型柴油发动机全部为直喷式，要求发
动机使用CF-4及以上级别的油品，加之柴油车向着大功率、重载荷方向发展，同
近当时发动机的实际工况，同时更加严格，并陆续增加了Mack T-9 缸套磨损以
及Mack T-8E烟炱分散性试验，评价采用延迟喷射技术降低NOX排放量，从而带来 烟炱对机油的污染和磨损问题。新发布的CI-4+中，增加了一个比Mack T-8E试验
条件更苛刻的Mack T-11 发动机试验，强化了烟炱分散性的评价；在CH-4 油中提
表1 美国及欧洲重负荷柴油机的排放法规限值
法规 TierⅠ
实施时间，年
1991 1994 1998
不大于 g/Kw.h
NOX 6.7
颗粒物 0.34
6.7
0.13
5.4
0.13
1
TierⅡ
2002（2004）
3.4
0.13
Tier Ⅲ
2007
1.6
0.013
Tier Ⅳ
2010
0.27
0.013
EUROⅢ
Mack T-8A
Mack T-8E
IIIE(粘度增长小于200％)
-
或IIIF (粘度增长小于275％)
-
凸轮轴缸套磨损CEC
L-51-A-97 (OM602A)
JASO M354
-
-
-
-
－
剪切稳定性
在原粘度等级范
在原粘度等级范围内
在原粘度等级
围内（90次循环）
（30次循环）
范围内（90次循环）
挥发性
看，与API规格相比，ACEA更注重发动机的高温清净性和缸套的抛光及磨损，这
也是欧洲产发动机与美国发动机的主要差别。 2.2.3国外柴油机油规格的发展趋势
2005-2010 年排放进一步减少。传统的技术在降低 NOx 的同时倾向于增加 颗粒物的排放，反之亦然。因此，EGR 和延迟点火时间已经不能满足更为苛刻的 排放标准，汽车生产厂商需要采用新的技术来降低排放，他们采用了后处理技术， 例如氧化催化剂（DOC）、颗粒物过滤器或捕集器（DPF）、选择性还原催化剂（SCR）、 氮氧化合物捕集器（LNT）等技术。
5
3.国内排放法规的发展对润滑油的要求
3.1国内排放法规的发展及对润滑油品的要求
我国修改采用欧洲经济委员会(ECE)汽车技术法规体系来制定我国排放标 准。随着我国对环保的不断重视，重负荷柴油机的排放不断严格，国内将在2007
年实施国Ⅲ标准（北京市提前到2005年、广州在2006年7月实行）、2011年实施国
Ⅳ、2013年实施国Ⅴ（某些大城市会提前实施），为达到排放要求，国内像一汽、
二汽等汽车制造厂以及玉柴、锡柴、潍柴、上柴等柴油机厂也已开始或已开发出
满足未来欧Ⅲ、欧Ⅳ排放标准的发动机。例如玉柴已在2006年国际发动机展览会 上展出了带有选择性还原催化剂（SCR）、满足欧Ⅳ排放标准的发动机。
发动机技术水平的不断提高，对油品的要求也越来越高，由于我国排放法规
－
√
√
√
清净性、涡轮增
(OM441LA)
压器沉积物
烟炱导致磨损
Cummins M11
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－百度文库
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√
磨损(缸套、活 塞环、轴瓦)
Mack T10
－
－
√
√
由表3可见，ACEA柴油机油的发动机台架试验相对较少，除借鉴部分美国柴
油机油台架试验外，还根据实际需要，发展了自己的发动机台架试验，从而能更
好的满足欧洲发动机的工况及润滑需求。同时从发动机的设计特点和实验方法