發動機技術變革如此快,機油的選擇跟得上嗎?(高雄輪胎、高雄四輪定位、高雄鋁圈)

2021-03-26

來源:https://kknews.cc/car/252e95r.html

API SP標準是我們選擇機油的一把新標尺。

隨著國家對環保事業的愈加重視,雙積分政策和國六排放標準等政策法規相繼登台,倒逼車輛技術全面升級,給汽車廠商帶了巨大的挑戰和機遇,同時也極大地推動了汽車工業的發展。

環保大潮之下,新發動機技術發展路線呈現幾大趨勢:缸內直噴化、渦輪增壓化、小排量化和混合動力化,製造商普遍通過提高壓縮比、降低摩擦、應用低粘度機油、稀薄燃燒、增加後處理系統等技術手段來全面提升發動機的熱效率,可謂無所不用其極。

發動機技術快速進步,對潤滑油也提出了更高的性能要求。十年前制定的API SN標準逐漸與新發動機技術脫節,甚至是兩年前SN PLUS標準,也未必能全面滿足新發動機的性能需求,基於這樣的背景,API發布並生效了全新的API SP標準。

顯然,發動機技術疊代的同時,我們對機油的認知也要跟上時代的步伐,再以好幾年前標準來選擇機油已經不合時宜了。最近發現,諸如嘉實多、殼牌等一些國際品牌已經在電商平台推出了API SP標準的機油產品,面對新標準和新產品,消費者又要怎麼選呢?

API SP/GF-6

新標準有哪些變化

要弄明白新車、國六車的機油怎麼選,首先我們還是要把API及其機油標準弄清楚。

為滿足第一次世界大戰不斷增長的製造業的需求,美國油氣行業在1919年3月20日成立了美國石油學會API(American Petroleum Institue)。幾十年來「API」已發展成一套發動機油產品認證和認證管理系統,目的是為了確保潤滑油能夠滿足OEM的設計要求、汽車保養以及潤滑要求。

2020年5月1日API宣布新的乘用車發動機機油標準生效,包括全新的API SP發動機油性能標準,以及兩個新的國ILSAC性能標準,被正式定為ILSAC GF-6A和ILSAC GF-6B。

API SP標準實際上就是2019年7月發布的API 1509 第18版機油標準。針對市面上漸成主流的新型發動機,新的API發動機油標準確保排放控制系統和渦輪增壓器等系統發揮最佳性能的同時得到周全保護,還提供針對汽油直噴(GDI)渦輪增壓發動機常見的低速提前點火(LSPI)的保護,幫助車輛滿足燃油經濟性要求,同時保護使用E85以下乙醇燃料的發動機。

雖然最新的API發動機機油標準更加嚴格,但因為帶有API SP許可標誌的機油既可以提高加侖汽油行駛的里程數,又可以改善發動機的整體性能,對消費者、車輛、環境和社會可持續發展都有好處。所以API SP標準等級提升的不單只是機油的抗磨效果,而是包括環保等級在內的綜合品質。

高壓縮比發動機與低粘度機油的發展趨勢使API首次引入了分離式的ILSAC規範,GF-6A可以替代GF-5及以下標準,但GF-6B不向下兼容GF-5及以下標準。因此,API引入了最新的「Shield」(盾牌)認證標誌,只適用於滿足ILSAC GF-6B規範標準的SAE XW-16粘度等級機油,以防止機油誤用。「Shield」認證標誌兼容以往的SAE 0W-16 API SN等級,且性能更好。

作為美國石油學會汽油機油系列標準中的全新標準,API SP相比於目前的API SN及API SN PLUS標準,在抗磨損性、抗低速早燃、抗氧化、抗沉積、清潔性,以及其它與潤滑油系統有關的性能方面均進行了關鍵升級,測試標準也更為嚴苛,在滿足環保及可持續發展要求的同時,讓下一階段的主流發動機獲得更好的保護性能。

API SP/GF-6是一次全面重大的技術升級,相比API SN增加和更新了多項全新測試。比如:

全新測試程序ⅣB用以考察氣門結構磨損,改善低溫氣門異響;

全新測試程序Ⅹ,考察正時鏈條磨損;

增強測試程序ⅢH,考察抗高溫性能,提高高溫耐久性和清潔性;

增強測試程序Ⅸ,考察低速早燃,對直噴渦輪增壓發動機保護更好。

毫無懸念地,基於SP/GF-6標準的機油性能在每個維度上都要優於SN/GF-5,全面碾壓老標準。下面對API SP/GF-6幾項重要的性能提升的前因後果進行展開介紹:

①低速早燃(LSPI)保護

快速普及的渦輪增壓發動機的確能有效提高燃油經濟性,但是渦輪增壓缸內直噴發動機又必須面對低速早燃和高溫高壓帶來的新難題。

當這些直噴發動機在約1500~2500rpm的低轉速區間運轉且扭矩輸出較高時(低轉速高扭矩工況),燃油和機油的混合物在高溫高壓之下,早於火花塞正常點火時機產生自燃的現象,就是低速早燃。渦輪增壓發動機天生較高的缸內壓力和缸內溫度,更容易導致這種非正常的燃燒。低速早燃會導致發動機敲缸,嚴重的話會損壞發動機,殺傷力不容小覷。

我們已經知道低速早燃燃燒的是汽油與機油的混合物,那麼曲軸箱中的機油怎麼會進入到氣缸導致燃燒的?途徑有兩種,一是通過活塞環的間隙進入氣缸,二是曲軸箱強制通風系統PCV的油氣分離器未能充分將機油分離回流,從而通過PCV閥經進氣歧管進入氣缸。可見在此情況下機油的消耗在所難免。

2018年5月,美國石油協會發布的API SN PLUS補充標準專門增加了對LSPI低速早燃的評定要求,成了SN PLUS和SN標準之間的一個最大的不同點 。在SN PLUS標準實施之前,為了提高清潔能力,廠商會在基礎油中會加入鈣鹽添加劑,但因為鈣鹽添加劑自身的沉積效應,反而有利低速早燃的發生。後來廠商試驗用鎂鹽取代鈣鹽作為抗油泥添加劑,有效改善了鈣鹽帶來的低速早燃問題。到了API SP標準採用嚴苛的數據測試,要求潤滑油具備抗早燃能力。

②抗磨損性能提升

相比傳統電噴自然吸氣發動機,渦輪增壓缸內直噴發動機內的機油需潤滑轉速達100,000rpm的渦輪增壓器,同時還要應對高扭矩輸出帶來的局部高熱,對機油的抗磨損性。

除渦輪增壓外,另一條技術路線混合動力也正大放異彩,包括48V輕混、HEV油氣混合動力和PHEV插電混合動力,其發動機工況的共同特點是頻繁的啟停,同樣需要機油提供出色的抗磨損性能,特別對機油的低溫泵送粘度MRV、低溫動力粘度CCS等性能指標也提出了更高的要求。出於燃油經濟性和環保的需求,渦輪增壓發動機普遍配套了自動啟停技術,市區工況下機油同樣要面對發動機頻繁啟停的工況。

API SP標準針對閥系、鏈條等部位的磨損採用全新測試,彌補了SN+/GF-5對正時鏈條磨損及鏈條伸長保護的空白。API SP對機油綜合抗磨損性能的全面提升,為新型發動機提供更全面的保護。

在環保趨勢之下,汽車製造商都趨向於在滿足性能要求的前提下為新型發動機匹配更低粘度的機油,所以在這裡還是強烈建議大家花時間翻查一下愛車的說明書或保養手冊,遵循汽車製造商推薦的機油粘度和性能級別選擇最適合的機油。

市面在售的機油新品已劃分為歐系專屬或亞系專屬等規格,分別對應API/ILSAC或歐洲ACEA下的機油性能標準。如保養手冊推薦的粘度級別非唯一,可根據實際的氣候條件和駕駛習慣來謹慎選擇。如炎熱的夏季或激烈的駕駛風格,可適當選擇粘度稍高的機油。

③對後處理系統的兼容與友好

GPF汽油顆粒捕捉器、DPF柴油顆粒捕捉器分別對應汽油發動機車輛和柴油發動機車型,我國乘用車市場的主流仍是汽油發動機。一些製造商的新款發動機在硬體層面已能滿足國六b排放標準,但對於一些汽油發動機設計製造水平不高的製造商,為降低發動機尾氣顆粒物的排放,卻很可能需要增加GPF汽油顆粒捕捉器這樣的後處理系統來滿足國六排放要求。

相比國五,國六排放法規下PM(細顆粒物重量)限值下降了33%,新增了PN(細顆粒物數量)的限值要求和實際道路試驗循環測試RDE。排氣中的顆粒物主要是柴油燃燒產生的碳煙(尺寸小於4-20μm碳或碳化物的微小顆粒),還有機油燃燒形成的灰分也會附著在GPF中。因機油添加了含金屬的元素的添加劑,硫酸鹽灰分、磷和硫等機油燃燒副產物可能堵塞柴油顆粒過濾器,低SAPS(低硫、低磷、低灰分)潤滑油的配方對於實現後處理設備兼容至關重要。

API SP標準為了更周全地保護GPF等新型的後處理系統,提出了更高的低SAPS要求,對硫酸鹽灰分、磷含量、硫含量指標都有了更嚴格的要求,對包括GPF、DPF在內的後處理系統實現友好兼容。因為GPF需要使用到董青石、SIC(碳化矽)、AT(鈦酸鋁)、合金等特殊材料,通過載體封裝在管道內,當車輛使用一段時間後,GPF捕集的顆粒物增多引起堵塞,導致發動機排氣背壓升高,使發動機的動力性能下降,同時增加油耗。

④燃油經濟性提升

使用低粘度機油能在一定程度上降低發動機內阻。減少做功損耗,能達到降低油耗的目的。在滿足潤滑保護要求的大前提下,全球汽車製造商都致力於驗證並推行更低粘度的發動機油。如歐系車甚至某些超跑已開始使用0W-20機油,美系車開始使用0W-16,日系車已在使用0W-8和0W-7.5的超低粘度機油。

API為防止低粘度機油的誤用及保證更低粘度機油的更高性能,所以此次標準升級首次推行了分離式的ILSAC標準,特別推出了滿足GF-6B標準的」Shield「盾牌認證標誌。

⑤抗氧化/抗沉積(清靜分散)性能提升

抗氧化沉積能力決定了機油的換油周期。汽車保養手冊中的建議保養周期一般為5000km/半年或10000km/一年,意味著就算車子放著不開,發動機內的機油也會隨著時間而變質,汽油質量下降的主要原因是跟空氣中的氧分子發生化學反應導致,質量下降意味著機油性能下降,將不能為發動機和後處理系統提供周全的保護。

API SP標準的氧化穩定性的要求比API SN PLUS提升了33.3%,對沉積物評分的要求嚴格了13.5%,機油氧化穩定性的提升,意味著機油的耐久性提升,可以延長換油周期。

終端產品的變化

跟API SP的初次邂逅難免陌生,對它熟悉後卻難抑興奮,在全球環保和能源的競賽中,我們還是能夠在內燃機乃至機油的研發上看到更多技術創新,可以這樣說,當下依然是最好的時代。

其實在API SP標準正式生效之前,大家在網上選購機油的時候應該已經看到滿足API SP標準的機油產品在售了。從目前主流機油品牌的推廣節奏來看,API SP標準機油都是先從高端產品開始,向中低端普及。以我最近在電商平台了解到的情況,嘉實多的API SP標準機油推出速度相對較快,旗下嘉實多極護、磁護和超嘉護三個子品牌都已經推出了API SP機油。

接下來,不妨以這幾個產品為例,簡單分析API SP機油對新時代發動機的保護機制。

前面提到,API SP標準一個重要升級是抗磨保護,發動機運轉產生的摩擦熱點會導致高達10%的發動機性能損耗,嘉實多極護系列提到,鈦流體強化技術的加入可以有效減少20%的金屬摩擦,原理在於改變物理結構使其變得更強韌,減少金屬間的直接接觸和摩擦,當壓力下降時恢復到自由流動狀態,機油可智能響應發動機內部隨時出現的極端壓力點。具體到用車層面,減少動力流失,提升動力表現。與API SP標準限值相比,嘉實多極護減緩油品變稠的性能可以做到高於限值83%以上。

針對當前汽車市場普及度非常高的自啟停技術,機油保護又有另一套的標準。嘉實多磁護在發動機表面形成強力保護層主要作用在熱車及啟停時,能夠降低50%的發動機磨損幅度,在-35°C到150°C的全溫差極端測試中對發動機的保護效果頗為明顯,超過API SP標準限值35%的成績。

從API SN PLUS到API SP,針對低速早燃情況的限值提升明顯,生產廠商也需要更高標準的技術改進,嘉實多超嘉護GTX Ultraclean系列在升級到API SP後,以一輛福特蒙迪歐進行了16萬公里的模擬路況輪轂實驗,在每8000公里換一次機油的情況下仍然保持了油路暢通,預防油泥效果明顯。從這項數據上看,API SP標準機油的使用,實際上可以在提供更好的發動機保護的同時,相應地延長機油更換周期。

另一個有意思的現象是,嘉實多極護在專為超跑提供的超豪系列裡,率先開售的反而是低粘度的0W-20產品,因為傳統印象中超跑普遍使用40、50甚至60粘度的高性能賽車油。從Aston Martin DB11這樣的超跑推薦了0W-20機油來看,低粘度機油已不再是買菜車的專利。過去10年間,超級跑車的發動機壓力幾乎已經翻倍,極護超豪是在DB11 V12發動機開發過程中打造的一款終極潤滑油,每一輛Aston Martin V8、DB11 V12和Vulcan跑車在出廠時就已經注入了極護超豪。

雅斯頓小結

不可逆的環保大潮催生了雙積分政策和國六排放標準等新法規,新法規推動了內燃機技術的進步,內燃機技術的進步又推動了機油技術的進步。在機油的外包裝上只是一個由字母「N」到字母「P」的微小變化,但卻能令我們的愛車得到更全面的保護,降低養護成本,同時更節能減排,順應環保的大趨勢。

API SP和國六標準的相繼實施,為機油市場注入了活力,未來必定有更多SP產品輪翻上市。看到這裡,新車或國六車的車主應該已經知道怎樣選擇一款合適的機油了吧?API SP標準就是我們選擇機油的一把新標尺。

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