《乘用車發動機潤滑油節能測試4A15J1法》

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乘用車發動機潤滑油節能測試4A15J1法

1范圍

本文件描述了乘用車發動機潤滑油節能測試的試驗條件、試驗程序和方法。

本文件適用于0W-16、0W-20、0W-30、5W-20、5W-30黏度級別的汽油乘用車發動機潤滑油，也

適用于其他與汽油乘用車發動機潤滑油相關的節能技術產品。

2規范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T265石油產品運動黏度測定法和動力黏度計算法

GB/T1884原油和液體石油產品密度實驗室測定法（密度計法）

GB/T1995石油產品黏度指數計算法

GB/T11140石油產品硫含量的測定波長色散X射線熒光光譜法

GB/T17476潤滑油和基礎油中多種元素的測定電感耦合等離子體發射光譜法

GB/T18297汽車發動機性能試驗方法

GB18352.6-2016輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）

GB/T19233輕型汽車燃料消耗量試驗方法

SH/T0251石油產品堿值測定法（高氯酸電位滴定法）

NB/SH/T0703潤滑油在高溫高剪切速率條件下表觀黏度的測定多重毛細管黏度計法

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1

參比油referenceoil

已知其性能特性的發動機潤滑油，標定試驗臺架和校準樣品油測試結果時作為比較基準。

3.2

樣品油candidateoil

1

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需要通過試驗來評價其性能的發動機潤滑油。

3.3

清洗油detergentoil

對于發動機潤滑油路具有清潔作用的專用潤滑油。

4方法概要

將參比油和樣品油在發動機臺架上按照相同的流程進行循環測試，該循環測試規定的試驗發動機轉

速、扭矩、冷卻液出口溫度及油底殼潤滑油溫度條件與裝有同型號發動機的整車進行GB/T19233所述的

全球統一輕型車輛測試循環（WLTC）時的條件一致。通過對比樣品油與參比油在循環測試中獲得的燃

油消耗量，計算樣品油對發動機的節能率。

5試驗條件

5.1試驗室環境

5.1.1環境溫度：23℃±5℃。

5.1.2相對濕度：50%±5%。

5.1.3大氣壓力：101kPa±3kPa。

5.2試驗發動機

5.2.14A15J1發動機滿足本試驗要求，其主要參數見表1。

表1試驗發動機主要參數

項目參數項目參數

氣缸數4每缸氣門數4

排放水平國VI排量/L1.495

額定功率/kW120額定轉速/（r/min）5000

最大扭矩/（N?m）250最大扭矩轉速/（r/min）1700～4000

燃油類型92號汽油裝車潤滑油推薦黏度級別5W-30

5.2.2試驗發動機不含排氣后處理系統，通過調節臺架排氣背壓閥將發動機額定點的排氣背壓調節到

63kPa±0.5kPa。

5.2.3對于全新試驗發動機，在試驗前按表2完成磨合程序。

表2磨合工況條件

序轉速扭矩時間序轉速扭矩時間

備注備注

號r/minN?mmin號r/minN?mmin

11500641033400019010

2

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表2磨合工況條件（續）

序轉速扭矩時間序轉速扭矩時間

備注備注

號r/minN?mmin號r/minN?mmin

21500961034300022810

32000761035300030410

420001141036350022810

52500761037350030410

625001141038400022810

715001281039400030410

815001601040300038030全負荷

920001521041350038030全負荷

1020001901042400038030全負荷

112500152104345007210

1225001901044450010810

131500192104550006510

141500256104650009710

152000228104752506210

162000304104852509310

1725002281049450014410

1825003041050450018010

19150032030全負荷51500013010

20200038030全負荷52500016210

21250038030全負荷53525012410

223000761054525015510

2330001141055450021610

243500761056450028810

2535001141057500019510

264000761058500026010

2740001141059525018610

2830001521060525024710

2930001901061450036030全負荷

3035001521062500032530全負荷

3135001901063525030930全負荷

32400015210注：累計磨合時間810min

5.3對溫度和壓力測量部位的要求

按照GB/T18297規定的測量部位對試驗發動機的潤滑油溫度、冷卻液溫度、燃油溫度、排氣溫度、

排氣背壓、潤滑油壓力、曲軸箱壓力進行監測。在試驗發動機進、排氣側機體表面分別安裝貼片溫度傳

感器，監測機體溫度。

5.4發動機控制及測試設備

5.4.1進氣溫度濕度壓力控制系統

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進氣溫度控制精度不超過±1℃；濕度控制精度不超過±3%RH；壓力控制精度不超過±1kPa。

5.4.2交流電力測功機及控制系統

使用轉速/油門控制模式，穩定運行發動機全部瞬態工況，扭矩測量誤差不超過發動機最大扭矩的

±1%，轉速測量誤差不超過所測值的±0.5%。使用電壓信號控制油門開度，測功機應具備倒拖功能。發

動機邊界條件參數與電子控制單元控制參數記錄頻率不低于1Hz。

5.4.6燃油消耗測量儀

采用質量流量計測量燃油消耗質量，測量不確定度要求不大于0.1%（k=2時）。

5.4.2開式潤滑油恒溫控制系統

潤滑油溫度控制精度不超過±1℃。

5.4.3冷卻液恒溫控制系統

冷卻液溫度控制精度不超過±1℃。

5.4.5燃油恒溫控制系統

燃油溫度控制精度不超過±1℃。

5.4.7直流穩壓電源

輸出電壓范圍為14V±0.5V。

5.5試驗用燃油

5.5.1采用同一批次生產的符合GB18352.6-2016附錄K要求的常溫試驗用基準汽油。

5.5.2按照GB/T1884的規定測定試驗用燃油的密度。

5.6參比油

參比油的質量等級為SN，黏度等級為5W-30，黏溫性能及理化性能要求見表3。

表3參比油黏溫性能及理化性能要求

序號項目要求試驗方法

1運動黏度100℃/（mm2/s）10.5～11.5GB/T265

2黏度指數160～170GB/T1995

3高溫高剪切黏度（150℃，106s-1）/（mPa?s）2.9～3.1NB/SH/T0703

4堿值（以KOH計）/（mg/g）不小于6.0SH/T0251

5鈣（質量分數）/%不小于0.10GB/T17476

6鎂（質量分數）/%不大于0.05GB/T17476

7鋅（質量分數）/%不小于0.07GB/T17476

8磷（質量分數）/%0.06～0.08GB/T17476

9鉬（質量分數）/%不大于0.01GB/T17476

10硫（質量分數）/%不大于0.5GB/T11140

4

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5.7清洗油

清洗油的黏度等級為10W-30，黏溫性能及理化性能要求見表4。

表4清洗油黏溫性能及理化性能要求

序號項目要求試驗方法

1運動黏度100℃/（mm2/s）11.0～12.5GB/T265

2黏度指數不小于140GB/T1995

3高溫高剪切黏度（150℃，106s-1）/（mPa?s）不小于3.2NB/SH/T0703

4堿值（以KOH計）/（mg/g）不小于8.0SH/T0251

5鈣（質量分數）/%不小于0.10GB/T17476

6鎂（質量分數）/%不大于0.05GB/T17476

7鋅（質量分數）/%不小于0.07GB/T17476

8磷（質量分數）/%0.08～0.09GB/T17476

9鉬（質量分數）/%不大于0.001GB/T17476

10硫（質量分數）/%不大于0.5GB/T11140

6試驗程序和方法

6.1發動機臺架試驗程序

6.1.1在試驗發動機臺架上，按照以下順序對參比油和樣品油分別進行測試：

a）參比油進行第一次發動機臺架測試；

b）樣品油進行發動機臺架測試；

c）參比油進行第二次發動機臺架測試。

6.1.2參比油或樣品油在發動機臺架上進行一次測試的流程見圖1。

6.2發動機臺架試驗方法

6.2.1測試預備

在預備階段，按照附錄A的規定對試驗發動機進行預熱、潤滑油路清洗和狀態判斷。

6.2.2循環測試

6.2.2.1在發動機臺架上按照附錄B規定的循環程序對潤滑油進行測試。發動機運行過程中各邊界條

件的控制要求如下：

a）循環測試起點的油底殼潤滑油溫度為25℃±2℃，冷卻液出口溫度為25℃±2℃，機體溫度

為30℃±2℃，進氣溫度為25℃±2℃；

b）每一循環測試中，油底殼潤滑油溫度、冷卻液出口溫度的實時結果與目標設定值相差不大于±

5℃。

6.2.2.2在每一循環測試結束后，讀取該循環測試過程中燃油消耗儀顯示的油耗累積值，結果精確到

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0.01g。

6.2.2.3發動機停車降溫，按6.2.2.1~6.2.2.2重復進行下一次循環測試，直至第八次循環測試結束。

6.2.2.4按照GB/T18297的規定，做發動機試驗數據記錄。

圖1發動機臺架測試流程

6.2.3循環測試結果重復性判定

根據后五次循環的油耗累積值結果做循環測試結果重復性判定。當五次結果的相對標準偏差在0.10%

以內時，判定重復性滿足要求；當超出該范圍時，判定重復性不滿足要求，應在排查問題后，重新對該

潤滑油進行發動機臺架測試，直至滿足要求。

6.2.4潤滑油燃油消耗量結果計算

6.2.4.1計算后五次循環的油耗累積值的平均值，作為被測潤滑油本次測試獲得的油耗累積值的有效

值。

6.2.4.2按公式（1）計算被測潤滑油燃油消耗量的最終結果：

?

?=?×100.....................................................（1）

23.27×?

式中：

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Q——被測潤滑油的燃油消耗量，單位為升每百千米（L/100km）；

Gf——被測潤滑油油耗累積值的有效值，單位為克（g）；

ρ——試驗用燃油密度（20℃），單位為千克每立方米（kg/m3）；

23.27——每一循環的模擬行駛里程，單位為千米（km）。

6.3發動機臺架穩定性判定

6.3.1在參比油和樣品油按照6.1.1的順序完成全部發動機臺架測試后，以參比油兩次測試獲得的燃油

消耗量結果一致性判定發動機臺架穩定性。當第二次與第一次結果的相對偏差在±0.15%以內時，判定

發動機臺架穩定性滿足要求；當超出該范圍時，判定發動機臺架穩定性不滿足要求。

6.3.2如發動機臺架穩定性判定不滿足要求，應在排查問題后，重新將參比油和樣品油按照6.1.1的順

序完成全部發動機臺架測試，再按照6.3.1進行發動機臺架穩定性判定，直至穩定性滿足要求。

6.4樣品油對發動機的節能率計算

按公式（2）計算樣品油對發動機的節能率：

QQQ-()/2

CRR12100%………………..（2）

()QQ/RR212

式中：

η——樣品油對發動機的節能率；

QC——樣品油在發動機臺架的燃油消耗量測試值，單位為升每百千米（L/100km）；

QR1——參比油第一次在發動機臺架的燃油消耗量測試值，單位為升每百千米（L/100km）；

QR2——參比油第二次在發動機臺架的燃油消耗量測試值，單位為升每百千米（L/100km）。

7試驗報告

試驗報告格式見附錄C。

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附錄A

（規范性）

測試預備階段的操作規程

A.1發動機預熱

在發動機臺架上運行轉速2000r/min、扭矩100N?m的穩定工況，直至發動機狀態滿足以下條件：

循環測試起點潤滑油溫不小于85℃，冷卻液出口溫不小于85℃。

A.2潤滑油路清洗

A.2.1潤滑油路清洗流程

使用清洗油對潤滑油路連續清洗兩次后，再使用待測潤滑油對潤滑油路連續清洗三次。最后一次清

洗結束后，加入4L待測潤滑油。

A.2.2潤滑油路清洗方法

在發動機油底殼放油螺栓處放出全部舊油，放油時間30min。更換機油濾清器，加入4L新油，加

注至發動機油標尺上限。運行試驗發動機，至冷卻液出口溫度及潤滑油溫度達到80℃，停車；均勻轉

動曲軸，在1min內順時針轉動曲軸一圈，再繼續順時針轉至第一缸上止點。

A.3發動機狀態判斷

A.3.1在試驗發動機臺架上使用待測潤滑油按照GB/T18297的規定進行總功率試驗及負荷特性試驗。

負荷特性試驗測試的工況點順序見表A.1。

表A.1負荷特性試驗測試的工況點順序

序號轉速/（r/min)負荷百分比/%序號轉速/（r/min）負荷百分比/%

115001007150040

220001008150070

325001009250040

4300010010250070

5350010011300040

6500010012300070

A.3.2通過對比總功率試驗獲得的不同轉速下的校正有效扭矩以及負荷特性試驗獲得的不同轉速和負

荷下的燃油消耗率與該試驗發動機的測試經驗值，判斷發動機工作狀態是否正常，如全部測試結果與經

驗值相對偏差不超過±1.5%，則判定發動機工作狀態滿足要求；如超過該范圍，則判定發動機工作狀

態不滿足要求，需檢查試驗發動機狀態，直至滿足要求。

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附錄B

（規范性）

循環測試中發動機測功機及邊界條件的的設定規范

表B.1

時間轉速扭矩冷卻液出口潤滑油溫度時間轉速扭矩冷卻液出口潤滑油溫度

(s)(r/min)(N?m)溫度(℃)(℃)(s)(r/min)(N?m)溫度(℃)(℃)

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

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表B.1（第2頁/共18頁）

時間轉速扭矩冷卻液出口潤滑油溫度時間轉速扭矩冷卻液出口潤滑油溫度

(s)(r/min)(N?m)溫度(℃)(℃)(s)(r/min)(N?m)溫度(℃)(℃)

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頁/共18頁）

時間轉速扭矩冷卻液出口潤滑油溫度時間轉速扭矩冷卻液出口潤滑油溫度

(s)(r/min)(N?m)溫度(℃)(℃)(s)(r/min)(N?m)溫度(℃)(℃)

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