黄文轩润滑油添加剂遇到的挑战和今后的发展趋势

汽车润滑油添加剂遇到的挑战和今后发展趋势黄文轩2010年9月PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建汽车发动机润滑油除了公认的润滑功能外，还有助于冷却发动机，把摩擦产生的热和燃烧的热带到油底壳，把有害的粒子从敏感地金属表面带走，并且防止内部的金属部件腐蚀。n现代汽车不仅要求润滑油保护发动机的传统作用，而且要求配制的配方对后处理装置，如三元催化剂（TWC）、柴油机微粒过滤器（DPF）的影响减少到最小。n为了控制污染，在美国和欧洲国家制定新的排放法规将严重影响发动机润滑油化学。n欧洲法规还要求油品有更好的环境兼容性、明显的生物降解性、延长排气处理系统寿命和要求较大燃料经济性及可再生性和降低环境毒性。所以，对众所周知的SAPS（sulphatedash,phosphorousandsulphur）在发动机油进行限制。n低的SAPS极限要求需要重新配方。这些改变对添加剂在排放等七个方面提出了严重挑战；从而也提出了今后添加剂发展的趋势。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建）排放2）ZDDP3）延长换油期4）提高燃料经济性5）新润滑油规格6）试验成本7）逆向兼容性PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建尾气排放了哪些物质？n排放物质的危害性？n国外采取了哪些措施？n润滑油添加剂为什么会影响尾气的排放？PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建来自燃料不完全燃烧；nVOC（蒸发物）来自燃油箱和化油器汽油的蒸发；nNOx是NO和NO2的混合物，是空气中氮和氧在燃烧室的高温高压下的反应产物；nSO2是汽油和柴油中的硫在燃烧中氧化生成物；nPm（颗粒）：燃料燃烧的不完全的炭烟颗粒、润滑油燃烧产生的含稠环芳烃的积炭颗粒和是燃料中硫生成的SO2、SO3与添加剂的钙生成的CaSO4三部分组成；n汽油机排气中CO、HC和VOC比较多，柴油机排气中NOx和Pm比较多。nPb:来自含铅汽油。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建都是烃化合物，漏入大气中与NOx一起在阳光照射下，容易生成臭氧，形成光化学烟雾，低空臭氧损害呼吸系统，并影响农作物；nCO无色，进入血液和血红蛋白结合，降低血液输氧能力，即使少量也影响神经功能和视力敏锐性，对病人影响更大；nNOx为棕色雾状物，影响呼吸系统，造成支气管炎、肺炎和肺部疾病，和SO2一样，是产生酸雨的主要成分；nPm有些可以看见，有些看不见，影响视线，造成慢性气管炎和肺气肿。颗粒越细（2.5μm）越能深入肺部，危害越大。nPb:能在身体中积累,影响肾和神经的功能，造成迟钝，行为错乱，幼儿小孩更为敏感。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建年美国颁布了汽车排气法，其降低城市排放污染物经过四个阶段：n1）机内净化n2)机外净化n3）燃料直喷n4）新配方汽油PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建）机内净化n（1）改进燃烧室设计，使燃烧完全；n（2）吸气系统的进气采用预热恒温；n（3）点火系统实行延迟点火，缩短后燃烧时间；n（4）燃烧系统采用稀薄燃烧，高能点火；n（5）曲轴箱排气返回二次燃烧（PCV）；n（6）尾气循环燃烧以降低NOx，（EGR）；n（7）排气管二次注空气燃烧技术等。n经过这些措施使排气污染物大幅度下降，CO下降了67.8%，HC下降了71.2%，NOx下降了22.8%。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建）机外净化n1975年美国汽车开始催化转换器，首先使用氧化催化转换器，使CO和HC转化为CO2和H2O，n第二步采用三效具有氧化和还原作用的催化转换器（TWC），首先需要还原环境，使NOx也还原为N2，然后再创造氧化环境把CO和HC转化为CO2和H2O。n经过机外净化，排气中CO进一步下降了91.8%，HC下降了96.2%，NOx下降到50.4%。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建）燃料直喷n电子点火：一种是燃料直喷开环控制，燃料喷到进气歧管和空气混合后再进入各个汽缸。n另一种是多点燃料直喷闭环控制，燃料直接喷到各进气阀外，并使用计算机控制空燃比，安装氧气传感器（二氧化锆），可以使燃烧完全，减少排污量，同时可以提高发动机的比功率，降低燃料消耗，因此在国外迅速淘汰了化油器。n使用直喷后，使CO下降低率达到96%，HC达到96.2%，NOx达到74.8%。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建）新配方汽油n在以上措施采取以后，美国于1992年开始对某些CO超标和臭氧超标地区规定使用含氧的新配方汽油（RFG），以降低CO和HC的排放。n使排放的CO降低率达到96%，HC达到97.7%，NOx达到90%。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建，%排气中的污染物下降程度，%未改进前501.稀燃、控制窜气2.最大功率时限制转速3.限制压缩比4.调正点火的凸轮轴时间5．稀燃、多点直喷燃料，紊乱燃烧室1970197419771979198431.5314961676．氧化催化剂7．三效催化剂1988199183908．改进发动机管理系统199694PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建在发动机油复合添加剂中利用许多传统添加剂化学是以硫和磷为基础的。目前一般的趋势是朝含低硫酸灰分、磷和硫（SAPS）配方的方向发展。n润滑剂不仅要求保护发动机的传统作用，而且被配制的配方对后处理装置（即催化剂转换器、柴油机微粒过滤器，见下图）使其影响减少到最小。n为了进一步改善环境污染，发达国家出台了更严格的汽油机排放法规。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建美国、欧洲及日本汽油机排放法规的最近进展法规实施时间不大于，g/kmCOHCNOx美国阶段Ⅰ20002.10.160.19美国阶段Ⅱ20041.06（49%）0.125（22%）0.078（59%）欧Ⅲ20002.30.20.15欧Ⅳ20051.0（57%）0.1（50%）0.08（47%）日本新短期20001.150.111.11日本新长期20051.150.05（55%）0.05（95%）PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建美国、欧洲及日本柴油机排放法规的最近进展法规实施时间不大于，g/kw.hNOxPM美国阶段Ⅰ19985.40.13美国阶段Ⅱ2002(2004)2.7（50%）0.13美国阶段Ⅲ20070.27（90%）（95%）0.013（90%）欧Ⅲ20005.00.10欧Ⅳ20053.5（30%）0.02（80%）欧Ⅴ20082.0（23%）（60%）0.02（0）（80%）日本新短期20004.50.49日本新长期20053.38（25%）0.18（63%）PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建（91%）15.5（62%）0.2（99%）0.01（98%）PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建年（原定为2004年）美国柴油机排放指标中的NOx下降50%，而微粒没有变化。欧洲从欧Ⅲ升级为欧Ⅳ时，NOx下降为原来的70%，但微粒却下降为原来的20%，比美国严了很多。日本的NOx下降与欧洲差不多，而微粒下降为原来的20%。n美国到2007年实行阶段Ⅲ时，NOx为例下降一个数量级。欧Ⅳ到欧Ⅴ只有NOx下降为原来的60%。日本则重点对微粒制定了新的规范，三星级柴油车微粒从0.18降为0.05，四星级柴油车微粒仅为0.027，当然不如美国的0.013严。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建环境法规的改变常常影响我们产品的技术要求。为满足排放控制技术，添加剂技术将附加限制SAPS的含量来使后处理装置中毒减少到最小。n日益增强的更严格的空气质量规章将增加柴油和汽油动力车辆尾气再处理的需要和更强调添加剂技术与催化剂的的兼容性。这些改变将驱动添加剂公司开发新的添加剂。n润滑剂工业已经开发了减少SAPS的汽车润滑剂，特别是欧洲。欧洲汽车制造协会(ACEA)已经引入C-类规格，那个低SAPS（CI规格）、中等SAPS（C2及C3规格）介于二者之间的C4规格的发动机油。ACEA-2008是欧洲最新规格，北美、欧洲发动机油的发展和ACEAC-类规格要求见表4、5和6。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建汽油机油（S系列）API柴油机油（C系列）润滑油等级公布年代润滑油等级公布年代SA1900~1930CA1949~1950SB1931~1964CB1949~1960SC1964CC1961SD1968CD1955SE1972CE1987SF1980CF-41990SG1989CG-41994SH/GF-11994CH-41998SJ/GF/21997CI-42002SL/GF-32001CI-4+2004SM/GF-42004CJ-42007GF-5SN2010，10，1。2011PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建规格（规定了带后处理系统的轿车汽油机和轻负荷柴油机油与催化剂兼容的发动机油的需要）参数低SAPS-C1中SAPS-C2/C3介于低中之间C4硫酸灰分≤0.5%（m）≤0.8%（m）≤0.5%（m）磷≤0.05%（m）≥0.070≤0.090%（m）≤0.09%（m）硫≤0.2%（m）≤0.3%（m）≤0.2%（m）PDF文