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重型发动机油发展趋势

2020-07-24   来源:润滑油情报网 网友评论 0

摘要:公路和非公路重载应用目前可能继续使用相同的机油规格。
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公路和非公路重载应用目前可能继续使用相同的机油规格。但也许有一个时间点,需要考虑一个专门的非公路性能规范,或是一些更适合该市场的独特产品。这本身也带来了一些挑战。
 
有时候,重型发动机的发展看起来就像一只缓慢而平稳的乌龟,而乘用车发动机的发展则像一只疾驰的野兔。但是,重负荷机油正稳步朝着与轻负荷机油相同的方向发展,硫酸灰分是最新的焦点,尤其是在非公路应用方面。
 
燃油经济性推动
 
据雪佛龙重型原始设备制造商行业联络人吕德?特尔?雷尔称:虽然不同机油规格侧重的性能有所不同,例如,欧洲的ACEAE9规格比其他标准更加强调生物柴油的兼容性,事实上最新规格润滑油普遍趋势都已朝着改善活塞清洁度、氧化控制和燃油经济性以及延长排放间隔方向发展。
 
雷尔指出:现代重型发动机产生的烟尘比用于发动机测试的旧型号少。最新技术规范中对烟尘处理要求中一种更为现实的方法使配方设计人员能够在延长排放间隔的同时,提高燃油经济性和活塞沉积物控制。
 
全球对最新发动机油技术的需求即将出现飞跃发展。根据预测,在较发达的市场之外,随着各国政府采用欧Ⅵ排放标准,2019年至2021年,新型重型和中型车的销量将增长178%。随着中国和印度以及墨西哥采用等同于2010年美国法律规定的标准,这两个国家市场将出现大幅增长。
 
雪佛龙高级员工工程师肖恩?惠塔克表示:“一个明显的变化是燃油经济性法规的持续实施。”。更严格的温室气体排放限制将要求改变发动机设计,并在目前市场基础上进一步开发低粘度的机油。
 
近年来,润滑油配方设计人员通过降低粘度来提高燃油经济性。日本在2015年推出了JASODH-2F重型燃油经济性等级。北美和欧洲都选择关注较低的高温高剪切粘度(HTHS)机油。APIFA-4于2016年首次发布为SAEXW-30机油,其高温高剪切粘度HTHS粘度限值为2.9至3.2兆帕。欧洲将在今年内推出与HTHS系列相同的规格,ACEAF8和F11。
 
但总的来说,与乘用车机油对低粘度机油的青睐相比,重负荷发动机机油这方面需求颇为平淡。据雪佛龙公司称,即使在北美,SAE5W-30也只占整个重型发动机机油需求的2%。超过80%的市场是SAE15W-40,40级机油是世界上使用最多的机油。
 
非公路应用发展
 
燃油经济性对非公路应用的影响较小,该领域的制造商和运营商怀疑低粘度的机油是否能为他们宝贵的投资提供足够的保护。
 
“机器资产的耐久性和保护至关重要。卡特彼勒公司润滑油技术专家赫德?阿比阿?卡尔表示:“我们希望机器能永远使用,当然它们必须经过几次大修,才能继续生产。”
 
她解释说,机油油膜必须能够承受高剪切、高温和高压。它还必须足够坚固,能够承受化学污染,防止灰尘颗粒造成部件磨损,这是非公路应用的一个特殊问题。每一个污垢颗粒经过轴承都会留下一个标记,如果这些机器在污垢中不工作,它们可以使用低粘度的机油,但实际操作环境并非如此。
 
在寒冷的气候条件下,油膜可能会出现个别较薄的油孔。阿比阿?卡尔指出,当大型发动机在5到10摄氏度左右的温度下启动时,有足够的机会让粘稠的机油绕过机油滤清器,从而使受污染的润滑油在机器中循环。
 
就卡特彼勒公司来说,现在大多数工厂使用的是SAE10W-30APICK-4发动机机油。她说:“它的适应性很强,可以在世界上任何地方使用,从非洲到南极洲。”。不过,她指出,客户喜欢40级重油是因为它们的耐用性。“我们会看到一个转变,但这会很慢。越小的机器可能越容易出现改变。”
 
粘度变化可能不会很快发生在非公路领域中,但从公路应用开始的微粒排放法规现在已经盯上了北美市场的非公路运营。美国环境保护署制定的排放要求(简称Tier4)从2011年开始逐步对非公路车辆实施,2014年达到了最严格的限值。
 
最近Tier4对消费者产生了深远的影响,尤其是大型企业,如建筑业和采矿业的企业倾向于更新设备。
 
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排放控制研究
 
为了达到Tier4标准,新设备开始使用先进的排放控制系统,如废气再循环、柴油颗粒过滤器和选择性催化还原。这些系统需要对润滑油进行更严格的检查。对于燃料来说,这意味着硫含量和微粒污染更低。对于润滑油来说,需要较低水平的硫酸盐灰分来保持排放系统正常运行。
 
柴油微粒过滤器非常有效。这种装置能捕获98%的微粒,当发动机温度合适时,这些微粒会周期性或持续燃烧。然而,柴油颗粒过滤器DPF的效率非常高,它们也能捕获消耗的润滑油成分,这些成分可能会滑过燃烧室内的活塞环。其中一些材料是不可燃的,留在过滤器后面,就像壁炉里的灰,产生堵塞,使柴油颗粒过滤器DPF不能正常工作。
 
雪佛龙北美商业部门经理詹姆斯?布思表示:不同类型的金属添加剂产生灰烬的速度不同。硫酸盐灰分是不燃材料的总量之和,它与过滤器堵塞程度有直接关系。
 
硫酸盐灰分来自润滑油添加剂包中的功能性金属成分,最显著的是清净剂,它通常是钙和镁基的,用于中和酸、控制活塞沉积物和提高发动机整体清洁度。
 
抗磨化学成分是另一个影响因素,特别是锌二烷基二硫代磷酸酯,这是一种性能和成本效益高的多功能添加剂,用于控制磨损和氧化稳定性,在当今市场上的大多数发动机机油中使用。自20世纪70年代末以来,由于其所含的磷会毒害轻型排放系统中的催化剂,其在乘用车发动机油中的含量一直受到限制。
 
为了使过滤器正常工作,必须定期清除柴油颗粒过滤器DPF中的灰分。对于卡车来说,这个过程很简单。但对于非公路设备,这可能会破坏正常的保养过程。设备通常在偏远地区运行,一天24小时,一周7天。这些机器必须调整运行状态以达到设施维修要求,在维修之前可能需要一天的时间冷却,这对柴油颗粒过滤器DPF来说是难以实现的。总之,清洁或更换柴油颗粒过滤器DPF可能会导致三天的停用。
 
雪佛龙公司称,这是假设柴油颗粒过滤器DPF是可以清洗的,通常每个过滤器的成本约为700美元。一个新的过滤器投入运营费用在3000到7000美元之间。
 
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【本文节选自《润滑油情报》杂志2020年5月刊,如需了解更多重型发动机油发展趋势,欢迎来电索刊:020-87766826、87766563、87766589。】
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关键词:重型发动机油

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