國六來了,重型商用車該如何選擇合適的潤滑油

時間 : 2019-08-16 來源 : 本合潤滑油 瀏覽量 : 392

201971日起,全國部分省份/直轄市正式開始執行《重型柴油車污染物排放限值及測量方法(中國第六階段)》(簡稱重型車國六標準),中國正式進入“國六”排放標準時代。按照國家生態環境部的規劃要求,國六標準將分為兩個階段實施,分別是國六a和國六b。國六a將于2019年7月1日對燃氣車輛實施,2020年7月1日對城市車輛(城市公交車、環衛車、郵政車等)實施,2021年7月1日對所有車輛實施;國六b將于2021年1月1日對燃氣車輛實施,2023年7月1日對所有車輛全面實施。




01.國六排放標準和國五相比有什么區別?


氮氧化物(NOx)和顆粒物(PM)排放限值和國五相比分別加嚴了77%和67%,并新增了粒子數量(PN)的限值要求。


發動機測試工況從歐洲穩態循環(ESC)和歐洲瞬態循環(ETC)改為更具有代表性的世界統一穩態循環(WHSC)和世界統一瞬態循環(WHTC)。


在型式檢驗中增加了循環外排放測試的要求,包括發動機臺架的非標準循環(WNTE)和利用車載排放測試系統(PEMS)進行的實際道路排放測試,并增加了實際行駛工況有效數據點的NOx排放濃度要求。


PEMS實際道路排放測試不僅應用于型式檢驗,還應用于新生產車和在用車符合性的監督檢查,加嚴了排放控制裝置的耐久里程要求,并對排放相關零部件提出了排放質保期的規定。


在歐六車載診斷系統(OBD)的基礎之上,參考美國OBD法規提出了永久故障碼等反作弊的要求;并首次將遠程排放管理車載終端(遠程OBD)的要求應用到國家標準。




應該說,中國版“國六”排放法規在沿襲歐VI排放法規的基礎上,又進一步借鑒整合了北美EPA及CARB(加州標準)排放法規的相關測試方法和排放限值,號稱“史上最嚴排放法規”實質名歸。


02.國六階段國內重卡廠商尾氣處理技術路線解析


  通過上面對國六排放標準的解讀,我們發現國六排放標準除了對NOx和PM排放進行了更嚴格的規定,還規定了CO、HC、NH3等排放限值,同時也增加了對PM排放的監控。這對發動機的尾氣處理技術提出了更高的要求


  通過對國內商用車廠商近期發布的國六發動機調查匯總,目前國六主流排放處理技術路線可分為有EGR和無EGR兩種模式:(詳見下圖)




采用帶有EGR的技術路線,尾氣處理結構通常為“EGR+DOC+DPF+SCR+ASC”,采用此種路線的廠商包括解放動力、濰柴、玉柴、重汽MC、東風、云內、漢馬等。


采用無EGR的技術路線,尾氣處理結構通常為“(NSC)DOC+DPF+Hi-SCR+ASC”,采用此種路線的廠商目前國內僅有康明斯和上菲紅。


03.國內符合國六排放標準的重卡柴油發動機


解放動力 CA6DM3-56E6發動機



中國重汽 MC13.50-60發動機




濰柴 WP13G580發動機



玉柴 YCK13 600-60發動機




東風沃爾沃 DDi13E560-60發動機




上菲紅 Cursor13 560發動機




康明斯 ISZ 14發動機




通過我們對國內主流商用車廠商國六技術路線的分析不難得出以下幾點結論: 

      

一、對于重型柴油發動機而言,在國六排放階段,SCR氮氧化物催化還原系統依然在延用,并且在無EGR排放技術路線中,Hi-SCR催化還原反應的效率進一步得到提高,SCR車用尿素溶液依然在國六排放階段做為催化還原劑大量應用。


二、柴油機國六排放標準對于PM(顆粒物)的限值相對于國五嚴格了不少,通過優化標定、進排氣相位等手段已經無法讓原機PM排放在滿足動力性的同時還滿足法規要求,因此只能通過加裝DPF后處理來解決。


三、部分車型加裝ASC氨逃逸催化器,主要目的是對尿素催化還原過程中產生的未發生反應的氨氣進行進一步的分解,降低 SCR 后端排氣中的氨含量,有效保護環境。


四、有無EGR的技術路線各有利弊。有EGR系統在減少NOx值的同時PM顆粒物的排放會增加,需要增加DPF來應對PM顆粒物的排放。但EGR系統對發動機功率會存在一定的損耗,同時發動機結構、安裝空間和后期維護會更加復雜。無EGR系統對SCR系統處理NOx的效率提出了更高的要求,同時PM顆粒物的減少有利于DPF系統延長使用壽命和再生周期,簡化發動機結構,易于后期維護,不影響發動機動力輸出,對降低油耗有一定幫助。


【小知識:尾氣排放處理系統名詞解釋】


EGR 廢氣再循環系統


EGR即廢氣再循環系統,工作原理為一少部分發動機廢氣通過EGR閥進入氣缸內與混合氣燃燒,這樣做的目的是降低燃燒時的氣缸溫度,另一方面是為了降低氧氣含量。


DOC 柴油機氧化催化器


DOC直譯就是柴油機氧化催化器。DOC一般以金屬或陶瓷作為催化劑的載體。當柴油機尾氣通過催化劑時,碳氫化合物、一氧化碳等在較低的溫度下可以很快地與尾氣中的氧氣進行化學反應,生成無污染的H2O和CO2。


DPF 柴油顆粒捕捉器


DPF是安裝在排氣系統系統中,通過DPF能將尾氣中的顆粒物過濾捕捉,可以減少尾氣中的顆粒物。通常過濾效果能達到70%-90%。 


SCR/ Hi-SCR選擇性催化還原系統


SCR為選擇性催化還原技術,主要利用尿素為還原劑,在選擇性催化劑的還原作用下,將尾氣中的氮氧化物還原成氮氣與水。Hi-SCR的意思為高效SCR催化還原系統,其工作原理與SCR相同,只是在氮氧化物的轉化效率上,Hi-SCR通常要求達到95%以上。


ASC 氨逃逸催化器


由于車輛可能存在尿素泄露、反應效率低等情況,尿素分解產生的氨氣可能會未參與反應而直接排出大氣。這就需要安裝ASC裝置已防止氨逃逸。氨逃逸催化器(ASC)一般安裝在 SCR 后端,它在載體內壁使用貴金屬等催化劑涂層,用于還原廢氣中的氨。




04.國六階段重型商用車潤滑油的選擇



      在充分了解國六排放標準以及各路廠家關于尾氣處理排放路線圖,下面我們重點聊一聊,國六階段重型大馬力柴油發動機潤滑油品選擇的問題。


      國六排放時代,對重型柴油機油品的需求可以概括為四點:低灰分高性能低粘化長換油


      低灰分:目前我們市面上主流的柴機油級別如API的CI-4和ACEA的E4/E7,采用的都是高灰分添加劑配方,灰分值大于1.0%。潤滑油中過高的硫酸鹽灰分參與燃燒會生成無機鹽,造成DPF顆粒捕捉器堵塞,PM過濾效果下降,背壓增加,嚴重時可損壞DPF系統無法再生。所以選擇合適灰分并合理控制硫、磷等金屬元素含量的潤滑油品,可有效保護DPF尾氣處理裝置,同時滿足國六階段對長期車輛排放耐久性的要求。所以建議國六排放且加裝DPF尾氣裝置的商用車一定要選擇CJ-4/CK-4或ACEA E6/E9級別的產品。未來中國自主柴油機油標準D1-2019也將兼容國六排放要求;


發動機后處理系統污染物控制排放裝置耐久性要求



CK-4及ACEA E6/E9標準中對油品灰分限定值的要求





      高性能:國六階段,絕大部分重型商用車發動機引入了EGR廢氣再循環系統,這對潤滑油的清凈分散性和抗腐蝕性能提出了更高要求。同時為應對長換油周期,要求能夠更好地控制油品粘度增長老化程度,合理提高HTHS粘度,減少蒸發損失帶來的頻繁補加影響;因此,適配重卡國六發動機的油品級別將升級為CJ-4/CK-4或者ACEA E6/E9,以API最新發布的CK-4級別柴機油為例,在臺架試驗方面引入了最新CAT C13空氣充氣性和MackT-13氧化測試,同時兼容康明斯ISM EGR評定和ISB閥系磨損評定,與CJ-4級別產品相比,抗磨損保護提升了20%、高溫粘度控制提升了30%、抗氧化性能提升了50%。




      低粘化:從燃油經濟性角度出發,降低潤滑油初始粘度級別,可以適當為車輛的燃油經濟性做出一定的貢獻,但降低粘度的同時還要充分兼顧磨損保護和換油周期。目前重型商用車燃油經濟性的強制性法規還未出臺,但相信在不久的將來,隨著乘用車2020年百公里油耗5L法規政策的落地實施,商用車燃油經濟性也將會適時提出。為了適應對燃油經濟性法規的要求,目前國六階段商用車用油粘度將逐步從原來的XW-40/XW-50逐漸向XW-30油品過渡,在全面轉向XW-30粘度后,大致可以實現1%左右的燃油經濟性提升。同時目前國內高端或旗艦重卡商用車型同步匹配了AMT機械換檔式自動變速箱,這對燃油經濟性和延長潤滑油換油周期起到一定的輔助作用。




      長換油:國五階段,國內主流重卡廠商基本完成了各自長換油周期高端牽引重卡的市場布局,依據各自的技術路線和發動機特點,國五階段重卡長換油周期基本集中在8-10萬公里,潤滑油級別集中在CI-4和ACEA E4,粘度主要以10W-30和10W-40為主。通過前期一系列的市場使用經驗反饋來看,在標準載重工況環境下,選用合乎標準的燃油、機油、濾清器等配套設施,8-10萬公里的換油周期是完全可以實現的。進入到國六階段,重卡發動機馬力步入500-580馬力區間,鋼活塞、抗磨涂層及超高壓燃油噴射系統技術的加持,包括氣體機燃燒方式的改變,將進一步提升換油里程周期,預計國六階段,商用重卡牽引車的換油里程周期將提升到12-15萬公里,粘度將主要以5W-30和10W-30為主。



國五階段國內主流重卡廠商換油里程周期一覽


針對已經到來的國六排放標準,本合潤滑油未雨綢繆,在充分了解和掌握政策導向的同時,積極與國外頂級潤滑油添加劑廠商進行前瞻性的研究與合作,經前期添加劑與配方篩選以及理化指標數據的驗證,現推出四款滿足國六排放要求、滿足不同燃料需求,滿足不同換油里程的全新潤滑升級產品:


6萬公里CJ-4\E9重負荷合成柴油機油 10W-40


10萬公里ACEA E6/E9長效合成柴油機油 10W-40 

15萬公里CK-4/E6長效合成柴油機油5W-30

6萬公里長效LNG/CNG燃氣專用機油 15W-40


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