低SAPS的发动机油对排放和总体拥有成本有什么影响?

2021-09-15   来源:润滑油情报 网友评论 0

摘要:全球法规要求商用车OEM继续减少废气排放中的氮氧化物 (NOx) 和颗粒物(PM)。为了达到严格的标准要求,OEM更加依赖尾气后处理系统,而这又将影响发动机油的选择,机油中硫酸盐灰分、硫和磷 (SAPS) 的含量水平是重点。

全球法规要求商用车OEM继续减少废气排放中的氮氧化物 (NOx) 和颗粒物(PM)。为了达到严格的标准要求,OEM更加依赖尾气后处理系统,而这又将影响发动机油的选择,机油中硫酸盐灰分、硫和磷 (SAPS) 的含量水平是重点。 
 
目前使用的后处理系统包括废气再循环 (EGR)、柴油氧化催化器(DOC)、柴油颗粒捕集器 (DPF) 和选择性催化还原 (SCR)。后三个系统对废气中的SAPS的含量很敏感,SAPS可能有损它们的效率。
 
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废气中为何会出现SAPS? 
 
柴油和发动机油都会产生尾气排放,少量的机油会进入发动机燃烧室和柴油一起燃烧。 
 
虽然过去二十年来全球销售的柴油中硫含量一直在下降,但在不同的国家或地区,其含量高低都有不同。燃油中的硫最终全都会进入尾气,因此,排放法规最严格的地区和国家(因此也最依赖后处理技术)都规定,燃油中只能有极低含量的硫。例如,欧洲从1996年柴油中硫限量500ppm降低到了目前的仅10ppm。 
 
在重负荷柴机油 (HDEO) 中,金属添加剂,如清净剂和抗磨剂(例如ZDDP),以及来自发动机的任何金属磨损颗粒,会在燃烧时产生硫酸盐灰分。硫和磷是常见的抗磨添加剂,这些元素也会推高SAPS的水平。
 
 
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成品发动机油的SAPS水平取决于添加剂包中的成分类型和含量水平。 
 
为什么要使用低SAPS的柴机油? 
 
高SAPS重负荷柴机油会堵塞颗粒捕集器/过滤器,降低催化剂效率,最终甚至可能需要更换后处理设备。排放设备故障会增加车辆的停机时间、维护和维修成本,甚至可能导致经济处罚。 
 
在最新的排放标准中,收紧了对CO2、NOxx 和 PM 的限制,主要目标是减少 NOxx 和 PM。 
 
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大多数OEM现在依赖多种后处理技术的组合来满足标准,因此,确保所有后处理技术都顺利运行至关重要。低SAPS的重型发动机油更能兼容现代的后处理系统,ACEA、API和OEM油的规格变化,反映了走向低SAPS的趋势。
 
开发低SAPS的发动机油 
 
低SAPS的发动机油只适合搭配低硫柴油使用。与低硫柴油相比,高硫柴油燃烧时产生的酸性副产物更多。这些酸性副产物可以用一定量的清净剂添加剂中和,这反映在成品油的总碱值 (TBN) 中。使用低硫柴油可以减少燃烧产生的酸性产物,这样可以适配更低TBN的发动机油,从而降低清净剂的含量和整体的硫酸盐灰分。但是,降低清净剂含量会影响其他部件的性能,如活塞清洁度。因此,这就可能需要重新配制,或使用其他不含硫酸盐灰分的单剂进行重新平衡。 
 
其中的挑战在于,如何提供与后处理系统兼容的低SAPS,而不影响性能。要做到恰当平衡,就需要了解SAPS需求可以降到多低,以及怎么做到这一点。
 
要减少SAPS,成品油中可用的“传统”(已知可产生SAPS的成分)单剂的含量可能就会受限制,而问题就在于:有什么替代化学品可以保持性能,替代后又有什么影响?需要考虑化学品之间的协同作用和拮抗作用,以及潜在的相关成本。
 
选择合适的重负荷柴机油 
 
低SAPS油要提供全面的发动机保护,这不但颇具难度且成本高昂,但高SAPS油又会对后处理系统造成代价不菲的损害。因此,了解市场是确定最佳解决方案的关键。
 
低SAPS柴机油更适合低硫柴油市场,因为这有助于减少对限制灰成分产品(如清净剂和ZDDP)的依赖。在柴油硫含量较高的地区,低SAPS的柴机油仍是可行的选择,但是换油周期也因此无法延长。重点仍然是:务必遵循OEM的建议。 
 
最佳的柴机油解决方案将平衡排放法规合规需求和总拥有成本 (TCO),并将根据地区、使用的后处理和发动机技术(现在和将来)以及典型操作工况而定。
 
雅富顿生产一系列重负荷柴机油添加剂,可满足当前市场的所有需求,同时也紧跟最新排放技术发展并未雨绸缪。
 
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