目前使用的后處理系統包括廢氣再循環 (EGR)、柴油氧化催化器(DOC)、柴油顆粒捕集器 (DPF) 和選擇性催化還原 (SCR)。后三個系統對廢氣中的SAPS的含量很敏感,SAPS可能有損它們的效率。
廢氣中為何會出現SAPS?
柴油和發動機油都會產生尾氣排放,少量的機油會進入發動機燃燒室和柴油一起燃燒。
雖然過去二十年來全球銷售的柴油中硫含量一直在下降,但在不同的國家或地區,其含量高低都有不同。燃油中的硫最終全都會進入尾氣,因此,排放法規最嚴格的地區和國家(因此也最依賴后處理技術)都規定,燃油中只能有極低含量的硫。例如,歐洲從1996年柴油中硫限量500ppm降低到了目前的僅10ppm。
在重負荷柴機油 (HDEO) 中,金屬添加劑,如清凈劑和抗磨劑(例如ZDDP),以及來自發動機的任何金屬磨損顆粒,會在燃燒時產生硫酸鹽灰分。硫和磷是常見的抗磨添加劑,這些元素也會推高SAPS的水平。
成品發動機油的SAPS水平取決于添加劑包中的成分類型和含量水平。
為什么要使用低SAPS的柴機油?
高SAPS重負荷柴機油會堵塞顆粒捕集器/過濾器,降低催化劑效率,最終甚至可能需要更換后處理設備。排放設備故障會增加車輛的停機時間、維護和維修成本,甚至可能導致經濟處罰。
在最新的排放標準中,收緊了對CO2、NOxx 和 PM 的限制,主要目標是減少 NOxx 和 PM。
大多數OEM現在依賴多種后處理技術的組合來滿足標準,因此,確保所有后處理技術都順利運行至關重要。低SAPS的重型發動機油更能兼容現代的后處理系統,ACEA、API和OEM油的規格變化,反映了走向低SAPS的趨勢。
開發低SAPS的發動機油
低SAPS的發動機油只適合搭配低硫柴油使用。與低硫柴油相比,高硫柴油燃燒時產生的酸性副產物更多。這些酸性副產物可以用一定量的清凈劑添加劑中和,這反映在成品油的總堿值 (TBN) 中。使用低硫柴油可以減少燃燒產生的酸性產物,這樣可以適配更低TBN的發動機油,從而降低清凈劑的含量和整體的硫酸鹽灰分。但是,降低清凈劑含量會影響其他部件的性能,如活塞清潔度。因此,這就可能需要重新配制,或使用其他不含硫酸鹽灰分的單劑進行重新平衡。
其中的挑戰在于,如何提供與后處理系統兼容的低SAPS,而不影響性能。要做到恰當平衡,就需要了解SAPS需求可以降到多低,以及怎么做到這一點。
要減少SAPS,成品油中可用的“傳統”(已知可產生SAPS的成分)單劑的含量可能就會受限制,而問題就在于:有什么替代化學品可以保持性能,替代后又有什么影響?需要考慮化學品之間的協同作用和拮抗作用,以及潛在的相關成本。
選擇合適的重負荷柴機油
低SAPS油要提供全面的發動機保護,這不但頗具難度且成本高昂,但高SAPS油又會對后處理系統造成代價不菲的損害。因此,了解市場是確定最佳解決方案的關鍵。
低SAPS柴機油更適合低硫柴油市場,因為這有助于減少對限制灰成分產品(如清凈劑和ZDDP)的依賴。在柴油硫含量較高的地區,低SAPS的柴機油仍是可行的選擇,但是換油周期也因此無法延長。重點仍然是:務必遵循OEM的建議。
最佳的柴機油解決方案將平衡排放法規合規需求和總擁有成本 (TCO),并將根據地區、使用的后處理和發動機技術(現在和將來)以及典型操作工況而定。
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