農用柴油發動機實施國三標準后柴機油的升級

許阿妮，張衛星，殷曉飛，韋戰立

(1.一拖(洛陽)潤滑油有限公司，河南洛陽 471003；2.第一拖拉機股份有限公司，河南洛陽 471003)

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農用柴油發動機實施國三標準后柴機油的升級

許阿妮1，張衛星1，殷曉飛2，韋戰立2

(1.一拖(洛陽)潤滑油有限公司，河南洛陽 471003；2.第一拖拉機股份有限公司，河南洛陽 471003)

闡述了非道路移動機械第三階段排放標準實施后產生的影響，并簡要介紹了排放標準實施后現階段發動機、柴油和柴機油的發展趨勢。在特定發動機上進行排放測試，測試結果和臺架實驗結果表明：CH-4、CI-4柴機油滿足非道路國三標準的排放要求，可以替代現在使用的CF-4柴機油。

非道路國三標準；柴機油；升級

0 引言

我國農用柴油發動機從2014年10月1日起執行GB 20891-2014《非道路移動機械用柴油機排放污染物排放限值(第三階段)》,簡稱為非道路國三標準。從2015年10月開始全面停止非道路用國二發動機的生產，從2016年12月1日開始全面停止銷售國二非道路用移動機械，也就是說國三非道路用柴油機將徹底代替國二非道路用柴油機。此舉減少了廢氣排放，有益于未來的可持續發展。現階段我國發動機基本朝著電控的趨勢發展，增加噴射壓力，控制噴射和點火時機，并采用EGR廢氣再循環裝置或其他排放處理裝置，以降低氮氧化物含量，增加了顆粒物和酸性物質含量，導致柴機油運行環境愈加惡劣，因而柴機油需要在質量上進行升級。

作者所在公司的農用柴油發動機現在普遍使用CF-4級別的柴機油。20世紀末，由于發動機技術升級，開始采用頂環提升技術和渦輪增壓系統，導致發動機內部高溫高壓，柴機油因而由API CD級別的柴機油升級為API CF-4級別的柴機油，以提升柴機油的熱氧化穩定性和降低油耗。每次發動機技術的升級，柴機油的性能也必須得到相應的提升，以適應新技術的發展。在非道路移動機械用國三發動機取代非道路移動機械用國二發動機時，同樣如此。面對API CG-4、 CH-4 、CI-4和CJ-4質量級別的升級換代用柴機油，究竟選其中哪一種值得仔細思量。

1 非道路國三標準實施后的影響

非道路國三標準對排氣污染限值實施了更嚴格的規定。表1對非道路移動機械裝用柴油機第二階段和第三階段排氣污染限值進行對比。

由表1可以看出，道路移動機械裝用柴油機第三階段對比第二階段，對碳氫化物和氮氧化物的含量做出了更加嚴苛的規定，市場占有率逐漸增大的中大功率柴油機的碳氫化物和氮氧化物排氣污染限值降低了近50%，力度相當之大。因此標準的頒布對發動機技術、燃油和內燃機油未來的發展影響深遠，促進了相關技術的升級和進步。

表1 非道路移動機械裝用柴油機第二階段和第三階段排氣污染限值[1-2]

2 根據柴油、排放限值、發動機技術選用柴機油

燃燒含硫柴油所形成的酸會引起氣缸、缸套以及其他零部件的腐蝕性磨損，為中和柴油和柴機油氧化過程產生的酸性物質，柴機油一般偏堿性。不同質量級別的柴機油添加劑硫、氮、磷組分除滿足發動機運行的要求外，在臺架實驗中與不同硫含量的柴油配合，共同滿足相應的排放要求。

實際上，目前在非道路移動機械排放標準法規方面，美國和歐盟處于領先水平，且每一階段所采用的限值和測量方法基本一樣，只是在實施時間和管理方式上有差別。我國柴機油質量等級借鑒美國API標準，排放限值借鑒歐美標準。下面以美國為例，表2列出排放限值、發動機技術、柴油、柴機油的不斷發展。

表2 排放限值、發動機技術、柴油、柴機油的不斷發展(美國)[3]

從表2可以看出：隨著排放法規要求的不斷苛刻，美國自20世紀80年代末、90年代初以來，每4～5年推出一代新的柴油機油規格來滿足更為苛刻的排放要求。 美國CJ-4質量級別的柴機油實施CatC13、Cat1N、MackT-12等臺架實驗時，柴油機氮氧化物含量、顆粒物含量排放限值大幅降低，因而要求柴油和柴機油中含硫、氮、磷量大幅降低，以減少硫酸鹽顆粒、磷酸鹽顆粒、氮氧化物排放量，并避免催化再生裝置催化劑中毒，以適應美國排放法規。因而CJ-4質量級別的柴機油要求本身添加劑低硫、低氮、低磷，同時要求配套使用的柴油含硫量小于15×10-6[4]。我國柴油現行標準含硫量要求小于350×10-6，因而CJ-4質量級別的柴機油暫時無法在我國使用。由此也可以看出：隨著排放法規越來越苛刻，非道路移動機械裝用柴油機配套使用的發動機朝著電控和增加排放處理裝置的方向，柴油朝著低硫化的方向，柴機油朝著無灰化的方向發展。

結合表1和表2：CH-4、CI-4質量級別的柴機油目前基本符合GB 20891-2014排放標準和我國燃油現狀。

3 CF-4、CH-4、CI-4柴機油性能分析對比

在SAE 15W/40的黏度級別對某知名品牌CF-4 、CH-4和CI-4柴機油性能進行分析。通過運動黏度測定儀、動力黏度測定儀等多項設備測定柴機油的多項性能指標。表3 列出了測量的CF-4、CH-4和CI-4柴機油性能參數。

由此可見：CH-4和CI-4的柴機油對比CF-4柴機油來說， 高溫性能、抗剪切和其他性能都得到了一定的提升，能夠延長換油期，降低油耗，減少磨損，在使用中對比CF-4質量級別的柴機油優勢比較明顯。

表3 CF-4柴機油性能參數

4 CH-4 15W/40油品在發動機上的排放測試

4.1 試驗儀器和材料

發動機4A3LR22/0735、0號柴油、某品牌CH-4 15W/40柴機油

發動機4A3LR22/0735：采用電控高壓共軌+內置EGR廢氣循環器技術，發動機轉速2 200 r/min，額定功率73.5 kW，柴油噴入方式為直噴。

0號柴油：含硫量為200×10-6，十六烷值為48.7，密度為0.853 3 g/cm3。

4.2 試驗方法

根據GB 20891-2014《非道路移動機械用柴油機污染物排放限值及測量方法(中國第三、四階段)》，使用NDIR、CLD和顆粒物測量儀等測量氣體排放含量和顆粒物含量。

4.3 檢測結果

發動機氣體和顆粒物排放測定值見表4。和GB 20891-2014《非道路移動機械用柴油機污染物排放限值(中國第三階段)》比較，試驗結果明顯符合排放標準，以此可以得出結論：4A3LR22/0735發動機使用上述型號的柴油及柴油機油，是完全能夠滿足現有的非道路國三排放標準。

表4 4A3LR22/0735發動機排放測定值

CI-4柴機油為CH-4柴機油的升級產品。結合CI-4柴機油Cat1R、MackT-10、T-8E等臺架實驗和CJ-4柴機油CATC13 、Cat1N、MackT-12等臺架實驗結果進行分析，CJ-4的活塞環和缸套磨損、氣門裝置磨損、抗氧化性能、煙灰控制、防過濾器堵塞、防止油泥產生、舊油低溫泵送性等多方面性能對比CH-4柴機油更加優越，同時兼顧高低硫燃料的使用。因而CI-4柴機油同樣滿足現有的非道路國三排放標準。

5 結論

我國農用柴油發動機從2014年10月1日起執行GB20891-2014《非道路移動機械用柴油機排放污染物排放限值(第三階段)》，簡稱為非道路國三標準。為滿足排放標準的要求，發動機技術、柴油和柴機油需要不斷升級，才能夠滿足排放標準。為適應越來越嚴苛的排放法規，發動機燃油噴射沿著電控和增加排放處理裝置的方向、柴油沿著低硫的方向、柴機油沿著無灰化的方向發展。農用機械柴機油從20世紀末至今一直普遍使用CF-4柴機油，同樣面臨著升級換代。借鑒國外排放法規和臺架實驗的先例，并在特定機型的發動機上進行試驗，并結合臺架試驗結果得出結論：CH-4、CI-4質量等級的柴油機油基本滿足我國農用機械國三排放標準。

【1】GB 20891-2014非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法(中國第三階段，第四階段)[S].

【2】GB 20891-2007非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法(中國第一階段，第二階段)[S].

【3】楊國峰，謝驚春，馮振文.API柴油機油CJ-4與CI-4規格臺架對比關系的研究[J].潤滑油，2011，26(3):49-55.

YANG G F,XIE J C,FENG Z W.The Contrast Study on API-4 and API CI-4 Diesel Engine Bench Tests[J].Lubricant Engineering,2011,26(3):49-55.

【4】關子杰，鐘光飛.潤滑油應用與采購指南[M].2版.北京：中國石化出版社，2011：39-44.

江門企業參加第十屆中國國際汽車商品交易會，大力開展重卡和商用車產業招商

2016中國國際汽車商品交易會于9月25—27日在上海虹橋國家會展中心隆重舉行。江門市組織重卡、汽車零部件、摩托車等25家企業及有關產業園區參展，積極與世界汽車產業開展交流合作。在展會期間，江門市舉辦了廣東江門(上海)汽車產業合作交流會，積極宣傳江門投資環境，圍繞重卡和商用車產業大力開展招商引資。

新技術新產品高調亮相，江門企業顯身手

此次是江門市首次組團參加中國國際汽車商品交易會，也是近年來我市企業外出參展規模最大的一次。江門展區布設總面積1 128 m2，共25家企業參展，涉及摩托車及零配件、汽車零配件、特種車輛、新能源汽車等行業，在江門展區集中展示了摩托車、轉向器、發動機、充電樁、叉車在內的上百種產品。其中，大冶、氣派等江門摩托車企業為本次展會帶來了全新的概念車型。地爾漢宇電器股份有限公司帶來了自主研發的充電樁、充電機、驅動器、電機等展品，彰顯了進軍新能源汽車的雄心。牛力機械制造有限公司則展出了16.5噸的叉車。

為推介江門市汽車商品及汽車產業投資環境，江門市布設了江門、臺山、鶴山城市投資環境推介特裝展位，重點推介江門市廣東重型商用車產業基地(臺山核心區)和鶴山市專用車產業基地。

以會招商，提升江門重卡和商用車產業基地影響力

9月25日下午，由商務部投資促進事務局、賽迪顧問股份有限公司指導，江門市政府主辦，中國汽車改裝用品協會、中汽認證中心、廣東省汽車行業協會協辦的“廣東江門(上海)汽車產業合作交流會”在上海虹橋國家會展中心舉行。

本次交流會邀請了中國汽車工業協會、北京理工大學、上海交大、同濟大學等一批知名的機構和科研單位，比亞迪、奇瑞、北汽新能源、上汽申沃、安凱客車、金龍客車、威馬汽車等一批國內知名的汽車整車及零部件生產企業，約200多人參加。

本次交流會重點推介“廣東(江門)重卡和商用車產業集群”整體情況，圍繞“重點平臺、重點產業、重點項目”推介江門發展規劃、產業基礎、招商優勢、投資政策等。而且，中汽認證中心與臺山市簽訂合作框架協議；中國汽車改裝用品協會與鶴山工業城簽訂合作框架協議。

交流會上，江門市副市長許曉雄著力推介江門投資環境，介紹了江門發展汽車產業的巨大潛力。“作為‘珠西樞紐’，江門擁有得天獨厚的區位優勢。江門與港澳及珠三角城市群將形成1小時生活圈，非常適合汽車研發機構、汽車整車及零部件企業布局華南市場或者開拓國際市場。江門工業基礎雄厚，產業配套條件完善，形成了軌道交通、新材料、新能源等戰略新興產業，以及食品、紡織、造紙、化工、建材等傳統產業構成的完整的輕重工業體系，年工業產值規模近5 000億元”。許曉雄說。

許曉雄副市長進一步指出，汽車產業是制造水平的象征。一直以來，江門市委、市政府十分重視汽車產業的發展，在《江門市發展先進(裝備)制造業工作綱要》暨五大行動方案中，明確了軌道交通裝備、汽車及零部件、中小型船舶和特種船舶修造業等現有行業為江門市先進裝備制造業發展的重點，將重卡及商用車產業列入“十三五”期間重點打造的產業集群之一。目前，江門擁有各類重卡及商用車企業317家，其中，規模以上企業90家，包括世界最大半掛車專用零部件生產商富華集團、中國摩托車領軍企業大長江集團、中國知名特種車制造商中集車輛、中國兵器集團旗下的廣東建成等一批知名企業，2015年工業產值361億元。并初步形成了以鴻特精密、科世得潤、迪生力汽配、捷士克汽配等重點企業為核心的零部件制造產業集群。未來10年，江門將致力建設“立足華南、面向全國、輻射亞太”的重卡及商用車千億產業集群。

商務部投資促進事務局林若塵處長寄語江門要搶抓汽車產業機遇加快發展，推動江門經濟社會再上新臺階。中國汽車工業協會秘書長助理夏勝枝發表了題目為“中國汽車產業發展趨勢及華南汽車發展機遇”的主題演講。北京理工大學教授、新能源汽車研究院院長王文偉對新能源汽車產業政策及技術發展趨勢作了深入報告，為江門企業下一步發展新能源汽車指明了方向和路徑。北京賽迪經略企業管理顧問有限公司副總裁封殿勝博士則對廣東(江門)重卡與商用車產業集群規劃作了詳細的分析和探討。

(來源：俞慶華)

Upgrade of Diesel Engine Oil from Agricultural Diesel Engine after the Implementation of China Ⅲ Standard

XU Ani1,ZHANG Weixing1,YIN Xiaofei2,WEI Zhanli2

(1.YTO (Luoyang) Lubricating Oil Co., Ltd., Luoyang Henan 471003, China；2.The First Tractor Co., Ltd., Luoyang Henan 471003, China)

The influence ofLimitsforExhaustPollutantsfromDieselEnginesofNon-roadMobileMachinery(ChinaⅢ) were described.The development trends of diesel engines, diesel oil and diesel engine oil were introduced.The emission test was performed on a diesel engine. The test results and the bench test results show API CH-4 diesel engine oil and API CI-4 diesel engine oil can meet the limits for exhaust pollutants from diesel engines of non-road mobile machinery(China Ⅲ).They can replace API CF-4 diesel engine oil.

China Ⅲ standard for non-road mobile machinery; Diesel engine oil; Upgrade

2016-07-11

許阿妮(1982—)，女，學士，工程師，主要從事潤滑油液和發動機冷卻液的研究與應用。E-mail:18194683@qq.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2016.10.019

TE626.32;U473.2+1

A

1674-1986(2016)10-076-04