國(guó)Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)下DPF在重型柴油車中的應(yīng)用與潤(rùn)滑油的選擇

路博潤(rùn) 文

自2021年7月1日起，我國(guó)已在全國(guó)范圍內(nèi)全面實(shí)施重型柴油車國(guó)Ⅵa階段排放標(biāo)準(zhǔn)，并將在2年后的2023年7月1日起開(kāi)始實(shí)施國(guó)Ⅵb階段排放標(biāo)準(zhǔn)。

據(jù)生態(tài)環(huán)境部的管理年報(bào)顯示，2020年，柴油車輛所貢獻(xiàn)的氮氧化物及顆粒物排放分別占所有移動(dòng)污染源(包括機(jī)動(dòng)車、船、飛機(jī))的80%和90%以上。重型柴油車國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行將顯著改善新生產(chǎn)/銷售柴油車輛的排放水平(見(jiàn)表1)，進(jìn)一步改善空氣質(zhì)量，保護(hù)公眾健康。

表1 國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)限值要求VS.國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)限值要求

據(jù)了解，除了臺(tái)架評(píng)價(jià)外，國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)引入了整車車載法(PEMS)實(shí)驗(yàn)，明確了整車在實(shí)際道路行駛過(guò)程中尾氣排放的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與限值要求。

相比于國(guó)Ⅴ技術(shù)的升級(jí)，國(guó)Ⅵ技術(shù)升級(jí)路線更為復(fù)雜。與國(guó)Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)相比，國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)中最令人矚目的變化是對(duì)氮氧化物和顆粒物質(zhì)量限值的加嚴(yán)，同時(shí)通過(guò)新指標(biāo)——顆粒物數(shù)量的引入，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)顆粒物排放的限制。同時(shí)考慮到通過(guò)SCR(選擇催化還原裝置)處理氮氧化物的同時(shí)，不能有過(guò)多因尿素分解產(chǎn)生的氨氣進(jìn)入到大氣中造成污染，因此對(duì)氨氣逃逸也做出相應(yīng)限制。

表2 國(guó)Ⅵ整車試驗(yàn)排放限值

為應(yīng)對(duì)嚴(yán)苛的氮氧化物限值，國(guó)Ⅵ階段重載卡車會(huì)廣泛采用EGR（廢氣循環(huán)系統(tǒng)）技術(shù)來(lái)降低燃燒室溫度，從而抑制氮?dú)馀c氧氣的反應(yīng)過(guò)程，降低氮氧化物排放。但是EGR的副作用也非常明顯：由于燃燒室溫度降低，柴油在不充分燃燒環(huán)境中更容易形成大量的煙炱，這導(dǎo)致原有后處理系統(tǒng)已經(jīng)不足以滿足國(guó)Ⅵ嚴(yán)苛的顆粒物質(zhì)量及顆粒物數(shù)量控制的要求。因此，重載卡車的后處理系統(tǒng)改進(jìn)勢(shì)在必行。增加DPF(柴油顆粒捕捉器)就是其中一項(xiàng)重要的技術(shù)升級(jí)。

國(guó)Ⅴ與國(guó)Ⅵ排氣后處理系統(tǒng)

DPF上殘留的沉積物

DPF過(guò)濾的顆粒主要是柴油不完全燃燒產(chǎn)生的煙炱(碳顆粒)。然而潤(rùn)滑油也是顆粒物的來(lái)源之一。由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境特殊，會(huì)有一部分潤(rùn)滑油在循環(huán)過(guò)程中進(jìn)入燃燒室參與燃燒，并由排氣系統(tǒng)排出。當(dāng)經(jīng)過(guò)DPF時(shí)，潤(rùn)滑油燃燒產(chǎn)生的顆粒很容易被DPF捕捉。長(zhǎng)此以往會(huì)造成DPF堵塞。一般柴油車會(huì)采取主動(dòng)或被動(dòng)再生的方式將沉積在DPF表面的碳粒燒掉，但這種再生工藝對(duì)由潤(rùn)滑油燃燒產(chǎn)生的、以無(wú)機(jī)鹽為主的顆粒物效果非常有限。長(zhǎng)期工作后的DPF可能會(huì)由于無(wú)機(jī)鹽灰分積累過(guò)多而無(wú)法再生，導(dǎo)致阻塞和發(fā)動(dòng)機(jī)工作異常。因此，傳統(tǒng)的高灰分潤(rùn)滑油(硫酸鹽灰分＞1.0%)并不適用于國(guó)Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)下的發(fā)動(dòng)機(jī)和排氣后處理系統(tǒng)要求。

不同灰分的潤(rùn)滑油路試后DPF進(jìn)氣口外觀

為了保證復(fù)雜而昂貴的后處理裝置的使用壽命，減少由于停機(jī)清灰?guī)?lái)的時(shí)間成本和DPF更換帶來(lái)的配件成本，對(duì)國(guó)Ⅵ柴油車輛潤(rùn)滑油的灰分進(jìn)行控制尤其重要。它能夠延緩累積無(wú)機(jī)鹽灰分的速度，延長(zhǎng)DPF使用壽命，從而滿足國(guó)Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)要求，有效降低柴油車的使用成本。

因此，對(duì)國(guó)Ⅵ車輛的生產(chǎn)廠家而言，需要將潤(rùn)滑油灰分納入到油品選擇時(shí)的考慮范疇內(nèi)，充分考察DPF對(duì)潤(rùn)滑油灰分的耐受能力。對(duì)潤(rùn)滑油開(kāi)發(fā)者而言，需要對(duì)國(guó)Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)下的潤(rùn)滑油要求具備清晰的認(rèn)識(shí)，開(kāi)發(fā)出適用于國(guó)Ⅵ規(guī)范柴油機(jī)的潤(rùn)滑油產(chǎn)品。對(duì)國(guó)Ⅵ車輛的終端用戶而言，選擇適用于國(guó)Ⅵ發(fā)動(dòng)機(jī)的油品，才能在充分發(fā)揮國(guó)Ⅵ柴油車的優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，提升設(shè)備壽命，降低運(yùn)營(yíng)成本。