發(fā)動(dòng)機(jī)油低黏化發(fā)展趨勢(shì)

趙江

（中國(guó)石化潤(rùn)滑油有限公司）

為應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的能源危機(jī)，各國(guó)相繼出臺(tái)了相應(yīng)的汽車排放和節(jié)能政策法規(guī)以促進(jìn)節(jié)約能源。有關(guān)研究表明，汽車燃料燃燒釋放的能量中大約有20%～25%被零部件間的摩擦所消耗，這也促使發(fā)動(dòng)機(jī)廠家和汽車廠家尋求降低摩擦消耗的方法。低黏度潤(rùn)滑油技術(shù)的使用，可以有效降低各摩擦副之間的摩擦磨損，改善燃油經(jīng)濟(jì)性，而且其成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他方法。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)加工工藝越加精細(xì)，以及新的改善邊界潤(rùn)滑技術(shù)的使用，使得發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)潤(rùn)滑油黏度的要求越來(lái)越低，這也進(jìn)一步促進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)油向低黏化的發(fā)展。

1 國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)油低黏化發(fā)展和節(jié)能法規(guī)

從2004—2014年，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)汽車產(chǎn)銷量持續(xù)快速增長(zhǎng)，尤其是2009年以來(lái)，我國(guó)持續(xù)成為全球最大汽車產(chǎn)銷國(guó)。至2014年，我國(guó)汽車產(chǎn)量已突破2 300萬(wàn)輛，在2014年底，全國(guó)民用機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)到2.64億輛，其中，汽車達(dá)1.54億輛，平均每百戶家庭擁有25輛私家車。如圖1和圖2所示。

汽車保有量的不斷攀升，導(dǎo)致我國(guó)石油消耗量日益升高。近年來(lái)，我國(guó)石油及天然氣能源開(kāi)采量的月度同比增長(zhǎng)比例持續(xù)低于汽車制造業(yè)的增長(zhǎng)，換而言之，我國(guó)能源的自給供應(yīng)量難以維持日益增長(zhǎng)的汽車能源需求量，由此導(dǎo)致石油對(duì)外依存度不斷升高。數(shù)據(jù)顯示，早在2009年，我國(guó)原油對(duì)外依存度就已突破50%的警戒線，至2012年，該數(shù)據(jù)升至56.4%，2014年更是高達(dá)59.5%。

為了延緩能源危機(jī)的出現(xiàn)，我國(guó)相繼頒布了一系列節(jié)能環(huán)保相關(guān)的政策法規(guī)，包括對(duì)汽車燃油消耗量的限值規(guī)定。自2004年頒布我國(guó)第1項(xiàng)旨在控制汽車燃料消耗量的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB19578—2004《乘用車燃料消耗量限值》開(kāi)始，到目前為止，我國(guó)已經(jīng)頒布了4個(gè)階段的燃油消耗量限值規(guī)定，第五階段標(biāo)準(zhǔn)的制定工作也已經(jīng)開(kāi)展。其中，前2個(gè)階段采用按質(zhì)量分組的單車燃料消耗量評(píng)價(jià)體系。第三階段標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始不再以單一車型為評(píng)價(jià)對(duì)象，而是引入“企業(yè)平均燃料消耗量目標(biāo)值”的概念，將汽車企業(yè)作為整體進(jìn)行評(píng)價(jià)。相比第二階段消耗量標(biāo)準(zhǔn)，已公布的第三階段消耗限值下降了20%，其中大排量汽車限值下降了30%。第四階段標(biāo)準(zhǔn)沿用第三階段標(biāo)準(zhǔn)采用的“車型燃料消耗量限值+企業(yè)平均燃料消耗量目標(biāo)值”的評(píng)價(jià)體系，分別加嚴(yán)單車燃料消耗量限值和企業(yè)平均目標(biāo)值要求，通過(guò)對(duì)單車和企業(yè)同時(shí)考核，實(shí)現(xiàn)2020年國(guó)產(chǎn)乘用車平均油耗降至5.0 L/100 km的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012—2020年）》目標(biāo)。

2 節(jié)能潤(rùn)滑油的要求及發(fā)展趨勢(shì)

隨著世界各地日趨嚴(yán)格的排放和節(jié)能法規(guī)的相繼出臺(tái)，發(fā)動(dòng)機(jī)廠和汽車廠對(duì)各摩擦部件減摩性能的要求越來(lái)越高。而在改善燃料油消耗和排放的途徑中，通過(guò)潤(rùn)滑油配方技術(shù)來(lái)改善燃油經(jīng)濟(jì)性的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他方法，如改變發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、改善燃料品質(zhì)等，所以將節(jié)能內(nèi)燃機(jī)油作為裝車油的OEM廠商越來(lái)越多，燃油經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)成為目前發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠、汽車生產(chǎn)廠和潤(rùn)滑油生產(chǎn)廠共同關(guān)注的重要內(nèi)容。

同時(shí)，人們對(duì)轎車發(fā)動(dòng)機(jī)油節(jié)能規(guī)格的關(guān)注要高于重負(fù)荷柴油發(fā)動(dòng)機(jī)油，這主要是由于在轎車中，由處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)的閥系產(chǎn)生的摩擦損失約占25%左右，通過(guò)降低閥系的摩擦損失可以達(dá)到顯著的節(jié)能效果。另外，轎車常常處于低速、低載荷運(yùn)行狀態(tài)，由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的摩擦損失占有很大比例（約65%），所以通過(guò)內(nèi)燃機(jī)油改善燃油消耗效果明顯；而重負(fù)荷柴油發(fā)動(dòng)機(jī)常常處于中高載荷狀態(tài)，汽車的主要能量損失來(lái)自于風(fēng)阻和輪胎滾動(dòng)阻力，發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油性能的改變對(duì)其燃油消耗影響較小，因此目前內(nèi)燃機(jī)油行業(yè)組織建立或采用的節(jié)能臺(tái)架試驗(yàn)均是針對(duì)汽油機(jī)油的。

為了滿足日趨苛刻的節(jié)能要求，國(guó)內(nèi)外對(duì)潤(rùn)滑油黏度與燃料經(jīng)濟(jì)性之間的關(guān)系進(jìn)行了大量研究[1-3]，結(jié)果表明，降低油品黏度可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的改善。但這并非意味著油品黏度越低，油品的燃油經(jīng)濟(jì)性就越好。發(fā)動(dòng)機(jī)油黏度過(guò)低導(dǎo)致無(wú)法形成有效油膜，從而造成發(fā)動(dòng)機(jī)部件磨損加劇，摩擦阻力增大，燃油消耗增加。因此，只有在發(fā)動(dòng)機(jī)所要求的最低極限黏度以上，在保證發(fā)動(dòng)機(jī)部件正常潤(rùn)滑的條件下，才可以通過(guò)降低油品黏度的方式來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。

另一方面，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，例如涂層技術(shù)的應(yīng)用，使得發(fā)動(dòng)機(jī)正常潤(rùn)滑所需的潤(rùn)滑油黏度越來(lái)越低，從而也就造成了發(fā)動(dòng)機(jī)油向低黏度發(fā)展的趨勢(shì)。目前，ILSAC正在進(jìn)行的GF-6標(biāo)準(zhǔn)的制定過(guò)程中，也加入了黏度更低的0W-16級(jí)別。同時(shí)，受日益嚴(yán)格的節(jié)能法規(guī)的影響，各汽車公司都開(kāi)始關(guān)注低黏度發(fā)動(dòng)機(jī)油的節(jié)能效果，日本更是早在2008年就已經(jīng)推出了0W-20黏度級(jí)別的機(jī)油。種種跡象表明，為了提升發(fā)動(dòng)機(jī)油的燃油經(jīng)濟(jì)性，其低黏化的發(fā)展趨勢(shì)是必然的。

3 低黏度潤(rùn)滑油的市場(chǎng)應(yīng)用情況及OEM需求

目前各國(guó)根據(jù)其汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r及經(jīng)濟(jì)水平的差別，使用的發(fā)動(dòng)機(jī)油規(guī)格也各不相同。在全球范圍內(nèi)隨著新技術(shù)和節(jié)能、減排的發(fā)展，伴隨油品質(zhì)量級(jí)別提高的綜合性能提升，以及黏度降低的趨勢(shì)異常明顯。

3.1 國(guó)際市場(chǎng)

在極度追求節(jié)能效果的日本，0W-20機(jī)油早在2008年前就已經(jīng)出現(xiàn)。目前SN/GF-5 0W-20是日本市場(chǎng)份額最高的產(chǎn)品，甚至在新車上使用更低黏度的產(chǎn)品（無(wú)API認(rèn)證）。法規(guī)方面，日本已經(jīng)提出了至2020年的輕型汽車燃料經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)到2020年，乘用車平均燃料經(jīng)濟(jì)性水平達(dá)到20.3 km/L，與2009年的16.3 km/L相比，燃料消耗量下降約20.3%。這也進(jìn)一步促進(jìn)了日本市場(chǎng)潤(rùn)滑油低黏化的發(fā)展趨勢(shì)。

受汽車公司影響，北美市場(chǎng)中低黏度潤(rùn)滑油的應(yīng)用也越發(fā)普遍。目前，美國(guó)OEM廠推薦用油中，XW-20、XW-30低黏度發(fā)動(dòng)機(jī)油已成為主流產(chǎn)品。

歐盟于2009年通過(guò)強(qiáng)制性的法律手段取代自愿性的CO2減排協(xié)議，在歐盟范圍內(nèi)推行汽車燃料消耗量和CO2限值要求和標(biāo)示制度，要求到2015年和2020年乘用車CO2排放分別達(dá)到130，95 g/km的目標(biāo)。而低黏度發(fā)動(dòng)機(jī)油的使用，有利于減少CO2的排放，這也推動(dòng)了歐洲汽車公司對(duì)低黏度油品的關(guān)注與開(kāi)發(fā)。

美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)SAE頒布的J300黏度規(guī)范已于2013年進(jìn)行修訂，將SAE 20等級(jí)的黏度下限由5.6 mm2/s修改為6.9 mm2/s，并且新增了SAE 16等級(jí)。2014年12月，XW-8和XW-12等級(jí)已由EOVC（機(jī)油黏度分級(jí)特別工作組）批準(zhǔn)通過(guò)，并于2015年1月成為正式的SAE黏度等級(jí)。這一改變也預(yù)示了發(fā)動(dòng)機(jī)油會(huì)向更低黏度發(fā)展的趨勢(shì)。

3.2 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)

長(zhǎng)期以來(lái)，中國(guó)乘用車發(fā)動(dòng)機(jī)油市場(chǎng)以5W-40黏度發(fā)動(dòng)機(jī)油的使用為主。近幾年，隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能環(huán)保的日益重視，5W-30機(jī)油的占有率迅速增長(zhǎng)，在與傳統(tǒng)5W-40平分市場(chǎng)的同時(shí)，成為新車市場(chǎng)的首選。同時(shí)，國(guó)家發(fā)布了異常嚴(yán)苛的新的乘用車燃料消耗限值要求，以及各種節(jié)能指導(dǎo)措施，汽車企業(yè)進(jìn)一步通過(guò)低黏度機(jī)油作為其整車節(jié)油的措施之一，國(guó)內(nèi)包括合資公司及自主汽車品牌，大量啟動(dòng)以節(jié)能為目的的XW-20黏度發(fā)動(dòng)機(jī)油的開(kāi)發(fā)和市場(chǎng)推廣。受政策和企業(yè)引導(dǎo)的終端車主也開(kāi)始表現(xiàn)出對(duì)具有更優(yōu)節(jié)能效果的低黏度機(jī)油的關(guān)注。預(yù)計(jì)在未來(lái)10年中，40，50高黏度級(jí)別油品的市場(chǎng)占有率將逐漸下降，而20，30低黏度油品的市場(chǎng)占有率將持續(xù)上升。

根據(jù)調(diào)查，在國(guó)內(nèi)汽車生產(chǎn)廠家中，部分日系合資公司已經(jīng)在使用SN/GF-5 0W-20機(jī)油產(chǎn)品，并計(jì)劃在3年內(nèi)完成5W-30向0W-20黏度裝填油的過(guò)渡；歐美系合資公司已經(jīng)著手準(zhǔn)備中國(guó)市場(chǎng)的0W-20產(chǎn)品；自主品牌公司也已經(jīng)開(kāi)始關(guān)注發(fā)動(dòng)機(jī)油節(jié)能，并探討SN/GF-5 0W-20的應(yīng)用可能；國(guó)內(nèi)車企機(jī)油配件的推薦已經(jīng)集中在5W-30黏度；更低黏度的機(jī)油已經(jīng)開(kāi)始在OEM領(lǐng)域使用或開(kāi)發(fā)。

對(duì)于SN級(jí)別機(jī)油的市場(chǎng)銷售中，黏度進(jìn)一步降低，5W-30機(jī)油占比約80%。預(yù)計(jì)3年內(nèi)，SN質(zhì)量級(jí)別中0W-20產(chǎn)品的份額將提升至20%。之前，我國(guó)市場(chǎng)上僅有殼牌銷售SN/GF-5 0W-20產(chǎn)品。2015年，長(zhǎng)城潤(rùn)滑油推出J700F 0W-20的產(chǎn)品，極大的提升了國(guó)內(nèi)潤(rùn)滑油品牌的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，在OEM產(chǎn)品中，長(zhǎng)城潤(rùn)滑油5W-20級(jí)別的產(chǎn)品早已作為配套用油應(yīng)用于現(xiàn)代、悅達(dá)起亞、北京奔馳-戴克等品牌車型上，產(chǎn)品性能也已得到實(shí)踐認(rèn)可，完全可以滿足相應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用需求，無(wú)需擔(dān)心使用低黏度油品可能出現(xiàn)的磨損加劇情況的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

1）汽車保有量的不斷攀升，導(dǎo)致我國(guó)石油消耗量日益升高，我國(guó)原油對(duì)外依存度已接近60%，能源短缺問(wèn)題已逐漸顯現(xiàn)。2）為了應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的能源短缺問(wèn)題，我國(guó)頒布了控制汽車燃料消耗量的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，分4個(gè)階段逐步降低乘用車燃油消耗量。3）在保證發(fā)動(dòng)機(jī)部件正常潤(rùn)滑條件下，降低油品黏度可以有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，且發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的不斷革新也促進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)油向低黏化發(fā)展。4）為了滿足節(jié)能減排的要求，歐、美、日等國(guó)家相繼推出了更低黏度的發(fā)動(dòng)機(jī)油產(chǎn)品。5）在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，5W-30產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率迅速增長(zhǎng)，已與傳統(tǒng)的5W-40產(chǎn)品平分市場(chǎng)。并且為了適應(yīng)國(guó)家發(fā)布的異常嚴(yán)苛的新的乘用車燃料消耗限值要求，以及各種節(jié)能指導(dǎo)措施，國(guó)內(nèi)包括合資公司及自主汽車品牌，大量啟動(dòng)以節(jié)能為目的的XW-20黏度發(fā)動(dòng)機(jī)油的開(kāi)發(fā)和市場(chǎng)推廣。受政策和企業(yè)引導(dǎo)的終端車主也開(kāi)始表現(xiàn)出對(duì)具有更優(yōu)節(jié)能效果的低黏度機(jī)油的關(guān)注。