新能源汽车及发动机润滑油.docx

新能源汽车及发动机润滑油
上海友华润滑油销售有限公司整理编辑
随着石油资源的日益紧缺、油价的高涨以及生态环境压力的不断加大，新能源逐步替代并最终取代传统能源将是大势所趋，而新能源技术也必将成为人类未来赖以生存的核心技术。2009年6月1日，国家能源局召开新能源规划发布会，对新能源主要包括太阳能、风能、水能、核能、生物能源、海洋能、地热能和氢能等。除了上述取得普遍共识的新能源之外，新能源还包括对传统能源进行技术
变革所形成的新的能源，包括煤炭的清洁高效使用、车用新型燃料以及智能电网等。
目前新能源汽车的开发已成为世界各大汽车商展示其高新技术及争夺未来市场的焦点。在我国汽车产业“十二五”规划中，新能源汽车被列为今后5年汽车行业发展的重中之重。小型化、电动化将成为我国汽车未来发展的方向。
新能源汽车的分类及发展前景
我国于2009年7月1日实施的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》中对新能源汽车的定义是：采用非常规的车用燃料作为动力来源（或者使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置）、综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括混合动力汽车、电动汽车、氢发动机汽车、燃气汽车及其他替代能源（如生物燃料、二甲醚等）汽车。
燃气汽车
燃气汽车是指用压缩天然气（CNG），液化石油气（LPG）,液化天然气（LNG）及二甲醚等作为燃料的汽车。燃气汽车由于其排放性能好，可调节汽车燃料结构，运行成本低，技术成熟，安全可靠，被世界各国公认为当前最理想的替代燃料汽车。
业内专家指出，替代燃料的作用是减轻并最终消除由于石油供应紧张带来的各种压力以及对经济发展产生的负面影响。目前，燃气仍然是世界汽车代用燃料的主流，燃气汽车在我国代用燃料汽车中所占比例达到90%。
生物燃料汽车
醇类燃料具有较高的辛烷值和氧含量，其在汽车缸内燃烧更完全，从而可有效降低尾气中有害物质的排放。用乙醇代替石油作为车用燃料已有很长的历史，其生产和应用技术都已非常成熟。目前世界上已有40多个国家不同 程度地应用乙醇汽车，有的已实现较大规模的推广。
生物柴油是一种优质清洁能源，可从各种生物质中提取。目前欧美国家在普通柴油车中使用添加小于5%（质量分数）生物柴油的技术已普遍得到认可。随着生物柴油提炼技术的日趋成熟及发动机技术的革新，其使用比例将大幅上升。
电动汽车
现在电动汽车一般可分为3类，即纯电动汽车（PEV）,混合动力汽车（HEV），燃料电池电动汽车(FCEV).其中：
PEV是完全由动力蓄电池提供电力驱动的电动汽车，其蓄电池采用铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池。其中：采用铅酸电池比汽、柴油机驱动有一定的价格优势，但体积大，笨重，充电时间长，应用面较小；镍氢电池相对使用寿命较长，但由于镍金属占其成本的60%，导致镍氢电池价格居高不下；锂离子电池技术发展很快，预计到2015年以后，其性价比有望与铅酸电池竞争而成为未来电动汽车的主要动力电池。
HEV是动力可来自2种及以上能量存储源或能量转换装置、其中至少有一种能释放电能的车辆，一般指由内燃机与电机驱动的汽车。外接充电式混合动力汽车（PHEV）是最新一代混合动力汽车类型，其在混合动力汽车上增加了纯电动行驶工况，加大了动力电池容量，使PHEV在纯电动工况下可行驶50~90km。与传统的内燃机汽车和一般的HEV相比，PHEV由于更多的依赖动力电池驱动汽车，燃油经济性进一步提高，二氧化碳和氮氢化物排放更少，近年来受到各国政府、汽车企业和研究机构的普遍关注。
FCEV是利用氢气和空气中的氧在催化剂作用下在燃料电池中经电化学反应产生的电能作为主要动力源驱动汽车。氢燃料电池是理想的清洁能源，其能量转换效率高达60%--70%。FCEV具有无机械振动、低噪声，低热辐射等优点。近年来，各大跨国汽车公司纷纷投入巨资，研发出了各种类型的FCEV.但由于燃料电池发动机的耐久性寿命短，制造成本居高不下，且对工作环境适应性很差，对气温，粉尘，一氧化碳、硫化物等都十分敏感，因此，FCEV还要经历漫长的发展过程。
氢动力汽车
氢气作为燃料是最清洁环保的能源。目前汽车应用氢燃料主要存在储氢密度小和成本高两大瓶颈。如使用稍加改进的传统内燃机，则使用氢燃料尚需解决出现的早燃、回火、敲缸、负荷高及NOX排放偏高等问题。
其他
如采用风能、太阳能等自然资源作为汽车动力源的这部分新能源汽车，其发展受制于多变的大自然，大规模发展的前景不大。
国内外新能源汽车技术发展方向
国外
目前世界各国都投入大量精力发展混合动力汽车和电动汽车.为应对石油危机的冲击,日本和巴西自20世纪70年代起开始探索替代石油的新能源，并逐步形成了各自在新能源方面的领先优势。巴西大力发展石油替代能源，制定了“全国乙醇计划”，鼓励利用甘蔗生产乙醇替代石油，并大力研制使用乙醇的新能源汽车。截止2008年底，巴西汽车年产量的75%（约1.72*106辆。
作为世界生物能源发展大国的美国，其在全球所倡导的新能源战略主要分为中短期和长期两大阶段，由对石油的补充逐步扩展到对石油的替代，其长期的发展战略更侧重于生物能源的发展和应用。
从德国新能源汽车的长远发展战略来看，在发展电动汽车的同时，其重心放在了氢能源动力汽车的发展上。
国内
我国每年新增石油需求的2/3用于交通运输业，为此较早开展了新能源汽车的研发工作。2009年我国公布汽车产业振兴的调整规划，新能源热潮更是一发不可收，电动车成为新能源汽车的主要技术路径，也承载起中国汽车工业崛起的希望。根据国务院发布的《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020）》，到2015年，我国纯电动汽车和插电式混合动力汽车的市场保有量达到5.0106辆；以混合动力汽车为代表的节能汽车销量达到世界第一，年产销量达到1.5*107辆。当前我国重点推进纯电动汽车和插电式混合动力汽车的产业化，推广普及非插电式混合动力汽车，未来将以纯电动车为主要发展方向，着力解决燃料电池的技术瓶颈。
新能源对发动机油的影响及要求
对基础油的影响
石油危机及材料科学的发展为固体润滑剂等新型润滑材料的研究和使用提供了契机，但传统的润滑油仍将存在。只是随着化工技术的进步，润滑油基础油以及生物质脂类油。
随着石油资源的枯竭，润滑油工业面临着与新能源汽车发展同样的机遇和挑战，润滑油原材料尤其是基础油的来源结构将发生大的变化。众所周知，API（美国石油学会）将润滑油基础油分为5类，其中API Ⅰ——Ⅲ类基础油为石油矿物油资源；API Ⅳ类基础油，即PAO通过化学合成，其原材料可来自煤化工或天然气等；而API V类基础油中的脂类油的来源则包括化学合成与生物质改性或者提炼。早在上世纪八九十年代，为适应环保的要求，已开展了可降解的液压油、舷外机油等生物质润滑油的探索。由于生物质油脂稳定性差、改性成本较高等因素，一直未得到大量应用，但对于菜籽油、棕榈油等生物质基础油的改性研究从未停止过。前些年世界各国在气制油（GTL）、煤制油（CTL）研究方面投入了大量的研究力量。目前SHELL公司已成功投产应用了性能介于APIⅢ类加氢基础油和PAO之间的高质量的GTL基础油。可以预见的是，PAO和脂类油也将得到更广泛的应用。
醇类燃料的影响
醇类燃料的稀释及燃烧生成的酸性物质加剧了发动机油的氧化衰变，增加了发动机活塞环、汽缸壁的磨损和腐蚀，并且对橡胶部件的密封作用产生负面影响。同时，乙醇及其燃烧生成的大量水汽易导致润滑油乳化。因此，醇类燃料的使用对发动机油提出了更高的抗氧化磨损、抗乳化及防腐防锈保护的要求。
生物柴油的影响
目前生物柴油可接受的掺烧比例还较低，通常不大于5%（质量分数），但未来生物柴油的大量使用或掺用将成为一种潮流。
生物柴油的使用同样会恶化发动机油的使用环境。由于生物柴油相比普通柴油具有更高的黏度、密度和更重的馏分，其雾化性能较差，易产生不完全燃烧现象。不完全燃烧产物窜至油底壳，易造成发动机油燃料稀释，从而加剧润滑油的变质，造成发动机油过早氧化衰变、沉积物增多，并带来发动机零部件磨损等一系列问题。生物柴油的使用对发动机油提出了更高的抗氧化、清净分散性能及磨损保护等使用要求。
气体燃料的影响
气体燃料包括天然气（CNG）、液化石油气（LPG）、二甲醚（DME）、氢气等。其共同的缺点是由于气体燃料的润滑性较差，要求发动机油具有合适的灰分含量，以弥补其在发动机凸轮挺杆润滑系统的润滑问题，起到对摩擦件的保护作用。同时由于在燃烧过程中可生成大量水汽，对防锈蚀性能提出了更高的要求，可能会需要使用专用的润滑油。
发动机油的应对
国内外添加剂\润滑油公司前期已开发出适用于CNN,LPG,二甲醚等燃气发动机的专用发动机油，也推出了相应的乙醇燃料发动机油。对生物燃料对发动机油的使用性能的影响进行了大量的研究表明，使用生物燃料对发动机油有一定的负面影响，但通过提高相应的润滑油质量规格，可较好的降低这方面的影响。
在未来汽车工业的一段长期发展过程中，生物燃料的应用（或与石油或气体燃料联合使用）将是新能源的一大特色。伴随着汽车技术的更新，在发动机油技术的发展中,也日益包含这部分元素，使得发动机油产品始终满足多种燃料的使用要求。API GF-5汽油机油规格中已经增加了对汽油机油与使用生物燃料车辆（FFV）的适应性评价试验。该实验是在汽油机油中加入10%（质量分数）的E85乙醇汽油燃料和10%（质量分数）水，搅拌均匀使其形成稳定的乳化液，以模拟汽油机油防止生物燃料燃烧后产生的水对发动机零部件的腐蚀、锈蚀作用。在PC-11柴油机油规格草案中，也正在讨论加入对掺烧部分生物柴油的适应性要求。
结论
虽然未来新能源发展方向仍然存在着许多不确定性，目前对于新能源汽车的发展方向也是仁者见仁，智者见智，但总体可归结于电动汽车（包括燃料电池汽车）、氢动力汽车和生物燃料汽车的发展。无论最终是否会归结到以电动汽车的路线发展，可再生生物燃料的应用在不久的将来必然是新能源发展的主流之一。
新能源汽车对润滑油的影响目前来看主要集中反映在发动机油上。在发动机油技术的发展中，节能减排始终是重心，并逐渐将生物燃料使用的兼容性考虑在内，以使发动机油产品始终满足汽车工业发展的需求。