汽车排放控制技术及润滑油对其影响浅析

【摘 要】随着我国经济的迅猛发展，汽车保有量在全国范围内急剧上升，人们的交通越来越便利，但同时，汽车排放污染也越来越威胁人们赖以生存的环境。因此，积极研究汽车排放控制技术，研制环保型，低排放汽车，已是刻不容缓的课题。现今，控制汽车排放的技术为机内净化和排放后处理净化两类。随着先进排放后处理技术的应用，燃油及润滑油对排放的影响也越来越凸显，排放控制对油品的质量要求也越来越高。润滑油油品如何适应先进排放后处理技术是一个正在研究的课题。

【关键词】润滑油；汽车排放；控制技术

【Abstract】With the rapid development of our country"s economy， a sharp rise in car ownership in the national scope， people more and more convenient transportation， but at the same time， vehicle emission pollution is becoming more and more people rely on environment. Therefore， positive research vehicle emission control technology， the development of environmental protection， low emission vehicles， is urgent topic. Today， the vehicle emission control technology for internal purification and pollution purification. With the application of advanced emission aftertreatment technology， fuel and lubricating oil on emissions also more and more highlights， the influence of emission control has higher requirement about the quality of the product. Lubricating oil how to adapt to the advanced emission aftertreatment technology is a research topic.

【Key words】Lubricating oil；Auto emissions；Control technology

0.引言

汽车尾气造成的污染已显而易见并越发严重，汽车排放的污染物正使蓝天变少，雾霾增多，并已对人们的健康构成威胁。所幸，人们已开始意识到污染的严重性。为了有效控制汽车尾气所带来的污染，各国都对汽车排放污染制定了相关的限制性法规，并且要求越来越严格。我国对汽车排放控制的法规也在不断加强与完善，如今，国Ⅴ标准已逐渐普及。汽车厂商为了更好发展，也在大力研发控制汽车排放污染的技术并已有成效。为了使汽车排放控制技术成效显著，一定要考虑其影响因素，并把这些不利因素降低。本文主要从润滑油方面来阐述其对汽车排放控制技术的影响。

1.汽车排放控制技术

1.1机内净化技术

1.1.1多气门技术

多气门发动机是指每一个气缸的气门数目超过两个，即两个进气门和一个排气门的三气门式；两个进气门和两个排气门的四气门式；三个进气门和两个排气门的五气门式。多气门发动机能吸进更多的空气来混合燃油，燃烧充分，更快地排出废气，排放污染少，能提高发动机的功率和降低噪音的优点，符合优化环境和节省能源的发展方向。

1.1.2燃烧系统的优化

燃烧系统的优化主要围绕两个方面：改善缸内的气流和采用紧凑的燃烧室。改善缸内气流是通过增强缸内混合气的涡流和紊流进行的，可采用螺旋进气道或利用可变的截止阀增强缸内涡流扰动，加强油气混合，实现快速和完全燃烧，降低废气排放；紧凑燃烧室可通过减少不参与燃烧的缝隙容积的措施。即将活塞第一环槽的位置上移减少活塞头部到活塞顶部的距离使燃烧室更紧凑以降低的排放。

1.1.3稀薄燃烧技术

稀薄燃烧技术是提高发动机的空燃比，传统发动机理论空燃比是14.7，稀薄燃烧的理论空燃比可以提高到25。随着空燃比的增加，尾气中的CO、HC的浓度会明显减少。此技术是降低汽油机排放提高发动机性能的主要研究方向。在稀薄燃烧技术应用的同时，通常与分层燃烧技术、紧凑的燃烧室形状、火花塞结构及布置位置的改善等技术协调应用。

1.2机外净化技术

1.2.1废气再循环控制技术

废气再循环将一定数量的废气引入发动机进气管道，利用惰性气体的高比热值及不可燃特性使发动机的燃烧温度降低氧的浓度减从而有效的控制发动机NOx的排放。但在发动机处于怠速、小负荷、低转速及冷启动工况时，废气的再循环量必须要严格控制以保证发动机的性能。

1.2.2三元催化转换器

三元催化转换器是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置。它可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的催化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应。三元催化器的转换效率最好是在可燃混合气浓度在理论空燃比14.7附近的很小的范围之内。为了提高空燃比的精确控制，必须在排气管道中安装氧传感器形成闭环控制。但在低温起动、暖机、急加减速等开环情况下，三元催化转换器效率较低，排放污染物就会增加。为了改善低温起动性能，一般采用紧凑耦合催化器。这种催化器的安装位置距发动机较近，一般体积和热容量都比较小，有利于快速起燃，热容量较小、激活时间短可显著减少冷启动阶段的HC的排放。

2.润滑油品对三元催化器的影响

润滑油称之为发动机的“血液”，润滑油在发动机的正常运行中起着至关重要的润滑作用。在汽车排放的问题上，润滑油的影响也不容小窥。经国内外的研究得出，润滑油组分及配方对排放后处理装置的性能及其耐久性有影响，从而进一步影响汽车排放。

润滑油通常由基础油添加各种添加剂调和而成。其中添加剂主要有抗氧化剂、抗磨剂、摩擦改善剂（又名油性及剂）、金属清净剂、泡沫抑制剂、防腐防锈剂、流点改善剂、粘度指数增进剂等类型。其中金属清净剂以及抗氧抗磨剂中的金属灰分以及硫、磷等对汽油发动机的三元催化转化器以及先进柴油发动机的排放后处理装置均有一定的影响。

润滑油中的磷含量主要来自于ZDDP添加剂，ZDDP添加剂是润滑油添加剂中的抗氧抗腐剂。起初，为了减少润滑油中磷对催化剂的中毒影响，主要是尽量减少润滑油油耗，而其实磷对催化剂的中毒来自两部分，一部分来自油耗，一部分是挥发性的磷。1994年，从GF-1油品规格开始，对润滑油中的磷含量进了强制限制，并于2005年进一步减到GF-4规格的磷含量要求不大于0.08%。而在GF-5规格中，对磷挥发性比例的限制进一步严格。

有报道称，对润滑油中的磷元素、硼元素对三元催化转化器的影响进行了研究。研究中用四种催化剂在同一辆车上进行实验，车辆为2002款满足欧四排放的汽车，其中两辆车使用含磷的润滑油，两辆车使用含硼的润滑油。研究发现，使用含磷润滑油的两辆车上的催化剂与使用含硼润滑油的两辆车上的催化剂相比， NO的排放较高；使用含硼的润滑油的车CO排放低，而HC排放没有明显的差异。从两辆车上取下的催化剂在模拟发动机台架上进行试验，实验结果发现，从使用含磷的润滑油的车上取下的催化剂在前期就开始失活。使用了含磷的润滑油的催化剂有磷元素的沉积，说明磷元素使催化剂中毒，从而使得使用含磷润滑油的汽车排放较高。

福特公司曾用四个已行驶较高里程的福特汽车进行了试验，试验结果表明磷含量对汽车的冷起动性能有很强的影响，并且磷含量对冷启动HC排放的影响可以潜在地影响一个汽车是否能通过排放标准认证。研究表明，低挥发性的ZDDP相对于传统的ZDDP来说，由于减少了磷对催化剂失活的影响，对HC、 NOx、CO排放有较大的影响。因此，由于润滑油中的磷含量可以引起催化剂中毒。而含硼添加剂由于具有抗磨、减摩等功效，随着环保的要求，一些润滑油厂商已经开发出一些含硼的添加剂来替代含磷的添加剂。

3.润滑油品对微粒捕集器的影响

润滑油中的硫酸盐灰分和油中的金属含量呈正比，润滑油中的金属主要来自于金属清净剂和抗氧抗磨剂ZDDP。金属清净剂主要有水杨酸盐、磺酸盐、硫化烷基酚盐等，并根据金属的不同主要有钙盐和镁盐金属清净剂。在发动机运行过程中，会有一部分润滑油会进入燃烧室参与燃烧，燃烧后，润滑油所生产的一部分无机物灰分会被废气带走，沉积在捕集器上，减小捕集器的孔径，导致发动机背压增高，会影响催化剂的起燃温度，进而影响冷起动性能；同时由于频繁的再生，会缩短后处理系统的寿命，且导致发动机功率减小。同时由于这些灰分不能燃烧掉，只能依靠物理的方法去除，据研究，低硫酸盐灰分的油可以减少捕集器上的沉积物，从而延长捕集器的寿命。在JCAP II项目中，研究发现，用低灰分的润滑油（硫酸盐灰分=1.31和0.96）比用高灰分的润滑油（硫酸盐灰分=1.70） 捕集器压力降增加小。随着发动机技术对废气排放后处理系统的依赖，低硫酸盐灰分的油品更适应发动机要求，满足未来排放法规要求。

4.结论

总之，汽车排放控制技术正快速发展着，润滑油品对排放的影响研究也在积极进行中。通过对油品的不断升级，更能利于排放控制，我们的环境问题能得到大力改善。 [科]

【参考文献】

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