农用柴油发动机实施国三标准后柴机油的升级

许阿妮，张卫星，殷晓飞，韦战立

(1.一拖(洛阳)润滑油有限公司，河南洛阳 471003；2.第一拖拉机股份有限公司，河南洛阳 471003)



农用柴油发动机实施国三标准后柴机油的升级

许阿妮1，张卫星1，殷晓飞2，韦战立2

(1.一拖(洛阳)润滑油有限公司，河南洛阳 471003；2.第一拖拉机股份有限公司，河南洛阳 471003)

阐述了非道路移动机械第三阶段排放标准实施后产生的影响，并简要介绍了排放标准实施后现阶段发动机、柴油和柴机油的发展趋势。在特定发动机上进行排放测试，测试结果和台架实验结果表明：CH-4、CI-4柴机油满足非道路国三标准的排放要求，可以替代现在使用的CF-4柴机油。

非道路国三标准；柴机油；升级

0 引言

我国农用柴油发动机从2014年10月1日起执行GB 20891-2014《非道路移动机械用柴油机排放污染物排放限值(第三阶段)》,简称为非道路国三标准。从2015年10月开始全面停止非道路用国二发动机的生产，从2016年12月1日开始全面停止销售国二非道路用移动机械，也就是说国三非道路用柴油机将彻底代替国二非道路用柴油机。此举减少了废气排放，有益于未来的可持续发展。现阶段我国发动机基本朝着电控的趋势发展，增加喷射压力，控制喷射和点火时机，并采用EGR废气再循环装置或其他排放处理装置，以降低氮氧化物含量，增加了颗粒物和酸性物质含量，导致柴机油运行环境愈加恶劣，因而柴机油需要在质量上进行升级。

作者所在公司的农用柴油发动机现在普遍使用CF-4级别的柴机油。20世纪末，由于发动机技术升级，开始采用顶环提升技术和涡轮增压系统，导致发动机内部高温高压，柴机油因而由API CD级别的柴机油升级为API CF-4级别的柴机油，以提升柴机油的热氧化稳定性和降低油耗。每次发动机技术的升级，柴机油的性能也必须得到相应的提升，以适应新技术的发展。在非道路移动机械用国三发动机取代非道路移动机械用国二发动机时，同样如此。面对API CG-4、 CH-4 、CI-4和CJ-4质量级别的升级换代用柴机油，究竟选其中哪一种值得仔细思量。

1 非道路国三标准实施后的影响

非道路国三标准对排气污染限值实施了更严格的规定。表1对非道路移动机械装用柴油机第二阶段和第三阶段排气污染限值进行对比。

由表1可以看出，道路移动机械装用柴油机第三阶段对比第二阶段，对碳氢化物和氮氧化物的含量做出了更加严苛的规定，市场占有率逐渐增大的中大功率柴油机的碳氢化物和氮氧化物排气污染限值降低了近50%，力度相当之大。因此标准的颁布对发动机技术、燃油和内燃机油未来的发展影响深远，促进了相关技术的升级和进步。

表1 非道路移动机械装用柴油机第二阶段和第三阶段排气污染限值[1-2]

2 根据柴油、排放限值、发动机技术选用柴机油

燃烧含硫柴油所形成的酸会引起气缸、缸套以及其他零部件的腐蚀性磨损，为中和柴油和柴机油氧化过程产生的酸性物质，柴机油一般偏碱性。不同质量级别的柴机油添加剂硫、氮、磷组分除满足发动机运行的要求外，在台架实验中与不同硫含量的柴油配合，共同满足相应的排放要求。

实际上，目前在非道路移动机械排放标准法规方面，美国和欧盟处于领先水平，且每一阶段所采用的限值和测量方法基本一样，只是在实施时间和管理方式上有差别。我国柴机油质量等级借鉴美国API标准，排放限值借鉴欧美标准。下面以美国为例，表2列出排放限值、发动机技术、柴油、柴机油的不断发展。

表2 排放限值、发动机技术、柴油、柴机油的不断发展(美国)[3]

从表2可以看出：随着排放法规要求的不断苛刻，美国自20世纪80年代末、90年代初以来，每4～5年推出一代新的柴油机油规格来满足更为苛刻的排放要求。 美国CJ-4质量级别的柴机油实施CatC13、Cat1N、MackT-12等台架实验时，柴油机氮氧化物含量、颗粒物含量排放限值大幅降低，因而要求柴油和柴机油中含硫、氮、磷量大幅降低，以减少硫酸盐颗粒、磷酸盐颗粒、氮氧化物排放量，并避免催化再生装置催化剂中毒，以适应美国排放法规。因而CJ-4质量级别的柴机油要求本身添加剂低硫、低氮、低磷，同时要求配套使用的柴油含硫量小于15×10-6[4]。我国柴油现行标准含硫量要求小于350×10-6，因而CJ-4质量级别的柴机油暂时无法在我国使用。由此也可以看出：随着排放法规越来越苛刻，非道路移动机械装用柴油机配套使用的发动机朝着电控和增加排放处理装置的方向，柴油朝着低硫化的方向，柴机油朝着无灰化的方向发展。

结合表1和表2：CH-4、CI-4质量级别的柴机油目前基本符合GB 20891-2014排放标准和我国燃油现状。

3 CF-4、CH-4、CI-4柴机油性能分析对比

在SAE 15W/40的黏度级别对某知名品牌CF-4 、CH-4和CI-4柴机油性能进行分析。通过运动黏度测定仪、动力黏度测定仪等多项设备测定柴机油的多项性能指标。表3 列出了测量的CF-4、CH-4和CI-4柴机油性能参数。

由此可见：CH-4和CI-4的柴机油对比CF-4柴机油来说， 高温性能、抗剪切和其他性能都得到了一定的提升，能够延长换油期，降低油耗，减少磨损，在使用中对比CF-4质量级别的柴机油优势比较明显。

表3 CF-4柴机油性能参数

4 CH-4 15W/40油品在发动机上的排放测试

4.1 试验仪器和材料

发动机4A3LR22/0735、0号柴油、某品牌CH-4 15W/40柴机油

发动机4A3LR22/0735：采用电控高压共轨+内置EGR废气循环器技术，发动机转速2 200 r/min，额定功率73.5 kW，柴油喷入方式为直喷。

0号柴油：含硫量为200×10-6，十六烷值为48.7，密度为0.853 3 g/cm3。

4.2 试验方法

根据GB 20891-2014《非道路移动机械用柴油机污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)》，使用NDIR、CLD和颗粒物测量仪等测量气体排放含量和颗粒物含量。

4.3 检测结果

发动机气体和颗粒物排放测定值见表4。和GB 20891-2014《非道路移动机械用柴油机污染物排放限值(中国第三阶段)》比较，试验结果明显符合排放标准，以此可以得出结论：4A3LR22/0735发动机使用上述型号的柴油及柴油机油，是完全能够满足现有的非道路国三排放标准。

表4 4A3LR22/0735发动机排放测定值

CI-4柴机油为CH-4柴机油的升级产品。结合CI-4柴机油Cat1R、MackT-10、T-8E等台架实验和CJ-4柴机油CATC13 、Cat1N、MackT-12等台架实验结果进行分析，CJ-4的活塞环和缸套磨损、气门装置磨损、抗氧化性能、烟灰控制、防过滤器堵塞、防止油泥产生、旧油低温泵送性等多方面性能对比CH-4柴机油更加优越，同时兼顾高低硫燃料的使用。因而CI-4柴机油同样满足现有的非道路国三排放标准。

5 结论

我国农用柴油发动机从2014年10月1日起执行GB20891-2014《非道路移动机械用柴油机排放污染物排放限值(第三阶段)》，简称为非道路国三标准。为满足排放标准的要求，发动机技术、柴油和柴机油需要不断升级，才能够满足排放标准。为适应越来越严苛的排放法规，发动机燃油喷射沿着电控和增加排放处理装置的方向、柴油沿着低硫的方向、柴机油沿着无灰化的方向发展。农用机械柴机油从20世纪末至今一直普遍使用CF-4柴机油，同样面临着升级换代。借鉴国外排放法规和台架实验的先例，并在特定机型的发动机上进行试验，并结合台架试验结果得出结论：CH-4、CI-4质量等级的柴油机油基本满足我国农用机械国三排放标准。

【1】GB 20891-2014非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三阶段，第四阶段)[S].

【2】GB 20891-2007非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第一阶段，第二阶段)[S].

【3】杨国峰，谢惊春，冯振文.API柴油机油CJ-4与CI-4规格台架对比关系的研究[J].润滑油，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】关子杰，钟光飞.润滑油应用与采购指南[M].2版.北京：中国石化出版社，2011：39-44.

江门企业参加第十届中国国际汽车商品交易会，大力开展重卡和商用车产业招商

2016中国国际汽车商品交易会于9月25—27日在上海虹桥国家会展中心隆重举行。江门市组织重卡、汽车零部件、摩托车等25家企业及有关产业园区参展，积极与世界汽车产业开展交流合作。在展会期间，江门市举办了广东江门(上海)汽车产业合作交流会，积极宣传江门投资环境，围绕重卡和商用车产业大力开展招商引资。

新技术新产品高调亮相，江门企业显身手

此次是江门市首次组团参加中国国际汽车商品交易会，也是近年来我市企业外出参展规模最大的一次。江门展区布设总面积1 128 m2，共25家企业参展，涉及摩托车及零配件、汽车零配件、特种车辆、新能源汽车等行业，在江门展区集中展示了摩托车、转向器、发动机、充电桩、叉车在内的上百种产品。其中，大冶、气派等江门摩托车企业为本次展会带来了全新的概念车型。地尔汉宇电器股份有限公司带来了自主研发的充电桩、充电机、驱动器、电机等展品，彰显了进军新能源汽车的雄心。牛力机械制造有限公司则展出了16.5吨的叉车。

为推介江门市汽车商品及汽车产业投资环境，江门市布设了江门、台山、鹤山城市投资环境推介特装展位，重点推介江门市广东重型商用车产业基地(台山核心区)和鹤山市专用车产业基地。

以会招商，提升江门重卡和商用车产业基地影响力

9月25日下午，由商务部投资促进事务局、赛迪顾问股份有限公司指导，江门市政府主办，中国汽车改装用品协会、中汽认证中心、广东省汽车行业协会协办的“广东江门(上海)汽车产业合作交流会”在上海虹桥国家会展中心举行。

本次交流会邀请了中国汽车工业协会、北京理工大学、上海交大、同济大学等一批知名的机构和科研单位，比亚迪、奇瑞、北汽新能源、上汽申沃、安凯客车、金龙客车、威马汽车等一批国内知名的汽车整车及零部件生产企业，约200多人参加。

本次交流会重点推介“广东(江门)重卡和商用车产业集群”整体情况，围绕“重点平台、重点产业、重点项目”推介江门发展规划、产业基础、招商优势、投资政策等。而且，中汽认证中心与台山市签订合作框架协议；中国汽车改装用品协会与鹤山工业城签订合作框架协议。

交流会上，江门市副市长许晓雄着力推介江门投资环境，介绍了江门发展汽车产业的巨大潜力。“作为‘珠西枢纽’，江门拥有得天独厚的区位优势。江门与港澳及珠三角城市群将形成1小时生活圈，非常适合汽车研发机构、汽车整车及零部件企业布局华南市场或者开拓国际市场。江门工业基础雄厚，产业配套条件完善，形成了轨道交通、新材料、新能源等战略新兴产业，以及食品、纺织、造纸、化工、建材等传统产业构成的完整的轻重工业体系，年工业产值规模近5 000亿元”。许晓雄说。

许晓雄副市长进一步指出，汽车产业是制造水平的象征。一直以来，江门市委、市政府十分重视汽车产业的发展，在《江门市发展先进(装备)制造业工作纲要》暨五大行动方案中，明确了轨道交通装备、汽车及零部件、中小型船舶和特种船舶修造业等现有行业为江门市先进装备制造业发展的重点，将重卡及商用车产业列入“十三五”期间重点打造的产业集群之一。目前，江门拥有各类重卡及商用车企业317家，其中，规模以上企业90家，包括世界最大半挂车专用零部件生产商富华集团、中国摩托车领军企业大长江集团、中国知名特种车制造商中集车辆、中国兵器集团旗下的广东建成等一批知名企业，2015年工业产值361亿元。并初步形成了以鸿特精密、科世得润、迪生力汽配、捷士克汽配等重点企业为核心的零部件制造产业集群。未来10年，江门将致力建设“立足华南、面向全国、辐射亚太”的重卡及商用车千亿产业集群。

商务部投资促进事务局林若尘处长寄语江门要抢抓汽车产业机遇加快发展，推动江门经济社会再上新台阶。中国汽车工业协会秘书长助理夏胜枝发表了题目为“中国汽车产业发展趋势及华南汽车发展机遇”的主题演讲。北京理工大学教授、新能源汽车研究院院长王文伟对新能源汽车产业政策及技术发展趋势作了深入报告，为江门企业下一步发展新能源汽车指明了方向和路径。北京赛迪经略企业管理顾问有限公司副总裁封殿胜博士则对广东(江门)重卡与商用车产业集群规划作了详细的分析和探讨。

(来源：俞庆华)

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

许阿妮(1982—)，女，学士，工程师，主要从事润滑油液和发动机冷却液的研究与应用。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