车用润滑油应加快绿色低碳转型
文章来源：中国科学报 发布时间：2024-10-16
摘要：当前，在全球气候变化和中国“双碳”目标背景下，中国汽车产业低碳化发展已呈现必然趋势。 由工业和信息化部指导、中国汽车工程学会编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》提出，我国汽车产业碳排放总量于20
当前，在全球气候变化和中国“双碳”目标背景下，中国汽车产业低碳化发展已呈现必然趋势。
由工业和信息化部指导、中国汽车工程学会编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》提出，我国汽车产业碳排放总量于2028年左右提前达到峰值，到2035年较峰值下降20%以上。
我国作为新能源汽车产业大国，新能源汽车销量已连续9年位居全球首位。可以预见，未来10年我国节能和新能源汽车将迎来高速发展期，混合动力汽车、电动汽车占汽车年销量的比例将持续上升。
尽管如此，在未来相当长一段时间内，燃油车和新能源车仍将并存，并且燃油车处于市场主导地位。因此，车用润滑油需要加快绿色低碳转型。
内燃机油作为发动机的血液，起到润滑、冷却、清洁、防腐等关键作用，是确保发动机稳定高效运行的关键材料。
随着涡轮增压、缸内直喷等先进发动机技术的广泛应用，以及混动、氢能、生物燃料等低碳、零碳发动机技术的不断成熟，与之相匹配的内燃机油向着更节能、更环保、更长换油期的方向发展，内燃机油标准及评定台架自主化得到越来越多的重视。
其中，更节能要求发展高性能的低黏度汽油机油和柴油机油，以及混合动力发动机油；更环保不仅要求发展低硫、低磷、低灰分添加剂单剂和配方技术，生物基基础油、添加剂和配方技术，还需要研发生物柴油、氢气、甲醇、氨气等低碳、零碳燃料专用内燃机油配方技术，并采用废油再生基础油及配方技术，实现资源循环利用；更长换油期需要发展2万公里换油期的汽油机油、10万公里以上换油期的柴油机油等长寿命高性能内燃机油。
据测算，通过降低黏度、改善黏温性能、使用摩擦改进剂和多级油等方式减少摩擦，提高能量利用效率，开发的内燃机油较普通润滑油降低综合油耗1%～3%。
2023年，中国石化石油化工科学研究院参与制定的国内第一个柴油机油自主标准——D1柴油机油规格国家标准诞生。目前，研究院正在积极布局和联合开发G1汽油机油、NG1天然气发动机油等国内标准及自主评定台架。
现阶段，电动汽车在汽车结构、材料介质等方面与传统燃油车存在较大差异，而且电动汽车呈现小型化、轻量化、高效率、高电压的发展趋势，对电驱动专用润滑油提出了新的技术要求和挑战。
一是新能源汽车电驱系统的电安全性。由于电机和电控单元的存在，电驱系统结构存在电学环境，因此需要油品具有良好的电绝缘性。通过对润滑油化学组分及配方技术的系统研究，我们对电动汽车润滑油油品的电安全性能有了深入认识，并且顺利解决了这一问题。
二是油品电机绝缘材料兼容性。电机结构中包括多种类型电机绝缘材料，以及大量的铜部件。为此，我们建立了新的油品测试方法，并通过深入探究各类基础油组分和添加剂组分对电机绝缘材料性能的影响，解决了油品材料兼容性的问题。
三是用户端提高电驱系统效率、增加整车续航里程的要求。要提高电驱系统效率，可以降低油品运动黏度，同时要解决油品低黏化带来的电驱可靠性问题。我们立足添加剂分子设计与创新，开发了新能源汽车全国产化电驱动润滑油，在主流电驱平台上效率明显提高，而且兼顾了可靠性。
未来，随着电动汽车技术的不断进步，特别是在电机设计高转速、高电压的发展趋势下，油品发挥的作用越来越关键，电动汽车润滑油技术有待进一步提升。
在“双碳”背景下，车用润滑油正向低黏化发展，更加注重节能减排。润滑油标准开发日趋国际化，不仅国际标准化组织纷纷制定或研制内燃机油节能规格，而且适应国内发动机的润滑油标准正在得到越来越多行业的重视。
比如，全球润滑油试验标准小组（GLTST）及美国、法国和德国等国家纷纷开展电动汽车润滑油实验方法的研究。我国也发布了首个电驱动润滑油行业标准，目前正在积极筹备电驱动润滑油国家标准的制定工作。
一大批新能源汽车的发展，对润滑油技术产品提出了新的挑战，传统检测方法已不能满足发展需求。
以电动汽车电驱动用润滑油为例，一是客户对提高油品的电驱效率要求会越来越苛刻，油品的低黏化会是一个重要发展趋势，但需要综合评估油品超低黏化带来的新问题；二是在电驱系统高电压设计下，存在齿轮和轴承耐久性、传热特性、电性能、铜腐、材料相容性等缺乏针对性问题，因此需要开发一些新的润滑油检测评定方法，并建立试验方法与产品性能之间的有效关联，这需要行业内密切合作共同完成。
在“双碳”政策引领下，绿色低碳认证将成为润滑油脂产品的重要标签，而完善的产品规格及标准体系也是产品认证的必要基础。
与此同时，与传统燃油发动机的运行工况相比，新能源混合动力专用发动机的压缩比更高、频繁起停次数更多、中高负荷占比更大、燃油消耗更低。因此，混合动力发动机对配套发动机润滑油的抗高温沉积物、水分相容性、金属抗腐蚀性、抗磨性、节能性提出了更高要求，需要采用专用的发动机油产品为其提供可靠润滑保护。
除此之外，氢气、生物燃料、醇类等低碳零碳燃料，相较于传统的汽油、柴油等化石燃料，对发动机油的抗氧化性能、抗乳化性能、抗腐蚀性能等有着更加苛刻的要求，因此对低碳零碳燃料专用发动机油的研发提出了挑战。
（作者系中国石化石油化工科学研究院有限公司润滑油脂研究室副主任，本报记者沈春蕾根据其在2024润滑技术大会上的报告整理）
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