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【编者按】为展示中国汽车工业最新科技成果,促进汽车技术进步,打造汽车产业和学术交流平台,中国汽车工程学会于2011年10月26日-28日在北京举办"2011中国汽车工程学会年会"。本届年会主题为"动力、能源与环境"。
主持人(管欣):让我们以热烈的掌声感谢国拉汉思博士。除了新能源汽车,传统动力的燃油汽车还是主体的汽车,在节能减排方面,其中最关键的一项技术就是降低摩擦,即在润滑方面的技术。下面有请雅富顿公司亚太区OEM总监托尼 罗林博士,介绍改善燃油经济性的石油添加剂技术。托尼 罗林:尊敬的各位来宾,女士们、先生们,感谢中国工程汽车学会主办方能够给雅富顿公司的团队提供这么一个机会来做演讲,给大家讲一下我们的石油添加剂技术。首先向大家介绍一下公司概况以及石油添加剂方面的技术,如何来改进效能。
雅富顿公司是1924年成立,随着并购和发展,雅富顿有了今天的规模,现在我们把发展重点放在中国。在设备制造方面,我们有一个工厂在苏州,中国市场上我们有一些制造的设备在新加坡,目标主要是放在亚洲,苏州开了一个新的研发中心,并且在日本有分部。
(如图)这是我们的市场和制造的产品,有发动机油、传动油、工业油以及燃油。绿色的部分强调了我们的主要市场,支持了燃油经济性方面的改进,有针对乘用车的、重型车的。红色部分是我们的研发。
下面讨论一下技术方面的内容。首先简单的回顾一下世界各国的燃油经济性法规,然后介绍一下燃油和燃油经济性改进、润滑油方面优化的方法以及新的技术。这些新的技术是真正可以给我们带来现实当中燃油经济性的改善的。(如图)北美、欧洲、日本的燃油经济性方面的要求,中国的标准是基于车重,第三阶段预计2015年可以达到平均6.67L/平方公里的要求。这张图上更主要的部分是来自于美国的研究结果,二氧化碳每公里排放的标准,我们可以对此进行分组。比如说日本和欧洲,他们具有非常激进的法规,北美是最不激进的,中国是比较中庸的标准。燃油消耗基于整车制造商主要的生产水平情况,我们把平均值定为6.67L/百公里,随着基数的改进,燃油的经济性在提升。
下面把重点放在润滑油方面。润滑油当然可以来抵抗摩擦,摩擦是非常重要的。这张图上可以看到摩擦所带来的传动系的损失在10%到12%左右。润滑油系统是把重力放在传动系统损失以及发动机能量损失方面。
在一些部件方面我们需要考虑润滑油对其的影响,(如图)曲线的纵轴是摩擦的系数,横轴是润滑的黏度,以及接触面的情况、油膜的厚度。左手边比较薄,到右手边油膜就变得比较厚。我们把不同的硬件类型进行确定,看传动系和引擎发动机润滑的状态。轴承主要是在混合以及弹性动态方面,变速器主要是在水利动态方面。如果我们把小的方块放在一定的位置上,再考虑传统的先进的方法,比如进行润滑优化的时候,传统的方法通常考虑的是较低剪切的方法。由于硬件的升级,在任何一种润滑的状态中,都需要结合多种机制,采取更多剪切的方法。摩擦和黏度方面的测试需要有不同的方法,根据不同的情况使用不同的技术,包括边界摩擦的测量、混合弹性动态的测试,我们使用了高剪切的黏度计,涵盖了非常广的范围。
石油添加剂可以实现高性能的燃油机的改进,比如金属的添加剂,有碳以及氢、钙等等。稀有材料单剂以及石油添加剂,有表面的活性剂、高分子以及可以进行转换的一些生产工艺。这种添加剂可以影响曲线的各个部分。这意味着什么?当我们进行车辆燃油经济性分析的时候,对曲线进行分析我们可以得到燃油经济性的相关度。我给大家展示出的是相关度的研究,我们分析了整个曲线和添加剂的组份,可以找到最主要的影响因素。有非常一大部分边际的摩擦都能满足数据的要求。比如说通过NEDC的案例和高温高剪切黏度的例子,给大家展示不同硬件中燃油经济性的改善。从中得出的曲线的评定结论是硬件可以在多种润滑的状态下运行,我们需要对多种润滑状态进行评定,给出相关性。
添加剂的组份对于润滑状态的影响,对燃油经济性来说也是非常重要的。我们发展了先进的添加剂技术来改善燃油的经济性,特别是在一些车辆的测试当中。(如图)这张图描述了耐久性的燃油经济性,能够体现润滑油经济性的一些数据。对于这些数据我并不想做具体的解释,具体的规格方面我们也是允许相应的微调,我们采用的技术对于燃油经济性方面来说是没有任何变化的。其他情况的比较就没有达到这么好的效果。这种性能在燃油经济性的保持度方面是市场第一的。
看一下梅赛德斯奔驰的例子,他们也开发出了一种新的传动系统。这样一种新的传动系统在很大程度上提高了燃油的经济效率性。我们也与合作伙伴,比如壳牌进行了很好的合作,开发润滑油技术以及提供硬件保护。我们为梅赛德斯奔驰提供了全套的解决方案,对于两种油来说,SA1黏度等级方面是一样的,在运动黏度方面是差不多,一个是14.5,另外一个是14.8。看一下黏度指数就会发现有很大的差距,燃油效率改善的驱动桥油黏度指数是188。
关于燃料添加剂的使用,我们可以通过添加剂的优化获得燃油经济性的改善。要提高燃油经济性,可以通过提高燃烧的效率或者是减少摩擦,或者是提高发动机的清洁度,或者综合上述方法来实现。(如图)这是我们在燃油摩擦方面做出的改变,可以看到摩擦改进剂FM改变的机理。通过这样的方法,可以很明显的提高燃油的经济性,同时还会产生长期的收益。从长期收益来讲,可以帮助我们在油中补充摩擦改进剂。
快速的看一下摩擦改进剂的结构。我们的摩擦改进剂尾部是比较短的,能够限制在燃油当中的溶解性,会提高摩擦改进剂表面的效率。(如图)这是行车测试的结果,是在城市道路和高速公路情况下做的测试。无论是在市区工况还是高速公路的工况上,可以看到燃油的经济性平均改善了1%。燃油摩擦改变得到的其他的收益,马力方面也有了很大的增加,增加了2.6%。可以看到加入添加剂的燃油具有更好的效率,中国汽车业面临的挑战是非常明显的,我们需要从现在的状态到2020年达到非常高的目标。这就需要更好的催化剂和添加剂的技术,实现2025年制定的关于节能减排方面的目标。
对于我们所做的一切工作都是非常有信心的,可以通过催化剂的技术和燃油经济性方面的技术,使得我们实现可持续性的交通和运动。最后感谢大家的参与。
主持人(管欣):我是学动力学的,听了之后我只能感知到托尼演讲当中的科学性,小小的润滑油确实是汽车的零部件,里面包含着非常多的科学。我相信在座的发动机和传动专家肯定感知到了雅富顿公司在润滑油设计方面先进的理念和技术。谢谢托尼的精彩演讲。
下面是技术首脑论坛,有请第一汽车集团总工程师李骏博士主持。