汽车节能技术对润滑油及其添加剂的影响探讨

袁俊洲 乔 良

（山东源根石油化工有限公司）

随着生活水平的提高，居民拥有汽车的数量也在急剧增长。2021年我国汽车保有量预计将超过3亿辆，面对如此多的汽车保有量，每年产生的能耗巨大，这无疑加重了能源短缺的问题。在此背景下，为降低汽车的能耗，各大生产企业纷纷将研发重点放在节能技术的开发上。到目前为止，已发明很多节能技术，并被应用到汽车设计或制造中［1］。这也给汽车业带来了巨大的变化，其中润滑油及其添加剂即为这些变化中的一部分。

汽车节能技术对润滑油及其添加剂的影响深远。笔者结合前人的研究成果，对汽车节能技术影响下的润滑油及其添加剂的进展状况，着重在市场需求量的变化、润滑油基础油生产工艺的改进、润滑油添加剂配方的多样化和润滑油抗磨性能的增强4个方面进行研究与分析，以期明确汽车节能技术对润滑油及其添加剂的影响力度，以便为汽车节能减排目标的实现奠定基础。

1 汽车节能技术概况

随着汽车保有量的逐年上升，能源消耗量也在迅猛增长，这势必加重能源匮乏的趋势［2］。为此，各大汽车生产企业纷纷进行节能改造，研发汽车节能技术。目前，汽车节能技术主要包括非直喷MP1贫燃、直喷等量燃烧、控制点火、可变正时及可变压缩比等类型，应用效果对比见表1［3］。

表1 汽车节能技术应用效果对比

汽车节能技术大多是从发动机着手，通过改善其运行质量来降低耗油量，其实与之息息相关的润滑油及其添加剂也会受到很大的影响［4］。

2 汽车节能技术对润滑油及其添加剂的影响

2.1 改变润滑油及其添加剂的市场需求量

润滑油的作用是保护汽车发动机，减少发动机内部各部件之间的摩擦，提高发动机运行质量，以提高对动力能源的利用率。而添加剂是一种或多种化合物，主要用来辅助润滑油，改善润滑油已有的一些特性或使润滑油增加某种新的特性，从而提高润滑油在汽车发动机系统中的工作效率［5］。因此，汽车节能技术的应用势必会改变润滑油及其添加剂的市场需求量，2009～2019年国内汽车润滑油市场规模和消费量的变化见表2。

表2 2009～2019年国内汽车润滑油市场规模和消费量的变化

由表2可知，2009～2019年我国汽车润滑油消费量呈先上升后下降的趋势。前些年，为达到汽车发动机节能降耗的目的，加大了对润滑油的应用；近几年，润滑油生产企业趋于采用天然气合成油或以高度精制基础油为配方的高质量环保型润滑油，用量随之减少［6］。基于上述情况，近些年润滑油消费量虽然下降，但其成本却在上升，销售价格也随之提高，因此市场规模呈现逐渐上升的趋势［7］。

随着生产商的研发，发现在润滑油中加入添加剂能改善性能和提高质量。应用到现在，添加剂作为高性能润滑油的关键组分，对其需求量也逐年上升［8］，由2013年的75.00万吨增长到2018年的95.90万吨（表3），年均增长4.2%。

表3 2009～2019年国内添加剂市场规模和消费量的变化

2.2 促进润滑油基础油的生产工艺改进

成品润滑油主要由基础油和添加剂组成，其中前者所占份额大于80%～95%，因而基础油的性能和质量对润滑油的影响至关重要。基础油作为原油产业链的下端产品，传统工艺是通过蒸馏从石油中提炼而成［9］。传统工艺也被称为物理加工工艺（图1）［10］：原油经常压蒸馏，蒸馏出汽油、煤油及柴油等轻质馏分；常压塔底渣油再经减压蒸馏，分离出轻、中和重质馏分油料；减压塔底渣油再经丙烷脱沥青后，制得残渣润滑油料；残渣润滑油料再经精制、脱蜡和补充精制，得到润滑油基础油。

图1 物理加工工艺过程示意图

物理加工工艺生产的润滑油基础油的黏度较高。目前，基础油根据黏度分为：Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类（PAO）、Ⅴ类（酯类），黏度逐渐递升（表4）。较高的黏度会增大发动机的摩擦力、机械的搅油阻力并提高冷起动性，从而增加燃料消耗。因此，国内润滑油基础油的生产已从高速增长阶段转向高品质发展阶段。

表4 润滑油基础油的分类

汽车节能技术促进基础油生产工艺的改进，降低了润滑油基础油的黏度［11］。目前，由于原油/原料不同，产品性能要求各异，许多新生产工艺涌现，最具代表性的有3种：化学工艺、物理化学联合工艺和临氢降凝工艺。

2.2.1 化学工艺

化学工艺的加工路线：原油→加氢裂化→催化脱蜡→加氢精制［12］，具体过程如图2所示。

图2 化学工艺过程示意图

2.2.2 物理化学联合工艺

物理化学联合工艺的加工路线有两个：原油→溶剂预精制→加氢裂化→溶剂脱蜡（加工路线一）、原油→加氢裂化→溶剂脱蜡→加氢补充精制（加工路线二）［13］，具体过程如图3所示。

图3 物理化学联合工艺过程示意图

2.2.3 临氢降凝工艺

临氢降凝工艺的加工路线：原料与氢气→加热炉→反应器→高压分离器分离反应产物与氢气→分馏塔→润滑油基础油［14］，具体过程如图4所示。

图4 临氢降凝工艺过程示意图

2.3 促进润滑油添加剂配方的多样化

汽车节能要求润滑油具有优良性能，以降低对燃料的消耗，除了上述改善润滑油基础油性能的生产工艺外，另一个着手点就是在基础油中加入各种添加剂，二者进行调和，改善润滑油已有的一些特性或使润滑油具有某种新的特性［15］，具体配方见表5。

表5 润滑油添加剂配方

在上述各类润滑油添加剂中，分散剂、黏度指数改进剂和清净剂是基础油当中最常加入的添加剂类型，占所有添加剂用量的65%以上。其中，分散剂对润滑油的作用是分散发动机油中的污物，防止污物形成沉淀；黏度指数改进剂对润滑油的作用是改善基础油黏度、黏度指数和黏温性能；清净剂对润滑油的作用是形成润滑保护膜，隔离两个表面使之活动自如。

2.4 促进润滑油的抗磨性能增强

为了满足汽车节能的要求，人们研发了多种润滑油，但在不同组合条件下其摩擦/磨损性能和摩擦系数也不尽相同。因此，为了明确润滑油的抗磨性能，需要进行四球摩擦试验，试验结果见表6。

表6 润滑油的抗磨性能

由表6可知，无论加入何种添加剂的润滑油，其抗磨性能都比基础油的抗磨性能强，由此说明汽车节能技术促进润滑油的配方升级，从而改善了润滑油磨损性能。

3 结束语

近年来，道路上的汽车越来越多，加重了我国能源匮乏的情况。在此背景下，各种汽车节能技术涌现并被广泛应用。为此，笔者探讨了汽车节能技术对润滑油及其添加剂的影响，该影响主要表现在润滑油及其添加剂市场需求量的变化、润滑油基础油生产工艺的改进、润滑油添加剂配方的多样化和润滑油抗磨性能的增强4个方面，为汽车节能技术的发展提供参考依据，以期早日实现汽车节能减排的目标。