国Ⅵ排放标准下DPF在重型柴油车中的应用与润滑油的选择

路博润 文

自2021年7月1日起，我国已在全国范围内全面实施重型柴油车国Ⅵa阶段排放标准，并将在2年后的2023年7月1日起开始实施国Ⅵb阶段排放标准。

据生态环境部的管理年报显示，2020年，柴油车辆所贡献的氮氧化物及颗粒物排放分别占所有移动污染源(包括机动车、船、飞机)的80%和90%以上。重型柴油车国Ⅵ标准的执行将显著改善新生产/销售柴油车辆的排放水平(见表1)，进一步改善空气质量，保护公众健康。

表1 国Ⅴ标准限值要求VS.国Ⅵ标准限值要求

据了解，除了台架评价外，国Ⅵ标准引入了整车车载法(PEMS)实验，明确了整车在实际道路行驶过程中尾气排放的评价标准与限值要求。

相比于国Ⅴ技术的升级，国Ⅵ技术升级路线更为复杂。与国Ⅴ排放标准相比，国Ⅵ标准中最令人瞩目的变化是对氮氧化物和颗粒物质量限值的加严，同时通过新指标——颗粒物数量的引入，进一步加强对颗粒物排放的限制。同时考虑到通过SCR(选择催化还原装置)处理氮氧化物的同时，不能有过多因尿素分解产生的氨气进入到大气中造成污染，因此对氨气逃逸也做出相应限制。

表2 国Ⅵ整车试验排放限值

为应对严苛的氮氧化物限值，国Ⅵ阶段重载卡车会广泛采用EGR（废气循环系统）技术来降低燃烧室温度，从而抑制氮气与氧气的反应过程，降低氮氧化物排放。但是EGR的副作用也非常明显：由于燃烧室温度降低，柴油在不充分燃烧环境中更容易形成大量的烟炱，这导致原有后处理系统已经不足以满足国Ⅵ严苛的颗粒物质量及颗粒物数量控制的要求。因此，重载卡车的后处理系统改进势在必行。增加DPF(柴油颗粒捕捉器)就是其中一项重要的技术升级。

国Ⅴ与国Ⅵ排气后处理系统

DPF上残留的沉积物

DPF过滤的颗粒主要是柴油不完全燃烧产生的烟炱(碳颗粒)。然而润滑油也是颗粒物的来源之一。由于发动机工作环境特殊，会有一部分润滑油在循环过程中进入燃烧室参与燃烧，并由排气系统排出。当经过DPF时，润滑油燃烧产生的颗粒很容易被DPF捕捉。长此以往会造成DPF堵塞。一般柴油车会采取主动或被动再生的方式将沉积在DPF表面的碳粒烧掉，但这种再生工艺对由润滑油燃烧产生的、以无机盐为主的颗粒物效果非常有限。长期工作后的DPF可能会由于无机盐灰分积累过多而无法再生，导致阻塞和发动机工作异常。因此，传统的高灰分润滑油(硫酸盐灰分＞1.0%)并不适用于国Ⅵ标准下的发动机和排气后处理系统要求。

不同灰分的润滑油路试后DPF进气口外观

为了保证复杂而昂贵的后处理装置的使用寿命，减少由于停机清灰带来的时间成本和DPF更换带来的配件成本，对国Ⅵ柴油车辆润滑油的灰分进行控制尤其重要。它能够延缓累积无机盐灰分的速度，延长DPF使用寿命，从而满足国Ⅵ排放标准要求，有效降低柴油车的使用成本。

因此，对国Ⅵ车辆的生产厂家而言，需要将润滑油灰分纳入到油品选择时的考虑范畴内，充分考察DPF对润滑油灰分的耐受能力。对润滑油开发者而言，需要对国Ⅵ排放标准下的润滑油要求具备清晰的认识，开发出适用于国Ⅵ规范柴油机的润滑油产品。对国Ⅵ车辆的终端用户而言，选择适用于国Ⅵ发动机的油品，才能在充分发挥国Ⅵ柴油车的优势的同时，提升设备寿命，降低运营成本。