世界排放標準與機油的關系

　　汽車排放法規并非只是由一系列各種污染物的最高限量組成，它還包括檢測、認定和強制執行的方法。直至目前各國汽車排放標準仍不統一，滿足一種標準的發動機即使非常清潔，也可能滿足不了另一種標準。這是因為每種標準都有其各自的檢測方法，發動機就是從滿足這些標準出發來進行設計的。

　　美國

　　具有兩個不同的法規:一個是加州排放法規，一個是聯邦EPA排放法規。加州是世界上排放控制最為嚴格的地區，比聯邦法規約提前2～3年。其發展主要歷程為：

　　①1959年開始控制汽油車尾氣CO和HC排放；

　?、?975年第一次采用法規減少臭氧（O3）排放；

　　③1978年開始按發動機型式執行排放標準，發動機型式不同，HC排放標準也不同，在5～14g/km之間；

　?、?990年提出低排放汽車（LEV）和零排放汽車標準（ZEV）；

　?、?998年，采納LEVⅠ1排放標準；

　?、?999～2003年，實施TLEV標準；

　　⑦2004年，開始實施LEVⅠ1排放標準

美國汽車排放標準與對應機油等級

　　API 汽機油標準與排放的關系

　　美國，汽油機油從1981年至1991年10年間從SF升級到SG，發動機功率提高、體積變小、熱負荷增大，進而提高機油的抗氧性、清凈分散性，換油周期延長，減少了廢油污染。

　　1990年美國通過了空氣清潔法案（CAA），要求1991～1994年排放要比1981年降低40%，為滿足這一要求，汽車制造商采取了一系列行之有效的排放控制措施，如三元催化轉換器的催化劑貴金屬量增加，長壽命火花塞和空燃比控制等。

　?、?992年，為了避免貴金屬催化劑的中毒，開始控制機油的磷含量，于是出現SH/GF-1汽油機油，磷含量≤0.12%；

　?、?993年美國的排放標準進一步嚴格，要將三元催化轉換器的保證里程從12.8×104km提高到16×104km，隨之降低磷含量，SJ/GF-2汽油機油規格產生，磷含量≤0.1%。

　?、?000年為了進一步降低排放，汽車工業要求進一步降低磷含量，但由于相關的試驗標準尚未制定，因此SL/CG-3規格磷含量仍在0.1%的水平；

　?、転榱藵M足2004年新的排放標準，因而出現了SM/GF-4規格，要求三元轉換器的催化劑貴金屬量更多，汽油機油中的磷含量和硫含量同時受到限制，磷含量≤0.05%及硫含量≤0.5%。

　　API 柴機油標準與排放關系

　　隨著柴油機油發動機功率的提高，柴油機油從CC、CD升級到CE，其高溫清凈性和抗氧性都有很大提高，還要求改善缸套及降低油耗，特別是顆粒物（PM）和NOx的排放要求。為適應法規，同時提高柴油機運行的經濟性，柴油機做了相當大的改動，如采用直噴技術、電控空燃比、減少噴油提前角、延遲噴油來降低NOx的排放，改善活塞環由矩形變為梯形，將環槽位置提高，消除燃燒死區，降低尾氣中顆粒含量。

　　①大功率柴油機使用CE過程中，出現了油粘環現象，汽車工業要求潤滑油進一步提高控制高溫沉積物的性能，為滿足1991年排放法規，于1990年發展了CF-4；

　?、?993年美國環保局（EPA）規定將柴油機排放尾氣中的顆粒含量降低到不大于0.136g/kW·h，為達到該標準，要求使用含硫量不大于0.05%的柴油，以降低硫酸鹽顆粒的含量。與此同時，所使用的柴油機的噴油壓力增大，排氣質量得到改善，但是由于燃油噴入量加大和熱負荷增強，CF-4在使用中出現了較明顯的黏度增長、濾網堵塞和磨損等問題，因此要求進一步控制因氧化和煙灰造成的黏度增長以及部件磨損方面的問題，提高活塞清凈性，為滿足1994年的排放法規要求，發展了CG-4規格，進一步延遲點火以降低NOx的排放；

　?、蹫闈M足1998年排放標準要求，發展了CH-4規格；

　?、?000年美國執行新的排放法規，要求NOx的排放指標再降低50%，但僅依靠延遲噴射的方式是很難達到排放標準的，因此新設計的柴油機采用廢氣再循環技術（EGR），要求機油耐熱、抗氧化及控制酸腐蝕能力增強，發展了CI-4規格。CI-4規格滿足2002年的排放要求。

　　美國分別于2004和2007年作了兩次調整，其排放限制更趨于嚴格，2011～2013年美國聯邦重型柴油汽車PM限制將加嚴為0.01～0.02g/ps·h，NOx限制將加嚴為0.3g/ps·h。對于重型公路車輛及其發動機，美國聯邦目前實施的排放要求是2007及以后車型年階段的要求。

　　歐洲排放法規與車用潤滑油的發展

　　歐洲的排放法規最早是在20世紀60年代由歐洲經濟委員會（ECE）提出，并于1970年開始以ECE15.00法規控制輕型汽油車的排氣污染物和曲軸箱污染物，每4～5年修訂一次。

　　ECE法規包括三類內容:第Ⅰ類限制發動機漏氣量及蒸發量占燃氣消耗量的百分數；第Ⅱ類怠速CO濃度限制，第Ⅲ類為CO、HC的排放限制。直至1984年，相繼出臺了ECE15.01、ECE15.02、ECE15.03、ECE15.04排放標準，原規定值和01號僅控制CO和HC，02號開始對NOx限制。1982年實施04號限制，規定所有投產的新型車應達標，04號對HC和NOx的限制改為合并計量，歐經委決定從1986年起采用無鉛汽油。相對于美國和日本的汽車排放標準來說，測試要求比較寬泛，因此，歐洲標準也是發展中國家大都沿用的汽車尾氣排放標準。

　　歐洲汽車排放標準

　　歐盟汽車排放標準的計量是以汽車發動機單位行駛距離的排污量（g/km）計算；同時，歐盟排放標準按汽車總重量分為兩類：不超過3.5t的輕型車和大于3.5t的重型車。輕型車不管是汽油車或柴油車，整車均在底盤測功機上進行試驗。重型車由于車重，則用所裝發動機在動機臺架上進行試驗。

　　歐盟自1988年以88/77/E1～C指令控制總重3.5t以上柴油車排氣污染物，分階段實施歐Ⅰ和歐Ⅱ標準，2000年開始分階段實施歐Ⅲ和歐Ⅳ標準，2009年實施最新的歐Ⅴ標準。歐Ⅴ指標的目標是使柴油車PM排放量比歐Ⅳ指令減少80%，NOx減少20%；汽油車NOx和HC排放量各減少25%。

　　歐洲汽車工業十分注意節能，把汽車的燃料經濟性放在首位，同時兼顧動力性和排放性能。這是由于歐洲受資源的制約，促使歐洲汽車向節能化和小型化方向發展。為了節能，歐洲汽車壓縮比一般都提高到9.5～10以上，柴油車的比例很大。此外，歐洲車小、汽缸排量小，輸出功率大，同時汽油車底殼加入潤滑油量也少；歐洲車在高速公路上行駛速度的允許極限值比美國高，可以在200km/h以上；歐洲車要求潤滑油換油周期長，一般要求小轎車達到15000km，大卡車在無苛刻條件下達到45000km。因此歐洲車用潤滑油質量要求相對比較苛刻。

　　日本排放法規與車用潤滑油的發展

　?、偃毡居?966年對新車規定CO濃度在3%以下，這是世界上第一個全國性排放法規，采用4工況控制CO。

　　②對HC的控制，1970年規定安裝曲軸箱通風裝置；

　?、?973年按排放率（g/km）限制CO、HC及NOx的排放；

　?、?975年使用11工況法。

　　日本排放法規規定了兩個數值，即平均值和最高值，任何單車或發動機的排放量不能超過最高值。在規定期間，工廠按一定比例抽檢某一型號車或發動機，所測得排放量的平均值不能超過限值規定的平均值。對于年銷量不足2000輛的汽車，則以最高值作為限值。日本在20世紀90年代，對中、重型車采用6工況法，從1994年開始采用13工況法，并于2003年和2005年分別對限值進行了調整。

　　日本重型柴油車排放限值

　　為降低各類新車排放的NOx和PM，日本國土交通省于2008年3月25日加強了尾氣排放規定，制定了全球最為嚴格的規定—《后期長期規定》，新規定于2009年10月實行，在柴油車方面，規定將NOx降低40%～65%，PM降低53%～64%；在汽油車方面，對于可能排放PM的，帶NOx吸附還原催化劑的直噴發動機汽車，將實施與柴油車同等水平的PM規定。

　　我國汽車污染物排放標準

　　與國外先進國家相比，我國汽車尾氣排放法規起步較晚，水平較低，我國的排放法規采用歐洲體系，2004年月執行歐Ⅱ，2007年1月執行歐Ⅲ，2010年1月執行歐Ⅳ，2012年1月執行歐Ⅴ。

　　中國重負荷柴油發動機排放要求及實施時間

　　從歷次排放升級的過程來看，潤滑油市場產品結構調整和汽車排放升級之間，存在著必然聯系。

　?。?）國Ⅲ排放實施對潤滑油影響:降低的硫、磷含量、保證汽車尾氣三元催化轉換器的正常使用。

　　EGR技術的應用，相應增加了發動機潤滑油的積炭和油泥污染，因此必須加強對積炭和油泥的分散能力。

　?。?）國Ⅳ排放實施對潤滑油的影響:要求發動機油配方在保護發動機的同時對后處理系統不產生影響。由于發動機燃燒存在一個NOx/PM（顆粒物）折中線，即通過機內凈化技術不能實現NOx、PM同時降低。要滿足國Ⅳ排放，國內采用兩條途徑:①EGR+顆粒捕捉/氧化方案，即以EGR為基礎，在后處理部分對微粒進行催化氧化或催化捕捉，同時通過催化器進一步降低NOx，該途徑對硫、磷、灰分敏感；②SCR技術，即通過調噴油和燃燒，盡量在機內控制微粒的產生，在后處理過程中，采用尿素水溶液對NOx進行選擇性還原的SCR技術，由于SCR需要更高的燃燒溫度，所以對氧化安定性敏感?？傮w來說，就是通過EGR、SCR控制NOx；通過氧化、捕捉、選擇性還原等手段控制PM、HC、CO和煙度。

　　采用EGR+顆粒捕捉/氧化的發動機，需要發動機油強化清凈、分散、抗磨能力，同時限制硫酸鹽灰分和硫、磷元素含量。采用SCR技術的發動機，則應更加注意抗氧化性能的提高，對灰分、硫、磷的要求可適當放寬。