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许俊:壳牌道路商用车产品技术及应用方案

发布时间:2023年12月05日11:38 中物联危化品物流分会

许  俊  壳牌(上海)技术有限公司  资深产品应用专家
      谢谢主持人的介绍,我来自壳牌的润滑油业务,感谢各位领导、各位嘉宾、各位专家下午的时间,我把壳牌对于商务车道路的应用解决方案给大家做一个汇报,希望大家能感兴趣。
      大家比较关注危化品化工运输的这四个方面,有成本、效率、安全、管理。从壳牌的角度上来说更具体一点,壳牌润滑油产品能够从降本、增效、减少管理、提升安全这4个方面能帮助大家做一些什么工作,看看我们能够为这个行业的发展做一些什么贡献。
      先简单介绍一下壳牌,壳牌是一个综合性的能源公司,我来自于壳牌的润滑油业务,壳牌的润滑油业务连续16年在全球销量第一,我们专注于持续的技术和产品创新,在车辆方面和国内、国外知名的领先头部众多乘用车、商用车企业都有非常密切的合作。我们之所以这么荣幸和行业领先的工业公司和汽车公司合作,那是因为我们这么多年持续的专注于技术和创新,最简单来说我们愿意为技术创新去砸很多钱。钱和优秀的人才的投入才能跟我们的合作方一起携手研发出更好的产品,开发出更好的技术,来推动整个行业的进步。
      刚才算是一个开题,这次的演讲更加专注于柴油发动机油,刚才我也听到康迈的袁总是做轮毂的,也讲到了齿轮油,实际上我们在这方面也是非常强的,但是我今天主要还是专注于柴油发动机油。
      从全球来说也有柴油发动机油转型或者说变化的三个大的方向。油品粘度会变得越来越低,主流的粘度有很多是10W-40的,后面粘度会变得更低,会到5W-30乃至0W-20,这是在国外已经发生的事情,我相信国内很快也会出现这样的现象,所以这是第一点低粘度。
      第二点,随着国家第六阶段尾气排放法规的实施,柴机油相比以前已经脱胎换骨了,对于所有国六排放的车辆来说,他出厂就应该使用CK-4。
      第三点,长换油趋势,大家应该有很明显的感觉,以前重卡可能大概两万公里、三万公里换一次油,但是自从在2014年或者2015年,壳牌跟解放在市面上第一次合作推出了十万公里长换油的活动以来,或者说推出这个产品以来,这个趋势在市面上已经是势不可挡了,现在大家可以看到各个领先的OEM都纷纷推出了他们自己的长换油发动机油产品。
      我们简单的小结一下,低粘度,粘度变得越来越低,更低灰分的柴油发动机油,以及更长换油周期的柴油发动机油,这三个方向是全世界和中国共同拥有的发展市场转型发展。
      我们把这三个方向做一个简单的陈述,首先来看低粘度的方向,为什么要做低粘度,油品高粘度不好吗,老司机都会说油品油压要高,很喜欢高粘度的油品,但是因为我们国家包括世界其它国家在内,都有汽车油耗的法规,具体到我国来说,目前我们是处于应用GB/30510-2018这个版本的阶段,也就是处于第三阶段,预计我们应该是在2025年将会是第四阶段的燃油油耗法规,第四阶段的要求相比第三阶段来说,油耗限值平均会加严将近15%,对于我们的主机厂来说其实是一个非常大的挑战。所以主机厂目前想尽一切方法来达到这个要求,从润滑油的角度上来说,我们也可以提供一些燃油经济性的效果。我们可以非常自豪的说,从润滑油的角度上来说,包括发动机油、齿轮油和其它的一些润滑油脂,采用这种方法来提升整个车辆的燃油经济性是一种消费比最高的办法,所以各个OEM都会愿意跟壳牌合作,来开发更低粘度的发动机油的产品。
      我们来看一下国际上的动态,在低粘度方向,欧洲ACEA规格目前最低的粘度是3.5的高温高剪切粘度,但是随着低粘度的要求,很快他们就将推出更低粘度的规格,可以低到2.9到3.2,虽然从数字上来看很小,但实际上把粘度降低这么些,一方面是有很好的燃油性效果,但同时对生产润滑油的企业来说会对技术会提出很大的挑战。因为在保证粘度低的时候,还要保证长换油、磨损保护,这对我们的要求是非常高的。
      这是美国API的规格,目前CK-4的规格里面粘度是分两档,一档是高粘度的,是3.5HTHS,还有一档是2.9到3.2,这又是一个低粘度的。预计在2027年要发布的新一代API规格还会继续把粘度下调,粘度会继续降低到2.6到2.9,这对于车主能够享受到省油福利的同时,对我们的挑战也是越来越大了,所以我们也是在集中各种资源,在开发新一代发动机油的产品。
      中间主要是欧洲几家领先的OEM,比如戴姆勒、曼恩、斯堪尼亚,市场上机油的粘度是540和140比较多,目前基本上已经过渡到了以130和530粘度为主。目前也在逐渐的向更低的粘度,像20的级别,520和020的粘度在逐渐的转,我们可以预见到在未来的3年以后,欧洲市场上主流的初装机油和售后机油,都会降低到20粘度。中国目前商品还稍微有一些落后,在这方面相比国外还有一些差距。
      戴姆勒初装的机油是2.6级别的0W20的规格,在他刚刚公布的HDES2025+发动机开发的计划中已经宣布了将会采用燃油经济性更好的020的油品,会跟壳牌合作,这给了我们很大荣幸的同时,也给了我们很大的压力,这个要求非常高。
      沃尔沃目前已经在使用530的5W30 2.9粘度的产品,在未来的3年之后,他会开发出HTHS 2.3,也就是0W16低粘度的产品。斯堪尼亚也是类似,但是它会稍微高一点点,是20级别。
      就我们的了解,国内领先的头部OEM目前也正在开发2.9粘度5W30的产品,很快大家就会在市场上能看到这样的油品,当然了它会是现在一些高端车型上先装配使用,然后逐渐再渗透到全系列的产品。
      刚才我已经有讲到,低粘度是一个很好的事情,对于厂家、消费者、环境都有好处,因为它会降低燃油消耗,但是对于我们来说,这个挑战就很大了,因为我们要把低粘度和磨损保护跟发动机零部件平衡好。实际上对我们来说有两个方面的重要话题或者说重要的挑战,一个挑战是如何运用技术把燃油经济性体现出来,或者说把它测量出来,因为带来的燃油经济性的效果也就1%左右,这个时候如果轮毂台架上的测试精度不足或者说出现一点问题的话,它很容易把油品带来的燃油经济性给吃掉,所以用什么办法来衡量出燃油经济性效果,为什么这个油品比那个油品要好,能帮助大家省油,这对我们是一个很大的挑战。所以在测试技术方面,我们也是投入了很多钱很多资源,在开发更好的更精确的测试方法,这是第一方面。第二方面,从产品的配方来说,怎样能够保证油品粘度这么低,又能够很好的或者说更好的保护发动机零部件,这个时候要从基础油和添加剂两方面来攻克,拿出让消费者满意的产品。
      我这里放了一个天平,一个是Fuel Economy,另外一个是Wear或者说Durability,燃油经济性和磨损保护像一个天平的跷跷板一样,要的效果是两方面都要好,而不是说仅专注一方面,所以这就是一个很大的挑战。
      刚才说了我们在测试方面投入了很多的资源,说的更具体一点,壳牌是2017年开始在全球三大主要市场,欧洲、北美和中国找了很多的主流商务车和专业的第三方测试机构一起合作,在这些车上来使用不同的润滑油产品,最后用统计学来处理得到的原始数据,处理完之后才拿出一个可信的结果。我们在全球各个地方测试是希望我们的产品能够更加适用于在全世界各地,无论是在中国、欧洲,还是在北美,这个产品都有一致的性能表现。
      中国从2017年开始,我们跟一家头部的商用车重卡企业合作,找了17台500马力左右的重卡,当时还是国五排放的重卡,卡车,装上该装的货物,比如说危化品或者其它的物流产品,按照选择的行车使用路线实车去跑,大家可以看到这个行车使用的路线涵盖了从东部到中部到西部,从平原到高原到山地,从国道到高速公路所有的综合性路况,因为我们希望我们的产品在用户的车上,它能在所有的环境下、所有的路况下都能够适用,都能够有比较好的表现。
      这17台车平均每台车运行了将近30万公里,准确的说应该是27万公里多一点。一台车先跑12万公里,12万公里之后再把油给换掉,换上新油。再跑15-16万公里。在27万多公里路程跑完之后,我们随机选择几台车辆,并不是事先挑选的,把车辆的发动机拆下来并按照专门的评分标准对它关键的部位进行评分。
      这一页展示的是拆下来某一台六缸发动机的6个活塞积碳的表现。大家可以看到,一环案、二环案上和环草里都没有什么积碳,都比较干净,这就是我们追求的效果。
这个是主轴、弯轴和凸轮轴瓦,我们希望轴瓦没有划痕、磨损,也没有腐蚀,换句话说如果能像新能源就更好了。
      这是排气机构,左边是排气机构几个关键部位,这些关键部位在发动机运行的过程中会承受非常大的载荷,因此如果润滑油的保护效果不好的话会磨损的一塌糊涂。从这台发动机拆机效果来看,它的效果非常的好。右上角是涡轮增压器,因为涡轮增压器温度非常高,同时也需要润滑油润滑,如果油品抗高温抗氧化性能不好不够的话,积碳会非常多,会变得很脏。右下角是钢套,因为大家可能看到过发动机的钢套,经常会出现里面的横纹被磨平或者抛光的问题。但从我们的结果来看,上面横纹还是非常清晰。从侧面也证明了,这个油品对磨损的保护效果是非常的好。
      多说一句,这个油品的黏度是5W30的黏度,因为现在市面上常换油用的粘度还是140的黏度,但我们已经先一步在开发5W30的低黏度产品了。
      为什么这个产品能够达到这样的效果,油品是从添加剂和基础油两方面进行的调配。为什么这个油品能够达到这样的效果,还有一个问题,我们油品能够解决客户或者车主很关心的切实的问题,客户常换油使用的过程中经常抱怨油品消耗的很厉害,动不动要添加机油,这对产品是非常不好的。
      我们也会把我们的产品从抗挥发性方面跟市场上主流的产品进行大概的对比,这里有两条曲线图,纵轴是挥发的百分比,横轴是油品不同的黏度,蓝线是壳牌配方,红线代表市面上主流的产品,使用同样的黏度级别的油品时壳牌的抗挥发会更好,这就代表客户和车主在使用过程中不需要或者仅仅需要添加一点点的油品就够了,不需要大量的添加机油,这就是抗挥发性的效果。而这个效果是由我们自己GTL基础油,也就是天然气制油得到的基础油所带来的。
      请允许我花几十秒时间介绍一下壳牌天然气制油技术,GTL就是天然气制油的缩写。天然气制油这个技术本身并不是非常新,二战时德国为了解决自身煤多油少的问题就开发出费托合成的方法。在战后壳牌继续研究这个方法,把这个方法从实验室商业化。然后我们在卡卡尔的珍珠项目通过天然气制油技术,可以把气态的天然气生产成液态各种油的产品,包括煤油、汽油、润滑油、基础油。前面所讲到的,我们抗挥发性很好的润滑油产品用的基础油就是天然气制油的基础油所带来的。
      我们也比较过天然气制油的产品和市面上主流的合成基础油产品性能,在同等粘度级别的情况下,我们的产品是绿色标出来的,GTL的基础油粘度指数更高,这就意味着它在低温下流动效果更好,流动性更好,同时它的抗挥发效果也更好。

      将GTL基础油应用到柴油发动机中,第一能延长油品的换油周期,所以我们的产品才能达到10-15万,乃至18万公里的换油里程。第二能更好的保护尾气排放后处理装置,因为现在已经实施国6排放标准了,所以发动机里都要装颗粒捕捉器GPF和装选择性催化还原装置SCR,这些装置其实对于燃油和机油里的化学元素磷、硫非常敏感,我们用更纯净的天然气制油的基础油制成的产品,它对尾气排放后处理装置的保护也会更好,换句话说能更好的满足国家排放标准的要求。第三它更适用于低粘度的软化有产品,能够带来更好的燃油经济。

为什么要用CK?大家在国3、国4、国5阶段会用到CF、CH和CI的油品,现在要回到用CK。所谓的CK规格其实就是一个标准。这个标准怎么来的?右下角的表是油品的理化性能,包括粘度、抗挥发性能、抗泡性能等比较简单的理化性能。很多地方的油厂也能通过一些所谓的“技术”,完全能够做到他们的产品满足理化性能的要求,但除此以外,在左边我列了很多,举一个例子,比如抗氧化性Mack T-13这是什么意思?这是用Mack T-13发动机做的360小时的台架试验,把13升的发动机做360小时全速全负荷的台架试验,试验做完之后,再来考核油品一系列的表演,如果通过了,这项性能才满足,抗氧化性能才满足。
      同样对于分散性,对Mack T-11做台架试验,对于抗沉积物的试验,我需要做Caterpillar C-13和Caterpillar 1N的台架试验,只有这么多台架试验都通过,然后才能说这个产品是一个CK4的油品,而不是简单地找些金属油,找些添加剂随便调一调,满足理化性要求就可以声称是CK4的产品了。
      再举个例子,一次Mack T-13的发动机台架试验的费用差不多是120万元人民币,如果实验失败了,重来。所以一次性通过这些实验,如果运气足够好或者产品足够强,一次性通过这些实验所需要的费用是1500万美元,有这么高的研发成本是CK行业规格。对于各个OEM来说,中国市场上比较多的康度有自己的油品规格,康明斯的CES20086规格在CK-4规格要求基础上对于其他性能要求较高,康明斯的ICM实验,ICB实验,对于这些实验要求会拔高,拿这个标准作为自己的企业规格,这就是常见的很多产品除了会标有CK-4规格以外还会标有康明斯的CES20086的规格,还会标有戴姆勒的MBR8.51这个规格,这都是OEM系的规格。简单来说OEM的企标要求一般都会高于行标或者国标。
      对于CK4来说性能越来越高,所以要做的实验就越来越多。从CF-4到CG、CH、CI乃至到目前的CK和FA-4拉的货越来越多,意味着要做的实验就越来越多,为了开发这个产品花的钱就越来越多,技术要求也越来越高。
      CK-4相比CI-4规格的油品性能提升来说,对于油品后处理排放装置保护效果、腐蚀保护效果、抗氧化性能要求都会更好。这是一个雷达图,把油品性能做了分解,我们希望油品性能在各个方向革命方面都是完美的。
      这一页是形象直观地说明为什么用CK-4油品,我们做过两台巴士的道路实验,都装了DPF,如果用高灰的油品,可以看到曲线纵坐标是排气背压,横坐标是行驶里程,红线是高灰油品,差不多20万公里时排气背压就会跳得很高。为什么?因为高灰的添加剂使用完会把DPF堵塞住,这样会导致排气背压升高,升高会带来两个坏处:一是排放超标,二是大大增加油耗,所以希望用低灰的CK-4产品,国六阶段要使用低灰的CK4产品。
      最后再用两分钟时间介绍一下CK-4产品效果,首先是节油效果,我们做过燃油机密性实验,相比1540的油品来说,140和130油品分别有1%和2%的燃油经济性提高,这是一个发动机台架试验所展现出来的效果。其次是抗氧化性。前面讲到要做360小时的Mack T-13
      的发动机台架试验,实验做完之后会测量油品粘度,因为油品被氧化之后粘度会升高,所以我们希望氧化程度越低越好,氧化程度越低说明这个油品能够使用的里程更长。
      活塞沉积物是大家非常头疼的问题。刚才有讲CK4规格里有Caterpillar C13的发动机试验,此外像戴姆勒开发了自己OM501的发动机台架试验,都希望我的发动机上不出现活塞沉积物,所以他们纷纷开发了自己的发动机试验方法。同样我们也是在实验结束之后会拆开发动机,对关键的活塞、油底壳油泥和积碳程度客观评分。油泥或者积碳形成产物越少,说明油品性能就越好。CK-4机油对于磨损保护效果非常地好。
      最后一分钟时间介绍一下我们和解放合作。和解放的合作从2011年开始,2015年还在国五阶段就联合发布了,是行业内国内第一家发布十万公里长换油的发动机油产品。从2018年到2021年,和解放做了国内第一款80万公里换油的齿轮油,目前我们和解放在做的事情就是把更低粘度的FA-4 5W-30产品用到服务油上去,所以很快大家就能市面上看到壳牌生产的解放车辆的第一粘度的FA-4 5W-30产品。
      上个月壳牌和解放在北京联合发布了,我们双方用自己最领先的技术一起打造的星域概念卡车,解放把做车的本领都用上了,除了润滑油的各种低粘度,磨损保护很好的润滑油以外,我们还采用了太阳能电池板、可再生柴油、零碳排放制造的泡沫等。
      基本上我要介绍的话题已经介绍完了,所以我最后做一个总结,壳牌的技术、壳牌的产品我讲了很多,但是无论怎样的技术、怎样的产品,我们的出发点都是希望为交通运输行业,为物流行业来提升安全,降低成本,提升效率。
      我们可以看到这里画了一张车辆的图,这个图想告诉大家一整台卡车从发动机油到变速箱油,无论是自动变速箱还是手动变速箱,到车桥,中桥和后桥,润滑脂,动机冷却液,我们有全系列的产品,你需要什么,我们都有,这就是我们给大家带来的产品和专业的技术解决方案。
      我的演讲完毕,谢谢大家。

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