发动机油低黏化发展趋势

赵江

（中国石化润滑油有限公司）

为应对日益严重的能源危机，各国相继出台了相应的汽车排放和节能政策法规以促进节约能源。有关研究表明，汽车燃料燃烧释放的能量中大约有20%～25%被零部件间的摩擦所消耗，这也促使发动机厂家和汽车厂家寻求降低摩擦消耗的方法。低黏度润滑油技术的使用，可以有效降低各摩擦副之间的摩擦磨损，改善燃油经济性，而且其成本要远远低于其他方法。随着发动机加工工艺越加精细，以及新的改善边界润滑技术的使用，使得发动机对润滑油黏度的要求越来越低，这也进一步促进了发动机油向低黏化的发展。

1 国内发动机油低黏化发展和节能法规

从2004—2014年，随着经济的发展，我国汽车产销量持续快速增长，尤其是2009年以来，我国持续成为全球最大汽车产销国。至2014年，我国汽车产量已突破2 300万辆，在2014年底，全国民用机动车保有量达到2.64亿辆，其中，汽车达1.54亿辆，平均每百户家庭拥有25辆私家车。如图1和图2所示。

汽车保有量的不断攀升，导致我国石油消耗量日益升高。近年来，我国石油及天然气能源开采量的月度同比增长比例持续低于汽车制造业的增长，换而言之，我国能源的自给供应量难以维持日益增长的汽车能源需求量，由此导致石油对外依存度不断升高。数据显示，早在2009年，我国原油对外依存度就已突破50%的警戒线，至2012年，该数据升至56.4%，2014年更是高达59.5%。

为了延缓能源危机的出现，我国相继颁布了一系列节能环保相关的政策法规，包括对汽车燃油消耗量的限值规定。自2004年颁布我国第1项旨在控制汽车燃料消耗量的强制性国家标准GB19578—2004《乘用车燃料消耗量限值》开始，到目前为止，我国已经颁布了4个阶段的燃油消耗量限值规定，第五阶段标准的制定工作也已经开展。其中，前2个阶段采用按质量分组的单车燃料消耗量评价体系。第三阶段标准开始不再以单一车型为评价对象，而是引入“企业平均燃料消耗量目标值”的概念，将汽车企业作为整体进行评价。相比第二阶段消耗量标准，已公布的第三阶段消耗限值下降了20%，其中大排量汽车限值下降了30%。第四阶段标准沿用第三阶段标准采用的“车型燃料消耗量限值+企业平均燃料消耗量目标值”的评价体系，分别加严单车燃料消耗量限值和企业平均目标值要求，通过对单车和企业同时考核，实现2020年国产乘用车平均油耗降至5.0 L/100 km的《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020年）》目标。

2 节能润滑油的要求及发展趋势

随着世界各地日趋严格的排放和节能法规的相继出台，发动机厂和汽车厂对各摩擦部件减摩性能的要求越来越高。而在改善燃料油消耗和排放的途径中，通过润滑油配方技术来改善燃油经济性的成本要远远低于其他方法，如改变发动机设计、改善燃料品质等，所以将节能内燃机油作为装车油的OEM厂商越来越多，燃油经济性已经成为目前发动机生产厂、汽车生产厂和润滑油生产厂共同关注的重要内容。

同时，人们对轿车发动机油节能规格的关注要高于重负荷柴油发动机油，这主要是由于在轿车中，由处于边界润滑状态的阀系产生的摩擦损失约占25%左右，通过降低阀系的摩擦损失可以达到显著的节能效果。另外，轿车常常处于低速、低载荷运行状态，由发动机产生的摩擦损失占有很大比例（约65%），所以通过内燃机油改善燃油消耗效果明显；而重负荷柴油发动机常常处于中高载荷状态，汽车的主要能量损失来自于风阻和轮胎滚动阻力，发动机润滑油性能的改变对其燃油消耗影响较小，因此目前内燃机油行业组织建立或采用的节能台架试验均是针对汽油机油的。

为了满足日趋苛刻的节能要求，国内外对润滑油黏度与燃料经济性之间的关系进行了大量研究[1-3]，结果表明，降低油品黏度可以提高发动机输出功率，有利于发动机燃油经济性的改善。但这并非意味着油品黏度越低，油品的燃油经济性就越好。发动机油黏度过低导致无法形成有效油膜，从而造成发动机部件磨损加剧，摩擦阻力增大，燃油消耗增加。因此，只有在发动机所要求的最低极限黏度以上，在保证发动机部件正常润滑的条件下，才可以通过降低油品黏度的方式来提高发动机的燃油经济性。

另一方面，随着发动机技术的不断发展，例如涂层技术的应用，使得发动机正常润滑所需的润滑油黏度越来越低，从而也就造成了发动机油向低黏度发展的趋势。目前，ILSAC正在进行的GF-6标准的制定过程中，也加入了黏度更低的0W-16级别。同时，受日益严格的节能法规的影响，各汽车公司都开始关注低黏度发动机油的节能效果，日本更是早在2008年就已经推出了0W-20黏度级别的机油。种种迹象表明，为了提升发动机油的燃油经济性，其低黏化的发展趋势是必然的。

3 低黏度润滑油的市场应用情况及OEM需求

目前各国根据其汽车产业发展状况及经济水平的差别，使用的发动机油规格也各不相同。在全球范围内随着新技术和节能、减排的发展，伴随油品质量级别提高的综合性能提升，以及黏度降低的趋势异常明显。

3.1 国际市场

在极度追求节能效果的日本，0W-20机油早在2008年前就已经出现。目前SN/GF-5 0W-20是日本市场份额最高的产品，甚至在新车上使用更低黏度的产品（无API认证）。法规方面，日本已经提出了至2020年的轻型汽车燃料经济性标准，预计到2020年，乘用车平均燃料经济性水平达到20.3 km/L，与2009年的16.3 km/L相比，燃料消耗量下降约20.3%。这也进一步促进了日本市场润滑油低黏化的发展趋势。

受汽车公司影响，北美市场中低黏度润滑油的应用也越发普遍。目前，美国OEM厂推荐用油中，XW-20、XW-30低黏度发动机油已成为主流产品。

欧盟于2009年通过强制性的法律手段取代自愿性的CO2减排协议，在欧盟范围内推行汽车燃料消耗量和CO2限值要求和标示制度，要求到2015年和2020年乘用车CO2排放分别达到130，95 g/km的目标。而低黏度发动机油的使用，有利于减少CO2的排放，这也推动了欧洲汽车公司对低黏度油品的关注与开发。

美国汽车工程师协会SAE颁布的J300黏度规范已于2013年进行修订，将SAE 20等级的黏度下限由5.6 mm2/s修改为6.9 mm2/s，并且新增了SAE 16等级。2014年12月，XW-8和XW-12等级已由EOVC（机油黏度分级特别工作组）批准通过，并于2015年1月成为正式的SAE黏度等级。这一改变也预示了发动机油会向更低黏度发展的趋势。

3.2 国内市场

长期以来，中国乘用车发动机油市场以5W-40黏度发动机油的使用为主。近几年，随着国家对节能环保的日益重视，5W-30机油的占有率迅速增长，在与传统5W-40平分市场的同时，成为新车市场的首选。同时，国家发布了异常严苛的新的乘用车燃料消耗限值要求，以及各种节能指导措施，汽车企业进一步通过低黏度机油作为其整车节油的措施之一，国内包括合资公司及自主汽车品牌，大量启动以节能为目的的XW-20黏度发动机油的开发和市场推广。受政策和企业引导的终端车主也开始表现出对具有更优节能效果的低黏度机油的关注。预计在未来10年中，40，50高黏度级别油品的市场占有率将逐渐下降，而20，30低黏度油品的市场占有率将持续上升。

根据调查，在国内汽车生产厂家中，部分日系合资公司已经在使用SN/GF-5 0W-20机油产品，并计划在3年内完成5W-30向0W-20黏度装填油的过渡；欧美系合资公司已经着手准备中国市场的0W-20产品；自主品牌公司也已经开始关注发动机油节能，并探讨SN/GF-5 0W-20的应用可能；国内车企机油配件的推荐已经集中在5W-30黏度；更低黏度的机油已经开始在OEM领域使用或开发。

对于SN级别机油的市场销售中，黏度进一步降低，5W-30机油占比约80%。预计3年内，SN质量级别中0W-20产品的份额将提升至20%。之前，我国市场上仅有壳牌销售SN/GF-5 0W-20产品。2015年，长城润滑油推出J700F 0W-20的产品，极大的提升了国内润滑油品牌的行业竞争力。同时，在OEM产品中，长城润滑油5W-20级别的产品早已作为配套用油应用于现代、悦达起亚、北京奔驰-戴克等品牌车型上，产品性能也已得到实践认可，完全可以满足相应发动机的使用需求，无需担心使用低黏度油品可能出现的磨损加剧情况的发生。

4 结语

1）汽车保有量的不断攀升，导致我国石油消耗量日益升高，我国原油对外依存度已接近60%，能源短缺问题已逐渐显现。2）为了应对日益严重的能源短缺问题，我国颁布了控制汽车燃料消耗量的强制性国家标准，分4个阶段逐步降低乘用车燃油消耗量。3）在保证发动机部件正常润滑条件下，降低油品黏度可以有效提高发动机的燃油经济性，且发动机技术的不断革新也促进了发动机油向低黏化发展。4）为了满足节能减排的要求，欧、美、日等国家相继推出了更低黏度的发动机油产品。5）在国内市场，5W-30产品的市场占有率迅速增长，已与传统的5W-40产品平分市场。并且为了适应国家发布的异常严苛的新的乘用车燃料消耗限值要求，以及各种节能指导措施，国内包括合资公司及自主汽车品牌，大量启动以节能为目的的XW-20黏度发动机油的开发和市场推广。受政策和企业引导的终端车主也开始表现出对具有更优节能效果的低黏度机油的关注。