Identyfikatory
Warianty tytułu
Powertrain and fuel diversification – challenges for engine oils
Języki publikacji
Abstrakty
W artykule opisano powody koniecznej dywersyfikacji zespołów napędowych i stosowanych do nich nośników energii wynikające z transformacji energetycznej transportu. Prowadzone na bieżąco badania i analizy dowodzą, że zasadne jest, aby w okresie przejściowym, do czasu całkowitej elektryfikacji transportu, tłokowe silniki spalinowe nadal stanowiły główną siłą napędową w transporcie, szczególnie komercyjnym. Wiąże się to z promowaniem dekarbonizacji paliw, aby przeciwdziałać zmianom klimatu. W związku z tym paliwa o zerowej/zmniejszonej emisji ditlenku węgla, takie jak metan, wodór, etanol, metanol, a nawet amoniak, odgrywają coraz większą rolę. Powyżej wskazane kierunki zmian w zakresie zespołów napędowych i paliw mają bezpośredni wpływ na modyfikację formulacji środków smarowych stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym. W konsekwencji przemysł środków smarowych musi dywersyfikować się w kierunku środków smarowych dostosowanych do wymagań różnorodnych zespołów napędowych, mając na uwadze konieczność zwiększania ich sprawności, osiągów i trwałości przy równoczesnym zmniejszeniu szkodliwych emisji i optymalizacji kosztów produkcji. Wymaga to pokonania wielu barier związanych ze sprzecznymi oczekiwaniami stawianymi olejom smarowym np. przez silniki spalinowe, takimi jak m.in.: udział w tworzeniu emisji pierwotnej, bezpieczeństwo i niezawodność funkcjonowania układów oczyszczania spalin, a także współdziałanie z paliwami o różnym składzie. W artykule opisano wymagania stawiane przede wszystkim smarowym olejom silnikowym w zależności od typu zespołu napędowego i stosowanego do niego paliwa. Zwrócono szczególną uwagę na charakterystyczne dla określonego paliwa wyzwania, jakim musi sprostać w silniku współpracujący z nim smarowy olej silnikowy. W przypadku tłokowych silników spalinowych podkreślono konieczność rozwiązania problemu coraz większego udziału spalanego oleju smarowego w całkowitej emisji cząstek stałych. Wskazano też w tym aspekcie na zalety i perspektywy stosowania paliw syntetycznych. Omówiono do tej pory bardzo mało znane problemy, jakim musi przeciwdziałać silnikowy olej smarowy w przypadku napędów hybrydowych. Wskazano na konsekwencje i szczególne wymagania stawiane smarowym olejom silnikowym w przypadku stosowania obecnie mało spopularyzowanych, ale zdecydowanie perspektywicznych paliw, jak wodór i amoniak. W ostatniej części artykułu opisano w dużej części odmienne wymagania, jakie stawia się olejom smarowym do elektrycznych zespołów napędowych. W tym przypadku olej smarowy stosowany w skrzyniach biegów coraz częściej pełni równocześnie funkcję płynu do chłodzenia silników elektrycznych z chłodzeniem bezpośrednim. Bezpośredni kontakt oleju smarowego z elementami zespołów elektrycznych sprawia, że bardzo ważne są jego właściwości elektroizolacyjne. Generalnie olej smarowy powinien poprawić sprawność mechaniczną i zmniejszyć straty hydrauliczne przekładni w celu zmniejszenia zużycia energii elektrycznej i emisji CO2 pojazdu elektrycznego powstającej podczas produkcji energii elektrycznej. Dodatkowa trudność przy opracowywaniu środków smarowych do napędów elektrycznych polega na tym, że do tej pory nie ma sprecyzowanych wymagań technicznych dla płynów eksploatacyjnych przeznaczonych do pojazdów elektrycznych. Brak jest też wielu znormalizowanych metod badawczych i określenia zakresu niezbędnych badań przedmiotowych płynów.
The article explores the rationale behind the necessary diversification of powertrains and the energy carriers used in the energy transformation of transport. Ongoing research and analyses indicate that it practical for piston internal combustion engines to remain the primary propulsion system used in transport, commercial transport in particular, during the transitional phase leading to complete electrification of transport. The promotion of fuel decarbonization is a critical step in combating climate change. As a result, zero or low carbon fuels such as methane, hydrogen, ethanol, methanol and even ammonia are becoming increasingly significant. These developments in powertrains and fuels direct influence the necessary changes in lubricants used in the automotive industry. Therefore, the lubricant industry must diversify into lubricants designed to meet the requirements of a wide variety of powertrains. This diversification should aim to enhance efficiency, performance and durability, simultaneously reducing harmful emissions and optimizing production costs. This requires overcoming a number of barriers related to the conflicting requirements placed on lubricating oils by, e.g., internal combustion engines. These requirements include contributing to the reduction of primary emissions, safe and reliable operation of exhaust aftertreatment systems, and the interaction with fuels of different compositions. The article specifically details the requirements for engine oils, depending on the powertrains and fuels used. Particular attention was paid to the associated with the compatibility of engine oils with specific fuels. In the case of reciprocating internal combustion engines, the need to address the increasing contribution of burnt engine oils to total particulate emissions was highlighted. The advantages and future prospects for the use of synthetic fuels are discussed in this context. Additionally, the article delves into the lesser-known problems that engine oils must counteract in hybrid drive systems. The implications and specific requirements for engine oils when using currently underutilized but definitely promising fuels such as hydrogen and ammonia are discussed as well. The final section of the article extensively describes the various requirements placed on lubricating oils for electric powertrains. In electric power units, the lubricating oil used in transmissions increasingly commonly serve also the purpose of a cooling fluid for direct-cooling electric motors. The direct contact of lubricating oil with the components of electrical assemblies elevates the importance of its electrical insulating properties. In general, lubricating oils should improve mechanical efficiency and reduce hydraulic losses of a transmission in order to reduce electricity consumption and CO2 emissions of an electric vehicle generated during the generation of electricity. An added challenge in the development of lubricants for electric drive systems is the absence of specified technical requirements for fluids in electric vehicles to date. Additionally, there is a lack of standardization of test methods and definition of the scope of the necessary tests for these fluids.
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
45--54
Opis fizyczny
Bibliogr. 41 poz., rys.
Twórcy
Bibliografia
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-ff43db63-a95d-4e6a-9141-ab4bf96c756d
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.