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L’EVOLUZIONE DEI LUBRIFICANTI PER AUTOVETTURE

L’EVOLUZIONE DEI LUBRIFICANTI PER AUTOVETTURE. Ing. M. Manni. 20 gennaio 2010. Sommario della presentazione. 1) Scenario: le forze trainanti lo sviluppo dei lubrificanti. 2) L’evoluzione delle specifiche europee. 3) L’approccio di ENI allo sviluppo di nuovi lubrificanti.

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L’EVOLUZIONE DEI LUBRIFICANTI PER AUTOVETTURE

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Presentation Transcript


  1. L’EVOLUZIONE DEI LUBRIFICANTI PER AUTOVETTURE Ing. M. Manni 20 gennaio 2010

  2. Sommario della presentazione 1) Scenario: le forze trainanti lo sviluppo dei lubrificanti. 2) L’evoluzione delle specifiche europee. 3) L’approccio di ENI allo sviluppo di nuovi lubrificanti.

  3. Le forze trainanti lo sviluppo dei lubrificanti Long Life Fuel Economy Emissioni Lo sviluppo dei nuovi lubrificanti richiede di coniugare prestazioni elevate con la riduzione dell’impatto ambientale. Maggiore « oil durability » Riduzione attriti Biofuel Maggiore tolleranza Compatibilità con aftertreatment Basso contributo alle emissioni

  4. Le forze trainanti lo sviluppo dei lubrificanti Long Life Emissioni Lo sviluppo dei nuovi lubrificanti richiede di coniugare prestazioni elevate con la riduzione dell’impatto ambientale. Maggiore « oil durability » Riduzione attriti Fuel Economy Biofuel Maggiore tolleranza Compatibilità con aftertreatment Basso contributo alle emissioni

  5. LIMITI EMISSIONI PASSENGER CAR PM g/km EVOLUZIONE LIMITI DI EMISSIONI NEL TEMPO 0.050 Euro 3 0.025 Euro 4 0.005 Euro 5 Euro 6 NOx g/km 0.000 0.180 0.080 0.250 0.500

  6. TWC Three Way Catalyst Sistemi di aftertreatment di uso corrente e futuro DOC Diesel Oxidation Catalyst Limitazione emissioni HC, CO LNT Limitazione emissione NOx Lean NOx Trap SCR Selective Catalitic Reduction DPF Limitazione emissione PM Diesel Particulate Filter

  7. DOC SCR LNT DPF TWC Basso P BasseAsh Basso S Basso S Basso S Quadro riassuntivo esigenze sistemi aftertreatment Bassoconsumo olio

  8. Le forze trainanti lo sviluppo dei lubrificanti Long Life Fuel Economy Lo sviluppo dei nuovi lubrificanti richiede di coniugare prestazioni elevate con la riduzione dell’impatto ambientale. Maggiore « oil durability » Riduzione attriti Biofuel Maggiore tolleranza Emissioni Compatibilità con aftertreatment Basso contributo alle emissioni

  9. L’emissione di CO2 nel XX secolo

  10. Il protocollo di Kyoto Il protocollo di Kyoto è entrato in vigore il 16 febbraio 2005 Riduzione delle emissioni di anidride carbonica ed altri cinque gas serra, in una misura non inferiore al 5,2% rispetto alle emissioni registrate nel 1990 — considerato come anno base — nel periodo 2008-2012. Alla UE è richiesta una riduzione dell’ 8%.

  11. Impegno verso la riduzione della CO2 Poiché la CO2 è considerata come l’elemento di maggior impatto sul riscaldamento terrestre, il settore tecnologico e industriale è fortemente coinvolto verso l’obiettivo di riduzione dei gas serra. Circa il 25% della CO2 totale emessa nella UE è attribuibile al settore dei trasporti, dove gli autoveicoli contribuiscono per circa il 50%. La Commissione UE chiede all’ACEA l’ impegno alla riduzione media delle emissioni di CO2 dell’intera flotta di ciascun produttore a 130 g/km entro il 2015 contro i 160 g/km attuali. La riduzione partirà dal 2012 (interessando il 65% della flotta) con uno step intermedio previsto nel 2014 (75% della flotta).

  12. Emissioni di CO2 di una autovettura Relazione tra consumo di combustibile e CO2 emessa Fonte: Quattroruote

  13. Emissioni di CO2 di flotte automobilistiche Fonte: Quattroruote

  14. La “FUEL ECONOMY” e l’olio lubrificante Solo il 15% dell’energia immessa con il combustibile viene effettivamente usata per il movimento della vettura su strada e l’azionamento dei suoi accessori. Il resto dell’energia è perduta. Pertanto il potenziale di miglioramento della “fuel economy” attraverso nuove tecnologie è enorme. L’olio lubrificante può giocare un ruolo fondamentale nella limitazione della potenza perduta per attriti.

  15. 2015 2014 2011 2008 2009 2012 2007 Road Map Ambientale tempo Estrema Fuel economy Target CO2 UE: 120130 g/km E6 Elevata Fuel economy Fuel economy E5+ E5 Buona Fuel economy Tecnologia full saps Scarsa compatibilità con DPF Tecnologia mid saps Buona compatibilità con DPF Tecnologia low saps Elevata compatibilità con DPF Compatibilità con aftertreatment

  16. Le forze trainanti lo sviluppo dei lubrificanti Long Life Fuel Economy Emissioni Lo sviluppo dei nuovi lubrificanti richiede di coniugare prestazioni elevate con la riduzione dell’impatto ambientale. Maggiore « oil durability » Riduzione attriti Biofuel Maggiore tolleranza Compatibilità con aftertreatment Basso contributo alle emissioni

  17. All’inizio degli anni 2000, i costruttori hanno spinto per aumentare l’intervallo di cambio olio, che alla fine degli anni ’90, in Europa, era mediamente attestato sui 15,000 km. Molti costruttori hanno aumentato l’intervallo a 20,000 km con l’impiego di oli convenzionali. Altri costruttori (in particolare Volkswagen e BMW) hanno emanato specifiche per oli “Long Life” con più esasperate proprietà antiossidanti ed antiusura al fine di garantire sui loro autoveicoli intervalli di cambio olio teoricamente fino a 50,000 km. L’intervallo reale è stabilito da un sistema di monitoraggio volto a determinare quando l’olio si avvicina presumibilmente alla fine della sua vita utile. Oli lubrificanti “Long-Life”

  18. Esistono due tipologie di sistemi di monitoraggio: La prima tipologia di sistema rileva dei parametri rappresentativi delle condizioni operative in cui il veicolo viene esercito (ad esempio il numero di avviamenti a freddo, le temperature del motore, il livello di olio in coppa, i regimi e i carichi motore, la distanza percorsa, il tempo di funzionamento del motore) che vengono utilizzati da un algoritmo di calcolo per predire quando l’olio deve essere sostituito. La seconda tipologia di sistema, oltre alle condizioni operative, rileva anche la conducibilità elettrica dell’olio, tramite un apposito sensore. Maggiore risulta il valore di tale parametro, maggiore è la necessità di cambiare l’olio. Sistemi di monitoraggio dell’olio

  19. Le forze trainanti lo sviluppo dei lubrificanti Lo sviluppo dei nuovi lubrificanti richiede di coniugare prestazioni elevate con la riduzione dell’impatto ambientale. Maggiore « oil durability » Riduzione attriti Long Life Fuel Economy Biofuel Maggiore tolleranza Emissioni Compatibilità con aftertreatment Basso contributo alle emissioni

  20. Contaminazione da Biofuel nei motori Diesel Il fenomeno è di particolare rilevanza nei moderni motori ove è attuata una strategia di post-iniezione per la rigenerazione del DPF Il biofuel incombusto che condensa sulle pareti dei cilindri viene portato verso la coppa olio dall’azione degli anelli elastici L’olio lubrificante viene così contaminato Il biofuel tende a restare nell’olio aumentandone progressivamente la concentrazione La contaminazione raggiunge livelli elevati

  21. Possibili problemi derivanti dalla contaminazione Riduzione della viscosità dell’olio Interazione tra biofuel e additivi Maggior rischio di usura Produzione di soot con biofuel di bassa qualità Corrosione dei cuscinetti Precipitazione di morchie Depositi e ring-sticking Ossidazione e degradazione DPF soot loading

  22. Maggiori richieste prestazionali a carico dell’olio lubrificante Inseverimento delle specifiche sul lubrificante Evoluzione dell’intervallo di cambio olio Olio long life Biofuel Allungamento intervallo cambio olio Contrazione intervallo cambio olio 2006 2008 2010 2000 2002 1998 2004

  23. Le forze trainanti lo sviluppo dei lubrificanti Long Life Fuel Economy Biofuel Emissioni Lo sviluppo dei nuovi lubrificanti richiede di coniugare prestazioni elevate con la riduzione dell’impatto ambientale. Maggiore « oil durability » Riduzione attriti CONFLITTI Maggiore tolleranza Compatibilità con aftertreatment Basso contributo alle emissioni

  24. Conflitto tra le esigenze dei sistemi di aftertreatment e le prestazioni del lubrificante Protezione da usura, pulizia da depositi, contrastare conseguenze dell’EGR alto S P Ash LIVELLO basso SALVAGUARDIA SISTEMI DI AFTERTREATMENT

  25. Conflitto tra le esigenze di fuel economy e le prestazioni del lubrificante FUEL ECONOMY VII S Protezione da depositi S. aftertreatment Protezione da usura alto HTHSv LIVELLO basso FUEL ECONOMY

  26. Le forze trainanti e l’evoluzione delle specifiche FORZE TRAINANTI EVOLUZIONE SPECIFICHE Compatibilità aftertreatment Fuel economy NUOVE SPECIFICHE Long Drain INSEVERIMENTO LIMITI DI SPECIFICA Uso di Biofuel

  27. L’evoluzione delle specifiche europee

  28. ACEA C1 ACEAC2 ACEAC3 ACEAC4 H M/H M M M M M M H M M M/H VW 504.00 507.00 H H H VW 502.00 505.01 M/H M M BMW LL04 M M H MB 229.31 M/H M/H M M M M/H MB229.51 M Ford WSS-M2C934A H H Renault RN0720 M/H M M M/H GM DEXOS 1  H M H M/H GM DEXOS 2  M M/H M Fiat 9.55535 S1 M M/H M Fiat 9.55535 S2 M Nuove Specifiche Europee orientate verso fuel economy e salvaguardia sistemi di aftertreatment Fuel economy Prestazioni Comp.aftertreatment

  29. ACEA C1 ACEAC2 ACEAC3 ACEAC4 <0.2% <0.3% <0.3% <0.2% <0.05% 0.07-0.09% 0.07-0.09% <0.09% <0.5% <0.8% <0.8% <0.5% - - >6.0 >6.0 >2.9cP >2.9cP >3.5 cP >3.5 cP No chemical limits / DPF test pass testing VW 504.00 507.00 >3.5 cP >3.5 cP >0.07% <0.8% >7 +test VW 502.00 505.01 >3.5 cP <0.3% - <0.8% >6.0 >3.5 cP BMW LL04 <0.3% <0.08% <0.8% >6.0 >3.5 cP MB 229.31 <0.3% <0.08% <0.8% >6.0 >3.5 cP MB229.51 <0.2% - <0.05% <0.5% >2.9cP Ford WSS-M2C934A >6.0 >3.5 cP <0.09% <0.2% <0.5% Renault RN0720 <0.4% <0.08% <1.0% >6.0 >2.9cP GM DEXOS 1  <0.3% 0.07-0.09% <0.8% >6.0 >3.5 cP GM DEXOS 2  <0.3% <0.09% <0.8% >6.0 >2.9cP Fiat 9.55535 S1 <0.3% <0.09% <0.8% >6.0 Fiat 9.55535 S2 >3.5 cP Specifiche Europee orientate verso fuel economy e salvaguardia dei sistemi di aftertreatment Ash S P HTHSv TBN

  30. LE SEQUENZE EUROPEE ACEA A1/B1 A3/B3 A3/B4 A5/B5 C1 C2 C3 C4 Sequenze combinate A/B per benzina/Diesel Sequenze C Nessun limite chimico Limiti su Fosforo, Zolfo, Ceneri * Fuel economy

  31. EVOLUZIONE DELLE SPECIFICHE ACEA ACEA A/B-08 ACEA A/B-04 Dicembre 2008 ACEA C-07 ACEA A/B-08

  32. EVOLUZIONE DELLE SPECIFICHE ACEA • Incremento della richiesta di prestazione anti-sludge per tutte le categorie, eccetto A1/B1 M111 Sludge test

  33. EVOLUZIONE DELLE SPECIFICHE ACEA • Abolizione della prova VW TC D per la specifica A3/B3 e introduzione della più severa prova VW TDI, con limiti rilassati. • Per le restanti specifiche, incremento delle richieste prestazionali in termini di “piston cleanliness” e “ring sticking” alla prova VW TDI VW TDI cleanliness test

  34. EVOLUZIONE DELLE SPECIFICHE ACEA • Introduzione, al posto della vecchia prova OM602A, di un nuovo test motoristico per la valutazione dell’usura, impiegante un combustibile contenente il 5% FAME. OM646 Wear test limiti su usura distribuzione, usura cilindri, usura segmenti, pulizia pistoni, sludge, incremento viscosità olio

  35. EVOLUZIONE DELLE SPECIFICHE ACEA NUOVE SPECIFICHE VECCHIE SPECIFICHE ACEA C-08 ACEA A5/B5-08 ACEA C-07 ACEA A3/B4-08 ACEA A5/B5-04 ACEA A3/B3-08 ACEA A3/B4-04 ACEA A1/B1-08 ACEA A3/B3-04 ACEA A1/B1-04 Scala di severità

  36. MB 229. 3 MB 229. 5 Le specifiche per applicazioni tradizionali Evoluzione verso una maggiore eco-compatibilità Limiti chimici per compatibilità con aftertreatment Ceneri solfatate: TBN : Fosforo: Zinco: Zolfo: Cloro: min 0.8 / max 1.5 min 7.0 min 0.05 / max 0.11 min 0.04 max 0.5 max 0.0150 min 0.8 / max 1.5 min 8.0 min 0.05 / max 0.11 min 0.04 max 0.5 max 0.0150 Fuel economy min 1% min 1.7%

  37. L’approccio di ENI allo sviluppo di nuovi lubrificanti LUBRIFICANTI AD ALTA SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE

  38. LA RICERCA ENI • Il settore lubrificanti autotrazione è caratterizzato in Europa, a fronte di una riduzione dei volumi, da una esasperazione delle prestazioni motoristiche e di sostenibilità ambientale. • La Ricerca ENI è orientata allo sviluppo di lubrificanti innovativi, per rispondere alle richieste tecnologicamente più avanzate e ad un aggiornamento dei prodotti per applicazioni tradizionali. • Ciò richiede di sviluppare una nuova piattaforma tecnologica basata su sistemi di additivazione innovativi che permetta il rafforzamento delle proprietà prestazionali e il conferimento di una forte valenza di eco-compatibilità orientata ai seguenti aspetti: • compatibilità con le nuove tecnologie di aftertreatment volte alla riduzione delle emissioni allo scarico; • fuel economy ed emissione di CO2. 13

  39. La ricerca ENI ha messo a punto una nuova piattaforma di lubrificanti in grado di soddisfare ognuna delle specifiche dei protocolli ACEA “C” Messa a punto di una nuova linea di prodotti In Europa i protocolli ACEA “C” orientano le tecnologie formulative verso la compatibilità con i sistemi di aftertreatment dei gas esausti (oli Low/Mid SAPS a ridotto contenuto di ceneri, fosforo e zolfo) e verso la fuel economy. C3 C4 C1 C2

  40. Le nuove specifiche ACEA “C” C1 C2 C4 C3 Estrema Fuel economy Fuel economy Elevata Fuel economy Buona Fuel economy Tecnologia full saps Scarsa compatibilità con DPF Tecnologia mid saps Buona compatibilità con DPF Tecnologia low saps Elevata compatibilità con DPF Compatibilità con aftertreatment

  41. COMPATIBILITA’ CON DPF E CATALIZZATORI LIVELLI DI CENERI SOLFATATE (ASH) E FOSFORO (P) 1.00% P P P Ash Ash 0.75% Ash P Ash 0.50% 0.25% C3 C4 C1 C2

  42. RISPARMI DI COMBUSTIBILE OTTENIBILI PRESTAZIONI DI FUEL ECONOMY ALLA PROVA EUROPEA M111FE 3% 2% 1% C3 C4 C1 C2

  43. SPECIFICHE ADDIZIONALI CONSEGUITE La linea di prodotti destinata alla lubrificazione delle autovetture dotate di sistemi di trattamento dei gas di scarico, è in grado di soddisfare un ampio ventaglio di specifiche prestazionali dei costruttori europei. C3 C4 C1 C2 ACEA C4-08 API SM/CF RENAULT RN0720 (prevista) ACEA C3-08 API SM/CF BMW LL-04 MB 229.51 GM DEXOS 2 VW 502.00 & 505.00 ACEA C2-08 API SM/CF ILSAC GF-4 FIAT 9.55535 S1 (level) ACEA C1-08 API SM/CF

  44. Impiego di una significativa quota di BASI GP IV Minore impatto su depositi turbo e pistoni Minore impatto sulle emissioni e sui DPF CARATTERISTICHE DEI NUOVI PRODOTTI • Uso componenti innovativi di tecnologia interna: • disperdente senza cloro • antiusura senza zolfo/fosforo

  45. IMPATTO DELLE BASI SUL DPF Come evidenziato dalla nostre sperimentazioni, l’uso di basi sintetiche (GP IV) determina più basse contropressioni allo scarico, dovute ad un minore “DPF soot loading”, con i seguenti vantaggi: • Minore necessità di rigenerazione del DPF • Migliore fuel economy

  46. IMPATTO DELLE BASI SUI DEPOSITI TURBO Vi sono evidenze sul ruolo delle basi sintetiche nel limitare i depositi a livello del Turbocompressore resi critici dal crescente carico termico a cui sono soggetti i motori dell’ultima generazione

  47. IMPATTO DELLE BASI SUI DEPOSITI AD ALTA TEMPERATURA PROVA MTU - ESAME VISIVO DEI PROVINI DOPO 24h Stesso olio con basi modificate Olio ACEA C3 FULLY GP III GP III + GP IV

  48. Soddisfacimento delle severe specifiche VW • ENI si è orientata verso un olio specifico destinato esclusivamente alla lubrificazione delle autovetture Volkswagen per le quali è richiesto un prodotto di altissime caratteristiche qualitative. • Tale prodotto è caratterizzato da: • Prestazioni Longlife in grado di massimizzare gli intervalli di cambio d’olio previsti da VW. • Elevata compatibilità con i filtri antiparticolato. • Elevate caratteritiche di Fuel Economy. VW VW 504.00 VW 507.00

  49. Oli per applicazioni tradizionali con caratteristiche di eco-compatibilità Trend parco autoveicolare in Europa (stima su dati ACEA) 100 80 60 % 40 20 0 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Anno • All’avvio dell’Euro 5 (settembre 2009) una parte rilevante del parco circolante è ancora costituita da motorizzazioni che richiedono prodotti tradizionali: migliorarne la compatibilità con i convertitori catalitici e la fuel economy si traduce in un beneficio ambientale notevole per via dei volumi consistenti. Euro 5 Euro 4 Euro 0-3

  50. La Ricerca Eni ha intrapreso un’attività di profonda revisione della tecnologia dei lubrificanti per rispondere efficacemente all’evoluzione delle specifiche prestazionali europee e alle crescenti esigenze ambientali: Incremento delle prestazioni tradizionali per far fronte alle criticità derivanti dall’impiego di biofuel. Elevata compatibilità con i catalizzatori a due/tre vie attraverso una limitazione di fosforo e zolfo. Conferimento di più spiccate caratteristiche di Fuel economy. Aggiornamento degli oli per applicazioni tradizionali

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