Nova categoria de desempenho PC-12
Nova categoria de desempenho PC-12 – A introdução de novos regulamentos de emissões nos EUA está gerando mudanças significativas no motor a diesel de serviço pesado e no hardware de pós-tratamento de escapamento. Isso levou os fabricantes de motores a solicitar API para uma nova categoria de desempenho de óleo de motor a diesel para serviço pesado, PC-12, para garantir que os lubrificantes continuem a fornecer proteção de hardware suficiente. David Brass, consultor líder da Infineum Industry Liaison, fornece uma atualização sobre o progresso do PC-12 e explora os desafios que podem ser esperados.
Nos Estados Unidos, as regulamentações que determinam as emissões de caminhões pesados estão definidas para ficar mais rígidas. O Plano de Caminhões Limpos da Agência de Proteção Ambiental (EPA) estabelece uma série de regulamentos que serão desenvolvidos nos próximos três anos para reduzir a poluição de caminhões e ônibus, começando no ano modelo (MY) 2027. Esta iniciativa da EPA regulará uma série de poluentes emissões, incluindo hidrocarbonetos, material particulado e monóxido de carbono. Porém, o que tem o maior impacto no hardware de veículos pesados é a redução das emissões de óxidos de nitrogênio (NOx) de 0,20 g/bhp-hr atuais. Para os regulamentos da EPA, isso exigirá uma redução de 82,5% no NOx para ciclos de direção em rodovias e adicionará um novo parâmetro de um ciclo de carga baixa para imitar a direção local e do tipo parada/partida. Ao mesmo tempo, outras ações na redução de NOx vêm do California Air Resources Board (CARB), que também estabeleceu novos limites ultrabaixos de NOx para reduzir as emissões em 75% e 90% dos requisitos atuais em 2024 e 2027, respectivamente.
Esses regulamentos mais rígidos reduzem as emissões em uma ampla gama de condições operacionais, incluindo o novo limite de carga baixa projetado para reduzir as emissões de caminhões ociosos.
A severidade e os cronogramas para os dois regulamentos de emissões são fáceis de ver em forma de gráfico.
Além disso, esses limites também exigem uma vida útil mais longa para equipamentos de pós-tratamento e dispositivos de emissões e para que os motores sejam cobertos por garantias mais longas.
Redução de emissões de gases de efeito estufa
A EPA também está reduzindo as emissões de gases de efeito estufa (GEE) por meio de seus requisitos de GEE Fase 2. Este regulamento abrange os anos modelo 2021-2027 para semi-caminhões, picapes grandes, vans e todos os tipos e tamanhos de ônibus e caminhões de trabalho. A EPA diz que espera que os padrões finais diminuam emissões de CO2 em aproximadamente 1,1 bilhão de toneladas métricas e redução do consumo de petróleo em até dois bilhões de barris ao longo da vida útil dos veículos vendidos no programa. Isso levou os fabricantes de veículos a prestar atenção à aerodinâmica, pneus e sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) em seus veículos. De acordo com a EPA, tratores combinados e veículos profissionais respondem por aproximadamente 85% do uso de combustível e das emissões de GEE no setor de caminhões pesados. E, em um esforço para reduzi-los ainda mais, a Fase 2 de GEE exige que essas classes de veículos atinjam 4-5% de consumo de combustível e melhoria de CO2 em relação aos veículos MY 2017 provenientes apenas do motor.
Essas regras de GEE provavelmente conduzirão a mudanças na tecnologia de hardware, como melhorias na tecnologia de combustão, tratamento de ar e pós-tratamento de emissões, bem como o uso mais amplo de sistemas de recuperação de calor residual e lubrificantes de baixa viscosidade. Olhando para o futuro, espera-se que a EPA estabeleça padrões atualizados de GEE assim que MY 2030, no que será a esperada Fase 3 de GEE.
Claramente, podem ser esperadas mudanças significativas na tecnologia de motores a diesel para serviço pesado. E, para garantir que os lubrificantes continuem a proteger os motores e o hardware do sistema de pós-tratamento por períodos mais longos, a Associação de Fabricantes de Motores (EMA) solicitou uma nova categoria de óleo de motor – PC-12 – para veículos MY 2027, visando uma data de primeira licença de 1º de janeiro de 2027.
PC-12 duas novas categorias
O trabalho já está em andamento no desenvolvimento do PC-12, que deverá trazer duas novas categorias que se alinham com a divisão de viscosidade que existe hoje com API CK-4 e FA-4. A primeira, categoria API ‘C’ (PC-12A), provavelmente manterá os níveis mínimos de viscosidade de alta temperatura e alto cisalhamento (HTHS) existentes e será compatível com versões anteriores de categorias mais antigas. A segunda categoria API ‘F’ de menor viscosidade HTHS (PC-12B) provavelmente se estenderá até o limite de 2,6 cP para permitir o uso de graus de viscosidade SAE XW-20, visando melhorar ainda mais a economia de combustível. Essa categoria é direcionada para uso em mecanismos modernos e futuros e não será compatível com versões anteriores do API para categorias mais antigas.
O progresso da PC-12
O progresso está em andamento no desenvolvimento dos seguintes testes novos e de substituição para as novas categorias:
Proteção contra desgaste: Dois testes de desgaste estão sendo propostos para adição ao PC-12. Primeiro, o teste de desgaste Ford 6.7L Valvetrain foi introduzido pela Ford para a especificação Ford WSS M2C171-F1 para ajudar a garantir que os óleos do motor protegessem o trem de válvulas de sua plataforma de motor 6.7L. Este desenvolvimento de teste de motor está atualmente trabalhando para garantir um fornecimento confiável de peças de teste de motor a longo prazo, convertendo para a mais recente plataforma de motor MY 2023 6.7L. Além disso, o Detroit Diesel DD13 Scuffing Test foi desenvolvido durante o período PC-11 para tratar de problemas relacionados a arranhões no cilindro de potência com fluidos de baixa viscosidade. Embora não incluído no PC-11, foi adicionado às especificações Daimler Truck e Detroit Diesel.
Resistência à oxidação: é necessária uma proteção aprimorada contra a oxidação, pois os motores ficam mais quentes e os OEMs procuram manter os intervalos de troca de óleo aos quais estão acostumados com o PC-11 nessas condições mais severas. Isso significa limites mais rígidos no teste Volvo T-13.
Proteção pós-tratamento: Limites químicos mais rígidos também podem ajudar a reduzir o envenenamento do sistema pós-tratamento. As metas atuais de 0,10% máximo de fósforo (P), 0,35% máximo de enxofre (S) e 0,9% máximo de cinzas sulfatadas (SASH) foram solicitadas pela EMA como uma posição de compromisso entre as diferentes necessidades dos membros OEM.
Alguns OEMs sugeriram que os seus próprios limites de especificação para elementos químicos serão ainda mais rígidos em níveis de 0,08% max P, 0,3% max S e 0,8-0,9% SASH e possivelmente incluirão novos limites para potássio e sódio.
Um membro da Engine Manufacturers Association – EMA também solicitou considerar a adição de um parâmetro de redução do teor de fósforo, com base em preocupações sobre a redução da proteção de durabilidade da quantidade reduzida de fósforo no óleo e o potencial de envenenamento do sistema de pós-tratamento por certos tipos de componentes de fósforo.
Proteção dos selos: A proteção para selos de nitrilo hidrogenado foi solicitada para ser adicionada como um material adicional a ser alinhado com os materiais de selos que são usados atualmente nas especificações da ACEA (Associação Europeia dos Construtores de Automóveis).
Testes de substituição: O teste de controle de aumento de viscosidade induzido por fuligem Mack T-11 será substituído por um teste de controle de viscosidade de fuligem Cummins, que deverá substituir diretamente o Mack T-11 por parâmetros de controle de viscosidade semelhantes para o novo grau de viscosidade mais alto API ‘ categoria C’. Espera-se que este desenvolvimento de teste seja usado para preencher vários vazios formados pelo Mack T-11 e Mack T-8, que estão chegando ao fim de sua vida útil. Este desenvolvimento de teste irá:
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- Substituir diretamente o Mack T-11 por um desempenho equivalente de controle de fuligem de até 6,7% de fuligem nas novas e atuais categorias API ‘C’ para compatibilidade com versões anteriores;
- Protejer os motores do aumento da viscosidade da fuligem em cerca de 4% de fuligem para a nova categoria API ‘F’ de baixa viscosidade devido aos níveis mais baixos de fuligem dos motores a diesel modernos;
- Provavelmente será usado para substituir o Mack T-8 em categorias API mais antigas (API CH-4 e CI-4).
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Os seguintes testes PC-11 não serão incluídos para PC-12:
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- O teste de desgaste do seguidor de rolo (RFWT) é removido como redundante com o teste Cummins ISB;
- O teste Caterpillar 1N de cilindro único é removido como redundante com o teste Caterpillar C13 multicilindro;
- O teste Mack T-12 foi removido porque o desempenho de oxidação já está coberto pelo teste Volvo T-13 e o parâmetro de desgaste da camisa do cilindro foi correlacionado com o desgaste do eixo de comando Cummins ISB.
Além disso, há desafios para garantir que os testes sejam adequados para uso com novos fluidos de baixa viscosidade. Aqui, novos óleos de referência SAE XW-20 são necessários para alguns testes que foram desenvolvidos no período PC-10 com óleos de referência SAE 15W-40.
Ainda há muito trabalho a ser feito para desenvolver e testar óleos de motor prontos para o mercado nos veículos MY 2027.
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