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                                                      两种柴油机润滑油润滑性能台架试验比较研究

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                                                      两种柴油机润滑油润滑性能台架试验比较研究

                                                      责任编辑:yb体育app动力??? 发布时间:2020-08-11 ??? 【

                                                      摘要:对一款矿物型柴油机油和一款合成型柴油机油的润滑性能进行台架试验的比较研究,通过台架柴油机相关参数(输出功率、油耗量、机油温度)、油品理化指标、磨损指标的变化对比来评价两款柴油机油润滑性能的高下。

                                                      关键词:矿物油;合成油;润滑性能;台架试验

                                                      引言

                                                      通常合成型柴油机油性能比矿物型柴油机油优越,特别是全合成型更是如此。但合成型柴油机油究竟是哪方面的性能(油耗率、磨损量、油品氧化速度)比矿物型优越却值得探讨,油品制造商给出的说明往往笼统、含糊,缺乏必要的数据说明,不同类型油品间也可能存在较大差异。本文以一款矿物型柴油机油和一款合成型柴油机油(表1)作为试验研究对象,通过两者台架试验的综合表现来评价两者润滑性能的高下。

                                                      从两款油品的性能指标对比可看出,合成型柴油机油B 与矿物型柴油机油A 相比,具有更好的黏温性能(黏度指数高)、更好的低温流动性(倾点值低)、更好的抗氧化性能(旋转氧弹值高)、更好的抗磨性能(PB 值大)。从检测指标上看,合成型柴油机油B 比矿物型柴油机油A 性能优越[1]

                                                      1 试验方案

                                                      台架柴油机所用燃油为外购0#柴油(硫含量<0.005%),试验期间环境温度为30~35℃,柴油机试验条件:负载为柴油机满功率的70%;转速1800~2000r/min;每个柴油机油样品台架试验时间为192h(8天);每24h 取样分析,发动机台架监测周期为4h[2]

                                                      2 试验结果及分析

                                                      2.1 柴油机参数对比

                                                      表1 两款油品的典型值

                                                      为比较使用两种机油作为润滑油时台架柴油机自身的相关参数差异,在每种油品台架试验过程中,每隔四小时采集一次台架柴油机监测数据,指标包括输出功率、油耗量、机油温度。试验时间为192小时,两种油品各48组数据如图1。

                                                      输出功率、油耗量可作为评价发动机动力性能的指标,一定转速下发动机的总功率是一定的,机油的润滑性能好,发动机用于摩擦损耗的功率小,则发动机输出功率大、油耗量低。机油温度可作为评价发动机润滑状况的指标,通常情况下,发动机的润滑状况越好,机油温度趋向于偏低,反之,则趋向于偏高[2,3]

                                                      从图1可看出,两种机油分别作为试验油品时,台架柴油机在输出功率、油耗量、机油温度这三项反映发动机动力性能与润滑状况指标上数据相差甚微,说明两种油品在使用过程中对台架柴油机的影响无明显优劣之分。

                                                      图1 两种油品台架柴油机输出功率、油耗量、机油温度比较

                                                      2.2 理化指标对比

                                                      柴油机润滑油在使用过程中会逐步氧化变质,氧化变质程度可通过柴油机油的相关理化指标体现出来,因而在台架试验过程中每隔24小时进行了柴油机油取样,并进行相关指标的检测分析,以对比两种油品在使用过程中劣化变质速度的差异。

                                                      图2 两种油品试验期间运动黏度变化

                                                      运动黏度。柴油机油在使用过程中伴随高温及剪切作用,通常黏度会呈现逐渐下降的趋势。两种机油作为台架试验油品时100℃运动黏度变化情况见图2(图中0小时代表两种油品新油的黏度)。可看出在试验期间,合成型柴油机油的100℃运动黏度基本无变化;矿物型柴油机油的100℃运动黏度一开始(台架试验启动时)下降较明显,但下降幅度在相关标准范围内,且在随后的试验期间基本保持稳定不变。

                                                      总碱值。柴油机油总碱值是衡量油中清净分散剂的一项指标,而清净分散剂又直接关系到柴油机油清净分散性能的好坏,是柴油机油一项重要性能指标,通常随着使用过程中油中清净分散剂的不断消耗,总碱值呈现逐渐下降趋势[4]。两种机油作为台架试验油品时总碱值变化情况见图3(图中0小时代表两种油品新油的总碱值)。可看出在试验期间两种油品的总碱值都呈现逐渐下降的趋势,根据总碱值数据变化趋势可作出其拟合方程,矿物型柴油机油总碱值变化的拟合方程为yA=15.8-0.0078×t;合成型柴油机油B 总碱值变化的拟合方程为YB=13.2-0.0135×t,式中t 为运行时间,h。而根据GB/T 7607-2010《柴油机油换油指标》[5],在用柴油机油总碱值下降到新油总碱值50%以下时应当换油,根据该标准计算出的矿物型柴油机油与合成型柴油机油的使用时间分别为1012h 和489h。

                                                      图3 两种油品试验期间总碱值变化

                                                      油品劣化产物。柴油机油的劣化产物主要是不溶物、积碳、氧化、硝化。不溶物是指油中不溶于正戊烷或甲苯溶剂的物质总量,不溶物与红外分析中的积碳、氧化、硝化等项目,均能反映在用柴油机油的污染和劣化程度。不溶物以及积碳、氧化、硝化越高,说明油品劣化越严重[6]。从试验数据对比可看出,两种油在使用过程中不溶物、积碳、氧化、硝化都呈增大趋势,但在台架试验期间增长幅度较小,远小于相关换油标准值,且两种油品无明显差异。

                                                      抗磨性能。最大无卡咬负荷PB 及烧结负荷PD是反映柴油机油抗磨性能优劣的指标,从试验中PB、PD 的数据变化中可看出,试验期间两种油品的抗磨性能都有轻微下降,但仍都处于较高水平,且各自下降速率并无明显差别,表明在试验工况条件下,两种油品抗磨添加剂消耗都不明显。

                                                      图4 主要磨损金属元素含量变化

                                                      2.3 磨损指标对比

                                                      柴油机油的润滑性能好坏与柴油机的磨损也呈现相关性,通常柴油机油的润滑性能越好,柴油机的磨损也较小。因而通过比较试验期间柴油机的磨损量,可反映两种柴油机油润滑性能的高下。柴油机的磨损量监控是通过油中磨损金属元素含量和铁谱分析中磨损颗粒物数量来比较,如油中的Fe 元素可能来源于活塞环的磨损,Cu、Cr 可能来源于轴承巴氏合金材料,因而通过监测这些金属元素含量的变化可以掌握相关摩擦副的磨损情况。从图4可看出,两种油在试验期间油中磨损金属元素含量都呈现增大趋势,但增大幅度较小,在相关标准范围内,且两种油品分别作为试验油品时,油中磨损金属元素含量变化趋势无明显差别。

                                                      由两种油品试验期间不同时段所取样品的部分铁谱图片对比图也可看出,随着台架试验的运行,油中磨损颗粒物数量逐渐递增,但整体磨损量不大,与磨损元素的监测结果相吻合,且两种油品间无明显差异。

                                                      3 结语

                                                      通过柴油机台架试验,比较了矿物型柴油机油与合成型柴油机油润滑性能的高下;通过柴油机参数、理化指标、磨损指标这三方面指标的对比分析,两者台架试验性能表现相当,无明显差异;在个别关键指标上,如总碱值,矿物型柴油机油还体现出了比合成型柴油机油更加优异的性能。受台架试验工况设定、试验时间的限制,文中所得结论只在试验工况环境下成立;在更加复杂工况环境条件、更长使用时间情况下,两者润滑性能高下还有待进一步的验证。


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