柴油潤滑性試驗(yàn)及其進(jìn)展

1、柴油潤滑性試驗(yàn)及其進(jìn)展第1頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四主要內(nèi)容國外柴油標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展國內(nèi)車用柴油標(biāo)準(zhǔn)柴油潤滑性試驗(yàn)方法柴油潤滑性回顧柴油潤滑性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)HFRR試驗(yàn)方法HFRR試驗(yàn)機(jī)介紹HFRR試驗(yàn)與泵試驗(yàn)的關(guān)系HFRR試驗(yàn)方法的確認(rèn)小結(jié)第2頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四國外柴油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢(shì)歐洲柴油標(biāo)準(zhǔn) EN590 中加入潤滑性指標(biāo)世界燃油規(guī)范中，對(duì)柴油潤滑性要求更加嚴(yán)格第3頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四Summary of European diesel fuel specification developments 第

2、4頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四GB19147-2003車用柴油標(biāo)準(zhǔn)主要指標(biāo) 第5頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四柴油潤滑性的回顧（一）瑞典在1990年引入無硫柴油，隨后美國加州于1993年也使用低硫柴油轎車及輕型車的噴射泵出現(xiàn)潤滑失效潤滑性為主要原因加氫脫硫工藝導(dǎo)致具有潤滑性的柴油組分減少研究柴油潤滑性的試驗(yàn)方法并在燃油規(guī)格中規(guī)定了潤滑性的限值：HFRR (ISO 12156-1, -2, ASTM D-6079)EN 590 等，潤滑性限值 =460 mSLBOCLE (ASTM D-6078/99)第6頁，共47頁，2022年，5月20日，5

3、點(diǎn)4分，星期四柴油潤滑性的回顧（二）在歐洲，40 % 的新車為柴油車：轎車和輕型車 (如：SUV)EN 590 中的潤滑性限值 (HFRR 460 m max.) 已經(jīng)成功的防止了柴油噴射系統(tǒng)的失效問題第7頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四柴油潤滑性的行車試驗(yàn)及燃油噴射器臺(tái)架試驗(yàn)行車試驗(yàn)：需要大量燃油和很長時(shí)間，通常作為基本的燃油性能研究。燃油噴射系統(tǒng)臺(tái)架試驗(yàn)：有 Bosch 和 Stanadyne 公司設(shè)計(jì)的試驗(yàn)，需要 50 到 100 加侖油樣和 500 到 1000 小時(shí)試驗(yàn)時(shí)間。但這些實(shí)驗(yàn)并未標(biāo)準(zhǔn)化。通過指標(biāo)也未有公論。第8頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)

4、4分，星期四柴油潤滑性的模擬試驗(yàn)多種摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行柴油潤滑性研究四球機(jī)銷盤機(jī)殼牌公司Thornton 噴氣燃料潤滑性試驗(yàn)機(jī)(TAFLE)滾子平面試驗(yàn)機(jī)SRV試驗(yàn)機(jī)球環(huán)試驗(yàn)機(jī)(BOCLE)高頻往復(fù)試驗(yàn)機(jī)(HFRR)第9頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四柴油潤滑性的模擬試驗(yàn)研究很多研究人員對(duì)柴油潤滑性模擬試驗(yàn)與實(shí)際使用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)性研究；一些SLBOCLE 研究表明：2,000 g以下的燃油將會(huì)引起旋轉(zhuǎn)型噴射泵的失效；在 2,800 g 以上的燃油潤滑性較為滿意。但 SLBOCLE 試驗(yàn)對(duì)一些有效的潤滑添加劑顯示較差的潤滑性； HFRR 試驗(yàn)研究表明： 60C 時(shí)450微米

5、磨斑直徑 (在25C時(shí)380微米)能滿足潤滑性要求。第10頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四柴油噴射泵失效分析在現(xiàn)場失效分析中發(fā)現(xiàn), 在旋轉(zhuǎn)分配泵中出現(xiàn)兩種磨損, 粘著磨損(Adhesive w ear) 和微動(dòng)磨損(Fretting wear) , 主要是嚴(yán)重的粘著磨損或擦傷(Scuffing) , 其次是氧化腐蝕和微動(dòng)磨損。粘著磨損導(dǎo)致泵功率的嚴(yán)重?fù)p失、驅(qū)動(dòng)性差, 并在短期內(nèi)失效; 微動(dòng)磨損則使緩慢地失去原設(shè)計(jì)的性能, 包括排放物的增加。第11頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四HFRR 試驗(yàn)方法的發(fā)展90 年代初, 英國帝國學(xué)院摩擦學(xué)實(shí)驗(yàn)室重新設(shè)計(jì)了

6、HFR 試驗(yàn)機(jī)，兩個(gè)子程序, 一個(gè)模擬粘著磨損, 另一個(gè)模擬微動(dòng)磨損， 前一個(gè)子程序最常用。HFR 試驗(yàn)方法被進(jìn)一步發(fā)展成為ISO 和CEC 標(biāo)準(zhǔn)(稱為HFRR 法) 。第12頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四SBOCLE 法(The Scuffing Load Ball on cylinder lubricity evaluator)BOCLE 法(Ball on cylinder lubricity evaluator) （ASTM D5001）。一個(gè)鋼環(huán)在負(fù)荷下對(duì)著一個(gè)靜止的鋼球旋轉(zhuǎn), 測量摩擦系數(shù)。BOCLE 法是用來評(píng)定噴氣燃料性能的方法, 并不適用于柴油, 特別

7、是有添加劑的柴油 , 這是由于它無法模擬導(dǎo)致多數(shù)柴油泵失效的粘著磨損; 對(duì)燃料中某些組份過于敏感, 會(huì)給出錯(cuò)誤的結(jié)論, 并且缺乏證據(jù)說明它與油泵現(xiàn)場試驗(yàn)有相關(guān)性。Lancy 等人采用增加試驗(yàn)苛刻程度的辦法, 進(jìn)一步發(fā)展了逐級(jí)加載的SBOCLE 法, 用來預(yù)報(bào)柴油在噴射器和迥轉(zhuǎn)泵中的磨損性能。第13頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四柴油潤滑性試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)CEC（HFRR）ISO （HFRR）ASTM （HFRR、SLBOCLE）國內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正在制訂中（HFRR）第14頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四柴油潤滑性試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)列表CEC F-06-A-96：M

8、easurement of Diesel Fuel LubricityISO 12156-1 1997：Diesel Fuel - Assessment of Lubricity Using the High Frequency Reciprocating Rig (HFRR). Part 1 Test Method.ASTM D 6078: the Scuffing Load Ball-On-Cylinder Lubricity Evaluator method (SLBOCLE) ASTM D 6079：High-Frequency Reciprocating Rig method (HF

9、RR) 第15頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四HFRR（High Frequency Reciprocating Rig）試驗(yàn)機(jī)HFRR是計(jì)算機(jī)控制的往復(fù)式摩擦磨損試驗(yàn)系統(tǒng)，它可以快速可靠的進(jìn)行燃油及潤滑油摩擦磨損性能測量； 尤其適合于測量像柴油等潤滑性相對(duì)較差的潤滑劑，也可以測量發(fā)動(dòng)機(jī)油、潤滑脂等的邊界摩擦。第16頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四HFRR 試驗(yàn)機(jī)外觀第17頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四HFRR 試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)圖 第18頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四HFRR 試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)部件第19頁，共47頁

10、，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四HFRR 試驗(yàn)機(jī)油槽 第20頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四HFRR 試驗(yàn)機(jī)上、下夾具第21頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四HFRR 試驗(yàn)機(jī)砝碼第22頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四HFRR 試驗(yàn)機(jī)濕度箱環(huán)境溫度小于20 C時(shí)，使用Sodium Bromide (NaBr)環(huán)境溫度小于25 C時(shí)，使用Potassium Carbonate (K2CO3) 環(huán)境溫度小于25 C時(shí)，使用Magnesium Chloride (MgCl2)第23頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，

11、星期四HFRR 試驗(yàn)機(jī)力標(biāo)定組件多功能標(biāo)定功能沖程 摩擦力 接觸電阻 第24頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四HFRR 試驗(yàn)機(jī)汽油組件防止汽油揮發(fā)、添加劑濃度降低安全 第25頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四HFRR 試驗(yàn)機(jī)AUTOHFR自定義試驗(yàn)程序控制頻率、溫度、沖程測量摩擦力、溫度、沖程、接觸電阻第26頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四HFRR 試驗(yàn)機(jī)- 規(guī)格頻率: 20 to 200 Hz沖程: 20m to 2mm.負(fù)荷: 0.1 to 1 kg with supplied weights.溫度: Ambient to 12

12、0C as standard, optional high power heaters to 200C. Optional high temperature option control unit heats to 400CWear Resolution 電源: 100/120/230VAC, 50/60Hz, 400VA.尺寸 控制單元: 300mm (12) wide x 400mm (16) deep x 150mm (6) high尺寸 機(jī)械單元: 150mm (6) wide x 340mm (15.5) deep x 225mm (9) high第27頁，共47頁，2022年，5月

13、20日，5點(diǎn)4分，星期四HFRR 試驗(yàn)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法CEC F-06-A-96Measurement of Diesel Fuel Lubricity. ASTM D6079-97Standard Test Method for Evaluating Lubricity of Diesel Fuels by the High-Frequency Reciprocating Rig (HFRR). BS ISO 12156-11997 Diesel Fuel - Assessment of Lubricity Using the High Frequency Reciprocating Rig

14、 (HFRR). Part 1 Test Method. EN 590:1998Automotive Fuels - Diesel - Requirements and Test Methods. JPI-5S-50-98Gas Oil - Testing Method For Lubricity. IP 450/2000Diesel Fuel - Assessment of Lubricity Using the High Frequency Reciprocating Rig (HFRR). Part 1 Test Method. 第28頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期

15、四HFRR Wear Test ISO 12156-1 Method試驗(yàn)條件:負(fù)荷 200 g 0.01 g沖程 1 0.02 mm頻率 50 1 Hz試驗(yàn)時(shí)間 75 0.1 min油樣溫度 60 2 C油樣量 2 0.20 ml油浴表面積 6 1 cm第29頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四柴油潤滑性相關(guān)定義 ISO 12156潤滑性：液體的一種特性，通過一個(gè)浸泡在液體中的固定片與一個(gè)振動(dòng)球在嚴(yán)格控制的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)后，產(chǎn)生在振動(dòng)球上的磨斑來測定。WS1.4：按水的標(biāo)準(zhǔn)蒸汽壓1.4kPa修正后的磨斑直徑值。 第30頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四試驗(yàn)條件

16、ISO 12156第31頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四環(huán)境條件容許范圍 ISO 12156第32頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四校正磨斑直徑（WS1.4）ISO 12156 試驗(yàn)過程的平均絕對(duì)蒸汽壓為(kPa): 第33頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四典型的磨斑第34頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四Pump Wear with HFRR Range 450 to 650 m For VE - Rotary PumpWear rating = 3.5Bolts: slight scuffing Supply

17、 pump vanes: increased abrasive wearHFRR 450 m FuelHFRR 650 m FuelWear rating = 8Cam plate: 30 m Rollers: Seizure Bolt: 15 m Piston: Broken Fuel represents borderline EU quality Fuel adequate for purpose Fuel represents worst case U.S. lubricity Fuel unfit for purpose第35頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四Pu

18、mp Wear with HFRR Range 400 to 650 m For VP44 - Rotary PumpWear rating = 3.0Supply pump, roller shoes, feed pump tooth system, and timing piston: minor polishing Fuel represents typical EU quality Fuel fit for purposeHFRR 400 m FuelHFRR 650 m FuelWear rating = 7.0Supply pump, feed pump tooth system,

19、 high pressure piston and vanes: severe wear Fuel represents worst case U.S. lubricity Fuel unfit for purpose第36頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四Pump Wear with HFRR Range 460 to 650 m For Common Rail System Fuel represents borderline EU quality Fuel adequate for purposeHFRR 460 m FuelHFRR 650 m FuelWear r

20、ating = 9.0Piston: Seizure Piston bottom center: 15 m; Bearing shell: Seizure; Polygon: 1000 m Fuel represents worst case U.S. lubricity Fuel unfit for purpose第37頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四HFRR與泵磨損壽命試驗(yàn)第38頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四HFRR 試驗(yàn)機(jī)與泵試驗(yàn)的相關(guān)性第39頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四HFRR試驗(yàn)方法的確認(rèn)在大范圍的RR（roun

21、d-robin）試驗(yàn)后，用于測量柴油潤滑性的 HFRR 試驗(yàn)方法，于1996年獲得 CEC “A” 狀態(tài)（批準(zhǔn)）第40頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四ISO Round Robin 試驗(yàn)（一）ISO于1993年開始進(jìn)行RR試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：選出一個(gè)潤滑性試驗(yàn)方法四個(gè)試驗(yàn)方法：BOTS（Ball On Three Seats）BOCLE (Ball on Cylinder Lubricity Evaluator)HFRR (High Frequency Reciprocating Rig )SLBOCLE (Scuffing Load Ball on Cylinder Lubricity Evaluator)第41頁，共47頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)4分，星期四ISO Round Robin 試驗(yàn)（二）一個(gè)好的試驗(yàn)方法應(yīng)具有：很好的重復(fù)性、再現(xiàn)性和區(qū)分性適應(yīng)于廣泛燃油性質(zhì)的