柴油潤(rùn)滑性試驗(yàn)及其進(jìn)展課件

1、主要內(nèi)容 國(guó)外柴油標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展 國(guó)內(nèi)車(chē)用柴油標(biāo)準(zhǔn) 柴油潤(rùn)滑性試驗(yàn)方法 柴油潤(rùn)滑性回顧 柴油潤(rùn)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)國(guó)外柴油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢(shì)國(guó)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(rùn)滑性指標(biāo)世界燃油規(guī)范中，對(duì)柴油潤(rùn)滑性要求更加嚴(yán)格Summary of European diesel fuel specification developments 主要指標(biāo) 實(shí)施年份2003排放標(biāo)準(zhǔn)柴油標(biāo)準(zhǔn)GB19147-2003w (S) / % , 0.052 0 / kg m- 3820-860/800-84

2、0（-35#以下）總芳烴/ %未規(guī)定多環(huán)芳烴/ % , 未規(guī)定十六烷值, 49（- 10 以上）、4 6 （- 2 0 ） 、45（- 35 以下）t 95/ , 365潤(rùn)滑性 磨痕直徑（60)/um，460柴油潤(rùn)滑性的回顧（一） 瑞典在1990年引入無(wú)硫柴油，隨后美國(guó)加州于1993年也使用低硫柴油 轎車(chē)及輕型車(chē)的噴射泵出現(xiàn)潤(rùn)滑失效 潤(rùn)滑性為主要原因 加氫脫硫工藝導(dǎo)致具有潤(rùn)滑性的柴油組分減少 研究柴油潤(rùn)滑性的試驗(yàn)方法并在燃油規(guī)格中規(guī)定了潤(rùn)滑性的限值： HFRR (ISO 12156-1, -2, ASTM D-6079) EN 590 等，潤(rùn)滑性限值 =460 m SLBOCLE (ASTM

3、D-6078/99)柴油潤(rùn)滑性的回顧（二） 在歐洲，40 % 的新車(chē)為柴油車(chē)：轎車(chē)和的新車(chē)為柴油車(chē)：轎車(chē)和輕型車(chē)輕型車(chē) (如：SUV) EN 590 中的潤(rùn)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(wèn)題柴油潤(rùn)滑性的行車(chē)試驗(yàn)及燃油噴射器臺(tái)架試驗(yàn) 行車(chē)試驗(yàn)：需要大量燃油和很長(zhǎng)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(guò)指標(biāo)也未有公論。柴油潤(rùn)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(rùn)滑性研究 四球

4、機(jī) 銷(xiāo)盤(pán)機(jī) 殼牌公司Thornton 噴氣燃料潤(rùn)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)柴油潤(rùn)滑性的模擬試驗(yàn)研究 很多研究人員對(duì)柴油潤(rùn)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(rùn)滑性較為滿意。但 SLBOCLE 試驗(yàn)對(duì)一些有效的潤(rùn)滑添加劑顯示較差的潤(rùn)滑性； HFRR 試驗(yàn)研究表明： 60C 時(shí)450微米磨斑直徑 (在25C時(shí)380微米)能滿足潤(rùn)滑性要求。柴油噴射泵失效分析 在現(xiàn)場(chǎng)失效分析中發(fā)現(xiàn), 在旋轉(zhuǎn)分配泵中出現(xiàn)

5、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。HFRR 試驗(yàn)方法的發(fā)展 90 年代初, 英國(guó)帝國(guó)學(xué)院摩擦學(xué)實(shí)驗(yàn)室重新設(shè)計(jì)了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) 。SBOCLE 法(The Scuffing Load Ba

6、ll 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(cè)量摩擦系數(shù)。BOCLE 法是用來(lái)評(píng)定噴氣燃料性能的方法, 并不適用于柴油, 特別是有添加劑的柴油 , 這是由于它無(wú)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(guò)于敏感, 會(huì)給出錯(cuò)誤的結(jié)論, 并且缺乏證據(jù)說(shuō)明它與油泵現(xiàn)場(chǎng)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(lái)預(yù)報(bào)柴油在噴射器和迥轉(zhuǎn)泵中的磨

7、損性能。柴油潤(rùn)滑性試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn) CEC（HFRR） ISO （HFRR） ASTM （HFRR、SLBOCLE） 國(guó)內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正在制訂中（HFRR）柴油潤(rùn)滑性試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)列表 CEC F-06-A-96：Measurement of Diesel Fuel Lubricity ISO 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

8、-On-Cylinder Lubricity Evaluator method (SLBOCLE) ASTM D 6079：High-Frequency Reciprocating Rig method (HFRR) 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(rùn)滑油摩擦磨損性能測(cè)量； 尤其適合于測(cè)量像柴油等潤(rùn)滑性相對(duì)較差的潤(rùn)滑劑，也可以測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)油、潤(rùn)滑脂等的邊界摩擦。HFRR 試驗(yàn)機(jī)外觀HFRR 試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)圖 HFRR 試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)部件HFRR 試驗(yàn)機(jī)油槽 HFRR 試驗(yàn)機(jī)上、下夾

9、具HFRR 試驗(yàn)機(jī)砝碼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)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 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 HFRR 試驗(yàn)機(jī)AUTOHFR 自定義試驗(yàn)程序 控制頻率、溫度、沖程 測(cè)量摩擦力、溫度、沖程、接觸電阻HFRR 試驗(yàn)機(jī)- 規(guī)格規(guī)格頻率: 20 to 200 Hz沖程: 20m to 2mm

10、.負(fù)荷: 0.1 to 1 kg with supplied weights.溫度: Ambient to 120C 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) wid

11、e x 340mm (15.5) deep x 225mm (9) highHFRR 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 F

12、requency Reciprocating Rig (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. HFR

13、R Wear Test ISO 12156-1 Method 試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件: 負(fù)荷負(fù)荷 200 g 0.01 g 沖程沖程 1 0.02 mm 頻率頻率 50 1 Hz 試驗(yàn)時(shí)間試驗(yàn)時(shí)間 75 0.1 min 油樣溫度油樣溫度 60 2 C 油樣量油樣量 2 0.20 ml 油浴表面積油浴表面積 6 1 cm柴油潤(rùn)滑性相關(guān)定義 ISO 12156 潤(rùn)滑性：潤(rùn)滑性：液體的一種特性，通過(guò)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(lái)測(cè)定。 WS1.4：按水的標(biāo)準(zhǔn)蒸汽壓1.4kPa修正后的磨斑直徑值。 試驗(yàn)條件ISO 12156數(shù)值 油樣體積, mL 2.0

14、0.20 沖程, mm 1.00.02 頻率, Hz 501 實(shí)驗(yàn)室的空氣1/ 見(jiàn)圖2 樣品溫度, 602 應(yīng)用載荷2/, g 2001 試驗(yàn)時(shí)間, min 750.1 油槽表面面積，mm2 600100 1/ 實(shí)驗(yàn)室的空氣條件是在距試驗(yàn)件 0.10.5米的范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，并應(yīng)控制在圖2 所示的容許范圍內(nèi)。 2/ 所加的總載荷包括固定零件的重量。 環(huán)境條件容許范圍環(huán)境條件容許范圍 ISO 12156校正磨斑直徑（校正磨斑直徑（WS1.4）ISO 12156 mAVPHCFMWSDWS)4 . 1 (4 . 1未知柴油樣品：kPamHCF/60 試驗(yàn)過(guò)程的平均絕對(duì)蒸汽壓為(kPa): 221AV

15、PAVPAVP典型的磨斑Pump Wear with HFRR Range 450 to 650 m For VE - Rotary PumpWear rating = 3.5Bolts: slight scuffing Supply 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

16、adequate for purpose Fuel represents worst case U.S. lubricity Fuel unfit for purposePump 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 pur

17、poseHFRR 400 m FuelHFRR 650 m FuelWear rating = 7.0Supply pump, feed pump tooth system, high pressure piston and vanes: severe wear Fuel represents worst case U.S. lubricity Fuel unfit for purposePump Wear with HFRR Range 460 to 650 m For Common Rail System Fuel represents borderline EU quality Fuel

18、 adequate for purposeHFRR 460 m FuelHFRR 650 m FuelWear rating = 9.0Piston: Seizure Piston bottom center: 15 m; Bearing shell: Seizure; Polygon: 1000 m Fuel represents worst case U.S. lubricity Fuel unfit for purposeHFRR與泵磨損壽命試驗(yàn)HFRR 試驗(yàn)機(jī)與泵試驗(yàn)的相關(guān)性HFRR試驗(yàn)方法的確認(rèn) 在大范圍的RR（round-robin）試驗(yàn)后，用于測(cè)量柴油潤(rùn)滑性的 HFRR 試驗(yàn)方法，于1996年獲得 CEC “A” 狀態(tài)（批準(zhǔn)）ISO Round Robin 試驗(yàn)（一） ISO于1993年開(kāi)始進(jìn)行RR試驗(yàn) 目標(biāo)：選出一個(gè)潤(rùn)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 Lubr