柴油润滑性试验及其进展课件.ppt

1、主要内容 国外柴油标准发展 国内车用柴油标准 柴油润滑性试验方法 柴油润滑性回顾 柴油润滑性试验标准 HFRR试验方法 HFRR试验机介绍 HFRR试验与泵试验的关系 HFRR试验方法的确认 小结国外柴油质量标准的发展趋势国外柴油质量标准的发展趋势欧洲柴油标准 EN590 中加入润滑性指标世界燃油规范中，对柴油润滑性要求更加严格Summary of European diesel fuel specification developments 主要指标 实施年份2003排放标准柴油标准GB19147-2003w (S) / % , 0.052 0 / kg m- 3820-860/800-84

2、0（-35#以下）总芳烃/ %未规定多环芳烃/ % , 未规定十六烷值, 49（- 10 以上）、4 6 （- 2 0 ） 、45（- 35 以下）t 95/ , 365润滑性 磨痕直径（60)/um，460柴油润滑性的回顾（一） 瑞典在1990年引入无硫柴油，随后美国加州于1993年也使用低硫柴油 轿车及轻型车的喷射泵出现润滑失效 润滑性为主要原因 加氢脱硫工艺导致具有润滑性的柴油组分减少 研究柴油润滑性的试验方法并在燃油规格中规定了润滑性的限值： HFRR (ISO 12156-1, -2, ASTM D-6079) EN 590 等，润滑性限值 =460 m SLBOCLE (ASTM

3、D-6078/99)柴油润滑性的回顾（二） 在欧洲，40 % 的新车为柴油车：轿车和的新车为柴油车：轿车和轻型车轻型车 (如：SUV) EN 590 中的润滑性限值 (HFRR 460 m max.) 已经成功的防止了柴油喷射系统的失效问题柴油润滑性的行车试验及燃油喷射器台架试验 行车试验：需要大量燃油和很长时间，通常作为基本的燃油性能研究。 燃油喷射系统台架试验：有 Bosch 和 Stanadyne 公司设计的试验，需要 50 到 100 加仑油样和 500 到 1000 小时试验时间。但这些实验并未标准化。通过指标也未有公论。柴油润滑性的模拟试验多种摩擦磨损试验机进行柴油润滑性研究 四球

4、机 销盘机 壳牌公司Thornton 喷气燃料润滑性试验机(TAFLE) 滚子平面试验机 SRV试验机 球环试验机(BOCLE) 高频往复试验机(HFRR)柴油润滑性的模拟试验研究 很多研究人员对柴油润滑性模拟试验与实际使用实验进行相关性研究； 一些SLBOCLE 研究表明：2,000 g以下的燃油将会引起旋转型喷射泵的失效；在 2,800 g 以上的燃油润滑性较为满意。但 SLBOCLE 试验对一些有效的润滑添加剂显示较差的润滑性； HFRR 试验研究表明： 60C 时450微米磨斑直径 (在25C时380微米)能满足润滑性要求。柴油喷射泵失效分析 在现场失效分析中发现, 在旋转分配泵中出现

5、两种磨损, 粘着磨损(Adhesive w ear) 和微动磨损(Fretting wear) , 主要是严重的粘着磨损或擦伤(Scuffing) , 其次是氧化腐蚀和微动磨损。粘着磨损导致泵功率的严重损失、驱动性差, 并在短期内失效; 微动磨损则使缓慢地失去原设计的性能, 包括排放物的增加。HFRR 试验方法的发展 90 年代初, 英国帝国学院摩擦学实验室重新设计了HFR 试验机， 两个子程序, 一个模拟粘着磨损, 另一个模拟微动磨损， 前一个子程序最常用。HFR 试验方法被进一步发展成为ISO 和CEC 标准(称为HFRR 法) 。SBOCLE 法(The Scuffing Load Ba

6、ll on cylinder lubricity evaluator) BOCLE 法(Ball on cylinder lubricity evaluator) （ASTM D5001）。一个钢环在负荷下对着一个静止的钢球旋转, 测量摩擦系数。BOCLE 法是用来评定喷气燃料性能的方法, 并不适用于柴油, 特别是有添加剂的柴油 , 这是由于它无法模拟导致多数柴油泵失效的粘着磨损; 对燃料中某些组份过于敏感, 会给出错误的结论, 并且缺乏证据说明它与油泵现场试验有相关性。 Lancy 等人采用增加试验苛刻程度的办法, 进一步发展了逐级加载的SBOCLE 法, 用来预报柴油在喷射器和迥转泵中的磨

7、损性能。柴油润滑性试验方法标准 CEC（HFRR） ISO （HFRR） ASTM （HFRR、SLBOCLE） 国内行业标准正在制订中（HFRR）柴油润滑性试验方法标准列表 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）试验机 HFRR是计算机控制的往复式摩擦磨损试验系统，它可以快速可靠的进行燃油及润滑油摩擦磨损性能测量； 尤其适合于测量像柴油等润滑性相对较差的润滑剂，也可以测量发动机油、润滑脂等的边界摩擦。HFRR 试验机外观HFRR 试验机结构图 HFRR 试验机试验部件HFRR 试验机油槽 HFRR 试验机上、下夹

9、具HFRR 试验机砝码HFRR 试验机湿度箱 环境温度小于20 C时，使用Sodium Bromide (NaBr) 环境温度小于25 C时，使用Potassium Carbonate (K2CO3) 环境温度小于25 C时，使用Magnesium Chloride (MgCl2)HFRR 试验机力标定组件多功能标定功能 冲程 摩擦力 接触电阻 HFRR 试验机汽油组件 防止汽油挥发、添加剂浓度降低 安全 HFRR 试验机AUTOHFR 自定义试验程序 控制频率、温度、冲程 测量摩擦力、温度、冲程、接触电阻HFRR 试验机- 规格规格频率: 20 to 200 Hz冲程: 20m to 2mm

10、.负荷: 0.1 to 1 kg with supplied weights.温度: Ambient to 120C as standard, optional high power heaters to 200C. Optional high temperature option control unit heats to 400CWear Resolution 电源: 100/120/230VAC, 50/60Hz, 400VA.尺寸 控制单元: 300mm (12) wide x 400mm (16) deep x 150mm (6) high尺寸 机械单元: 150mm (6) wid

11、e x 340mm (15.5) deep x 225mm (9) highHFRR 试验机的标准试验方法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 试验条件试验条件: 负荷负荷 200 g 0.01 g 冲程冲程 1 0.02 mm 频率频率 50 1 Hz 试验时间试验时间 75 0.1 min 油样温度油样温度 60 2 C 油样量油样量 2 0.20 ml 油浴表面积油浴表面积 6 1 cm柴油润滑性相关定义 ISO 12156 润滑性：润滑性：液体的一种特性，通过一个浸泡在液体中的固定片与一个振动球在严格控制的条件下运转后，产生在振动球上的磨斑来测定。 WS1.4：按水的标准蒸汽压1.4kPa修正后的磨斑直径值。 试验条件ISO 12156数值 油样体积, mL 2.0

14、0.20 冲程, mm 1.00.02 频率, Hz 501 实验室的空气1/ 见图2 样品温度, 602 应用载荷2/, g 2001 试验时间, min 750.1 油槽表面面积，mm2 600100 1/ 实验室的空气条件是在距试验件 0.10.5米的范围内进行测量，并应控制在图2 所示的容许范围内。 2/ 所加的总载荷包括固定零件的重量。 环境条件容许范围环境条件容许范围 ISO 12156校正磨斑直径（校正磨斑直径（WS1.4）ISO 12156 mAVPHCFMWSDWS)4 . 1 (4 . 1未知柴油样品：kPamHCF/60 试验过程的平均绝对蒸汽压为(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与泵磨损寿命试验HFRR 试验机与泵试验的相关性HFRR试验方法的确认 在大范围的RR（round-robin）试验后，用于测量柴油润滑性的 HFRR 试验方法

19、，于1996年获得 CEC “A” 状态（批准）ISO Round Robin 试验（一） ISO于1993年开始进行RR试验 目标：选出一个润滑性试验方法 四个试验方法： BOTS（Ball On Three Seats） BOCLE (Ball on Cylinder Lubricity Evaluator) HFRR (High Frequency Reciprocating Rig ) SLBOCLE (Scuffing Load Ball on Cylinder Lubricity Evaluator)ISO Round Robin 试验（二） 一个好的试验方法应具有： 很好的重复性

20、、再现性和区分性 适应于广泛燃油性质的燃油 可接受的与喷射装置试验的相关性 设计试验矩阵 4个润滑性好的油 4个润滑性卡边的油 4个润滑性差的油ISO Round Robin 试验（三） 试验油样分别在四种模拟设备和四种类型的燃油喷射装置上试验 四种类型的燃油喷射装置试验： Bosch，IDI非直喷泵，500小时 Lucas，旋转分配泵，277小时 Stanadyne，旋转分配泵，500小时 Cummins，电控燃油系统 超过900个试验ISO Round Robin 试验（四） HFRR在重复性、再现性和区分性方面更好，另外具有易操作性，使ISO、CEC和ASTM都选择HFRR作为柴油润滑性试验方法选择HFRR 试验机的原因 目前，HFRR 是一个合适的试验方法 HFRR 460 m max. 已知可以防止喷射泵失效 所有燃油润滑的高压喷射系统对润滑性极其敏感并且需要清洁燃料 共轨和旋转泵（Common-rail and Rotary pumps）需要相同的润滑性水平 规范中的限值 HFRR: WS1.4 最大460 m (ISO 12156-1)小结 柴油的发展趋势要求增加柴油润滑性指标 柴油润滑性试验方法主要有HFRR法和SLBOLE法 目前国际通用的试验方法为HFRR法 HFRR的润滑性限值可以保证柴油润滑性的要求