柴油润滑性试验及其进展精选文档.ppt
柴油润滑性试验及其进展本讲稿第一页，共四十七页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本讲稿第二页，共四十七页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本讲稿第三页，共四十七页Summary of European diesel fuel specification developments本讲稿第四页，共四十七页GB19147-2003车用柴油标准主要指标本讲稿第五页，共四十七页柴油润滑性的回顾（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 mSLBOCLE(ASTM D-6078/99)本讲稿第六页，共四十七页柴油润滑性的回顾（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本讲稿第七页，共四十七页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。本讲稿第八页，共四十七页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)本讲稿第九页，共四十七页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：2,000g以下的燃油将会引起旋转型喷射泵的失效；在2,800g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。本讲稿第十页，共四十七页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两种磨损,粘着磨损(Adhesivewear)和微动磨损(Frettingwear),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。本讲稿第十一页，共四十七页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)。本讲稿第十二页，共四十七页SBOCLE法(TheScuffingLoadBalloncylinderlubricityevaluator)BOCLE法(Balloncylinderlubricityevaluator)（ASTMD5001）。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损性能。本讲稿第十三页，共四十七页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）本讲稿第十四页，共四十七页柴油润滑性试验方法标准列表CEC F-06-A-96：Measurement 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(HFRR)本讲稿第十五页，共四十七页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。本讲稿第十六页，共四十七页HFRR试验机外观本讲稿第十七页，共四十七页HFRR试验机结构图 本讲稿第十八页，共四十七页HFRR试验机试验部件本讲稿第十九页，共四十七页HFRR试验机油槽 本讲稿第二十页，共四十七页HFRR试验机上、下夹具本讲稿第二十一页，共四十七页HFRR试验机砝码本讲稿第二十二页，共四十七页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)本讲稿第二十三页，共四十七页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 本讲稿第二十四页，共四十七页HFRR试验机汽油组件防止汽油挥发、添加剂浓度降低安全 本讲稿第二十五页，共四十七页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、接触电阻本讲稿第二十六页，共四十七页HFRR试验机-规格规格频率:20 to 200 Hz冲程:20m to 2mm.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)wide x 340mm(15.5)deep x 225mm(9)high本讲稿第二十七页，共四十七页HFRR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 Frequency 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.本讲稿第二十八页，共四十七页HFRR 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本讲稿第二十九页，共四十七页柴油润滑性相关定义ISO12156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。本讲稿第三十页，共四十七页试验条件ISO12156本讲稿第三十一页，共四十七页环境条件容许范围环境条件容许范围ISO12156本讲稿第三十二页，共四十七页校正磨斑直径（校正磨斑直径（WS1.4）ISO 12156试验过程的平均绝对蒸汽压为(kPa):本讲稿第三十三页，共四十七页典型的磨斑本讲稿第三十四页，共四十七页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 adequate for purpose Fuel represents worst case U.S.lubricity Fuel unfit for purpose本讲稿第三十五页，共四十七页Pump 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,high pressure piston and vanes:severe wear Fuel represents worst case U.S.lubricity Fuel unfit for purpose本讲稿第三十六页，共四十七页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 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 purpose本讲稿第三十七页，共四十七页HFRR与泵磨损寿命试验本讲稿第三十八页，共四十七页HFRR试验机与泵试验的相关性本讲稿第三十九页，共四十七页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，于1996年获得 CEC“A”状态（批准）本讲稿第四十页，共四十七页ISORoundRobin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（BallOnThreeSeats）BOCLE(BallonCylinderLubricityEvaluator)HFRR(HighFrequencyReciprocatingRig)SLBOCLE(ScuffingLoadBallonCylinderLubricityEvaluator)本讲稿第四十一页，共四十七页ISORoundRobin试验（二）一个好的试验方法应具有：很好的重复性、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个润滑性差的油本讲稿第四十二页，共四十七页ISORoundRobin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个试验本讲稿第四十三页，共四十七页ISORoundRobin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本讲稿第四十四页，共四十七页选择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)本讲稿第四十五页，共四十七页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本讲稿第四十六页，共四十七页谢谢本讲稿第四十七页，共四十七页
