一种用于评定柴油机油烟炱分散性能的装置及试验方法与流程

1.本发明属于柴油机油烟炱分散性能评价技术领域，具体涉及一种用于评定柴油机油烟炱分散性能的装置及试验方法。


背景技术：

2.烟炱分散性能是高档柴油机油的一个重要性能。在api cj-4以及更高规格柴油机油中引入的mack t-11试验评价油品的烟炱分散性能，机油中的烟炱含量要求大于6.7％；同时还要求在高的烟炱条件下，要保证油品的低温流动性性能。
3.由于发动机废气再循环技术的使用，使得发动机生成的烟炱活性增强，在润滑油中有更强的聚集能力，容易使烟炱聚集在一起造成油品的粘度急剧增长；发动机台架试验结果表明：同一油样，在烟炱含量相同条件下，机油的粘度增长不同，使用egr发动机机油粘度增长较快，要求油品具有更好的分散性能。
4.高档柴油机油研发、油品配方调整和烟炱分散性添加剂的合成等研究项目，需要进行一系列的筛选评价工作。筛选出的配方，在进行mack t-11台架试验时，能顺利通过烟炱分散性能评定，在降低科研成本和提高研发效率等方面具有明显优势。但mack t-11台架试验耗时时间长，不利于缩短研发周期。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种用于评定柴油机油烟炱分散性能的装置，以解决现有技术中mack t-11台架试验耗时时间长的问题。
6.本发明的目的还在于提供一种评定柴油机油烟炱分散性能的试验方法。
7.为实现上述目的，本发明提供一种用于评定柴油机油烟炱分散性能的装置，包括发动机，还包括：
8.排气系统，所述排气系统与发动机连接以排出发动机中燃料油燃烧后的废气，所述排气系统包括涡轮和排气管，所述排气管与涡轮出口连接；
9.进气系统，所述进气系统与发动机连接以向发动机提供空气，所述进气系统包括进气管；以及
10.废气再循环系统，所述废气再循环系统包括废气循环管，所述废气循环管连接排气系统的排气管和进气系统的进气管。
11.本发明所述的用于评定柴油机油烟炱分散性能的装置，其中，所述废气循环管的直径为20-25mm。
12.本发明所述的用于评定柴油机油烟炱分散性能的装置，其中，所述废气循环管在排气管上的端口距涡轮的出口120-150mm。
13.本发明所述的用于评定柴油机油烟炱分散性能的装置，其中，所述废气循环管上设有调节阀。
14.本发明所述的用于评定柴油机油烟炱分散性能的装置，其中，所述调节阀的内径
为20-25mm。
15.为实现上述目的，本发明还提供一种评定柴油机油烟炱分散性能的试验方法，使用上述所述的装置，具体包括以下步骤：
16.s1，将25l试验油加入到发动机中；
17.s2，进行台架试验，试验条件为：
18.试验时间120小时、转速2100
±
5r/min、燃油耗57
±
1kg/h、冷却液出口温度65
±
2℃、机油主油道温度97
±
3℃、发动机进气温度25
±
3℃、排气背压4.5
±
0.5kpa，燃油温度40
±
1℃；曲轴箱压力1
±
0.25kpa；
19.s3，试验结束后，取废油进行分析。
20.本发明所述的评定柴油机油烟炱分散性能的试验方法，其中，步骤s2的试验过程中废气利用率为5-8％。
21.本发明所述的评定柴油机油烟炱分散性能的试验方法，其中，步骤s3的分析过程中，计算试验过程中黏度增长为4.0mm2/s、12mm2/s、15mm2/s时的烟炱含量。
22.本发明所述的评定柴油机油烟炱分散性能的试验方法，其中，所述发动机为一汽无锡柴油机厂ca 6dl 2-35型发动机。
23.本方法主要以兰州润滑油研发中心拥有的国产重负荷发动机试验平台，应用一汽无锡柴油机厂提供的ca 6dl 2-35型发动机为试验发动机，研究建立评价柴油机油烟炱分散性能的试验方法，为高档柴油机油配方的筛选或产品的研发提供一个基础的模拟试验手段。该试验方法的建立为研究高档润滑油的烟炱分散性具有重要的意义。
24.本方法使用的废气再循环(egr)装置从设计、制作、试验条件的研究等工作均为自主创新，目前尚未查到相关的国内标准，并无相关专利。
25.本方法在试验条件的研究中参考了mack t-11试验方法文本。本试验方法属于自行研究建立，具有明显的技术创新。
26.本发明的有益效果是：
27.(1)本发明是一种评定柴油机油烟炱分散性能的试验方法，可作为新油品的研发和一些添加剂的筛选手段。
28.(2)本发明是一种评定柴油机油烟炱分散性能的试验方法，可提高高档柴油机油认证的通过率，进一步节约科研成本，提高油品研发速度，并提供一定的技术支持。
29.(3)本发明是一种评定柴油机油烟炱分散性能的试验方法可引申到更高级别的柴油机油性能的研究和筛选手段。
附图说明
30.图1为本发明实施例的废气再循环示意图；
31.图2为实施例1中不同质量级别油品的区分性验证结果；
32.图3为实施例2中t-11标准油的重复性实验结果；
33.图4为实施例3中6dl2-35台架与mack t-11标准台架试验烟炱生成情况对比；
34.图5为实施例4中同级别的3种油品进行ca6dl2-35台架模拟mack t-11台架的油品运动粘度随烟炱含量的变化曲线。
35.其中，附图标记：
36.1、排气管；
37.2、进气管；
38.3、废气循环管；
39.4、调节阀；
40.5、进气门；
41.6、排气门；
42.7、活塞。
具体实施方式
43.下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
44.一种用于评定柴油机油烟炱分散性能的装置，包括发动机，还包括：
45.排气系统，所述排气系统与发动机连接以排出发动机中燃料油燃烧后的废气，所述排气系统包括涡轮和排气管1，所述排气管1与涡轮出口连接；
46.进气系统，所述进气系统与发动机连接以向发动机提供空气，所述进气系统包括进气管2；以及
47.废气再循环系统，所述废气再循环系统包括废气循环管3，所述废气循环管3连接排气系统的排气管1和进气系统的进气管2。
48.本发明所述的用于评定柴油机油烟炱分散性能的装置，其中，所述废气循环管3的直径为20-25mm。
49.本发明所述的用于评定柴油机油烟炱分散性能的装置，其中，所述废气循环管3在排气管1上的端口距涡轮的出口120-150mm。
50.本发明所述的用于评定柴油机油烟炱分散性能的装置，其中，所述废气循环管3上设有调节阀4。
51.本发明所述的用于评定柴油机油烟炱分散性能的装置，其中，所述调节阀4的内径为20-25mm。
52.一种评定柴油机油烟炱分散性能的试验方法，使用上述所述的装置，具体包括以下步骤：
53.s1，将25l试验油加入到发动机中；
54.s2，进行台架试验，试验条件为：
55.试验时间120小时、转速2100
±
5r/min、燃油耗57
±
1kg/h、冷却液出口温度65
±
2℃、机油主油道温度97
±
3℃、发动机进气温度25
±
3℃、排气背压4.5
±
0.5kpa，燃油温度40
±
1℃；曲轴箱压力1
±
0.25kpa；
56.s3，试验结束后，取废油进行分析。
57.本发明所述的评定柴油机油烟炱分散性能的试验方法，其中，步骤s2的试验过程中废气利用率为5-8％。
58.本发明所述的评定柴油机油烟炱分散性能的试验方法，其中，步骤s3的分析过程中，计算试验过程中黏度增长为4.0mm2/s、12mm2/s、15mm2/s时的烟炱含量。
59.本发明所述的评定柴油机油烟炱分散性能的试验方法，其中，所述发动机为一汽无锡柴油机厂ca 6dl 2-35型发动机。
60.下面结合附图对本发明进行进一步说明。
61.图1为本发明所述装置中废气再循环示意图。如图1所示，与发动机(为简化说明，仅示出了发动机中的活塞)连接的有进气管2和涡轮(图中未示)，涡轮出口连接有排气管1，排气管1和进气管2之间连接有废气循环管3，废气循环管3上设有调节阀4，废气循环管3的进气口距涡轮出口150nm。发动机中燃烧后的废气通过活塞7和排气门6，进入涡轮，并通过排气管1、废气循环管3、进气管2和进气门5进入到发动机中，并且通过废气循环管3上的调节阀4可以控制废气循环至发动机中的量。废气再循环至进气系统再次参与燃烧，能够增加烟炱生成的速度。
62.以下实施例以兰州润滑油研发中心拥有的国产重负荷发动机试验平台，应用一汽无锡柴油机厂提供的ca 6dl 2-35型发动机为试验发动机进行试验。
63.实施例1：
64.台架区分性试验
65.为了考查ca 6dl 2-35发动机台架试验的区分性，采用改装后的废气再循环装置，选用ci-4 15w-40和cj-4 15w-40两种发动机油进行台架实验，实验条件为：试验时间120小时、转速2100
±
5r/min、燃油耗57
±
1kg/h、冷却液出口温度65
±
2℃、机油主油道温度97
±
3℃、发动机进气温度25
±
3℃、排气背压4.5
±
0.5kpa，燃油温度40
±
1℃；曲轴箱压力1
±
0.25kpa，用这两种不同质量级别的油品分别进行区分性验证试验，在120小时全负荷工况运行过程中，采用每12h间隔取样，对所取油样测定烟炱含量和100℃运动黏度，试验结果如图2所示。
66.图2结果显示：该实验能较好的区分两种不同质量级别的柴油机油的烟炱分散和黏度增长的性能。
67.实施例2：
68.台架重复性试验
69.为了考查ca 6dl 2-35发动机台架试验的重复性，试验选用mack t-11的标准油进行了3次重复性验证试验，实验条件为：试验时间120小时、转速2100
±
5r/min、燃油耗57
±
1kg/h、冷却液出口温度65
±
2℃、机油主油道温度97
±
3℃、发动机进气温度25
±
3℃、排气背压4.5
±
0.5kpa，燃油温度40
±
1℃；曲轴箱压力1
±
0.25kpa，，在120小时全负荷工况运行过程中，采用每12h间隔取样，对所取油样测定烟炱含量和100℃运动黏度，其测定结果如图3。
70.由图可知，通过考察发动机烟炱含量的变化与机油黏度增长情况，表明ca6dl2-35发动机台架的重复性良好。
71.实施例3：
72.台架应用性评价试验
73.为了进一步验证对比ca 6dl2-35台架与mack t-11台架试验之间的相关性，采用cj-4级别的油品在ca 6dl 2-35台架做了应用型评价试验，试验方法参照中国石油天然气股份有限公司润滑油分公司企业标准qsy rh4061-2020，图4为ca 6dl2-35台架与mack t-11标准台架试验烟炱生成情况的曲线，由图可知，ca 6dl2-35台架运行120小时的烟炱生成
量与mack t-11运行252小时的烟炱含量相当。
74.试验表明：同一级别的油品在ca 6dl 2-35试验台架和mack t-11试验台架上的烟炱生成量是不同的，在相同的试验时间内，ca 6dl2-35台架试验产生的烟炱含量远高于mack t-11台架试验，达到试验预期条件，极大的缩短了试验时间，以及大幅度降低科研成本。
75.实施例4：
76.试验选用同粘度级别并质量级别达到cj-4以上的ci-4
+
、d1(cj-4)、d2(ck-4)三种油品，分别进行ca 6dl2-35台架试验，实验条件为：试验时间120小时、转速2100
±
5r/min、燃油耗57
±
1kg/h、冷却液出口温度65
±
2℃、机油主油道温度97
±
3℃、发动机进气温度25
±
3℃、排气背压4.5
±
0.5kpa，燃油温度40
±
1℃；曲轴箱压力1
±
0.25kpa，试验结果的运动粘度随烟炱含量的变化曲线，结果如图5所示，由图可知，试验油的黏度趋势基本一致，通过以上对比实验表明，虽然同一种油品在ca 6dl2-35试验台架和mack t-11试验台架上的烟炱生成速率是不同的，但烟炱引起的油品粘度增长有较好的一致性。因此，从油品烟炱分散性能的区分性来讲，ca6d2-35l台架大大缩短了约7％烟炱含量的试验时间。黏度增长为4.0mm2/s、12mm2/s、15mm2/s的烟炱含量都满足试验要求，与mack t-11台架数据趋于一致，从实验结果看，3种油品应用评价试验都可以通过mack t-11台架试验，充分说明ca 6dl2-35台架和mack t-11台架有很好的相关性，对于油品与高品质油品添加剂的研发和油品配方的筛选，提高效率，具有优越性。
77.当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。