高档水冷二冲程汽油机油清净性评定技术的研究

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润滑与密封

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收稿日期!!""#>"!>!L

作者简介!宫玉英!$=<&#"$女$高级工程师$从事发动机油品评定和小型汽油机设计工作K1?@:9;%S T T EG U D57ID5F B5

高档水冷二冲程汽油机油清净性评定技术的研究

宫玉英$J 孙玉德$J 孙瑞华!J 杨礼河$J 解世文$

!$K 天津大学内燃机研究所J 天津&"""L!&!K 中国石油大连润滑油研发中心J 辽宁大连$$#"&!))))))

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摘要!为评价高档二冲程润滑油参与燃烧后沉积物的清净性$依据国际上的有关标准和文献$建立了等效于美国西南研究院!Oj *+"清净性发动机评定装置$经&种机型!Q $<(Y N"(Y L""$""P 的标准参比油的校机试验表明$发动机沉积物清净性评定数据均在规定的范围之内$说明建立的评定装置具备沉积物清净性的鉴别区分能力’实际评定试验中整套装置运行稳定(可靠$已成功用于.,?j &高档水冷二冲程汽油机油的清净性评定’

关键词!汽油机油&水冷&二冲程&清净性&评定试验

中图分类号!.

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二冲程水冷发动机因体积小(质量轻(升功率高

以及良好的动力性能等优点$被广泛用作水上交通(公安缉私(抗洪抢险和旅游娱乐等用途的舷外机!也称摩托艇"发动机$由于二冲程汽油机的润滑油直接参与燃烧$燃烧产生的沉积物状况直接影响到发动机燃烧室的容积或正常压缩比$导致发动机不能正常工作$甚至直接威胁到人民生命和财产的安全’因此$水冷汽油机润滑油的清净性是判定其优劣的重要指标之一$而如何通过发动机试验科学评定这一指标$是本课题的主要研究内容’.,?j &润滑油是目前世界上最高级别的水冷二冲程汽油机油$国际上以美国西南研究院!Oj*+"为代表的研究机构对该级别水冷润滑油进行了深入研究并率先建立了发动机台架试验评定装置及通过指标)$>&*’结合这些文献和相关标准$本文作者建立了一套与其等效的.,?j &水

冷二冲程汽油机润滑油发动机沉积物清净性评定技术与装置’

$J.,?j &级水冷二冲程汽油机油燃烧沉积物清净性评定

为考核.,?j &润滑油参与发动机燃烧及在燃烧室内相关部件形成沉积物的状况$首先需要规定统一评价润滑油对发动机清净性的影响(评定用发动机的机型(试验条件$然后再根据相关评定方法进行评估’按照美国Oj *+文献的要求$.,?j &水冷二冲程汽油机油清净性需由&种机型的评定试验组成$它们分别是用于考核清净性及拉伤的$

一套能进行&种清净性试验的综合评定台架’$5$J.,?j &清净性综合评定台架的组成

.,?j&清净性综合评定台架主要由负荷水箱(

评定机(动力头水箱(仪表控制柜<部分组成’图$为清净性综合评定台架组成示意图’

图$J.,?j&综合清净性评定台架组成

$5$5$J负荷水箱

根据0Q Q-.,?j&试验要求$清净性最大功率的评定机为/Q,!149B8DI7或Y3PB63B"公司生产的L"M]!

$5$5!J动力头水箱

动力头水箱用来保障评定机的冷却并能通过调节其供给水量来控制评定机的出水(进水温度’对于评定机燃烧室相关部件沉积物形成$发动机的冷却是一个重要因素$试验中发动机的出水温度和进出水温差是重要的监控参数’将动力头水箱设计成两路进出管道$分别与实验室供回水管道(评定机进出水路相通$在动力头水箱向评定机的供水管路间装有水泵(电磁调节阀(温度传感器$回水管路接有温度传感器和电磁调节阀$由]+V控制器随时调节评定机的进出水温度$使其控制在规定范围内’

$5$5&J评定机

0Q Q-.,?j&水冷二冲程汽油机清净性的&种评定机及其参数见表$’

表$J评定机及其参数

项目清净性及拉伤评定试验一般清净性评定试验清净性及粘环评定试验发动机型号Q78F D8T$

缸数u缸径u行程!u#"5&@@u N<5L@@!u%"5=N@@u L$5#&@@&u%"5=L@@u<=5<&@@排量c@’!#!L&L=!"

标定功率c\j$$!=5%

化油器Q78F D8T单腔双化油器三座式/Q,单腔冷却方式水冷水冷水冷

工作循环二冲程二冲程二冲程轴承抗摩擦轴承抗摩擦轴承

试验用动力头编号/M.Q$<>"$>$N&&&&N N&L%"L

$5$5NJ评定机的改造

评定用的发动机在0Q Q-中规定的是专用发动机或称专用试验机$它不同于制造厂正常批量生产的发动机’它是由0Q Q-委托Q1*,(*l公司和/Q,!149B8DI7或Y3PB63B"公司为进行.,>j&二冲程汽油机油评定而改制的舷外机’其中$试验用动力头是关键部件$实际上$所谓试验动力头即对发动机的冷却水路加以改造后的舷外机发动机部分’试验动力头在美国市场能定购$由于价格等诸多原因$作者只能通过市场购进的成品舷外机加以改造$使改造后发动机动力头部分与原舷外机的水下供水部分分开$以实现动力头部分的独立供水$达到调节和控制动力头的出水温度与进水温度的试验目的’参照40Q Q-.,?j&/Q,L"M]试验程序5(40Q Q-.,?j&/Q,N"M]试验程序5(40Q Q-.,?j&Q1*,(*l$

R R N润滑与密封

总第$%&期

$5$5

仪表控制柜位于控制间内$装有i Q V?$"数字温度智能巡回显示报警仪(i Q V数字温度表(发动机油门执行器(油耗仪(电磁阀控制器等由一台工控机作为控制核心$达到调节控制发动试验工况和满足评定试验各监控制参数的要求’

$5!J.,?j&清净性评定试验

表!(表&分别为.,>j&清净性评定试验磨合运转条件和正式试验工况及相关参数要求’

表!J.,?j&清净性评定试验磨合运转条件

Q78F D8T$

转速>c!8+@9B>$"时间"c@9B

/Q,N"M]

转速>c!8+@9B>$"时间"c@9B

/Q,L"M]

转速>c!8+@9B>$"时间"c@9B

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表&J.,?j&清净性评定正式试验工况及相关参数要求

评定机

转速>c

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时间

"c@9B

油耗c

!\S+P>$"

冷却水出

口温度c t

冷却水进出

口温差c t

点火正时

c t).V

试验总运

行时间c P

Q78F D8T%""r$""<5=r"5$N

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/Q,$"""r$""

J$

L"M]试验和N"M]试验的方法与上述$

$5&J清净性试验结果与评分

试验结束后$应在$!P内完成拆机$对相关部件拍照(评分(评价’清净性评分应在评分箱内进行$评分箱内表面要求涂白色调和漆$箱内安装!只$

$5&5$J活塞环评分

活塞从气缸内取出后$立即对活塞环的灵活度进行测评$评定方法规定的分值归纳为表N’

表NJ活塞环评分

活塞环状态优点得分

自由环$"

钝环=5<

点粘环=5"

冷粘环=5"e<5"

热粘环N5"e"

B R N

!""#年第$$期宫玉英等%高档水冷二冲程汽油机油清净性评定技术的研究

J 活塞环冷粘环角度在&"f

e &&"

f 范围内的优点分值按式!$"计算$当环冷粘结角度小于&"f 时$优点得分为=5"&同样$活塞环热粘环角度在&"f e &&"f 范围内的优点分值按式!!"计算$当环热粘结角度小于&"f 时$优点得分为N5"’

冷粘结优点评分_=5N >!环冷粘结角度u "5"$&&&"!$"

热粘结优点评分_N5N >!环热粘结角度u "5"$&&&"!!"$5&5!J 活塞评分

活塞评分又分活塞漆膜评分和活塞积炭沉积物评分$通常用优点评分的方式计算’

表

颜色系数所占本项目面积比c q

优点得分$"N&5!N5&!=$!5L $5$#L5

N5!

"5"N

J 活塞漆膜清静性优点评分按,

*,035$N !美国协调研究委员会"4漆膜评定手册5漆膜标准色板确定

各个部位的各种颜色系数及面积百分比$活塞漆膜优

点总分等于所计算各部位的优点评分之和’举例说明$本次使用美国参比油L$<=$g 进行$

干净的表面系数为$"分$漆膜按颜色等级确定各个部位的颜色系数除以$"再加上=5"即为沉积物系数$所有积炭按其厚度确定沉积物系数$每"5$@@对应一定的系数$这里不再赘述’

图!J$

表#是对国内某研究院研制的.,?j &级润滑油

进行清净性评定$

表#J 水冷二冲程汽油机油$

项目

平均优点

分比较0Q Q -标

准要求

美国参比油L$<=$g

一缸二缸平均某研究院.,?j &一缸二缸平均活塞环粘结评分JJ 顶环%5<"=5""%5L<=5""%5""%5<">"5!"#JJ 二环%5<"=5""%5L<%5<"%5<"%5<">"5!<

均值3%5"

JJ 平均%5<"

=5""#

%5L<

%5!<#

#JJ 总分c 总平均&<5""c %5L<

&N5""c %5<"

>$5"c >"5!均值差’"5#

活塞清净性评分JJ 顶环岸%5$L %5%<%5N=%5&!%5LN %5<&"5"N #JJ 二环岸%5L<%5<"%5L&%5<#%5N=%5<&>"5!"均值3#5"

JJ 活塞内顶N5#<<5<<<5$"N5<$<5!L N5%=>"5!$#JJ 裙部=5N<

=5%"=5#&=5$&

=5N$=5!L >"5&##

JJ 总分c 总平均#&5L!c L5=L

#!5N&c L5%"

>$5!=c >"5$L 均值差’"5#

沉积物评价JJ 活塞外顶%5<"L5&&

L5=!%5!N L5##

L5=<"5"&相当JJ 缸盖

=5$!

=5$"=5$$%5%=

=5N==5$="5"%相当JJ 排气口堵塞c q %<>&差’$"JJ 排气通道堵塞c q <"><差’$"JJ 火花塞故障c 次"""相当JJ 早燃c 次"""

相当JJ 曲轴箱

干净

干净

相当活塞圆周拉伤c q L =%%&<5<’$<活塞拉伤面积c q $&$<$N $!<%5<’!"活塞环圆周拉伤c q !"$

!"$

’<压缩压力损失c \]:’$&%’$&%

#’$&%’$&%

#’$&%轴承粘结磨损自由脱落无变色

自由脱落无变色

相当

试验结论

通过清净性$

C

R N 润滑与密封

总第$%&期

$5NJ 清净性试验的发动机台架的校准

表LJ 清净性校机参比油

$

高参比0Q Q -&!!==低参比

0Q Q -=&L&%

J 为保障.

,?j &清净性试验的科学(严谨$使试验得到的数据准确(可靠$要求在每次试验前对试验台架进行校机标定$校机标定试验分别用高(低参比油对台架进行考核$用试验得到!组数据!高(低参比油"表明台架的区分性和合理性’表L 是试验方法要求&个清净性的校机参比油’

表%是L"M ]试验前的校机标定试验数据’N"M ]和$

表%JL"M ]清净性试验校机标定结果$单位!优点分%

JJJ 校机试验油0Q Q -&!!==0Q Q -=&L&%0Q Q -通过优点分=&L&%得分<5$e L5<&

&!!==得分3"5<&L !=&L&%得分‘N5N

活塞环,l ’g$,l ’g!,l ’g&,l ’g$,l ’g!,l ’g&第二环得分=5""

=5""=5""

L5#!

#5%%L

二环平均得分=5""

L5$$

活塞清净性=&L&%平均得分&5!e #5N &

&!!==平均得分

3=&L&%得分‘

"5

#5$<#5#&

<5%&

<5L%<5<$

JJ 平均#5L!

<5!%

沉积物评价JJ 活塞顶部%5<"L5&&L5=!%5!N L5##L5=<相当JJ 气缸头=5$!

=5$"=5$$

%5%=

=5N==5$=

相当

JJ 排气口c q %

!

"$

平均’<

滚针轴承自由脱落

自由脱落

结论

通过L"M ]校机试验

!J 结论

!$"参考国际上相关标准文献$建立的高档水冷二冲程汽油机油!.,>j &级"清净性性评定技术及装备$为促进和提高我国高档水冷二冲程润滑油的研究与发展$提供了发动机台架检测手段’

!!"评定装备运行稳定(试验手段科学(试验数据准确可靠’

!&"经试验表明$该清净性评定装备具有良好的区分性$已成功用于.,>j &级润滑油的评定$为

国家节省了资金’

参考文献

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