10W_30CF_4高速重负荷柴油机油全配方试验

开展 10W/ 30 CF - 4 级重负荷增压柴油机多级油的研究 ,目的是为了积极推进我国柴油机油的升级 换代 ,为研制高档柴油机油提供有益的参考 。该油品粘度等级跨度大 ,适用于气温在 - 30～30 ℃的地区 全年使用 ,无须季节换油 ,并且多级油对减少发动机的磨擦磨损 ,节约燃料都比较有利 。在 10W/ 30 CF 4 级柴油机油的研制中 ,本文共涉及到 8 种功能添加剂 ,为了节省试验时间和次数 ,以能获得满意的试验 结果 ,试验中采用了科学的正交试验设计进行全配方试验 ,以确定最佳配方[1 ] 。
中 “, ★”表示给定显著性水平 0. 05 ,由 F 分布检验得出因子对油品综合性能影响显著 “; ☆”为不显著 。
表 6 方差分析结果 Tab. 6 The results of square difference analysis
来源 1 2 3 4 5
K1 2. 430 1 2. 379 3 2. 296 9 2. 489 0 1. 669 3
K2 1. 571 1 1. 621 8 1. 704 2 1. 512 1 2. 331 8
ΔK 0. 859 0 0. 757 4 0. 592 7 0. 976 9 0. 662 5
离差值 0. 092 2 0. 071 7 0. 043 9 0. 119 3 0. 054 9
自由度 1 1 1 1 1
WSD 值
成焦量
高温斑点分散系数
0. 2
0. 25
0. 2
低温斑点分散系数 0. 1
3. 2. 2 信息量权重的确定 信息量权重是根据试验过程中所得各指标差异大小决定的 。它们除有归一性和非负性外 ,还具有下列
性质 。
1) 指标的值差异越大 ,信息量权重越大 ;
2) 如果某个指标在所有配方上的值相等 ,则信息量权重为 0 ;
均方离差 0. 092 2 0. 071 7 0. 043 9 0. 119 3 0. 054 9
1 全配方正交试验设计
1. 1 全配方正交试验因子和水平的确定 在全配方正交试验时 ,本文涉及的 8 种功能添加剂中大多数具有较大的复合作用 ,为此 ,可将金属清
净剂 (D) 、无灰分散剂 (d) 和抗氧抗腐剂 ( Z) 都考虑成一种添加剂 。文中每个因子选择 2 个水平 (表 1) 。
表 1 全配方正交试验因子和水平的确定 Tab. 1 Determination of factors and levels in orthogonal experiment of f ull formulation %
Ξ 收稿日期 : 2001 - 10 - 26 作者简介 : 姚顽强 (1967 - ) ,男 ,山西繁峙人 ,博士 ,主要从事摩擦润滑新材料方面的研究.
176
西 安 科 技 学 院 学 报 2002 年
用性能有较大关系 ,故以这 5 个指标为考察对象 。其试验结果见表 3.
第 22 卷 第 2 期 2002 年 6 月
西安科技学院学报
J OU RNAL OF XI’AN UN IV ERSIT Y OF SCIENCE AND TECHNOLO GY
Vol. 22 No. 2 J un. 2002
文章编号 : 1671 - 1912 (2002) 02 - 0175 - 04
- min X ij
(
j
= 1 ,2 , …, m )
(1 ≤i ≤n)
(1 ≤i ≤n)
这种标准化将 Y ij 变为无量纲值 ,并且各指标的最好值为 0 ,最坏值为 1 。经过标准化后 , Y ij 满足以下
性质 。
1) 保序性 ; 2) 各指标的最好值标准化后具有相同的地位 ,即都等于 0 ; 3) 各指标的相对差异程度保持不变 ,即固定 j ≤ n ,对于任意的 i , t , l , k 都有
H- 1
0. 957
0. 750
0. 884
1. 000
0. 700
0. 882
H- 2
0. 294
0. 417
1. 000
0. 857
1. 000
0. 671
H- 3
0. 390
0. 417
0. 518
0. 286
0. 300
0. 395
H- 4
0. 695
0. 583
0. 589
0. 000
0. 500
标 ,它们的量纲不同 ,在综合评分前 ,需统一量纲 。 数据标准化是为了消除量纲不一致对综合评分的影响 。本文在数据标准化时作如下约定 。
1) 将所有指标化为理想值是 0 的情况 ,即指标值绝对值越小越好 ; 2) 当要求指标绝对值越大越好时 ,用该指标绝对值的倒数 1/ | M | 来表示 ; 3) 当要求指标的理想值为常数 P 时 ,则用指标值 M 与 P 的距离| M - P| 表示 。 数据标准化方法如下 。
求 ,并考虑到 D ,d ,Z 之间存在交互作用 ,将正交试验表头设计成如表 2 所示[2 ] 。
2 全配方正交试验及结果
在试验过程中 ,按试验编号调配油样 ,每个油样的配方中添加量遵守正交表头 (表 2) 所规定的水平 , 调配完毕后 ,密封静置 48 h ,然后对各个油样进行试验 。油品的理化指标中成焦量、高温斑点分散系数 r0 、低温斑点分散系数 r1 、承载能力 PB 值 、磨斑直径 D33902值等 5 个指标与添加剂组成的配方和油品的使
10W/ 30 CF - 4 高速重负荷柴油机油全配方试验Ξ
姚顽强 , 武雅丽 , 王毓民
(西安科技学院 测量工程系 ,陕西 西安 710054)
摘 要 : 10W/ 30 CF - 4 级重负荷增压柴油机油是一种宽粘度域的多级油 ,对减少发动机的摩擦 磨损 ,节约燃料非常有利 。在 10W/ 30 CF - 4 柴油机油的研制中 ,对涉及到的 8 种功能添加剂 , 采用科学的正交试验设计进行了全配方试验 ,确定出最佳配方 。 关键词 : 柴油机油 ; 添加剂 ; 正交试验 中图分类号 : U 262. 24 + 1 文献标识码 : A
因 素
配方号
D
d D ×d Z D ×Z d ×Z
1
2
3
4
5
6
试验 编号
承载能力 磨斑直径
/N
/ mm
因 素
成焦量 高温斑点分 低温斑点分 / mg 散系数/ % 散系数/ %
H- 1
1
1
1
1
1
1
H - 1 964. 4
0. 55
54. 9
56
68
H- 2
1
1
1
2
2
2
H - 2 1 018. 2 0. 51
表 2 全配方正交试验表头设计 Tab. 2 Design of orthogonal experiment
表 3 全配方正交试验结果 Tab. 3 Orthogonal experiment results
table of f ull formulation
of f ull formulation
=
1 n i =1
Y ij
用 W j 表示第 j 个指标的综合权重 ,则
3. 3 综合评分
Wj =
L j ·Kj
m
∑L j Kj
j =1
综合评分是将多指标的问题 ,通过加权计算总分的方法化成一个指标的问题 , 这样对结果的分析 、计
m
∑ 算都比较方便 、简单 。选用常用的线性法进行综合评分 ,即 f i = W j ·Y ij j =1
第 2 期 姚顽强等 10W/ 30 CF - 4 高速重负荷柴油机油全配方试验
177
的重要性权重 Kj (表 4) 。
试验指标 重要性权重
PB 值 0. 25
表 4 各指标重要性权重的分配 Tab. 4 Distribution of important weight indexes
0. 210 0. 200 0. 210
0. 192
-
0. 100
-
0. 096
-
方差的分析可以估计各因子对油品性能影响的主次顺序 , 同时可以评定因子的最优水平 。F 比值越
178
西 安 科 技 学 院 学 报 2002 年
大 ,其对应的添加剂对配方的综合性能影响越大 , 反之 , 则越小 。计算机处理后的各因子的方差见表 6 。其
设第 i 个方案 (配方) 的第 j 个指标最小化后为 Xij ,其中 1 ≤ i ≤ n ,1 ≤ j ≤ m , n 为试验方案数 , m 为指标数 ( n = 8 , m = 5) ,设指标标准化后的数据为 Y ij ,则
X ij - min X ij
Y ij
=
max X ij
(1 ≤i ≤n)
3) 信息量权重对 Xij 和 Y ij 具有平移不变性 。
因此 ,本文给出的第 j 个指标的信息量权重 L j 为 L j =
σj
n
∑σj
j =1
式中 σj =
n
∑ 1
n-
1 i =1(Y ij Nhomakorabea-
3. 2. 3 综合权重确定
n
∑ Y j) 2 ( i
= 1 ,2 , …, n ;
j
= 1 , 2 , …, m ) ; Y j
48. 3
62
74
H- 7
2
2
1
1
2
2
H - 7 982. 5
0. 57
49. 2
62
75
H- 8
2
2
1
2
1
1
H - 8 1 004. 6 0. 48