柴油润滑性试验及其进展

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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
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Summary of European diesel fuel specification developments
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GB19147-2003 车用柴油标准主要指标
• 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。
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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）
• 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： 60°C 时450微米磨斑 直径 (在25°C时380微米)能满足润滑性要求。
Ball 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。
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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；
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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)
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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；
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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.
柴油润滑性试验及其进展
中石化石油化工科学研究院 宋海清、张建荣
2003年10月
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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
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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(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。
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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) 。
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SBOCLE 法(The Scuffing Load
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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。
49（-10＃以上）、46（-20＃）、 45（-35＃以下） 365 460
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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 µm
– SLBOCLE (ASTM D-6078/99)
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柴油润滑性的回顾（二）
• 在欧洲，40 % 的新车为柴油车：轿车和 轻型车 (如：SUV)
• EN 590 中的润滑性限值 (HFRR 460 µm max.) 已经成功的防止了柴油喷射系统 的失效问题
• ASTM D 6078: the Scuffing Load Ball-On-Cylinder Lubricity Evaluator method (SLBOCLE)
• ASTM D 6079：High-Frequency Reciprocating Rig method (HFRR)
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实施年份 排放标准 柴油标准
w (S) / % , ≯
ρ20 ℃/ kg·m- 3 φ总芳烃/ % φ多环芳烃/ % , ≯ 十六烷值, ≮
t 95/ ℃, ≯
润滑性 磨痕直径（60℃)/um，≯
2003
GB19147-2003 0.05
820-860/800-84（ 0 -35#以下） 未规定 未规定