CN103048438B - 一种甲醇汽油润滑性的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种甲醇汽油润滑性的测定方法。具体采用四球机法对甲醇汽油的润滑性进行检测，利用甲醇汽油对试验钢球的磨痕直径对甲醇汽油的润滑性能进行评价。测定过程中的试验条件为：试验油温度：20℃，主轴转速：600r/min，负荷：7~12N，时间：1~4.5min。该方法具有操作简单、重复性好的优点，并且检测结果与实际应用情况较为相近。

Description

一种甲醇汽油润滑性的测定方法

技术领域

本发明涉及甲醇汽油润滑性测定方法，具体是一种利用四球机法测定甲醇汽油润滑性的方法。

技术背景

车用燃油不但要有良好的燃烧性能，还应有一定的润滑性，防止在长期的使用过程中发动机油泵、燃油控制系统和喷嘴的磨损及失效。汽油作为“天然”的车用燃油其主要由C4~C12烃组成，且碳原子数越多，其油性和润滑性越好。总的来说，汽油的润滑性较为缓和，虽然在20世纪90年代中期出现过对“汽油磨损迹象”的关注，但因汽油导致的大规模油泵失效现象曾未出现。

随着汽油资源的缩减，车用替代燃料逐渐成为汽车燃油市场不可或缺的产品。同样，车用替代燃料不但要有良好的燃烧性能，还应有一定的润滑性。甲醇汽油作为主要车用替代燃料之一，自其投入市场以来，其自身的润滑特性一直随附于汽油的润滑性，业内并未关注汽油中加入甲醇后所形成的“新车用燃油”的润滑性对汽车发动机工作性能的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种甲醇汽油润滑性的测定方法，以对研究甲醇汽油的润滑性提供一有效手段。

为此，本发明提供的甲醇汽油润滑性的测定方法是采用四球机法对甲醇汽油的润滑性进行检测，利用甲醇汽油对试验钢球的磨痕直径对甲醇汽油的润滑性能进行评价。

上述采用四球机法对甲醇汽油润滑性进行检测时的试验条件为：试验油温度：20℃、主轴转速：600r/min、负荷：7～12N、时间：1～4.5min。

优选的，采用四球机法对甲醇汽油润滑性进行检测时的试验条件为：试验油温度：20℃、主轴转速：600r/min、负荷：10N、时间：4min。

现有技术中还没有关于甲醇汽油润滑性检测的相关研究和方法。本发明对于研究甲醇汽油润滑性的测定方法是一个全新的技术，是首次提出对甲醇汽油的润滑性进行检测。

本发明首先提出采用四球机法测定甲醇汽油润滑性，接着优化了相关的试验条件，利用甲醇汽油对试验钢球的磨痕直径大小来评价甲醇汽油的润滑性能。

本发明提供的采用四球机测定甲醇汽油润滑性的方法具有操作简单、检测快速的特点，检测结果的重复性与区分性优良，能有效地区分不同比例的甲醇汽油以及添加剂的润滑性能，试验相关性高。

附图说明

以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为表3所示结果中磨斑直径随时间的变化关系图；

图2为表4所示结果中磨斑直径随负荷的变化关系图。

具体实施方式

长期使用甲醇汽油的汽车电动燃油泵经常会出现噪声变大、发热、油压降低、无法建立油压等或轻或重的异常现象。

燃油泵磨损机理复杂，加之燃油泵品种、类型繁多，或同一燃油泵中不同的运动部件，由于负荷、速度以及接触方式的不同，磨损机理又呈现不同的变化。发明人在实验室试验和实车实验的基础上，分析并总结出导致上述异常现象的原因主要有：

（1）换向器断面磨损，导致电路出现异常、电阻增大、电动燃油泵功率减小，对外表现为燃油泵发热、油压降低；

（2）进出油板的金属支撑端磨损，导致转子运行不稳，转子与泵壳摩擦，对外表现为燃油泵噪声变大、泵体发热和油压下降；

（3）叶轮间隙破换，导致无法建立油压；

燃料润滑性的研究历史上出现过两次大规模的事故，即在欧美国家中发生的喷气燃料与柴油两次大规模的油泵严重磨损和失效事故。对于汽油，由于润滑条件比较缓和，精制深度不够，虽然20世纪90年代中期出现过汽油磨损的迹象，但大规模的油泵失效尚未出现。近年来，由于新的排放法规对汽油的组分和制作工艺进行严格的限制，大大降低了汽油中的有效润滑成分，从而影响了汽油的润滑性，造成燃油泵零部件之间的磨损加剧。甲醇汽油由于一定比例的甲醇的加入，润滑性较汽油相比更为缓和，所以，对燃油泵的磨损也更为明显。而随着甲醇汽油的推广使用，尤其是高比例的甲醇汽油，这种影响更加的突出。基于上述原因，发明人总结出甲醇汽油的润滑性是导致汽车电动燃油泵异常工作的最源头因素，基于此，发明人对甲醇汽油的润滑性进行了相关研究。

现有的关于油类磨损性能的测定方法有四球机法、法莱克斯试验机法、高频往复试验机法和球环实验法。其中，四球机法操作简便、成本低且测试结果可靠，是试验室最为常用的润滑性评定方法。

参考SH/T0189-92，四球机法工作原理是低位的三个被夹紧的钢球保持固定，同时上面一个可旋转钢球压在低位三个钢球使其保持三点接触，试验过程中四个钢球的接触点都浸没在待测油样中，转速和负荷可在试验期间设定。试验结束后通过低位三个球的磨斑直径评价被测样品的磨损性能。

本发明的法中所用的试验仪器、材料、试剂、试验步骤及精密度、结果计量均参考SH/T0189-92。

发明人首先进行了以下单因素实验，以确定在采用四球机对甲醇汽油润滑性进行测定时的试验参数。

一、试验设备与材料

四球磨损试验机：（见试验方法SH/T0189-92）；准确度为0.01mm的显微镜；计时器；钢球：四球机专用试验钢球；石油醚：60~90℃，分析纯；洗涤汽油：符合SH0114要求。

二、试验步骤

（1）用洗涤汽油仔细清洗四个试验球、上球卡具、油杯以及与试油接触各个部位，试件用新的工业滤纸或未使用过的脱脂棉球擦拭，然后再用石油醚清洗两次，最后吹干或自然干燥。洗好的钢球不用手触摸，每个钢球只进行一次试验。

（2）将一个清洁钢球安装在主轴下端，将清洁的三个钢球装在油杯中，并夹紧。

（3）将甲醇汽油试样倒入油杯，并使试样超过顶球和三个固定底球的四个接触点。

（4）将油杯放在油杯座上，慢慢施加试验负荷，要避免振动和冲击。

（5）加热试油并调节到试验温度下，开动电动机驱动主轴旋转。

（6）达到试验时间后，停止加热并关掉电动机，除去负荷取出油杯，倒去试样。

（7）用显微镜测量油杯中三个下球上的磨斑直径，测量精度为0.01mm。每个球上的磨斑测量两次，一次沿着油杯中心线的方向，另一次与第一次垂直。以毫米为单位报告三个钢球六次测量的磨斑直径算术平均值。如果磨斑是一个椭圆，则沿着磨痕方向作一次测量，另一次测量与磨痕方向垂直。

（8）如果一个下部的钢球的两次测量平均值与所有的六次测量平均值偏差大于0.04mm，则应该检查上球与油杯的轴心对中情况。

最后，记录磨斑直径的平均值，评价甲醇汽油的润滑性。

三、各因素的水平范围的确定原则及相关试验结果：

（一）温度

温度会影响甲醇汽油的运动粘度，进而影响到甲醇汽油的润滑性。当温度过低时，粘度变大，不易流到摩擦面上，造成机件的磨损；温度高时，粘度变小，则不易在摩擦面上形成适当厚度的油膜，失去润滑作用，易使摩擦面产生擦伤或胶合。甲醇汽油温度高时，易挥发，不能在摩擦副之间形成适当厚度的油膜，影响测试结果。但是，通过输油泵的甲醇汽油的温度是随着室外温度而变化的。因此，为了保证在整个实验过程中摩擦副之间的油膜厚度适当，测试结果可靠有效，试验过程中油样温度设置为20℃。

（二）转速

滑动速度的大小对摩擦磨损具有关键性的意义，因而是试验过程的一个重要参数。滑动速度的影响主要是由于它引起的发热和温度变化，改变了摩擦表面层的性质和接触状况，使得摩擦面之间的油膜变薄，甚至产生咬合现象。为了降低转速对试验的影响，保证摩擦面之间的润滑条件，转速设置为600r/min。转速过高，摩擦生热，甲醇汽油挥发加速，影响摩擦面之间润滑情况；转速过低，摩擦副摩擦频率低，磨斑不明显。

（三）时间和负荷

运动部件之间的相对运动会产生摩擦。不同的阶段，摩擦磨损的速度也不同。实验时间过长，会使甲醇汽油温度升高进而挥发，影响摩擦副之间的油膜厚度，进而对试验结果造成影响；试验时间太短，磨斑太小，不易观察或测量。

负荷在试验过程中应当保持稳定，负荷过高，摩擦副会发生咬合，磨损急剧增加；负荷过低，磨损现象不明显，无法读取试验数据。甲醇汽油因甲醇含量不同，润滑性也不相同。

发明人针对M15甲醇汽油和M85甲醇汽油分别进行了以下关于试验时间和负荷的水平范围初步选择性实验。试验油温度为20℃、主轴转速为600r/min，时间和负荷按表格中的数据设置（时间单位为min，负荷单位为N），磨斑直径单位用毫米（mm）表示。M15甲醇汽油试验结果如表1所示，M85甲醇汽油试验结果如表2所示。

表1

表2

由表1和表2所示结果可知：对于M15甲醇汽油和M85甲醇汽油，在试验时间为1～4.5min、负荷为7～12N的水平范围内，可进行关于润滑性的检测试验。

发明人在上述试验的基础上分别进行了关于时间和负荷的具体参数的选择试验：

发明人选择甲醇添加量较高的M85甲醇汽油为试验油，试验油温度为20℃、主轴转速为600r/min，试验水平组合和相应结果见表3和表4。

表3不同试验时间下的润滑性测试结果

表4不同负荷下的润滑性测试结果

由表3和图1所示结果可知，磨斑直径随试验时间的增加而变大，在4min以后磨斑直径增加加快，在试验最后阶段，摩擦状况变差，出现微咬合现象；

由表4和图2所示结果可知，磨斑直径随试验负荷的增加而变大，当负荷超过12N时，出现咬合现象。

综合上述试验分析结果，磨斑直径过小，磨斑不明显，不易观察，而查找磨斑既费时又费力；磨斑过大时，摩擦副之间又极易咬合，为了提高试验效率，确定试验时间为4min，试验负荷为10N。

以下是发明人提供的实施例，以对本发明的技术方案作进一步的相似解释说明。

实施例1：

该实施例的试验用仪器、材料、方法和结果计量方法参考SH/T0189-92，试验油为M15甲醇汽油为例，试验油温度：20℃、主轴转速：600r/min、时间：4min、负荷：10N，共进行8次重复试验，试验结果如表5所示。

表5

试验次数	1	2	3	4	5	6	7	8
									磨斑直径	0.38	0.34	0.37	0.35	0.38	0.36	0.39	0.39

表5所示结果中8次重复试验结果的平均值为0.37mm，两次结果之差最大为0.05mm，试验结果重复性良好。

实施例2：

该实施例与实施例1不同之处在于：分别对含不含润滑剂的M85甲醇汽油和含车用甲醇汽油润滑剂CJM-2010-03（由长安大学交通新能源实验室开发）的M85甲醇汽油进行了试验，时间：4min，负荷：10N。试验结果如表6所示

表6

依表6所示结果，不含润滑剂剂的M85甲醇汽油试验结果平均值为0.544mm，含车用甲醇汽油润滑剂的M85甲醇汽油试验结果平均值为0.504mm，两次实验结果区分性明显。

实施例3：

该实施例与实施例1的区别在于，试验油为M85甲醇汽油，试验时间：3.5min，负荷：11N。试验结果如表7所示：

表7

试验次数	1	2	3	4	5	6	7	8
									磨斑直径	0.55	0.52	0.56	0.55	0.58	0.57	0.54	0.55

实施例4：

该实施例与实施例1的区别在于，试验油为M15甲醇汽油，试验时间：1min，负荷：12N。试验结果如表8所示：

表8

试验次数	1	2	3	4	5	6	7	8
									磨斑直径	0.39	0.36	0.41	0.37	0.37	0.39	0.40	0.36

Claims (2)

1. 一种甲醇汽油润滑性的测定方法，其特征在于，该方法是采用四球机法对甲醇汽油的润滑性进行检测，利用甲醇汽油对试验钢球的磨痕直径对甲醇汽油的润滑性能进行评价；所述的采用四球机法对甲醇汽油润滑性进行检测时的试验条件为：试验油温度：20℃，主轴转速：600r/min，负荷：7～12N ，时间：1～4.5min。

2.如权利要求1所述的甲醇汽油润滑性的测定方法，其特征在于，所述的采用四球机法对甲醇汽油润滑性进行检测时的试验条件为：试验油温度：20℃，主轴转速：600r/min，负荷：10N 、时间：4min。