CN106483042B - 发动机油的汽油稀释率测定方法 - Google Patents

Abstract

一种发动机油的汽油稀释率测定方法，包括：提取预设温度下的发动机油，在所述发动机油中混有汽油；获取所述发动机油的运动粘度V₁；根据所述发动机油的运动粘度V与汽油稀释率wt％之间的关系，得到所述运动粘度V₁所对应的汽油稀释率；所述发动机油的运动粘度V与汽油稀释率wt％之间的关系为：wt％＝(AlnV+B)×100％，A、B是对应预设类型的所述发动机油在所述预设温度下的常数。本技术方案无需昂贵的设备，步骤简单，测试费用低，能够满足发动机和整车试验中大量的、快速的汽油稀释率测定的现实需求。而且，与现有测试方法相比，本技术方案所测汽油稀释率误差小。

Description

发动机油的汽油稀释率测定方法

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种发动机油的汽油稀释率测定方法。

背景技术

发动机是汽车的核心机构，发动机内形成有许多相互摩擦运动的金属表面，这些部件运动速度快、环境差。为防止发动机在运转过程中发生较大的磨损损耗，需要发动机油来对发动机进行润滑、减磨等功效。

在发动机中气缸工作时，尤其是直喷式发动机在工作时，气缸中的汽油飞溅，汽油会溅射到气缸壁上，其中一些汽油会顺着气缸壁流向发动机油底壳而污染发动机油，这些混有汽油的发动机油再回流至发动机各个摩擦表面，其中，汽油会影响到发动机油的润滑性能，较多含量的汽油会降低发动机油的润滑性能。因此，通常需要对使用后的发动机油中汽油稀释率进行监测，以确定发动机油中汽油稀释率是否超标。其中汽油稀释率是指使用后的发动机油中汽油所占质量比。

传统的发动机油中汽油稀释率测定方法包括气相色谱法，热重法等。气相色谱法是通过对比使用前后的发动机油谱图，得出发动机油中的汽油稀释率。该方法测试准确性高，但测试设备昂贵，导致测试费用高，只有少数实验室能够准确测定，且设备无法携带，不能满足发动机和整车试验中大量的、快速的汽油稀释测定要求。热重法利用汽油易挥发的特性，将使用后的发动机油在烘箱中加热到一定温度，测定汽油挥发后的发动机油重量并与挥发前的重量对比，测定汽油稀释率。该方法测试设备简单，但误差大，合适的温度和时间很难选择，难以保证只有汽油挥发，也难以保证汽油能充分挥发，同时该方法操作相对复杂，有一定的危险性。

因此，为满足发动机和整车试验中大量的、快速的汽油稀释率测定要求，需要一种新的发动机油中汽油稀释率测定方法。

发明内容

本发明解决的问题是，本技术方案提出了新的发动机油中汽油稀释率测定方法，以满足发动机和整车试验中大量的、快速的汽油稀释率测定的现实需求。

为解决上述问题，本发明提供一种发动机油的汽油稀释率测定方法，包括：

提取预设温度下的发动机油，在所述发动机油中混有汽油；

获取所述发动机油的第一运动粘度V₁；

根据所述发动机油的运动粘度V与汽油稀释率wt％之间的关系，得到所述第一运动粘度V₁所对应的汽油稀释率；

所述发动机油的运动粘度V与汽油稀释率wt％之间的关系为：wt％＝(AlnV+B)×100％，A、B是对应预设类型的所述发动机油在所述预设温度下的常数。

可选地，所述A、B的获取方法包括：

提供所述预设类型的所述发动机油的纯机油样品；

在所述纯机油样品中加入一定比例的汽油，形成了混合机油样品；

重复在所述纯机油样品中加入一定比例的汽油、和测定所述混合机油样品在所述预设温度下的运动粘度及汽油稀释率的步骤，其中每次在所述纯机油样品中加入的汽油含量不同，共获取多组所述混合机油样品；

在所述预设温度下，使用气相色谱法测定所有所述混合机油样品的运动粘度及汽油稀释率；

根据所获取的所有所述混合机油样品的运动粘度及对应的汽油稀释率数据，进行自然对数拟合得到所述汽油稀释率随运动粘度变化的关系线，求取所述A和B。

可选地，所述第一运动粘度V₁为所述发动机油运动粘度的实测值。

可选地，所述第一运动粘度V₁为所述发动机油运动粘度的修正值，等于所述发动机油运动粘度的实测值V₀与误差值ΔV之差。

可选地，所述误差值ΔV的获取方法包括：

提取所述预设温度下的多组所述预设类型的发动机油样品；

使用气相色谱法测定所有发动机油样品中的汽油稀释率实测值，并测定所有发动机油样品对应所述汽油稀释率实测值的运动粘度实测值，获取多组所述汽油稀释率实测值及对应的运动粘度实测值；

根据所述发动机油的运动粘度V与汽油稀释率wt％之间的关系，获取所述汽油稀释率实测值所对应的运动粘度计算值，对应多组所述汽油稀释率实测值一一对应地得到多组运动粘度计算值；

将对应同一所述汽油稀释率实测值的所述运动粘度计算值和的运动粘度实际值进行比较得到多组误差值计算值，对应多组所述运动粘度计算值和运动粘度实测值得到多组误差值计算值；

对所有所述误差值计算值进行求平均数得到所述误差值ΔV。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本技术方案的汽油稀释率测定方法是对使用后的预设类型的发动机油进行预设温度下的汽油稀释率测定，有效监控发动机油润滑性能。本技术方案无需昂贵的设备，步骤简单，测试费用低，能够满足发动机和整车试验中大量的、快速的汽油稀释率测定的现实需求。而且，与现有测试方法相比，本技术方案所测汽油稀释率误差小。

附图说明

图1是本发明具体实施例的发动机油的汽油稀释率测定方法流程图；

图2是对一种类型的发动机油的多组样品，使用本技术方案的汽油稀释率测定方法和现有气相色谱法测定得到的汽油稀释率误差分布区间及分布在该误差区间内的样品数量百分比；

图3是另一种类型的发动机油的多组样品，使用本技术方案的汽油稀释率测定方法和现有气相色谱法测定得到的汽油稀释率误差分布区间及分布在该误差区间内的样品数量百分比；

图4是本发明具体实施例的汽油稀释率的测定方法中，预设类型的发动机油在100℃下的汽油稀释率分别随动力粘度和运动粘度变化的自然对数拟合曲线，其中曲线C₁是发动机油的汽油稀释率随动力粘度变化的自然对数拟合曲线，曲线C是发动机油的汽油稀释率随运动粘度变化的自然对数拟合曲线。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参照图1，本发明提供一种发动机油的汽油稀释率测定方法，包括：

执行步骤S1，提取预设温度下的发动机油，在发动机油中混有汽油；

执行步骤S2，获取发动机油的第一运动粘度V₁；

执行步骤S3，根据发动机油的运动粘度V与汽油稀释率wt％之间的关系，得到第一运动粘度V₁所对应的汽油稀释率；

所述发动机油的运动粘度V与汽油稀释率wt％之间的关系为：wt％＝(AlnV+B)×100％，A、B是对应预设类型的所述发动机油在所述预设温度下的常数。所述预设类型是指发动机油在使用之前未混杂汽油时的类型，具体可参考现有的发动机油分类标准。

其中，发动机油在预设温度下的运动粘度通常用毛细血管粘度计测定。具体地，严格控制预设温度和可再现的驱动压头下，测定一定体积的发动机油在重力作用下流过标定好的毛细血管粘度计的时间，毛细管粘度计常数与流动时间的乘积，即为该预设温度下发动机油的运动粘度。运动粘度测定方法简单便捷，技术成熟，误差小。

与现有技术相比，本技术方案的汽油稀释率测定方法是对使用后的发动机油进行汽油稀释率测定，有效监控发动机油润滑性能。本技术方案无需昂贵的设备，步骤简单，测试费用低，能够满足发动机和整车试验中大量的、快速的汽油稀释率测定的现实需求。

进一步地，参照图2，图2是对一种类型的发动机油的多组样品，使用本技术方案和现有气相色谱法测定得到的汽油稀释率误差分布区间及分布在该误差区间内的样品数量百分比，经对比，两者所测发动机油中汽油稀释率的误差在±2以内，且70％以上汽油稀释率误差不到±1；

参照图3，图3是对另一种类型的发动机油的多组样品，使用本技术方案和现有气相色谱法测定得到的汽油稀释率误差分布区间及分布在该误差区间内的样品数量百分比，经对比，两者所测汽油稀释率的误差在±1.5以内，且90％以上汽油稀释率误差不到±1。

因此，与现有技术相比，本方案的汽油稀释率测定方法误差小。

应当理解的是，wt％＝(AlnV+B)×100％体现的是预设类型发动机油在预设温度下的汽油稀释率和运动粘度之间的关系式，本技术方案的汽油稀释率测定方法应用于测定预设类型的发动机油在预设温度下的汽油稀释率。在应用过程中，设定预设温度为发动机在暖机工况下曲轴箱内的机油温度，大约是在100℃附近，100℃时的运动粘度也是发动机油润滑性能的核心监控指标，其中，暖机工况是指发动机在冷车工况下启动后保持转速在1500转且待发动机工作温度正常后转速就回到标准转速。

以下详细介绍发动机油的运动粘度V与汽油稀释率wt％之间的关系：wt％＝(A₁lnV+B₁)×100％的获取方法。

首先，根据阿伦尼乌斯(Arrhenius)公式：lnη＝x₁lnη₁+x₂lnη₂+x₁x₂d₁₂(η是混合液体的动力粘度，η₁和η₂是混合液体中的两种液体的动力粘度，x₁和x₂是混合液体中的两种液体分别占混合液体的体积比例，d₁₂是与温度有关的式子)，设定温度一定，则d₁₂为0，可得到式一：

lnη＝x₁lnη₁+x₂lnη₂；

接着推导出

进一步，设定混合液体中的两种液体的密度一定，体积比x₁可以视作质量比，得到式二：

wt％＝(alnη+b)×100％；

在a、b一定时，式二满足对数函数关系，a、b的取值与发动机油类型有关，对于不同类型的发动机油的粘度特性及汽油稀释的粘度保持性能，a、b取值不同。取某类型的发动机油中混入一定比例的汽油，测定该混合机油在100℃时的运动粘度及密度，并根据动力粘度与密度在同一温度下的关系求得混合机油的动力粘度，得到一条汽油的重量百分比(汽油稀释率)随混合机油100℃动力粘度变化的关系线C₁(参照图4)，通过自然对数拟合得到a、b值。其中动力粘度η与运动粘度V之间的关系为：η＝V×ρ，ρ为液体密度。

更进一步地，为便利计算，假设运动粘度V和汽油稀释率wt％之间的关系也满足式二所示的自然对数关系，参照图1和图4，拟合出另一条曲线C，得到式三：

wt％＝(AlnV+B)×100％。

参照图1和图4，A、B的获取方法包括：

提供预设类型的发动机油的纯机油样品，需保证该纯机油样品和待测定的发动机油为同一预设类型；

在纯机油样品中加入一定比例的汽油，形成了混合机油样品；

重复在在纯机油样品中加入一定比例的汽油、和测定混合机油样品在预设温度下的运动粘度及汽油稀释率的步骤，其中每次在纯机油样品中加入的汽油含量不同，最终获取多组混合机油样品；

在预设温度下，使用气相色谱法测定所有所述混合机油样品的运动粘度及汽油稀释率，获得多组所述混合机油样品的运动粘度及对应的汽油稀释率的数据；

根据所获取的所有所述混合机油样品的运动粘度及对应的汽油稀释率数据，进行自然对数拟合得到所述汽油稀释率随运动粘度变化的关系线C，求取所述A和B。

自然对数拟合是线性拟合的一种，线性拟合是数学计算中的一种常用数学方法。已知若干离散函数值{f1,f2,…fn}，通过调整该函数中若干待定系数f(λ1,λ2,…,λm),使得该函数与已知点集的差别(最小二乘意义)最小，如果待定函数是线性，就叫线性拟合或者线性回归。参照图4，wt％＝(A₁lnV+B₁)×100为自然对数函数，通过获取多组混合机油样品的运动粘度及对应的汽油稀释率，得到自然对数函数曲线C。在该过程中，需要不断调整所获混合机油样品中的汽油含量，获取较多组运动粘度及对应的汽油稀释率数据，以确保曲线C更精确反映事实。之后，根据曲线C求取对应的A、B，求取方法为：在曲线C上取多组运动粘度及对应的汽油稀释率值，代入wt％＝(AlnV+B)×100，求取A、B。

对比C1和C，由于混合机油样品的密度ρ和wt％之间存在线性关系，且η＝V*ρ，可以将η用V和wt％的关系式表示，并导入式二；通过测定并比较式二和式三中wt％在同一运动粘度V时的数值，发现两次拟合的结果相差不到0.002，即汽油稀释率的结果误差在0.2％以内，因此可以直接采纳式三。因此，可将发动机油运动粘度的实测值代入式三，计算得到发动机油中的汽油稀释率。

针对不同类型的发动机油类型及预设温度，A、B取值不同，通过求取所使用的预设类型的发动机油在预设温度时的A、B值，之后在实际应用过程中，测定使用后的该预设类型的发动机油在预设温度时的运动粘度，将该运动粘度代入式三，就可求得该使用后的发动机油中汽油稀释率，简便易行。

其中，可以是：代入式三中的第一运动粘度V₁为发动机油运动粘度的实测值。但应该注意到，使用后的旧发动机油与新机油之间存在一定差异。除混入汽油外，机油本身在使用过程中也会发生粘度变化，其中的部分粘滞剂在摩擦过程中会被剪切变成小分子，使得机油粘度减小，同时在使用一段时间后发动机油自身发生氧化，使得机油粘度上升。因此，为了进一步减少该误差，可对测量得到的运动粘度实测值进行必要修正，之后将运动粘度的修正值代入式三，运动粘度的修正值等于发动机油运动粘度的实测值V₀与误差值ΔV之差。

其中误差值ΔV的获取方法包括：

提取所述预设温度下的多组所述预设类型的发动机油样品；

使用气相色谱法测定所有发动机油样品中的汽油稀释率实测值，并测定所有发动机油样品对应所述汽油稀释率实测值的运动粘度实测值，获取多组所述汽油稀释率实测值及对应的运动粘度实测值；

根据所述发动机油的运动粘度V与汽油稀释率wt％之间的关系，即式三，获取所述汽油稀释率实测值所对应的运动粘度计算值，对应多组所述汽油稀释率实测值一一对应地得到多组运动粘度计算值；

将对应同一所述汽油稀释率实测值的所述运动粘度计算值和的运动粘度实际值进行比较得到多组误差值计算值，对应多组所述运动粘度计算值和运动粘度实测值得到多组误差值计算值；

对所有所述误差值计算值进行求平均数得到所述误差值ΔV。

在应用过程中，首先测量得到发动机油在预设温度的运动粘度实测值，之后将运动粘度实测值与误差值ΔV作差得到运动粘度修正值，将运动粘度修正值代入式三，得到汽油稀释率。

在误差值ΔV的获取方法中，“使用气相色谱法测定所有发动机油样品中的汽油稀释率实测值”可以是：直接采用之前较长时期所测得的同类型发动机油中的汽油稀释率实测值；“测定所有发动机油样品对应所述汽油稀释率实测值的运动粘度实测值”可以是：直接采用之前较长时期所测得的同类型发动机油的运动粘度，这可以节省时间。

除此之外，还可以是：直接利用现有同类型发动机油进行相应数据测定。

需要说明的是，气相色谱法的原理为：气相色谱系统是由盛在管柱内的固定相和不断通过管柱的气体流动相组成；

将欲分离、分析的发动机油从管柱一端加入后，由于固定相对发动机油中各组分，如机油和汽油的吸附或溶解能力不同，即各组分在固定相和流动相之间的分配系数有差别，当组分在两相中反复多次进行分配并随移动相向前移动时，各组分沿管柱运动的速度就不同，分配系数小的组分被固定相滞留的时间短，能较快地从色谱柱末端流出；

以各组分从管柱末端流出的含量对进样后的时间作图，得到的图称为色谱图，从色谱图中读取管柱末端流出发动机油及其中的汽油含量，计算得到汽油稀释率。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (4)

1.一种发动机油的汽油稀释率测定方法，其特征在于，包括：

提取预设温度下的发动机油，在所述发动机油中混有汽油；

获取所述发动机油的第一运动粘度V₁；

根据所述发动机油的运动粘度V与汽油稀释率wt％之间的关系，得到所述第一运动粘度V₁所对应的汽油稀释率；其中，汽油稀释率wt％是指使用后的发动机油中汽油所占质量比；

所述发动机油的运动粘度V与汽油稀释率wt％之间的关系为：wt％＝(AlnV+B)×100％，A、B是对应预设类型的所述发动机油在所述预设温度下的常数；

wt％＝(AlnV+B)×100％的获取方法为：

首先，根据阿伦尼乌斯公式：lnη＝x₁lnη₁+x₂lnη₂+x₁x₂d₁₂，设定温度一定，则d₁₂为0，得到式一：lnη＝x₁lnη₁+x₂lnη₂；其中，η是混合液体的动力粘度，η₁和η₂是混合液体中的两种液体的动力粘度，x₁和x₂是混合液体中的两种液体分别占混合液体的体积比例，d₁₂是与温度有关的式子；

然后，根据式一推导出：

然后，设定混合液体中的两种液体的密度一定，将体积比x₁视作质量比，得到式二：wt％＝(alnη+b)×100％；

其中，动力粘度η与运动粘度V之间的关系为：η＝V×ρ，ρ为液体密度；

其中，a、b值的获取方法为：取某类型的发动机油中混入一定比例的汽油，测定该混合机油在100℃时的运动粘度及密度，并根据动力粘度与密度在同一温度下的关系求得混合机油的动力粘度，得到一条汽油的重量百分比随混合机油100℃动力粘度变化的关系线C₁，通过自然对数拟合得到a、b值；

然后，假设运动粘度V和汽油稀释率wt％之间的关系也满足式二所示的自然对数关系，参照实测结果，拟合出另一条曲线C，得到式三：wt％＝(AlnV+B)×100％；

其中，A、B值的获取方法为：提供预设类型的发动机油的纯机油样品，需保证该纯机油样品和待测定的发动机油为同一预设类型；在纯机油样品中加入一定比例的汽油，形成了混合机油样品；重复在纯机油样品中加入一定比例的汽油、和测定混合机油样品在预设温度下的运动粘度及汽油稀释率的步骤，其中每次在纯机油样品中加入的汽油含量不同，最终获取多组混合机油样品；在预设温度下，使用气相色谱法测定所有所述混合机油样品的运动粘度及汽油稀释率，获得多组所述混合机油样品的运动粘度及对应的汽油稀释率的数据；根据所获取的所有所述混合机油样品的运动粘度及对应的汽油稀释率数据，进行自然对数拟合得到所述汽油稀释率随运动粘度变化的关系线C，求取所述A和B。

2.如权利要求1所述的汽油稀释率测定方法，其特征在于，所述第一运动粘度V₁为所述发动机油运动粘度的实测值。

3.如权利要求1所述的汽油稀释率测定方法，其特征在于，所述第一运动粘度V₁为所述发动机油运动粘度的修正值，等于所述发动机油运动粘度的实测值V₀与误差值ΔV之差。

4.如权利要求3所述的汽油稀释率测定方法，其特征在于，所述误差值ΔV的获取方法包括：

提取所述预设温度下的多组所述预设类型的发动机油样品；

使用气相色谱法测定所有发动机油样品中的汽油稀释率实测值，并测定所有发动机油样品对应所述汽油稀释率实测值的运动粘度实测值，获取多组所述汽油稀释率实测值及对应的运动粘度实测值；

根据所述发动机油的运动粘度V与汽油稀释率wt％之间的关系，获取所述汽油稀释率实测值所对应的运动粘度计算值，对应多组所述汽油稀释率实测值一一对应地得到多组运动粘度计算值；

将对应同一所述汽油稀释率实测值的所述运动粘度计算值和的运动粘度实际值进行比较得到多组误差值计算值，对应多组所述运动粘度计算值和运动粘度实测值得到多组误差值计算值；

对所有所述误差值计算值进行求平均数得到所述误差值ΔV。

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