DEUTZ1013FC臺架建立及試驗方法研究

丁元慶 劉德強 于 濱 徐廣業

摘要:為評價滿足OEM新產品使用要求潤滑油的性能,中國石油大連潤滑油研究開發中心與道依茨一汽(大連)柴油機有限公司在大連潤滑油研究開發中心聯合建立了DEUTZ1013FC柴油機臺架。該臺架發動機及主要試驗件是由一汽大柴提供國產化的DEUTZ1013FC柴油機及部件,儀表控制系統國內配套。結合該柴油機實際使用狀況及技術特點,參照DEUTZ發動機零部件認證之可靠性試驗評價條件制定了《 DEUTZ柴油機專用油對比試驗大綱》。通過各種參比油的試驗,結果表明,建立的DEUTZ1013FC柴油機臺架能夠滿足專用油的評價工作,方法可靠。

關鍵詞:柴油機;專用油;臺架評定;試驗方法;研究

中圖分類號:TE626.3 文獻標識碼:A

Establishment of DEUTZ1013FC Test Bench and Investigation of the Test Method

DING Yuan-qing1, LIU De-qiang2, YU Bin1, XU Guang-ye1

(1.PetroChina Dalian Lubricating Oil R&D Institute, Dalian 116032, China;2.DEUTZ(Dalian)Engine CO.,LTD, Dalian 116021, China)

Abstract:In order to evaluate the performance of the oil which meets the operating requirements of the OEM new products, the DEUTZ1013FC diesel engine test bench was established by PetroChina Dalian Lubricating Oil R&D Institute and DEUTZ (Dalian)Engine CO.,LTD. The test engine DEUTZ1013FC and test parts were provided by DEUTZ (Dalian)Engine CO.,LTD, and the instrument control system was supported by domestic companies. Combined the actual condition and technical characteristics of the diesel engine, referring to the reliability test condition of the DEUTZ engine parts accreditation, DEUTZ Diesel Engine Special Oil Comparison Test Outline was established. Through different kinds of reference oils tests, the results proved that the DEUTZ1013FC diesel engine test bench is able to evaluate the special oil, and reliable.

Key words:diesel engine; special oil; test bench evaluation; test method; investigation

0 前言

隨著國民經濟的發展,我國高速公路通車里程已達4萬多公里,極大地促進了物流業的進步,長途公路運輸對重載車的巨大需求以及環保法規的日益強化,推動了國產柴油機新技術的開發和引進步伐。

節能、環保是推動柴油機技術進步的動力,為滿足上述要求,大功率重負荷柴油機采用渦輪增壓、中冷、電控噴射、高壓共軌以及EGR、尾氣后處理等先進技術,大大提高了柴油機的各項綜合性能,對柴油機油提出了更高要求。隨著柴油機制造技術的進步,歐美發達地區針對各自不同的技術情況制定了各自的柴油機油評價規范即CEC和API規格,用于評價不同質量等級的潤滑油產品。不僅如此,各柴油機廠商還針對自己公司產品對潤滑油的不同要求,建立了自有的發動機臺架即OEM臺架。如:Mercedes-Benz的227.0、227.1;MAN的270、271;VOLVO的VDS、VDS-2以及MACK公司的EO-K/2、EO-L等。

改革開放后,我國的潤滑油工業有了長足的發展,并制定了基于API規格的潤滑油質量標準。但潤滑油的評價手段卻沒有明顯的進步,始終沒有建立擁有自主產權的發動機潤滑油評價體系和平臺。道依茨一汽(大連)柴油機有限公司(簡稱大柴)從德國DEUTZ公司引進滿足歐Ⅱ、Ⅲ排放規格的DEUTZ1013系列柴油機后,急需既滿足國標(API)規格要求又滿足DEUTZ1013柴油機(歐洲技術)使用要求以及國內道路使用狀況的潤滑油。為滿足DEUTZ1013柴油機專用油開發的需要,經大柴與中國石油潤滑油公司協商決定,利用大柴引進的DEUTZ1013柴油機,在中國石油大連潤滑油研究開發中心實驗室由雙方合作共同建立了DEUTZ重負荷柴油機臺架(OEM臺架)及試驗方法,完善潤滑油檢測評價手段,確保專用油產品質量的有效控制。

1 試驗臺架的建立

1.1 臺架發動機

道依茨發動機臺架采用一汽解放汽車有限公司大連柴油機分公司從德國DEUTZ公司引進的“DEUTZ1013FC”型柴油機。該柴油機為直列、六缸、廢氣渦輪增壓、中冷。采用單體式柴油泵。發動機技術參數見表1。

按照臺架試驗要求,對DEUTZ1013柴油機上各溫度、壓力測量點進行了改造安裝,使其各個接口能夠連接入一次控制儀表。

依據臺架試驗要求,設計了一套完整的臺架流程。試驗臺架由試驗用柴油機、測功機、儀表控制系統和為滿足試驗要求所需的附屬設備組成。

1.2 臺架測功機及儀表

依據DEUTZ1013FC柴油機額定功率205 kW和額定轉速2300 r/min的特點,根據發動機與測功機特性曲線匹配要求,選用了水渦流測功機為道依茨發動機臺架的測功機。測功機的額定扭矩2500N?m,最大功率650 kW。

臺架測控系統主要由傳感器接口模塊、數字調節器模塊、輸出控制接口模塊、數據顯示模塊、面板控制模塊、通訊接口模塊等六大功能模塊組成。傳感器接口模塊對扭矩、轉速、壓力、溫度、油門開度、測功器開度等傳感器輸出的一次信號進行調理,并轉換為機內的數字信號。該信號一方面在不同的控制模式下,作為反饋信號輸送給數字調節器,另一方面經數字濾波后送給顯示模塊作為測量參數顯示。溫度、壓力接口配上相應的傳感器可實現氣溫、排溫、水溫、油溫及油壓的自動測量及控制。該系統可以同時對發動機臺架的試驗參數進行監控并記錄,從而滿足各種試驗方法的數據采集、記錄的需要。該系統完全實現人機化的操作界面,試驗控制程序的編寫過程簡單而實用,可以讓試驗人員根據具體試驗方法的要求,以模塊化的方式,用簡潔的計算機程序語言,編寫出試驗控制程序。

1.3 臺架控制精度

DEUTZ1013FC臺架及儀表控制系統組裝完畢后,開機試運轉。經試驗運轉,證明臺架控制系統能夠保證發動機各控制參數,處于試驗要求的控制指標內,主要控制參數臺架控制范圍(以額定點發動機轉速及扭矩為例)見圖1、圖2。

2 試驗方法的研究

2.1 DEUTZ發動機臺架試驗方法設計

對所選用的柴油機油進行綜合性能評價。主要評價項目有高溫清凈性(活塞沉積物)、抗磨性能(軸瓦磨損、活塞環磨損、氣缸套拋光)、機油消耗等,篩選出滿足DEUTZ1013柴油機使用要求的專用柴油機油。

2.2 DEUTZ發動機臺架試驗條件的選擇

DEUTZ1013FC發動機臺架試驗參照DEUTZ發動機試驗件認證可靠性試驗評價條件,制定了《DEUTZ柴油機專用油對比試驗大綱》。臺架正式試驗時間為300 h,磨合8 h,每25 h采樣進行理化分析。臺架試驗曲線見圖3。

2.3 DEUTZ發動機臺架試驗燃料油

為了保證長期、穩定、相同品質的燃料供應,考慮到DEUTZ1013柴油機的使用情況和我國國情,并使評價結果極具實用性,決定DEUTZ發動機臺架試驗使用符合GB/T 252標準的0號柴油作為試驗用燃料油。同時為了使試驗苛刻度保持一致,在0號柴油的基礎上對影響柴油燃燒性能的粘度、十六烷值、密度等理化指標作了更具體的規定。

2.4 DEUTZ發動機臺架試驗用油

結合DEUTZ1013FC柴油機專用油的開發,為滿足DEUTZ1013FC柴油機的需要以及今后油品開發的要求,選擇三種試驗油進行臺架對比試驗即OEM指定的參比油A、我中心的研制油B和商品油C。

3 試驗結果及討論

3.1 DEUTZ發動機臺架試驗結果

對選用的3種油在DEUTZ發動機臺架上進行試驗,試驗結果見表2。

3.2 試驗結果分析

3.2.1 臺架評價方法

DEUTZ1013柴油機采用高壓直噴、進氣渦輪增壓、單體泵設計,使發動機的功率成倍增長,從而使發動機的熱負荷顯著增加,尤其表現在活塞溫度升高,油品的氧化加速。活塞環槽積炭、漆膜增多,對柴油機油的高溫清凈性能提出了更高要求。由于DEUTZ1013柴油機技術源自歐洲,其活塞頂岸與缸壁的間隙較小,活塞沉積物極易造成缸套拋光。在臺架試驗結果中,磨損大的其缸套拋光也大,因此,缸套拋光可作為DEUTZ臺架試驗的一項重點考察指標。

對于活塞清凈性評價而言,本臺架試驗采用中華人民共和國石油化工行業標準《柴油機活塞清凈性評分方法》即SH/T 0031-90法中的A法,對活塞表面沉積物及漆膜和一環槽充炭率進行評價。

3.2.2 臺架試驗的重復性

為了研究DEUTZ發動機臺架試驗方法的重復性,結合DEUTZ1013FC柴油機專用油的開發,用研制油B進行了臺架重復性試驗,試驗結果見表3。試驗表明,臺架試驗方法具有較好的重復性。其誤差限值在允許的范圍內。

3.2.3 臺架區分性試驗

臺架區分性試驗結果見表4。

從表4可以看出,DEUTZ發動機試驗對質量不同的油品在高溫清凈性與抗磨損性能評定方面有較好的區分性。其區分性得到OEM的認同。

4 結論

(1)道依茨發動機試驗臺架的整套硬件設備在運行中平穩可靠,試驗程序能夠實現安全、可靠的控制。

(2)道依茨臺架試驗方法對不同質量柴油機油的高溫清凈性和抗磨損性,有較好的區分能力。

(3)道依茨臺架試驗方法具有較好的重復性。

(4)道依茨發動機臺架的建立及試驗方法的研究,滿足道依茨專用油開發的評定要求,將對我國具有自主知識產權的高檔柴油機油規格標準的建立和發展起到一定的推動作用。

收稿日期:2008-08-06。

作者簡介:丁元慶(1963-),男,工程師,1988年畢業于大連石化職工大學化工機械專業,現從事潤滑油臺架試驗的開發、研究及評定工作,獲獎多項。