DEUTZ1013FC臺(tái)架建立及試驗(yàn)方法研究

丁元慶 劉德強(qiáng) 于 濱 徐廣業(yè)

摘要:為評(píng)價(jià)滿足OEM新產(chǎn)品使用要求潤滑油的性能,中國石油大連潤滑油研究開發(fā)中心與道依茨一汽(大連)柴油機(jī)有限公司在大連潤滑油研究開發(fā)中心聯(lián)合建立了DEUTZ1013FC柴油機(jī)臺(tái)架。該臺(tái)架發(fā)動(dòng)機(jī)及主要試驗(yàn)件是由一汽大柴提供國產(chǎn)化的DEUTZ1013FC柴油機(jī)及部件,儀表控制系統(tǒng)國內(nèi)配套。結(jié)合該柴油機(jī)實(shí)際使用狀況及技術(shù)特點(diǎn),參照DEUTZ發(fā)動(dòng)機(jī)零部件認(rèn)證之可靠性試驗(yàn)評(píng)價(jià)條件制定了《 DEUTZ柴油機(jī)專用油對(duì)比試驗(yàn)大綱》。通過各種參比油的試驗(yàn),結(jié)果表明,建立的DEUTZ1013FC柴油機(jī)臺(tái)架能夠滿足專用油的評(píng)價(jià)工作,方法可靠。

關(guān)鍵詞:柴油機(jī);專用油;臺(tái)架評(píng)定;試驗(yàn)方法;研究

中圖分類號(hào):TE626.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國高速公路通車?yán)锍桃堰_(dá)4萬多公里,極大地促進(jìn)了物流業(yè)的進(jìn)步,長途公路運(yùn)輸對(duì)重載車的巨大需求以及環(huán)保法規(guī)的日益強(qiáng)化,推動(dòng)了國產(chǎn)柴油機(jī)新技術(shù)的開發(fā)和引進(jìn)步伐。

節(jié)能、環(huán)保是推動(dòng)柴油機(jī)技術(shù)進(jìn)步的動(dòng)力,為滿足上述要求,大功率重負(fù)荷柴油機(jī)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(jìn)技術(shù),大大提高了柴油機(jī)的各項(xiàng)綜合性能,對(duì)柴油機(jī)油提出了更高要求。隨著柴油機(jī)制造技術(shù)的進(jìn)步,歐美發(fā)達(dá)地區(qū)針對(duì)各自不同的技術(shù)情況制定了各自的柴油機(jī)油評(píng)價(jià)規(guī)范即CEC和API規(guī)格,用于評(píng)價(jià)不同質(zhì)量等級(jí)的潤滑油產(chǎn)品。不僅如此,各柴油機(jī)廠商還針對(duì)自己公司產(chǎn)品對(duì)潤滑油的不同要求,建立了自有的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架即OEM臺(tái)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(yè)有了長足的發(fā)展,并制定了基于API規(guī)格的潤滑油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。但潤滑油的評(píng)價(jià)手段卻沒有明顯的進(jìn)步,始終沒有建立擁有自主產(chǎn)權(quán)的發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油評(píng)價(jià)體系和平臺(tái)。道依茨一汽(大連)柴油機(jī)有限公司(簡稱大柴)從德國DEUTZ公司引進(jìn)滿足歐Ⅱ、Ⅲ排放規(guī)格的DEUTZ1013系列柴油機(jī)后,急需既滿足國標(biāo)(API)規(guī)格要求又滿足DEUTZ1013柴油機(jī)(歐洲技術(shù))使用要求以及國內(nèi)道路使用狀況的潤滑油。為滿足DEUTZ1013柴油機(jī)專用油開發(fā)的需要,經(jīng)大柴與中國石油潤滑油公司協(xié)商決定,利用大柴引進(jìn)的DEUTZ1013柴油機(jī),在中國石油大連潤滑油研究開發(fā)中心實(shí)驗(yàn)室由雙方合作共同建立了DEUTZ重負(fù)荷柴油機(jī)臺(tái)架(OEM臺(tái)架)及試驗(yàn)方法,完善潤滑油檢測(cè)評(píng)價(jià)手段,確保專用油產(chǎn)品質(zhì)量的有效控制。

1 試驗(yàn)臺(tái)架的建立

1.1 臺(tái)架發(fā)動(dòng)機(jī)

道依茨發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架采用一汽解放汽車有限公司大連柴油機(jī)分公司從德國DEUTZ公司引進(jìn)的“DEUTZ1013FC”型柴油機(jī)。該柴油機(jī)為直列、六缸、廢氣渦輪增壓、中冷。采用單體式柴油泵。發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)見表1。

按照臺(tái)架試驗(yàn)要求,對(duì)DEUTZ1013柴油機(jī)上各溫度、壓力測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行了改造安裝,使其各個(gè)接口能夠連接入一次控制儀表。

依據(jù)臺(tái)架試驗(yàn)要求,設(shè)計(jì)了一套完整的臺(tái)架流程。試驗(yàn)臺(tái)架由試驗(yàn)用柴油機(jī)、測(cè)功機(jī)、儀表控制系統(tǒng)和為滿足試驗(yàn)要求所需的附屬設(shè)備組成。

1.2 臺(tái)架測(cè)功機(jī)及儀表

依據(jù)DEUTZ1013FC柴油機(jī)額定功率205 kW和額定轉(zhuǎn)速2300 r/min的特點(diǎn),根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)與測(cè)功機(jī)特性曲線匹配要求,選用了水渦流測(cè)功機(jī)為道依茨發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的測(cè)功機(jī)。測(cè)功機(jī)的額定扭矩2500N?m,最大功率650 kW。

臺(tái)架測(cè)控系統(tǒng)主要由傳感器接口模塊、數(shù)字調(diào)節(jié)器模塊、輸出控制接口模塊、數(shù)據(jù)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(duì)扭矩、轉(zhuǎn)速、壓力、溫度、油門開度、測(cè)功器開度等傳感器輸出的一次信號(hào)進(jìn)行調(diào)理,并轉(zhuǎn)換為機(jī)內(nèi)的數(shù)字信號(hào)。該信號(hào)一方面在不同的控制模式下,作為反饋信號(hào)輸送給數(shù)字調(diào)節(jié)器,另一方面經(jīng)數(shù)字濾波后送給顯示模塊作為測(cè)量參數(shù)顯示。溫度、壓力接口配上相應(yīng)的傳感器可實(shí)現(xiàn)氣溫、排溫、水溫、油溫及油壓的自動(dòng)測(cè)量及控制。該系統(tǒng)可以同時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控并記錄,從而滿足各種試驗(yàn)方法的數(shù)據(jù)采集、記錄的需要。該系統(tǒng)完全實(shí)現(xiàn)人機(jī)化的操作界面,試驗(yàn)控制程序的編寫過程簡單而實(shí)用,可以讓試驗(yàn)人員根據(jù)具體試驗(yàn)方法的要求,以模塊化的方式,用簡潔的計(jì)算機(jī)程序語言,編寫出試驗(yàn)控制程序。

1.3 臺(tái)架控制精度

DEUTZ1013FC臺(tái)架及儀表控制系統(tǒng)組裝完畢后,開機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)。經(jīng)試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn),證明臺(tái)架控制系統(tǒng)能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)各控制參數(shù),處于試驗(yàn)要求的控制指標(biāo)內(nèi),主要控制參數(shù)臺(tái)架控制范圍(以額定點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及扭矩為例)見圖1、圖2。

2 試驗(yàn)方法的研究

2.1 DEUTZ發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)

對(duì)所選用的柴油機(jī)油進(jìn)行綜合性能評(píng)價(jià)。主要評(píng)價(jià)項(xiàng)目有高溫清凈性(活塞沉積物)、抗磨性能(軸瓦磨損、活塞環(huán)磨損、氣缸套拋光)、機(jī)油消耗等,篩選出滿足DEUTZ1013柴油機(jī)使用要求的專用柴油機(jī)油。

2.2 DEUTZ發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)條件的選擇

DEUTZ1013FC發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)參照DEUTZ發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)件認(rèn)證可靠性試驗(yàn)評(píng)價(jià)條件,制定了《DEUTZ柴油機(jī)專用油對(duì)比試驗(yàn)大綱》。臺(tái)架正式試驗(yàn)時(shí)間為300 h,磨合8 h,每25 h采樣進(jìn)行理化分析。臺(tái)架試驗(yàn)曲線見圖3。

2.3 DEUTZ發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)燃料油

為了保證長期、穩(wěn)定、相同品質(zhì)的燃料供應(yīng),考慮到DEUTZ1013柴油機(jī)的使用情況和我國國情,并使評(píng)價(jià)結(jié)果極具實(shí)用性,決定DEUTZ發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)使用符合GB/T 252標(biāo)準(zhǔn)的0號(hào)柴油作為試驗(yàn)用燃料油。同時(shí)為了使試驗(yàn)苛刻度保持一致,在0號(hào)柴油的基礎(chǔ)上對(duì)影響柴油燃燒性能的粘度、十六烷值、密度等理化指標(biāo)作了更具體的規(guī)定。

2.4 DEUTZ發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)用油

結(jié)合DEUTZ1013FC柴油機(jī)專用油的開發(fā),為滿足DEUTZ1013FC柴油機(jī)的需要以及今后油品開發(fā)的要求,選擇三種試驗(yàn)油進(jìn)行臺(tái)架對(duì)比試驗(yàn)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(yàn)結(jié)果及討論

3.1 DEUTZ發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)選用的3種油在DEUTZ發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見表2。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.2.1 臺(tái)架評(píng)價(jià)方法

DEUTZ1013柴油機(jī)采用高壓直噴、進(jìn)氣渦輪增壓、單體泵設(shè)計(jì),使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率成倍增長,從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷顯著增加,尤其表現(xiàn)在活塞溫度升高,油品的氧化加速?；钊h(huán)槽積炭、漆膜增多,對(duì)柴油機(jī)油的高溫清凈性能提出了更高要求。由于DEUTZ1013柴油機(jī)技術(shù)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(tái)架試驗(yàn)結(jié)果中,磨損大的其缸套拋光也大,因此,缸套拋光可作為DEUTZ臺(tái)架試驗(yàn)的一項(xiàng)重點(diǎn)考察指標(biāo)。

對(duì)于活塞清凈性評(píng)價(jià)而言,本臺(tái)架試驗(yàn)采用中華人民共和國石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《柴油機(jī)活塞清凈性評(píng)分方法》即SH/T 0031-90法中的A法,對(duì)活塞表面沉積物及漆膜和一環(huán)槽充炭率進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2.2 臺(tái)架試驗(yàn)的重復(fù)性

為了研究DEUTZ發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)方法的重復(fù)性,結(jié)合DEUTZ1013FC柴油機(jī)專用油的開發(fā),用研制油B進(jìn)行了臺(tái)架重復(fù)性試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見表3。試驗(yàn)表明,臺(tái)架試驗(yàn)方法具有較好的重復(fù)性。其誤差限值在允許的范圍內(nèi)。

3.2.3 臺(tái)架區(qū)分性試驗(yàn)

臺(tái)架區(qū)分性試驗(yàn)結(jié)果見表4。

從表4可以看出,DEUTZ發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)對(duì)質(zhì)量不同的油品在高溫清凈性與抗磨損性能評(píng)定方面有較好的區(qū)分性。其區(qū)分性得到OEM的認(rèn)同。

4 結(jié)論

(1)道依茨發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架的整套硬件設(shè)備在運(yùn)行中平穩(wěn)可靠,試驗(yàn)程序能夠?qū)崿F(xiàn)安全、可靠的控制。

(2)道依茨臺(tái)架試驗(yàn)方法對(duì)不同質(zhì)量柴油機(jī)油的高溫清凈性和抗磨損性,有較好的區(qū)分能力。

(3)道依茨臺(tái)架試驗(yàn)方法具有較好的重復(fù)性。

(4)道依茨發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的建立及試驗(yàn)方法的研究,滿足道依茨專用油開發(fā)的評(píng)定要求,將對(duì)我國具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高檔柴油機(jī)油規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的建立和發(fā)展起到一定的推動(dòng)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(yè)于大連石化職工大學(xué)化工機(jī)械專業(yè),現(xiàn)從事潤滑油臺(tái)架試驗(yàn)的開發(fā)、研究及評(píng)定工作,獲獎(jiǎng)多項(xiàng)。