DEUTZ1013FC台架建立及试验方法研究

丁元庆 刘德强 于 滨 徐广业

摘要:为评价满足OEM新产品使用要求润滑油的性能,中国石油大连润滑油研究开发中心与道依茨一汽(大连)柴油机有限公司在大连润滑油研究开发中心联合建立了DEUTZ1013FC柴油机台架。该台架发动机及主要试验件是由一汽大柴提供国产化的DEUTZ1013FC柴油机及部件,仪表控制系统国内配套。结合该柴油机实际使用状况及技术特点,参照DEUTZ发动机零部件认证之可靠性试验评价条件制定了《 DEUTZ柴油机专用油对比试验大纲》。通过各种参比油的试验,结果表明,建立的DEUTZ1013FC柴油机台架能够满足专用油的评价工作,方法可靠。

关键词:柴油机;专用油;台架评定;试验方法;研究

中图分类号:TE626.3 文献标识码: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

随着国民经济的发展,我国高速公路通车里程已达4万多公里,极大地促进了物流业的进步,长途公路运输对重载车的巨大需求以及环保法规的日益强化,推动了国产柴油机新技术的开发和引进步伐。

节能、环保是推动柴油机技术进步的动力,为满足上述要求,大功率重负荷柴油机采用涡轮增压、中冷、电控喷射、高压共轨以及EGR、尾气后处理等先进技术,大大提高了柴油机的各项综合性能,对柴油机油提出了更高要求。随着柴油机制造技术的进步,欧美发达地区针对各自不同的技术情况制定了各自的柴油机油评价规范即CEC和API规格,用于评价不同质量等级的润滑油产品。不仅如此,各柴油机厂商还针对自己公司产品对润滑油的不同要求,建立了自有的发动机台架即OEM台架。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。

改革开放后,我国的润滑油工业有了长足的发展,并制定了基于API规格的润滑油质量标准。但润滑油的评价手段却没有明显的进步,始终没有建立拥有自主产权的发动机润滑油评价体系和平台。道依茨一汽(大连)柴油机有限公司(简称大柴)从德国DEUTZ公司引进满足欧Ⅱ、Ⅲ排放规格的DEUTZ1013系列柴油机后,急需既满足国标(API)规格要求又满足DEUTZ1013柴油机(欧洲技术)使用要求以及国内道路使用状况的润滑油。为满足DEUTZ1013柴油机专用油开发的需要,经大柴与中国石油润滑油公司协商决定,利用大柴引进的DEUTZ1013柴油机,在中国石油大连润滑油研究开发中心实验室由双方合作共同建立了DEUTZ重负荷柴油机台架(OEM台架)及试验方法,完善润滑油检测评价手段,确保专用油产品质量的有效控制。

1 试验台架的建立

1.1 台架发动机

道依茨发动机台架采用一汽解放汽车有限公司大连柴油机分公司从德国DEUTZ公司引进的“DEUTZ1013FC”型柴油机。该柴油机为直列、六缸、废气涡轮增压、中冷。采用单体式柴油泵。发动机技术参数见表1。

按照台架试验要求,对DEUTZ1013柴油机上各温度、压力测量点进行了改造安装,使其各个接口能够连接入一次控制仪表。

依据台架试验要求,设计了一套完整的台架流程。试验台架由试验用柴油机、测功机、仪表控制系统和为满足试验要求所需的附属设备组成。

1.2 台架测功机及仪表

依据DEUTZ1013FC柴油机额定功率205 kW和额定转速2300 r/min的特点,根据发动机与测功机特性曲线匹配要求,选用了水涡流测功机为道依茨发动机台架的测功机。测功机的额定扭矩2500N•m,最大功率650 kW。

台架测控系统主要由传感器接口模块、数字调节器模块、输出控制接口模块、数据显示模块、面板控制模块、通讯接口模块等六大功能模块组成。传感器接口模块对扭矩、转速、压力、温度、油门开度、测功器开度等传感器输出的一次信号进行调理,并转换为机内的数字信号。该信号一方面在不同的控制模式下,作为反馈信号输送给数字调节器,另一方面经数字滤波后送给显示模块作为测量参数显示。温度、压力接口配上相应的传感器可实现气温、排温、水温、油温及油压的自动测量及控制。该系统可以同时对发动机台架的试验参数进行监控并记录,从而满足各种试验方法的数据采集、记录的需要。该系统完全实现人机化的操作界面,试验控制程序的编写过程简单而实用,可以让试验人员根据具体试验方法的要求,以模块化的方式,用简洁的计算机程序语言,编写出试验控制程序。

1.3 台架控制精度

DEUTZ1013FC台架及仪表控制系统组装完毕后,开机试运转。经试验运转,证明台架控制系统能够保证发动机各控制参数,处于试验要求的控制指标内,主要控制参数台架控制范围(以额定点发动机转速及扭矩为例)见图1、图2。

2 试验方法的研究

2.1 DEUTZ发动机台架试验方法设计

对所选用的柴油机油进行综合性能评价。主要评价项目有高温清净性(活塞沉积物)、抗磨性能(轴瓦磨损、活塞环磨损、气缸套抛光)、机油消耗等,筛选出满足DEUTZ1013柴油机使用要求的专用柴油机油。

2.2 DEUTZ发动机台架试验条件的选择

DEUTZ1013FC发动机台架试验参照DEUTZ发动机试验件认证可靠性试验评价条件,制定了《DEUTZ柴油机专用油对比试验大纲》。台架正式试验时间为300 h,磨合8 h,每25 h采样进行理化分析。台架试验曲线见图3。

2.3 DEUTZ发动机台架试验燃料油

为了保证长期、稳定、相同品质的燃料供应,考虑到DEUTZ1013柴油机的使用情况和我国国情,并使评价结果极具实用性,决定DEUTZ发动机台架试验使用符合GB/T 252标准的0号柴油作为试验用燃料油。同时为了使试验苛刻度保持一致,在0号柴油的基础上对影响柴油燃烧性能的粘度、十六烷值、密度等理化指标作了更具体的规定。

2.4 DEUTZ发动机台架试验用油

结合DEUTZ1013FC柴油机专用油的开发,为满足DEUTZ1013FC柴油机的需要以及今后油品开发的要求,选择三种试验油进行台架对比试验即OEM指定的参比油A、我中心的研制油B和商品油C。

3 试验结果及讨论

3.1 DEUTZ发动机台架试验结果

对选用的3种油在DEUTZ发动机台架上进行试验,试验结果见表2。

3.2 试验结果分析

3.2.1 台架评价方法

DEUTZ1013柴油机采用高压直喷、进气涡轮增压、单体泵设计,使发动机的功率成倍增长,从而使发动机的热负荷显著增加,尤其表现在活塞温度升高,油品的氧化加速。活塞环槽积炭、漆膜增多,对柴油机油的高温清净性能提出了更高要求。由于DEUTZ1013柴油机技术源自欧洲,其活塞顶岸与缸壁的间隙较小,活塞沉积物极易造成缸套抛光。在台架试验结果中,磨损大的其缸套抛光也大,因此,缸套抛光可作为DEUTZ台架试验的一项重点考察指标。

对于活塞清净性评价而言,本台架试验采用中华人民共和国石油化工行业标准《柴油机活塞清净性评分方法》即SH/T 0031-90法中的A法,对活塞表面沉积物及漆膜和一环槽充炭率进行评价。

3.2.2 台架试验的重复性

为了研究DEUTZ发动机台架试验方法的重复性,结合DEUTZ1013FC柴油机专用油的开发,用研制油B进行了台架重复性试验,试验结果见表3。试验表明,台架试验方法具有较好的重复性。其误差限值在允许的范围内。

3.2.3 台架区分性试验

台架区分性试验结果见表4。

从表4可以看出,DEUTZ发动机试验对质量不同的油品在高温清净性与抗磨损性能评定方面有较好的区分性。其区分性得到OEM的认同。

4 结论

(1)道依茨发动机试验台架的整套硬件设备在运行中平稳可靠,试验程序能够实现安全、可靠的控制。

(2)道依茨台架试验方法对不同质量柴油机油的高温清净性和抗磨损性,有较好的区分能力。

(3)道依茨台架试验方法具有较好的重复性。

(4)道依茨发动机台架的建立及试验方法的研究,满足道依茨专用油开发的评定要求,将对我国具有自主知识产权的高档柴油机油规格标准的建立和发展起到一定的推动作用。

收稿日期:2008-08-06。

作者简介:丁元庆(1963-),男,工程师,1988年毕业于大连石化职工大学化工机械专业,现从事润滑油台架试验的开发、研究及评定工作,获奖多项。