油酸甲酯影响柴油机油清净性模拟研究

马雪亮，王九，陈波水，王祥洲

（中国人民解放军后勤工程学院 军事油料应用与管理工程系，重庆 401331）



油酸甲酯影响柴油机油清净性模拟研究

马雪亮，王九，陈波水，王祥洲

（中国人民解放军后勤工程学院 军事油料应用与管理工程系，重庆 401331）

摘 要：在柴油机油中加入不同比例的油酸甲酯，采用变温成漆板模拟实验，研究油酸甲酯对柴油机油清净性的影响，结果表明，油酸甲酯明显加速了柴油机油氧化变质。随着油酸甲酯加入比例提高、铝板板温增加，柴油机油清净性随之变差。不同比例的油酸甲酯对不同质量等级的柴油机油清净性影响有所不同，其由大到小的顺序为10%油酸甲酯+CD 15W/40，5%油酸甲酯+CD 15W/40，CD 15W/40，10%油酸甲酯+CF-4 15W/40，5%油酸甲酯+CF-4 15W/40，CF-4 15W/40。

关 键 词：柴油机油；油酸甲酯；清净性；模拟实验

生物柴油替代矿物柴油作为压燃式发动机燃料一直备受关注［1，2］。生物柴油主要组分为混合脂肪酸甲酯，具有与矿物柴油相似的燃烧特性。然而，在实际应用过程中，有少量燃料以渗流、燃气夹带方式进入曲轴箱，进而与曲轴箱中的柴油机油混合。由于生物柴油氧化安定性、清净分散性差，高温下易氧化变质，因而劣化柴油机油质量，影响柴油机油性能，缩短发动机使用寿命。因此，生物柴油进入曲轴箱影响柴油机油清净性是生物柴油在未来发展必须考虑并亟待解决的重要问题之一［3，4］。而目前，就生物柴油对柴油对柴油机油清净性影响的研究，国外鲜有报道［5-7］，国内研究学者仅从宏观层面进行了部分研究［8-12］。为更好的研究生物柴油对柴油机油清净性的影响，本文选取不饱和脂肪酸具有代表性的油酸甲酯替代生物柴油，为在模拟实验中更好的观察并分析油酸甲酯对柴油机油清净性影响的情况，实验采用变温的方法，参照曲轴箱模拟试验方法（SHT 0300-1992），分别观察各组油样在不同板温条件下6 h的结焦情况，计算焦重并评级。旨在全面分析油酸甲酯在模拟实验中对柴油机油清净性影响的情况，为评价与研究生物柴油对柴油机油清净性的影响提供可靠的参考。

1 实验部分

1.1 实验样品及仪器

1.1.1 材料

长城牌CD 15W/40 柴油机油；长城牌CF-4 15W/40柴油机油；油酸甲酯，分析纯，山东西亚化学试剂有限公司。

1.1.2 仪器

JSH4701曲轴箱模拟实验器，湖南津市石油化工仪器有限公司。

1.2 实验方法

在CD 15W/40柴油机油、CF-4 15W/40柴油机油中分别加入比例为0、5%、10%的油酸甲酯，采用JSH4701曲轴箱模拟实验器，参照曲轴箱模拟试验方法（SHT 0300-1992）对加有油酸甲酯的柴油机油进行曲轴箱模拟实验，评价油样清净性为具体分析油酸甲酯对柴油机油清净性的影响，实验采用变温的方法。

实验油温为150 ℃；板温分别为 310、330、350 ℃，采集6 h的成焦信息。

2 实验结果分析

2.1 油酸甲酯与CF-4 15W/40柴油机油成焦结果

250mL CF-4 15W/40柴油机油在不同板温条件下成焦结果如图1所示，板温为310℃时，铝板表面并无明显变化，铝板左侧有少许淡黄色漆膜，大部分基本保持铝板原色；330℃时，铝板表面大部分区域出现少许淡黄色漆膜；350℃时，铝板表面漆膜颜色加深，整块铝板表面均匀覆盖黄色漆膜物质；随着板温上升，铝板焦重与评级均有所增加，310、330、350℃铝板评级分别2级、3级、4级；焦重分别为12.0、19.5、21.5mg（见表1）。

图1 250mL CF-4 15W/40柴油机油成焦结果Fig.1 250mL CF-4 15W/40 diesel engine oil cooking result

表1 250mL CF-4 15W/40柴油机油成焦板实验结果Table 1 250mL CF-44 115W/40 diesel engine oil cooking test result

表2 12.5mL油酸甲酯与237.5mL CF-4 15W/40柴柴油油机机油油成成焦焦板板实实验验结结果果Table 2 12.5mL methyl oleate and 237.5mL CF-4 15W/40 diesel engine oil cooking test result

12.5mL油酸甲酯与237.5mL CF-4 15W/40柴油机油在不同板温条件下成焦结果如图2所示，板温为310℃时，黄色漆膜物质均匀覆盖于铝板表面；330℃时，漆膜物质随温度的升高而加深；350℃时，铝板表面漆膜颜色加深，铝板下方逐渐加深为深褐237.5mL CF-4 15W/40柴油机油在不同板温条件下成焦结果如图2所示，板温

黄色漆膜物质均匀覆盖于铝板表面；漆膜物质随温度的升高而加深；350℃时，铝板下方逐渐加深为深褐色；随着板温上升，铝板焦重与评级均有所增加，310、330、350℃铝板评级分别4级、4.5级、6级；焦重分别为29.5、33.5、39.5 mg（见表2）。

图2 12.5mL油酸甲酯与与237.5mL CF-4 15W/40柴油机油成焦结果Fig.2 12.5mL methyl oleate and 237.5mL CF-4 15W/40 diesel engine oil cooking result

25mL油酸甲酯与225mL CF-4 15W/40柴油机油在不同板温条件下成焦结果如图3所示，板温为310℃时，黄色漆膜物质均匀覆盖于铝板表面；330℃时，漆膜物质随温度的升高而加深；350℃时，铝板表面漆膜颜色加深，铝板边缘逐渐加深为深褐色，出现深褐色焦状物；随着板温上升，铝板焦重与评级均有所增加，310、330、350℃铝板评级分别4级、6级、6级；焦重分别为38.5、39.5、46.5mg（表3）。

表3 25mL油酸甲酯与225mL CF-4 15W/40柴油机油成焦板实验结果Table 3 25mL methyl oleate and 225mL CF-4 15W/40 diesel engine oil cooking test result

2.2 油酸甲酯与CD 15W/40柴油机油成焦结

250 mL CD 15W/40柴油机油在不同板温条件下成焦结果如图4所示，板温为310 ℃时，黄色漆膜物质均匀覆盖于铝板表面，铝板下方颜色稍深；330 ℃时，漆膜物质随温度的升高而加深；350 ℃时，铝板表面漆膜颜色加深，漆膜颜色呈深黄褐色，铝板中间泛黑，并且下方出现深褐色焦状物；随着板温上升，铝板焦重与评级均有所增加，310、330、350 ℃铝板评级分别4级、4.5级、7级；焦重分别为25.5、28.0、69.0 mg（见表4）。

图3 25mL油酸甲酯与225mL CF-4 15W/40柴油机油成焦结果Fig.3 25mL methyl oleate and 225mL CF-4 15W/40 diesel engine oil cooking result

图4 250mL CD 15W/40柴油机油成焦结果Fig.4 250mL CD 15W/40 diesel engine oil cooking result

表4 250mL CD 15W/40柴油机油成焦板实验结果Table 4 250mL CD 15W/40 diesel engine oil cooking test result

12.5 mL油酸甲酯与237.5 mL CD 15W/40柴油机油在不同板温条件下成焦结果如图5所示，板温为310 ℃时，铝板表面出现深黄褐色漆膜物质，铝板下方颜色稍深，出现深褐色油状焦体；330 ℃时，铝板表面覆盖黑色焦体，下方呈现黑色油状焦体，上方呈现深褐色焦状物；随着板温上升，铝板焦重与评级大幅增加，310、330 ℃铝板评级分别为5.5、10级；焦重分别为41.5、214.0 mg（（见表5）。

图5 12.5mL油酸甲酯与237.5mL CD 15W/40柴油机油成焦结果Fig.5 12.5mL methyl oleate and 237.5mL CD 15W/40 diesel engine oil cooking result

表5 12.5mL油酸甲酯与237.5mL CD 15W/40柴油机油成焦板实验结果Table 5 12.5mL methyl oleate and 237.5mL CD 15W/40 diesel engine oil cooking test result

25 mL油酸甲酯与225 mmLL CD 15W/40柴油机油310 ℃成焦结果如图6所示，铝板表面结焦，呈现黑色油状焦体，铝板评级均为10级；焦重分别为83.0 mg（见表6）。

图6 25mL油酸甲酯与225mL CD 15W/40柴油机油成焦结果Fig.6 25mL methyl oleate and 225mL CD 15W/40 diesel engine oil cooking result

表6 25mL油酸甲酯与225mL CD 15W/40柴油机油成焦板实验结果Table 6 25mL methyl oleate and 2225mL CD 15W/40 diesel engine oil cooking test result

3 结 论

（1）油酸甲酯明显加速了柴油机油氧化变质，使其清净性变差。

（2）随着油酸甲酯加入比例提高、铝板温增加，柴油机油清净性随之变差，实验表现为铝板颜色变深，评级增大，焦焦重重增增加加。

（3）实验中不同比例的油酸甲酯对不同质量等级柴油机油清净性影响有所不同，其由大到小的顺序为10%油酸甲酯+CD 15W/40，5%油酸甲酯+CD 15W/40，CD 15W/40，10%油酸甲酯+CF-4 15W/40，5%油酸甲酯+CF-4 15W/40，，CF-4 15W/40。

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Simulation Research on Detergency Effect of Methyl Oleate to Diesel Engine Oil

MA Xue-liang， WANG Jiu， CHEN Bo-shui， WANG Xiang-zhou
（Department of Military Oil Aplication & Management Engineering， Logistical Engineering University of PLA，Chongqing 401331， China）

Abstract:Methyl oleate was incorporated into diesel engine oil in different proportions. And then detergency effect of methyl oleate to diesel engine oil was investigated through simulation experiment. The results indicate that， due to easy self-oxidation， the methyl oleate can promote the diesel engine oil degradation； with increasing of methyl oleate dosage and aluminum plate temperature， the detergency effect becomes worse. Different content of methyl oleate has different effect on detergency of different quality levels diesel engine oil. And the influencing extent from large to small are 10% methyl oleate + CD 15W/40， 5% methyl oleate + CD 15W/40， CD 15W/40， 10% methyl oleate + CF-4 15W/40， 5% methyl oleate + CF-4 15W/40， CF-4 15W/40.

Key words:Diesel engine oil； Methyl oleate； Detergency； Simulation test

中图分类号：TE 624

文献标识码：A

文章编号：1671-0460（2016）02-0282-03

收稿日期：2015-11-16

作者简介：马雪亮（1990-），男，河北保定人，硕士，研究方向：从事生物燃料研究。E-mail：tcxueliang@sina.com。

通讯作者：王九（1971-），男，教授，博士，研究方向：从事油品应用研究。E-mail：wangjiaoyuan@sina.com。