Phương pháp mới để đánh giá khả năng phân tán dầu nhờn

Tính chất cuối cùng này, tính phân tán, là đặc tính cho phép dầu tạm ngưng và mang đi các chất ô nhiễm từ các nguồn khác nhau, chẳng hạn như muội than do quá trình đốt cháy, các hạt kim loại do mài mòn, ăn mòn các bộ phận cơ khí và các sản phẩm không hòa tan do sự lão hóa của dầu, v.v. .

Với sự xuất hiện của các loại nhiên liệu mới (ví dụ: dầu diesel sinh học, hỗn hợp etanol, v.v.), các chất bôi trơn hiện có hoặc truyền thống có sự thay đổi quan trọng về độ bền và khả năng chống lại các chất ô nhiễm. Các nghiên cứu cho thấy rằng khả năng phân tán của một số loại chất bôi trơn bị suy giảm đáng kể do sự hiện diện của các chất ô nhiễm cụ thể, cụ thể là các metyl este của axit béo của nhiên liệu sinh học, có tác động đáng kể.

Do đó, điều quan trọng là phải định lượng sự suy giảm của dầu đang sử dụng (động cơ hoặc dầu hộp số) và theo dõi sự phát triển của các đặc tính phân tán của dầu trong quá trình sử dụng để có thể xác định các bước và khoảng thời gian bảo dưỡng. Ngoài ra, để phát triển các chất bôi trơn mới, cần phải xác định tiêu chí chấp nhận dầu theo khả năng phân tán của nó.

Các phương pháp hiện có để phân tích sự phân tán dầu nhờn

Cho đến nay, không có phương pháp phân tích nghiêm ngặt nào có thể đo khả năng phân tán của chất bôi trơn. Phương pháp vết đốm có thể cung cấp câu trả lời cho nhu cầu này, nhưng phương pháp duy nhất được thực hành cho đến nay là dựa trên đánh giá trực quan. Sự giải thích bằng hình ảnh chủ quan này không chặt chẽ và do đó hạn chế thông tin có thể được cung cấp bởi phương pháp.

Kiểm tra động cơ

Mục tiêu của bài kiểm tra động cơ (DV4TD – CEC-L-93-04) là đánh giá ảnh hưởng của muội cháy đến sự tăng độ nhớt của dầu động cơ và độ sạch của piston. Quy trình này mô phỏng dịch vụ đường cao tốc tốc độ cao trên xe du lịch chạy bằng động cơ diesel.

Dụng cụ cố định quy trình là một giá đo lực kế động cơ được lắp đặt động cơ diesel Peugeot DV4TD / L4 bốn xi-lanh thẳng hàng, đường ray thông dụng. Piston và vòng được đánh giá trong tương lai đối với cặn sơn mài và độ bám của vòng. Độ nhớt động học ở 100 độ C, hàm lượng bồ hóng và hàm lượng sắt trong dầu được sử dụng được đánh giá trong khoảng thời gian 24 giờ trong suốt quy trình.

Dầu xả cuối cùng được sử dụng cùng với các mẫu trung gian để nội suy độ tăng độ nhớt tuyệt đối ở mức 6 phần trăm muội.

Phương pháp này có điểm đáng giá là tái tạo chính xác hoạt động của chất bôi trơn trong các điều kiện xác định của thử nghiệm. Tuy nhiên, các phương pháp đánh giá trên động cơ rất lâu và tốn kém. Ngoài ra, độ chính xác của thử nghiệm này không ở mức độ của một phương pháp trong phòng thí nghiệm.

Phương pháp kiểm tra Blotter

Một số phiên bản của phương pháp cũ này đã tồn tại trong ngành. Nhiều nghiên cứu cho thấy giá trị của phương pháp này là giàu thông tin thực tế về chất bôi trơn tại chỗ, nhưng nó vẫn chủ yếu là thủ công và tự chế. Việc giải thích vết đốm tiếp tục mang tính chủ quan và không được chính thức hóa bằng một phương pháp được công nhận rộng rãi.

 

Để tiến hành thử nghiệm, một lượng nhỏ mẫu đã đồng nhất được đun nóng đến 240 độ C (464 độ F) trong 5 phút. Mục đích của việc gia nhiệt cường độ cao trong thời gian ngắn này là làm căng thẳng bất kỳ loại dầu nào gần bị hỏng về nhiệt hoặc oxy hóa để vết thấm cho thấy phản ứng tích cực. Bất kỳ loại dầu nào vẫn ở dạng tốt sẽ không bị ảnh hưởng bởi thời gian gia nhiệt ngắn như vậy, điều này sẽ được phản ánh trong dạng phân tán của vết thấm.

Sau khi mẫu nguội, một lượng khoảng 25 microlit được thả vào giấy sắc ký (hoặc giấy lọc) và để trải hoặc bấc trong 1 giờ trong tủ sấy ở 80 độ C (176 độ F).

Sau đó, giấy lọc được đặt dưới nguồn sáng để định vị các vòng khác nhau. Việc tính toán chỉ số phân tán được cung cấp bằng cách đo các kích thước khác nhau của các vòng khuếch tán của dầu và các chất ô nhiễm.

Phương pháp kiểm tra blotter hiện tại bằng cách trích dẫn trực quan vẫn mang tính chủ quan và không dựa trên các mô hình toán học. Mặc dù thử nghiệm thấm hút cung cấp giá trị hạn chế đo nồng độ muội than, nhưng nó cung cấp một đánh giá tuyệt vời về hiệu suất phân tán của chất bôi trơn.

Dầu phân tán đúng cách muội than và các chất không tan khác sẽ tạo ra chất thấm chia độ đều. Dấu hiệu thấm cho thấy lượng muội than cao nhưng thậm chí còn tốt cho thấy rằng dầu vẫn còn phù hợp để sử dụng nhưng cần được theo dõi chặt chẽ để phát hiện ra sự xuống cấp.

Khi sự phân tán bắt đầu không thành công, các chất không tan bắt đầu hình thành một vòng dày đặc ở bên ngoài của giọt dầu hấp thụ, như được thấy trong điểm 7 của Hình 2. Điểm 9 cho thấy vùng ngoại vi hình dạng và chấm đen đậm đặc đặc trưng hình thành khi dầu mất hoàn toàn. hiệu suất phân tán. Từ quan điểm bảo dưỡng, khi vòng tròn bắt đầu hình thành xung quanh bên ngoài của vết thấm dầu, đó là lúc bạn nên xem xét lịch trình thay dầu.

Một số phòng thí nghiệm đã thiết lập phương pháp báo giá điểm của riêng họ bằng cách đo đường kính của các quầng (hoặc vòng) nhất định và tính toán tỷ lệ đường kính. Vì các phương pháp này không được công bố nên hầu như không thể so sánh các kết quả thu được giữa các phòng thí nghiệm khác nhau.

Hơn nữa, với sự ra đời của các loại dầu và nhiên liệu mới (ví dụ: diesel sinh học, etanol, v.v.), sự xuất hiện của nhiều vòng gây ra bởi các chất ô nhiễm khác nhau (các hạt cacbon, v.v.) được ghi nhận. Vì những lý do này, việc giải thích bằng mắt / bằng tay của các vòng khác nhau là rất phức tạp và không dễ khai thác.

Có một bộ máy tự động tạo điều kiện thuận lợi cho việc giải thích tại chỗ và loại bỏ khía cạnh chủ quan khỏi phương pháp thủ công. Dụng cụ này được trang bị một máy ảnh kết hợp điện tích đơn sắc (CCD) và không sử dụng màu thông tin của điểm hoặc phân biệt từng vòng của điểm.

Thiết bị so sánh đường kính của vết với đường kính lý thuyết và phân tích độ đồng nhất về độ mờ của vết. Trong hai thông số này, thiết bị sẽ tính toán chỉ số phân tán thay đổi từ 0 đến 100 (với 100 là độ phân tán lý tưởng).

Một cách tiếp cận mới

Mục tiêu của cách tiếp cận mới này không phải để phát minh lại thử nghiệm thấm nước. Máy tính được sử dụng với phần mềm chuyên dụng được phát triển đặc biệt để nhận dạng và phân tích hình ảnh màu. Với phân tích hình ảnh kỹ thuật số của điểm, đặc biệt là độ mờ của nó và sự lan rộng của nó bằng thuật toán chuyên dụng và lựa chọn giấy lọc thích ứng hoàn hảo, có thể đánh giá một cách khách quan và định lượng công suất còn lại của chất bôi trơn phân tán chất không tan.

Nguyên tắc chung của phương pháp chuẩn bị tại chỗ hầu như không thay đổi. Nó bao gồm lắng đọng một lượng dầu 15 microlit trên một loại giấy lọc cụ thể và phân tích các vòng của vết, các vòng này đại diện cho sự phân tán của các chất ô nhiễm.

Thể tích mẫu đã được giảm từ 20 microliters xuống 15 microlit để hạn chế kích thước của vết và để nó tương thích với hệ thống phân tích hình ảnh, cũng như có thể phân tích tất cả các loại chất bôi trơn.

Việc lắng dầu trên giấy lọc được thực hiện ở nhiệt độ phòng hoặc trong một số trường hợp nhất định ở 200 độ C để tự giải phóng độ nhớt của mẫu. Sau đó, giấy lọc được cho vào tủ sấy ở nhiệt độ 100 độ C trong 24 giờ.

Công cụ được sử dụng cho cách tiếp cận mới này có nguồn sáng được đặt phía trên bàn đo (ánh sáng trực tiếp) và một máy ảnh CCD màu được trang bị với độ phân giải cao. Nó cũng có phần mềm chuyên dụng có khả năng giám sát cả nguồn sáng và camera. Phần mềm ghi nhớ hình ảnh màu số của điểm.

Công cụ này giúp bạn có thể chụp ảnh màu kỹ thuật số của điểm như mắt người nhìn thấy nhưng với độ phân giải cao hơn. Hình ảnh được ghi nhớ cho quá trình điều trị và được thêm vào báo cáo thử nghiệm, cho phép bạn kiểm tra trực quan kết quả do phần mềm báo cáo. Việc sử dụng máy ảnh màu cho phép bạn xác định các vòng khác nhau bằng cách thu thập thông tin màu tại chỗ.

Để phân tích điểm trong cùng điều kiện ánh sáng nhằm tối ưu hóa khả năng tái tạo, việc hiệu chuẩn thiết bị được thực hiện trên một tờ giấy lọc màu trắng.

Phần mềm báo cáo các dữ liệu sau:

• Hình ảnh màu sắc của điểm mà mắt người cảm nhận được.
• Mô hình kỹ thuật số có các cấp độ màu xám được kết hợp với độ mờ của vòng được phân cách bằng hình thức thực của nó.
• Số lượng vòng có tại chỗ, với vòng 1 là vòng cuối cùng bên ngoài.
• Đường kính của mỗi vòng.
• Bề mặt của mỗi chiếc nhẫn.
• Độ mờ trung bình của mỗi vòng.

Phần mềm được thiết kế để có thể phân tích một loạt các vết xuất phát từ cùng một loại dầu ở các giai đoạn suy thoái khác nhau. Khả năng này được tạo ra để thực hiện theo dõi từng giá trị đo được trong các thử nghiệm sự sống nhân tạo và cả trong quá trình theo dõi động cơ.

Cách tiếp cận mới giúp có thể thu được kết quả phân tích độ phân tán ở định dạng số. Với kỹ thuật này, việc phát hiện các vòng chính xác hơn nhiều và có thể lặp lại.

Nghiên cứu điển hình số 1: Chất lượng nhiệt của dầu động cơ

Trước khi thử nghiệm phương pháp mới trên chất bôi trơn bị ô nhiễm bởi nhiên liệu sinh học, hai chất bôi trơn được coi là tham chiếu nội bộ đã được thử nghiệm.

• Dầu động cơ RH 2010 đạt tiêu chuẩn tham chiếu cấp cao.
• Dầu động cơ RL 2010 được chứng nhận là loại tham chiếu cấp thấp (được đánh giá là “đường biên giới”).

Đối với việc đánh giá đặc tính nhiệt của dầu động cơ, dầu động cơ mới và nguyên chất phải chịu áp suất lão hóa nhanh, bao gồm ứng suất nhiệt (170 độ C) khi có oxy và chất xúc tác oxy hóa độc quyền. Sau 72, 96, 120 và 144 giờ, các mẫu được lấy. Mỗi mẫu sau đó được phân tích bằng phương pháp và dụng cụ mới được mô tả trước đó.

Đã quan sát thấy sự chênh lệch của dầu tham chiếu mức cao RH2010 so với dầu đường biên RL2010. Ngoài ra, người ta nhận thấy rằng độ mờ của các vòng trung tâm tối hơn nhiều. Các thử nghiệm này được thực hiện với phương pháp thử thấm mới đã xác nhận mức chất lượng tương ứng của hai loại dầu động cơ. Trong trường hợp cụ thể này, khả năng phân tán chất oxy hóa không hòa tan của chúng đã được xác minh.

Nghiên cứu điển hình số 2: Chất lượng nhiệt của dầu động cơ khi có mặt nhiên liệu sinh học

Hai loại dầu động cơ đủ tiêu chuẩn giống nhau, tham chiếu cấp cao và tham chiếu biên giới, đã được áp dụng phương pháp lão hóa, nhưng động cơ diesel B10 đã được thêm vào bắt đầu từ 72 giờ thử nghiệm. Sau đó, mức độ ô nhiễm của diesel B10 được duy trì ở mức 10% trong thời gian còn lại của thử nghiệm.

Đã quan sát thấy sự giảm độ lan rộng ra và độ mờ quan trọng hơn khi có mặt nhiên liệu sinh học GOPSA10LUB đối với dầu tham chiếu cấp cao. Dầu RH2010 đã đạt đến giới hạn vỡ vào cuối 144 giờ, nhưng tổng kết quả theo tiêu chí vẫn đạt yêu cầu, mặc dù độ phân tán kém khi có mặt nhiên liệu sinh học đã được nhấn mạnh.

Với loại dầu động cơ này được đánh giá là đường biên giới, việc giảm sự lan truyền ra ngoài khi có mặt nhiên liệu sinh học GOPSA10 đã được quan sát thấy. Kết quả này trở nên quan trọng đối với các yêu cầu có thể chấp nhận được dựa trên khoảng thời gian 120 giờ.

Phần kết luận

Mặc dù vẫn phải phát triển một mô hình toán học liên quan, nhưng phương pháp mới này sẽ giúp xác định độ phân tán của dầu bằng khả năng phân tán chất không hòa tan của nó. Nó cũng có thể đánh giá chính xác khả năng phân tán chất không hòa tan của một loại dầu mới khi được thử nghiệm oxy hóa và / hoặc thử nghiệm ứng xử nhiệt.

Ngoài ra, nó có thể xác định tác động của các chất ô nhiễm như nhiên liệu sinh học đến khả năng phân tán của dầu nhờ vào phép đo chính xác từng vòng.

Quy trình và công cụ của phương pháp mới có thể sử dụng được trong phòng thí nghiệm và trên băng ghế động cơ hoặc xe lăn cho bất kỳ bộ phận cơ khí nào được bôi trơn bằng dầu, chẳng hạn như động cơ thủy hoặc tuabin gió, và cho nhiều loại dầu, kể cả dầu công nghiệp, dầu cắt gọt , v.v … Cũng có thể xác định các tiêu chí tính toán cụ thể cho các loại dầu từ băng lăn hoặc xe đang sử dụng.

Bằng cách phân tích các thông số đo được trong mỗi vòng, có thể xác định các loại chất ô nhiễm có trong dầu và ý nghĩa của chúng đối với sự phân tán. Do đó, có thể có một chỉ báo về độ sạch của các cơ quan và định lượng một cách chính xác các chất ô nhiễm trong dầu (muội than do quá trình đốt cháy nhiên liệu, các hạt kim loại do mài mòn và ăn mòn các cơ quan, các sản phẩm tạo thành từ sự lão hóa của dầu, v.v.).

.