发动机润滑油理化指标与介电常数关系分析
第24卷
第1期
Vol . 24No . 1
重庆理工大学学报(自然科学)
Journal of Chongqing University of Technol ogy (Natural Science )
2010年1月Jan . 2010
王海林, 尹 焕, , , )
3
摘, 验证了润滑油中水含量、铁含量和总酸值。结果表明:随着润滑油含水、总酸值、含铁的增加, 润滑油介电常数变化趋势一致; 对润滑油介电常数变化影响最大的是含水量; 用介电常数作为评价润滑油衰变程度的综合指标在理论上是可行的。
关键词:润滑油; 水含量; 铁含量; 总酸值; 介电常数中图分类号:U472; TE626 文献标识码:A 文章编号:1674-8425(2010) 01-0013-05
Study on Rel a ti on sh i p Between Chem i ca l I nd i ca tors and Perm itti v ity
of Eng i n e L ubr i ca ti n g O il
WANG Hai 2lin, YI N Huan, LUO W en 2hao, LUO Kuo
(College of Engineering, South China Agriculture University, Guangzhou 510642, China )
Abstract:Thr ough studying the capacitance changes in capacitance sens or, this paper de monstrates that the nu merical relati onshi p of per m ittivity with water content, ir on content and t otal acid value in engine lubricating oil . The results show that with the increase of water content, ir on content and t otal acid value in the lubricating oil, the changes of the per m ittivity tend t o be consistent and water content influences dielectric constant most .
It is concluded that taking per m ittivity as the comp rehensive
evaluating index f or the decaying degree of lubricating oil is theoretically feasible . Key words:lubricant; water content; ir on content; t otal acid value; per m ittivity
发动机润滑油中水含量、铁含量和总酸值均
[1-2]
与润滑油的介电常数有密切关系。通过实验检测电容传感器电容值的变化来验证润滑油中水含量、铁含量和总酸值的变化量与润滑油介电常数增值之间的数量关系。通过向新的润滑油中加入不同含量的铁粉、过氧乙酸、水分来改变其理化
性能, 然后分析随单种污染物含量(如铁含量) 的
增加, 润滑油的介电常数增值的变化趋势, 以验证介电常数增值作为车用润滑油综合品质评价指标的可行性, 并确定润滑油理化指标变化与电容传
[3]
感器电容值变化之间的关系曲线。实验用油如表1所示。
3 收稿日期:2009-11-23
基金项目:国家自然科学基金资助项目(10602019)
作者简介:王海林(1972—) , 男, 河北宣化人, 博士, 教授, 主要从事汽车检测诊断、汽车现代设计理论与方法、汽车
动力学方面的研究。
14
表1 实验用油
编号
A B
重庆理工大学学报
y b =206. 85x +55. 463x +8. 7727x +0. 0694
发动机类型
直列四缸直列四缸
32
润滑油型号及等级
5W -30/SM 5W -20/SM
车型马自达系列丰田系列
(2)
4) 得到含水量超标时的电容增值为5. 3pF
(A 系列) 和5. 7pF (B 系列) 。
表 ) /
0. 000. 020. 040. 060. 080. 100. 120. 140. 160. 180. 200. 220. 240. 260. 280. 30
/
pF 0. 00. 20. 40. 81. 21. 62. 12. 63. 24. 25. 36. 57. 99. 411. 112. 7
增值
0. 00. 20. 40. 81. 21. 72. 22. 83. 44. 65. 97. 49. 311. 614. 317. 3
1 , 同时还将产生位移极化, 极化的结果就是将从外电场获得的能量储存起来, 因此水的静介电常数高达80。由于水分子和润滑油的介电常数相差悬殊, 所以润滑油中如果含有微量水
[4]
分将显著影响其介电常数。
测得不同含水量润滑油的介电常数增量如表2和表3所示, 并拟合出润滑油含水量变化与介电
[5]
常数增值之间的关系, 如图1所示。
A01A02A03A04A05A06A07A08A09A10A11A12A13A14A15
表3 水分变化与介电常数增值关系(丰田系列) 编号
B00B01
含水量/
%0. 000. 020. 040. 060. 080. 100. 120. 140. 160. 180. 200. 220. 240. 260. 280. 30
电容增值/
pF 0. 00. 20. 50. 91. 31. 82. 42. 93. 54. 55. 76. 98. 39. 911. 513. 1
介电常数增值
0. 00. 30. 51. 01. 41. 92. 53. 23. 95. 06. 58. 110. 112. 515. 318. 3
图1 水分变化与电容增值关系曲线
B02B03B04B05B06B07B08B09B10B11B12B13B14B15
从图1中可以看出:水含量对电容测量值有明显的影响, 即润滑油的介电常数会随含水量的
变化而变化。由实验数据可以得出结论:
1) 当润滑油中水含量不断增加时, 测量电容值不断上升, 即其介电常数值不断增加;
2) 当含水量接近0. 2%时, 电容增值增大速度显著加快;
3) 由曲线拟合初步建立水分含量变化与电容增值之间的关系函数为
32
y a =246. 25x +56. 859x +9. 8148x +0. 2527
(1)
王海林, 等:发动机润滑油理化指标与介电常数关系分析15
表5 含铁量变化与介电常数增值关系(丰田系列)
2 润滑油含铁量与介电常数之间的关系
润滑油中污染物包括铁、硅、有机胶脂等, 其
中关键的物质是铁微粒。当铁微粒增加时, 润滑油与铁微粒的混合液的介电常数增值上升。
表4和5所示, 2, 随着铁粉含量的增加, 电容的测量值不断上升, 润滑油介电常数不断上升。由于金属磨粒均匀分布在油液中, 金属是良性导体, 介电常数很大。
因此当用电容传感器测量润滑油的介电常数时, 得到的润滑油的介电常数就会明显增大。由实验数据可得出结果:
1) 当润滑油中铁粉等机械杂质含量不断增加时, 电容传感器的测量值不断增大, 即介电常数增量不断增大, 但电容值增加的速度比较缓慢。
2) 同时, 在实验中出现部分数据异常, 原因在于测量时间过长使铁粉出现沉淀或搅拌不均匀, 导致铁粉在传感器内腔的润滑油液内分布不均匀, 影响测量结果。
表4 含铁量变化与介电常数增值关系(马自达系列)
编号
A00
A01A02A03A04A05A06A07A08A09A10A11A12
[6]
编号
B00B04B05B06B07B08B09B10B11B12
含铁量/
-6
×10
电容增值/
pF 0. 161. 01. 21. 51. 71. 82. 22. 52. 62. 73. 0
介电常数增量
0. 00. 20. 71. 01. 21. 61. 81. 82. 32. 62. 72. 93. 1
[***********][1**********]350
含铁量/
-6
×100
电容增值/
pF 0. 00. 30. 80. 91. 21. 21. 62. 02. 22. 42. 83. 13. 3
介电常数增量
0. 00. 30. 81. 01. 21. 31. 72. 12. 42. 63. 03. 33. 6
[***********][**************]
图2 含铁量变化与电容增值关系曲线
3) 由曲线拟合初步建立铁含量变化与介电
常数增值之间的关系函数:
-83-52
y a =(-4×10) x +10x +0. 0095x +0. 0679
(3)
y b =10x -10x +0. 0138x -0. 0579(4)
-8
3-52
4) 含铁量超标时的电容增值为2. 8pF (A 系列) 和2. 6pF (B 系列) 。
16重庆理工大学学报
3 润滑油总酸值与介电常数之间的关系
由于润滑油中所含的有机酸会产生离子, 离子极化会使电容值增大, 因此润滑油酸值的增加在一定程度上会使润滑油的混合介电常数发生变
[7-8]
化, 进而引起电容传感器测量值变化6和7所示得出结果:
1) 当润滑油中过氧乙酸含量不断增加时, 介电常数增量增速缓慢;
2) 由曲线拟合初步建立酸值变化与介电常数增值之间的关系函数
32
y a =-0. 0316x +0. 0936x +0. 4147x +0. 0915
(5)
y b =-0. 0387x +0. 1344x +0. 4247x +0. 0309
(6)
3
2
图3 酸值变化与电容增值关系曲线表7 酸值变化与介电常数增值关系(丰田系列) 编号
B00B01B02B03B04B05B06B07
酸值增加值/
(-1)
0. 000. 250. 500. 751. 001. 251. 501. 752. 002. 252. 503. 003. 50
电容增值/
pF 0. 00. 20. 30. 40. 50. 70. 81. 01. 21. 21. 31. 41. 5
介电常数增量
0. 000. 180. 370. 410. 550. 690. 830. 991. 241. 271. 371. 481. 57
3) 得到当总酸值增量超标时, 电容增值为1. 2pF (A 系列) 和1. 3pF (B 系列) 。
表6 酸值变化与介电常数增值关系(马自达) 编号
A00A01A02A03A04A05A06A07A08A09A10A11A12
B08B09B10B11B12
酸值增加值/电容增值/介电常数
(-1)
0. 000. 250. 500. 751. 001. 251. 501. 752. 002. 252. 503. 003. 50
pF 0. 00. 30. 40. 50. 50. 60. 70. 91. 21. 21. 21. 31. 3
增量
0. 000. 290. 490. 540. 550. 680. 760. 911. 251. 31. 311. 341.
43
4 结论
1) 由表8, 可基本分析在单一理化指标变化
的情况下, 基于介电常数的润滑油使用阈值。
表8 单项指标超标时介电常数增值
A 系列电容
B 系列电容
增值/pF
水分含量(0. 2%)
-6
铁含量(250×10)
增值/pF
5. 72. 61. 3
5. 32. 81. 2
酸值增加值
(2. 5mgK OH ・g -1)
王海林, 等:发动机润滑油理化指标与介电常数关系分析17
[2] 金志它, 马效. 汽车发动机润滑油的作用与选择[J ].
2) 根据实验分析, 随着润滑油含水、总酸值、
汽车运用, 2009(2) :32.
[3] 史永刚, 刘超璞, 张洁, 等. 发动机润滑油的电化学分
含铁的增加, 电容的测量值不断增大, 即润滑油含水、总酸值、含铁3个理化指标的变化导致的润滑油介电常数变化趋势一致。
3) 对润滑油介电常数变化影响最大的是含
析与鉴别[J ].润滑与密封, 2006() :77-80.
[4]. ]., (:-.
[5从入门到精通[M].北京:人
水量。
4) 、, 2006.
[6] 许汉立. 内燃机润滑油产品与应用[M].北京:中国
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石化出版社, 2005.
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(1) :32-37.
-44.
(责任编辑 陈 松)