CA 6DL2-35重负荷柴油机油台架试验方法的建立

摘要:CA 6DL2-35发动机台架试验的建立,目的是解决因烟炱引起的粘度增长而导致油品的使用性能下降,使发动机无法正常运行。通过技术人员的前期论证,结合CA 6DL2-35发动机设计特点,选用了国内的测功机和控制系统,并设计了操作参数和控制程序。通过所选油品的验证,建立的CA 6DL2-35发动机台架试验具有一定的重复性和区分性,操作参数控制正常,运行平稳,已在重负荷柴油机油研究与开发中得到应用。

关键词:CA 6DL2-35发动机;台架试验;方法建立

中图分类号:TE626.32 文献标识码:A

The Establishment of CA 6DL2-35 Heavy-Duty Diesel Engine Oil Test Stand

XIE Jing-chun, FENG Zhen-wen, TANG Zhong-ping

(PetroChina Lanzhou Lubricating Oil R&D Institute, Lanzhou 730060, China)

Abstract:The purpose of the establishment of CA 6DL2-35 heavy-duty diesel engine test stand is to resolve the problem of soot-related oil viscosity increase, which can make the engine generate lower power output and malfunction. According to the rating performance of CA 6DL2-35 engine, test parameters and test control procedure were finalized based on domestic engine-dynamometer stand and controlling system. The result showed that CA 6DL2-35 engine test has a good repeatability and differentiating ability. The candidate oils tests are in satisfied controlling status. The CA 6DL2-35 test stand has been put into the heavy-duty diesel oil′s research work.

Key words:CA 6DL2-35 engine; engine test stand; the establishment of test method

0 前言

为了适应中国的道路状况、发动机的设计特点和车辆的行驶条件,一汽集团无锡柴油机厂和欧洲AVL公司合作,引入先进的发动机技术,生产出具有自主知识产权的CA 6DL2-35重负荷(以下简称CA 6DL2-35)系列柴油发动机,以满足欧Ⅱ、欧Ⅲ排放标准和国内重卡市场对新型大马力柴油机的需求。

一汽无锡柴油机厂与中国石油兰州油研究开发中心合作,利用中国石油的实验室平台和油研究的技术实力,建立CA 6DL2-35发动机台架试验,主要评价柴油机油的烟炱分散性能。CA 6DL2-35发动机台架试验的建立,配合研制满足CA 6DL2-35系列柴油发动机的专用油,根据CA 6DL2-35发动机的设计特点、机械结构、加工装配条件及使用工况等特点,选用了杭州奕科机电公司生产EIMO301控制系统和WE51A型水涡流测功机,设计了柴油发动机台架试验操作参数和试验程序。通过所选油品的试验,建立的6DL2-35发动机台架试验具有较好的重复性和区分性。并且通过该台架试验筛选并研制出的 CA 6DL2-35发动机的专用油,已在该系列发动机中使用,油品质量良好,发动机使用性能正常。CA 6DL2-35发动机台架试验建立后已投入正常的评定工作,在重负荷柴油机油研究中得到应用。

1 试验部分

1.1 试验设备及燃料

1.1.1 试验设备

CA 6DL2-35发动机为一汽无锡柴油机厂生产,该发动机为直列、六缸、增压、空-空中冷柴油机。其额定功率为258 kW、额定转速为2100 r/min,最大扭矩为1450 N•m,喷油提前角为26°。在柴油机的设计中使用了高压喷射的柴油泵,每缸四气阀设计,使得发动机的升功率比较大,燃烧室温度较高。

1.1.2 测功机系统

根据CA 6DL2-35发动机的设计要求,结合发动机与测功机特性曲线匹配要求,选择国内杭州奕科机电公司生产的WE51A型水涡流测功机。

1.1.3 发动机台架控制系统

通过对兰州油研究开发中心现有发动机台架控制系统的分析与对比,并结合建立在用发动机台架的经验。经过考察和论证,并对比国产控制系统在汽车行业和油领域的实际应用情况,最终选择了杭州奕科机电公司提供的EIMO301型控制系统。

1.1.4 柴油发动机燃料

参照轻柴油GB 252标准,选用CA 6DL2-35发动机台架试验燃料油的质量指标见表1。

1.2 CA 6DL2-35发动机台架试验方案设计

1.2.1 台架试验参数设计

CA 6DL2-35发动机,由于采用了高压喷射的柴油泵,每缸四气阀设计,使得发动机的升功率比较大,达到30 kW/L,燃烧室温度比较高,并且发动机采用钢活塞。柴油机在燃烧的过程中,产生的烟炱会随着活塞的下行冲程窜入到曲轴箱中,污染油。由于烟炱的聚集作用,使油品粘度急剧增大,发动机的使用性能降低,严重时会造成发动机严重磨损。因此,对柴油机油的烟炱分散性能提出了更高的要求。

结合CA 6DL2-35发动机设计的特点和国内柴油机油的现状,经过兰州油研究开发中心与一汽无锡柴油机厂技术人员的多次研究讨论,针对因烟炱增长而引起的柴油机油粘度增长,确定筛选或评价CA 6DL2-35发动机专用油的发动机试验参数。双方确定CA 6DL2-35发动机台架试验条件见表2。发动机台架见图1所示。

1.2.2 CA 6DL2-35发动机试验评价指标确定

由于CA 6DL2-35发动机设计的特殊性,根据实际使用中出现的问题,CA 6DL2-35发动机台架试验主要评价专用油因烟炱引起的粘度增长,试验结果评价指标的选取参照了《SH/T 0760-2005柴油机油性能评定法(MACK T-8法)》。CA 6DL2-35发动机试验在连续全负荷工况下运行125 h,试验期间不换油,时隔25 h取样一次,追踪油品性能的变化。试验结束后,评价柴油机油中烟炱含量和粘度的变化,以试验油中烟炱含量3.8%的粘度增长为评价指标。

2 CA 6DL2-35发动机台架重复性和区分性试验

2.1 CA 6DL2-35发动机台架的稳定性验证试验

为了考察CA 6DL2-35发动机台架的试验稳定性,试验选用CH-4 15W-40油品进行了两次重复性试验,根据确定的CA 6DL2-35发动机台架试验操作条件和试验程序,在125 h全负荷工况运行过程中,采用25 h间隔取样,对所取油样测定烟炱含量和100 ℃运动粘度,其测定结果如图2和图3。通过考察发动机烟炱含量的变化与机油粘度增长的情况,来判断CA 6DL2-35发动机台架的稳定性。

从图2和图3可以看出,所选试验油CH-4 15W-40在CA 6DL2-35发动机台架的稳定性验证试验中,烟炱含量和粘度增长在试验时间125 h周期内趋势是一致的,表明该台架试验的稳定性比较可靠。

2.2 CA 6DL2-35发动机台架烟炱生成重复性试验

试验选取了表3中所列的4种柴油机A油、B油、C油和D油,根据确定的CA 6DL2-35发动机台架试验操作条件和试验程序,在125 h全负荷工况运行过程中进行试验,采用25 h间隔取样,对所取油样测定烟炱含量进行了测定,其测定结果如图4。

从图4可以看出,4种试验油在CA 6DL2-35发动机台架试验中烟炱含量的生成趋势基本是一致的,说明CA 6DL2-35发动机台架试验运行平稳,试验参数控制有效。

2.3 CA 6DL2-35发动机台架试验方法区分性试验

选用进口油(好油)和自制油(差油),进行CA 6DL2-35发动机台架试验区分性试验。根据确定的CA 6DL2-35发动机台架试验操作条件和试验程序,在125 h全负荷工况运行过程中,采用25 h间隔取样,对所取油样测定烟炱含量和100 ℃运动粘度,以试验油烟炱含量3.8%的运动粘度增长为评定结果,其结果如图5。

从图5可以看出,进口油(好油)和自制油(差油),当发动机在125 h全负荷运行工况下,借鉴《SH/T 0760-2005柴油机油性能评定法(Mack T-8法)》试验方法试验评定指标,结合CA 6DL2-35发动机试验的实际情况,选择油品烟炱含量在3.8%时的粘度增长值进行比较,进口油(好油)和自制油(差油)的粘度增长具有较好的区分性。可以充分说明其粘度增长对油品的抗烟炱分散性能具有较好的区分性。

3 CA 6DL2-35发动机专用油研制

CA 6DL2-35发动机使用CF-4柴油机油进行性能试验时发现,烟炱引起的粘度增长而导致油品的性能无法满足发动机的使用要求。参照Mack T-8E发动机台架试验参比油,进行了CA 6DL2-35发动机专用油配方研制,其配方性能见表3,理化性能见表4。

将表3中的4种柴油机A油、B油、C油和D油,根据确定的CA 6DL2-35发动机台架试验操作条件和试验程序,在125 h全负荷工况运行过程中进行试验,采用25 h间隔取样,对所取油样测定100 ℃运动粘度,其测定结果如图6。从图6可以看出,试验D油和A油的运动粘度增长趋于一致,并且增长小,而试验C油和B油在75 h后运动粘度增长较大。说明试验D油与进口油A油的使用性能基本一致。根据CA 6DL2-35发动机试验的实际情况,选择油品烟炱含量在3.8%时的粘度增长值进行比较,其结果见图7。

从图7可以看出,选择油品烟炱含量在3.8%时的粘度增长值进行比较, A油和D油的粘度增长明显小于B油和C油的粘度增长。可以充分说明实验室研制的D油与进口A油的粘度增长基本相当,D油品具有较好的抗烟炱分散性能,该油已确定为CA 6DL2-35发动机的装车油和在用油。

在实验室研制的CA 6DL2-35发动机专用油,已在6DL2-35系列发动机上使用,专用油质量稳定,发动机使用性能良好。更进一步说明:在兰州油研究开发中心实验室所建立的 6DL2-35发动机台架试验,能够较好地区分柴油机油的烟炱分散性能;研制的专用油完全能够满足6DL2-35发动机的使用性能要求。

4 结论

(1) CA 6DL2-35发动机台架试验的建立,主要用来评价重负荷柴油机油的抗烟炱分散性能,CA 6DL2-35发动机台架所选用的EIMO301控制系统和WE51A型水涡流测功机能够满足试验方法的要求。控制程序安全可靠,发动机台架运行平稳。

(2)通过所选试验油台架试验结果的验证,6DL2-35发动机台架试验结果具有较好的重复性和区分性。当油品烟炱含量在3.8%时,所选的A油和D油与B油和C油具有较好的区分性(粘度增长)。

(3)实验室研制的试验油配方,通过6DL2-35发动机台架试验,配方D油具有较好的抗烟炱分散性能,已作为 CA 6DL2-35发动机的专用油,并在6DL2-35系列发动机上使用。

收稿日期:2008-08-06。

作者简介:谢惊春(1974-)男,工程师,1996年毕业于西安交通大学内燃机专业,现从事油发动机台架评定工作,已公开2篇。