用機油試紙試驗測試發動機機油品質
機油的污染度應用兩個指標來表示,一是污染物含量;二是清凈性添加劑的消耗程度。
濾紙油斑試驗法利用現代測量方法能快速測定這兩項指標。
清凈性添加劑是機油中的一種重要的添加劑,它能把油中的微粒炭質、機械雜質包圍,而不形成大顆粒吸附在機件上,減少機件磨損。所以通常把清凈性添加劑含量作為換油指標。此外這種方法還能測定機油中氧化物含量和水分。
用機油試紙濾紙油斑試驗測試發動機機油品質原理
理論和實踐證明,把一滴油滴在濾紙上,機油經紙內多孔性孔隙向外延伸。根據油膜層流理論,在機油向外擴散時,隨著油膜厚度減薄,能夠攜帶的雜質顆粒尺寸越小。因此,油斑的形狀可以代表油內雜質顆粒的分布情況。
油斑中心為沉淀圈1集中了油中的粗顆粒雜質。
沉淀圈周圍往往有一條色度更深、邊緣不整齊的環帶2,表示粗顆粒分散沉淀的邊界。
懸浮在油中的較細的雜質繼續向外擴散,又形成了一個環形區域,此區域的顏色愈向外愈淺,顆粒也越細。這個環帶稱為擴散環3。
擴散環外還有一個含有氧化膠質的環帶,稱為氧化環帶4,其顏色取決于油的氧化深度。可以由淺黃色到褐色。最外層是淺色的環帶稱為光環。
從上述油斑可以看出,如果機油的雜質顆粒小,清凈性分散劑的性能良好,油層就向外擴散較遠。
如雜質顆粒越來越大,清凈性分散劑的性能逐漸喪失,機油中的雜質則集中在中心區。
所以,中心區雜質濃度代表機油內總污染。這樣可以用中心單位面積的雜質與擴散區單位面積雜質之差表示機油清凈性分散劑的性能。
機油清凈性分析儀就是測量油斑中部圓核和其等面積的油斑擴散環處的阻光度,以此來表示機油中清凈性添加劑的消耗程度。
JY1型機油清凈性分析儀測試原理圖。
儀器采用雙光電頭式,一個光電頭下為新油斑,另一個光電頭下為舊油斑。進行新舊油斑的對比測試,用數字顯示儀顯示結果。
在光電頭上可以放兩種阻光片。一種阻光片中央開有直徑略小于沉淀區平均尺寸的圓孔,其半徑為rz,用它來測量油斑沉淀區的阻光度;另一阻光片是圓心都在rz到rmax之間的圓心圓半徑為rk的圓周上,其面積正好等于中心圓面積。即用它來測量油斑擴散區的阻光度。
設中心圈污染物引起的阻光度為a,b為擴散區污染物引起的阻光度,則a-b之差是測量清凈性分散劑性能的重要參數。而a+b直接反映了總雜質的濃度。
現在討論兩種極端情況:
(1)當已用機油清凈性保持理想狀態時,整個油內污染物分布很均勻,因而a=b,這時:
Q=(a-b)/(a+b)=0
(2)當已有油不含任何清凈添加劑或添加劑消耗盡時,油內顆粒雜質都集中在中心沉淀圈內,阻光度a為一定值;而外圍擴散環內幾乎不污染,其阻光度b=0。這時:
Q=(a-b)/(a+b)=1
其他情況都是介于這兩者之間,即Q取值為(0,1)
定義已用油的清凈性系數K=1-Q,K值為:
K=1-Q=(a-b)/(a+b)=2b/(a+b)
當K=1時,表示清凈性極好;K=0時,表示已用油清凈性完全喪失;其他情況都介于0~1之間。
(1)油斑制取。
從正常熱工況下的發動機中取出油樣放入試管,滴棒插入試管離油面一定深度,拿出滴棒,取第三滴油(約20mg)滴在定量濾紙上,送烘箱烤干,約半小時取出。重復上述步驟制取兩個新油斑和兩個舊油斑,標上記號1號、2號。
(2)測試。
儀器接通電源預熱后分三步進行測試:①在光電頭Ⅰ、Ⅱ上均裝上半徑為rz的阻光片A,用1號、2號新油斑校正顯示器讀數為“0”后,取下光電頭Ⅱ上的2號新油斑,換上1號舊油斑,記下顯示器上的讀數a;②取下光電頭Ⅱ上的阻光片A,放上4×rs的阻光片B,測取1號舊油斑的透光度b′;③取下1號舊油斑,換上2號新油斑,測取其透光度為r。
用同樣的方法對2號舊油斑進行平行試驗。
(3)計算。
被測試油的清凈性系數b按前述方法計算,式中取b=b′-r。
取兩次平行試驗值的算術平均值為試驗結果。當b>0.4時,表明機油清凈性尚可。
判斷機油質量可以根據測量結果決定,也可以觀察油滴形狀及油斑各部分的顏色。
如果擴散區外面的半透明區呈米黃色,且區域較大為正常。如果擴散區縮小和消失,表明懸浮物凝聚,因而有產生沉淀物和堵塞的危險。
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