油酸甲酯影響柴油機油清凈性模擬研究

馬雪亮，王九，陳波水，王祥洲

（中國人民解放軍后勤工程學院 軍事油料應用與管理工程系，重慶 401331）

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油酸甲酯影響柴油機油清凈性模擬研究

馬雪亮，王九，陳波水，王祥洲

（中國人民解放軍后勤工程學院 軍事油料應用與管理工程系，重慶 401331）

摘 要：在柴油機油中加入不同比例的油酸甲酯，采用變溫成漆板模擬實驗，研究油酸甲酯對柴油機油清凈性的影響，結果表明，油酸甲酯明顯加速了柴油機油氧化變質。隨著油酸甲酯加入比例提高、鋁板板溫增加，柴油機油清凈性隨之變差。不同比例的油酸甲酯對不同質量等級的柴油機油清凈性影響有所不同，其由大到小的順序為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。

關 鍵 詞：柴油機油；油酸甲酯；清凈性；模擬實驗

生物柴油替代礦物柴油作為壓燃式發動機燃料一直備受關注［1，2］。生物柴油主要組分為混合脂肪酸甲酯，具有與礦物柴油相似的燃燒特性。然而，在實際應用過程中，有少量燃料以滲流、燃氣夾帶方式進入曲軸箱，進而與曲軸箱中的柴油機油混合。由于生物柴油氧化安定性、清凈分散性差，高溫下易氧化變質，因而劣化柴油機油質量，影響柴油機油性能，縮短發動機使用壽命。因此，生物柴油進入曲軸箱影響柴油機油清凈性是生物柴油在未來發展必須考慮并亟待解決的重要問題之一［3，4］。而目前，就生物柴油對柴油對柴油機油清凈性影響的研究，國外鮮有報道［5-7］，國內研究學者僅從宏觀層面進行了部分研究［8-12］。為更好的研究生物柴油對柴油機油清凈性的影響，本文選取不飽和脂肪酸具有代表性的油酸甲酯替代生物柴油，為在模擬實驗中更好的觀察并分析油酸甲酯對柴油機油清凈性影響的情況，實驗采用變溫的方法，參照曲軸箱模擬試驗方法（SHT 0300-1992），分別觀察各組油樣在不同板溫條件下6 h的結焦情況，計算焦重并評級。旨在全面分析油酸甲酯在模擬實驗中對柴油機油清凈性影響的情況，為評價與研究生物柴油對柴油機油清凈性的影響提供可靠的參考。

1 實驗部分

1.1 實驗樣品及儀器

1.1.1 材料

長城牌CD 15W/40 柴油機油；長城牌CF-4 15W/40柴油機油；油酸甲酯，分析純，山東西亞化學試劑有限公司。

1.1.2 儀器

JSH4701曲軸箱模擬實驗器，湖南津市石油化工儀器有限公司。

1.2 實驗方法

在CD 15W/40柴油機油、CF-4 15W/40柴油機油中分別加入比例為0、5%、10%的油酸甲酯，采用JSH4701曲軸箱模擬實驗器，參照曲軸箱模擬試驗方法（SHT 0300-1992）對加有油酸甲酯的柴油機油進行曲軸箱模擬實驗，評價油樣清凈性為具體分析油酸甲酯對柴油機油清凈性的影響，實驗采用變溫的方法。

實驗油溫為150 ℃；板溫分別為 310、330、350 ℃，采集6 h的成焦信息。

2 實驗結果分析

2.1 油酸甲酯與CF-4 15W/40柴油機油成焦結果

250mL CF-4 15W/40柴油機油在不同板溫條件下成焦結果如圖1所示，板溫為310℃時，鋁板表面并無明顯變化，鋁板左側有少許淡黃色漆膜，大部分基本保持鋁板原色；330℃時，鋁板表面大部分區域出現少許淡黃色漆膜；350℃時，鋁板表面漆膜顏色加深，整塊鋁板表面均勻覆蓋黃色漆膜物質；隨著板溫上升，鋁板焦重與評級均有所增加，310、330、350℃鋁板評級分別2級、3級、4級；焦重分別為12.0、19.5、21.5mg（見表1）。

圖1 250mL CF-4 15W/40柴油機油成焦結果Fig.1 250mL CF-4 15W/40 diesel engine oil cooking result

表1 250mL CF-4 15W/40柴油機油成焦板實驗結果Table 1 250mL CF-44 115W/40 diesel engine oil cooking test result

表2 12.5mL油酸甲酯與237.5mL CF-4 15W/40柴柴油油機機油油成成焦焦板板實實驗驗結結果果Table 2 12.5mL methyl oleate and 237.5mL CF-4 15W/40 diesel engine oil cooking test result

12.5mL油酸甲酯與237.5mL CF-4 15W/40柴油機油在不同板溫條件下成焦結果如圖2所示，板溫為310℃時，黃色漆膜物質均勻覆蓋于鋁板表面；330℃時，漆膜物質隨溫度的升高而加深；350℃時，鋁板表面漆膜顏色加深，鋁板下方逐漸加深為深褐237.5mL CF-4 15W/40柴油機油在不同板溫條件下成焦結果如圖2所示，板溫

黃色漆膜物質均勻覆蓋于鋁板表面；漆膜物質隨溫度的升高而加深；350℃時，鋁板下方逐漸加深為深褐色；隨著板溫上升，鋁板焦重與評級均有所增加，310、330、350℃鋁板評級分別4級、4.5級、6級；焦重分別為29.5、33.5、39.5 mg（見表2）。

圖2 12.5mL油酸甲酯與與237.5mL CF-4 15W/40柴油機油成焦結果Fig.2 12.5mL methyl oleate and 237.5mL CF-4 15W/40 diesel engine oil cooking result

25mL油酸甲酯與225mL CF-4 15W/40柴油機油在不同板溫條件下成焦結果如圖3所示，板溫為310℃時，黃色漆膜物質均勻覆蓋于鋁板表面；330℃時，漆膜物質隨溫度的升高而加深；350℃時，鋁板表面漆膜顏色加深，鋁板邊緣逐漸加深為深褐色，出現深褐色焦狀物；隨著板溫上升，鋁板焦重與評級均有所增加，310、330、350℃鋁板評級分別4級、6級、6級；焦重分別為38.5、39.5、46.5mg（表3）。

表3 25mL油酸甲酯與225mL CF-4 15W/40柴油機油成焦板實驗結果Table 3 25mL methyl oleate and 225mL CF-4 15W/40 diesel engine oil cooking test result

2.2 油酸甲酯與CD 15W/40柴油機油成焦結

250 mL CD 15W/40柴油機油在不同板溫條件下成焦結果如圖4所示，板溫為310 ℃時，黃色漆膜物質均勻覆蓋于鋁板表面，鋁板下方顏色稍深；330 ℃時，漆膜物質隨溫度的升高而加深；350 ℃時，鋁板表面漆膜顏色加深，漆膜顏色呈深黃褐色，鋁板中間泛黑，并且下方出現深褐色焦狀物；隨著板溫上升，鋁板焦重與評級均有所增加，310、330、350 ℃鋁板評級分別4級、4.5級、7級；焦重分別為25.5、28.0、69.0 mg（見表4）。

圖3 25mL油酸甲酯與225mL CF-4 15W/40柴油機油成焦結果Fig.3 25mL methyl oleate and 225mL CF-4 15W/40 diesel engine oil cooking result

圖4 250mL CD 15W/40柴油機油成焦結果Fig.4 250mL CD 15W/40 diesel engine oil cooking result

表4 250mL CD 15W/40柴油機油成焦板實驗結果Table 4 250mL CD 15W/40 diesel engine oil cooking test result

12.5 mL油酸甲酯與237.5 mL CD 15W/40柴油機油在不同板溫條件下成焦結果如圖5所示，板溫為310 ℃時，鋁板表面出現深黃褐色漆膜物質，鋁板下方顏色稍深，出現深褐色油狀焦體；330 ℃時，鋁板表面覆蓋黑色焦體，下方呈現黑色油狀焦體，上方呈現深褐色焦狀物；隨著板溫上升，鋁板焦重與評級大幅增加，310、330 ℃鋁板評級分別為5.5、10級；焦重分別為41.5、214.0 mg（（見表5）。

圖5 12.5mL油酸甲酯與237.5mL CD 15W/40柴油機油成焦結果Fig.5 12.5mL methyl oleate and 237.5mL CD 15W/40 diesel engine oil cooking result

表5 12.5mL油酸甲酯與237.5mL CD 15W/40柴油機油成焦板實驗結果Table 5 12.5mL methyl oleate and 237.5mL CD 15W/40 diesel engine oil cooking test result

25 mL油酸甲酯與225 mmLL CD 15W/40柴油機油310 ℃成焦結果如圖6所示，鋁板表面結焦，呈現黑色油狀焦體，鋁板評級均為10級；焦重分別為83.0 mg（見表6）。

圖6 25mL油酸甲酯與225mL CD 15W/40柴油機油成焦結果Fig.6 25mL methyl oleate and 225mL CD 15W/40 diesel engine oil cooking result

表6 25mL油酸甲酯與225mL CD 15W/40柴油機油成焦板實驗結果Table 6 25mL methyl oleate and 2225mL CD 15W/40 diesel engine oil cooking test result

3 結 論

（1）油酸甲酯明顯加速了柴油機油氧化變質，使其清凈性變差。

（2）隨著油酸甲酯加入比例提高、鋁板溫增加，柴油機油清凈性隨之變差，實驗表現為鋁板顏色變深，評級增大，焦焦重重增增加加。

（3）實驗中不同比例的油酸甲酯對不同質量等級柴油機油清凈性影響有所不同，其由大到小的順序為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。

參考文獻：

［1］Ahmad Abbaszaadeh， Barat Ghobadian， et al. Current biodiesel production technologies：A comparative review［J］.Energy Conversion and Manament， 2012， 63：138-114488..

［2］Amin Talebian-Kiakalaieh， Nor Aishah Saidina Amin， Hossein Mazaheri.A review on novel processes of biodiesel production from waste cooking oil ［JJ］. Applied Energy，2013，104：：668833-710.

［3］Atabani.A.E， Silitong.A.S， Irfan Anjum Badruddina， et al. A comprehensive review on biodiesel as an alternative energy resource and its characteristics［JJ］.Renewable and Sustainable Energy Reviews，2012， 16：2070-2093.

［4］James Pullen， Khizer Sed. An overview of biodiesel oxidation sta bility［JJ］.Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2012， 16：5924-5950.

［5］Gili，F.， Igartua，A.， Luther，R.， et al. The impact of biofuels on engi ne oil’s performance［C］.17th International Colloquium Tribology 2010-Solving Friction and Wear Problems， 1：492-504.

［6］Bhale P V， Deshpande N V， Deshpande P N. Experimental Invest igations on the Effect of Long Term Biodiesel Usage on Thermal Decomposition of CI Engine Crankcase Oil［S］.ASME， 2009.

［7］Wu Jiang， Chen Boshui， Fang Jianhua. Effect of Biodiesel on Oxidation，Detergency and lubricity of Diesel oil［J］.China Petroleum Processing and Petrochemical Technology， 2011， 13（4）：58-63.

［8］王學春，方建華，陳波水，等.不飽和脂肪酸甲酯誘導柴油機潤滑油氧化衰變模擬研究［J］.車用發動機， 2015（3）：17-21.

［9］王學春，方建華，陳波水，等.油酸甲酯氧化衰變特性及氧化反應表面活化能研究［J］.潤滑與密封， 2015， 40（2）：51-55.

［10］吳江，陳波水，方建華，等. 生物柴油發動機潤滑油氧化衰變特性模擬研究［J］.車用發動機，2008，6：85-88.

［11］吳江，陳波水，方建華，等.生物柴油對柴油機油氧化、清凈和抗磨性能的影響［J］.石油學報（石油加工），2009，25：62-66.

［12］王學春，方建華，李亮，等.油酸甲酯和硬脂酸甲酯熱解特性及動力學研究［J］.當代化工， 2015， 44（1）：4-8.

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

中圖分類號：TE 624

文獻標識碼：A

文章編號：1671-0460（2016）02-0282-03

收稿日期：2015-11-16

作者簡介：馬雪亮（1990-），男，河北保定人，碩士，研究方向：從事生物燃料研究。E-mail：tcxueliang@sina.com。

通訊作者：王九（1971-），男，教授，博士，研究方向：從事油品應用研究。E-mail：wangjiaoyuan@sina.com。