一種便攜式濾紙油斑快速制成裝置

張峰,萬書曉,張晨龍,王成功

(1.廣研得孚科技發展(深圳)有限公司，廣東 深圳 518131;2.深圳市先波科技有限公司，廣東 深圳 518131；3.中國石油大連潤滑油研究開發中心，遼寧 大連 116032)

一種便攜式濾紙油斑快速制成裝置

張峰1,2,萬書曉1,張晨龍2,王成功3

(1.廣研得孚科技發展(深圳)有限公司，廣東 深圳 518131;2.深圳市先波科技有限公司，廣東 深圳 518131；3.中國石油大連潤滑油研究開發中心，遼寧 大連 116032)

文章基于《ASTM D7899-2013在用發動機油分散性能油斑試驗標準方法》，開發了一種新型的便攜式濾紙油斑快速制成裝置。實驗結果表明，該裝置制成的油斑濾紙樣片，配合內置的標準圖例和對應的專家判斷系統，能夠準確評判在用發動機油的分散性和質量衰變情況，從而判斷潤滑油的更換時機，簡單直觀，具有很好的現場指導性。

濾紙油斑；換油周期；質量衰變；分散性評估；斑點法

0 引言

目前大家極為關注汽車發動機油的更換時間或里程問題。對于換油時間的確定，最好的科學方法當然是取在用油樣送到合格的實驗室做化驗，測試包括黏度、堿值、硝化值、酸值、水分等項目來評定機油能否再繼續使用。由于借助專業的儀器操作復雜，結果嚴重滯后和費用制約導致現場可操作性差，大家只好按照車原廠和4S店的建議，設定其行駛5000 km或10000 km換油，這屬于一個無奈的辦法。濾紙斑點試驗方法，是分析判斷在用潤滑油污染程度、質量衰變情況的一種現場快速測試方法，在無全套油品化驗測試手段時，能夠監測和確定換油時機[1-2]。本文通過對已發布的濾紙斑點試驗方法的分析，基于《ASTM D7899-2013在用發動機油分散性能油斑試驗標準方法》的制樣過程規定，研發了一種快速濾紙油斑制作方法及簡單便攜的快速濾紙油斑制作裝置，并配合ASTM D7899-2013的標準油斑和分析結論建立了一套對應的簡易專家分析診斷系統，以實現ASTM D7899-2013標準方法的現場便攜、簡單快速可靠的應用。

1 油斑試驗標準方法綜述

1.1 GB/T 8030-1987《潤滑油現場檢驗法》 和GB/T 7607-87《機油換油指標》

目前，這兩個標準都已經被廢止，究其原因就是標準中對油斑的培養沒有嚴格意義上的定義，可參考的對比標準油斑圖例少以及分類判斷過于簡單；另外油斑形成時間很長也減弱了現場的可操作性。也就是說，盡管這種方法簡單直觀，具有很好的科學性和現場操作性，但其科學性被模糊的濾紙油斑制成方法所掩蓋，導致廢止。

為滿足現場快速應用、減少油斑濾紙的制樣時間成了行業內亟待解決的問題。為在較短的時間內滿足樣油在濾紙上的完全擴散，大多數人采用了烘箱進行烘干加速的方法，雖然減少了濾紙油斑制樣時間但也增加了濾紙油斑分散的不確定性，且即使如此，濾紙油斑的制樣時間仍在8～12 h。

1.2 殼牌公司的油斑試驗方法

殼牌公司[3-4]發明的一種減少擴散時間的油斑濾紙制成方法，即把潤滑油樣加熱到240 ℃并保溫5 min，然后把2 mL的樣油滴在PAPERGRADE濾紙上讓其擴散，再在烘干箱內以100 ℃的溫度干燥1 h即完成濾紙油斑的制成。因為一般油品的起始氧化溫度均在100～300 ℃范圍內，尤其是240 ℃以上開始加速氧化，因此殼牌的濾紙制樣方法，可能改變了車輛在用潤滑油的即時狀態，不僅增加了氧化物含量，也可能增加了輕組分的揮發，由此形成的結果會影響油品即時性能狀態，即內燃機油老化程度、質量衰變情況，測試精度有所下降，加之制樣過程長達1 h，因此并不適宜推廣使用。

1.3 ASTM D7899-2013《在用發動機油分散性能油斑試驗標準方法》

目前較為成熟的斑點試驗方法是測試標準ASTM D7899-2013《在用發動機油分散性能油斑試驗標準方法》，本方法用于評定柴油發動機油和其他發動機油的分散性非常有效[5-6]，圖1是該實驗方法對油斑描述在用潤滑油分散性的示意圖。本圖中，在用發動機油滴在濾紙上后，機油把機油老化產物包括燃油燃燒煙炱、不溶物、油品氧化漆膜、油泥、金屬磨粒、腐蝕物等攜帶分散在濾紙不同半徑的層面上，表征了機油的分散性能。

圖1 ASTM D7899-2013實驗方法的描述

ASTM D7899-2013規定的實驗過程是在水平懸空的專用濾紙上滴一滴油樣，然后把濾紙放入80 ℃的烘箱中1 h，油樣在濾紙上擴散開，濾紙正反面使用LED等照明，在正面使用CCD拍黑白照片，使用軟件分析每一個像素點，油品的分散性通過計算油斑的大小、沉積環的大小，擴散環與32 mm參比圖樣的透光一致性等表征。

ASTM D7899 -2013 的測試方法必須有對應的移液槍、烘箱、油斑分散性測量儀和數碼相機等成本較貴體積較大的儀器配套使用，因此成本較高的配套操作儀器和長達1 h以上的實驗過程限制了這個準確度高的測試方法現場簡單便攜使用。

2 FWT-GRTF-500測試裝置結構和原理

本研究采用的是FWT-GRTF-500型便攜式濾紙油斑快速制成裝置，如圖2所示。本裝置包括烘干模塊、輔助控制模塊和顯示模塊，烘干模塊內設置有用于放置油斑濾紙的烘干腔，實際使用時利用加熱片對其進行加熱烘干，烘干腔空間較小、升溫迅速，從而加快油液擴散，保障快速完成濾紙油斑的制成，提高制樣效率。烘干溫度控制為70～240 ℃，尤其為100～150 ℃，能夠在較短時間制成濾紙油斑并最大限度減少烘干過程中增加的在用油氧化，避免其影響測試結果，提高檢測準確性。

圖2 FWT-GRTF-500濾紙油斑快速制成裝置

本裝置采用的輔助超聲震蕩器。在加熱片進行烘干加熱的同時，采用超聲震蕩器對油斑濾紙進行振蕩，可以使得油斑濾紙表面樣油及各種雜質等，隨著油液的浸潤而加速向四周擴散，進一步提高了濾紙油斑樣片的制成速度。

本裝置采用7吋液晶顯示，顯示模塊內部存儲有大量的基于ASTM D7899-2013油斑濾紙的標準圖例和對應的簡易專家判斷系統，實際使用時觀察制好的濾紙油斑樣片，并將其與顯示模塊內的標準圖例進行對比，找出與之對應的標準圖即可獲得對應的判斷結果，完成對油液的分析檢測。

3 制樣實驗樣片和標準圖樣的對比分析

本實驗研究發現；不論是殼牌方法還是ASTM D7899-2013對油斑的制作條件和時間有著嚴格的規定，長時間無限制養成的濾紙油斑擴散嚴重，色澤變淺，不好與標準油斑對照。采用本裝置油斑制樣時間規定在15 min之內，這樣制成的油斑與目前國內外的標準油斑樣片有著一致的對應，可以有效的使用并和標準油斑對照。

3.1 在柴油發動機油中的應用研究

圖3顯示的是采用本裝置制成的第一組船用柴油發動機油的濾紙油斑樣片，這是在某型船的同一

個發動機不同運轉時間采樣制作的濾紙油斑樣片，通過對比標準樣片和裝置內置的專家分析系統得出以下結論，如表1所示。

圖3 第一組船用柴油發動機油的濾紙油斑樣片

樣片通用機油行駛時間判斷 1在用機油150～70h在用油1級,分散性優秀2在用機油2250h左右在用油2級,分散性優良3在用機油3800h以上7級,潤滑油失效,盡快更換,以避免設備磨損

分別把以上三種油樣送標準實驗室檢測，檢測數據如表2所示。

表2 中心實驗室檢測報告

注：檢測結果僅對送檢油樣負責。

從檢測數據來看：在用油1和在用油2所檢理化指標正常，設備未見異常磨損。因此潤滑油狀態良好。在用油3的數據證明，被測潤滑油的黏度偏高，閃點偏低；添加劑元素Ca、Zn、P大幅下降；磨損元素有所上升，尤其Na、Ba含量較高；潤滑油已經失效。

3.2 在汽油發動機油中的應用研究

圖4顯示的是采用本裝置制成的第二組汽油發動機油的濾紙油斑樣片，這是不同車型不同里程更換下來的潤滑油采樣制作的濾紙油斑樣片，通過對比標準樣片和裝置內置的專家分析系統得出以下

結論，如表3所示。

圖4 第二組汽油發動機油的濾紙油斑樣片

樣片車型潤滑油行駛里程/km判斷1銳志3.52GR某型號高性能機油60006級,潤滑油分散性差,即刻更換潤滑油2英菲M2742.0T某型號機油100004級,潤滑油分散性較好,建議1000km后復查3英菲M2742.0T某型號機油80004級,潤滑油分散性較好,建議1000km后復查

樣片1的司機選用的是市場上宣傳很好的機油，但是車主使用了6000 km后發現車輛行駛中，發動機表現異常，盡管里程不足，也不得不到維修店更換。采用本裝置制作的油斑，判斷為6級，判定為分散性差，油品老化嚴重，急需更換潤滑油。

樣片2和樣片3測定的油品，行駛里程8000～10000 km，車主按照里程換油，使用本裝置制作的油斑，判斷為4級，潤滑油分散性較好，可以繼續使用。

本研究還對手動變速箱油以及自動變速箱油的快速制樣和對比標準圖例判斷進行了實驗分析，所得結論和以上分析一樣。

4 結論

(1)基于目前標準的濾紙油斑法檢測在用發動機油分散性能，由此判定在用潤滑油的老化程度的方法是科學的，可靠的，是分析判斷在用內燃機油污染程度、質量衰變情況的一種現場快速測試方法，適用于在無全套油品化驗測試手段時進行監測和確定換油時機[1]。

(2)采用本裝置快速制作的濾紙油斑，能夠實際反映在用潤滑油的真實老化狀態。

(3)裝置內置的基于目前標準的油斑濾紙標準圖例和對應的專家判斷系統，與實際使用時觀察制好的濾紙油斑樣片進行對比，找出與之對應的標準圖例即可獲得對應的判斷結果，完成對油液的分析檢測。

[1]GB/T 7607-87《機油換油指標》[S].

[2]GB/T 8030-1987《潤滑油現場檢驗法》[S].

[3]Gerard Abellaneda.PSA Peugeot Citroen Didier Pigeon,AD Systems New Method for Evaluating Lubricant Dispersancy[C].

[4]關子杰.潤滑油與設備故障診斷技術[M].北京：中國石化出版社,2007.

[5]ASTM D7899 -2013 Standard Test Method for Measuring the Merit of Dispersancy of In-Service Engine Oils with Blotter Spot Method[S].

[6]D7418 Practice for Set-Up and Operation of Fourier TransformInfrared (FT-IR) Spectrometers for In-Service OilCondition Monitoring[S].

A Portable Device for Rapid Filter Paper Blotter Spot Preparation

ZHANG Feng1，2, WAN Shu-xiao1, ZHANG Chen-long2, WANG Cheng-gong3

(1.GRTF Lubechemy International Ltd., Shenzhen 518131, China; 2.Frontwave Technology Co., Ltd,Shenzhen 518131, China; 3.PetroChina Dalian Lubricating Oil R&D Institute, Dalian 116032, China)

In this paper, a new portable device to make filter paper blotter spot instantly was developed on the basis of ASTM D7899-2013 standard which is also named Standard Test Method for Measuring the Merit of Dispersancy of In-Service Engine Oils with Blotter Spot Method. Experiment results indicate that the filter paper blotter spot made by the new portable device can evaluate the dispersancy and quality deterioration of in-service engine oil combining with the inbuilt standard legend and corresponding expert judgment system. The result given by the device is simple and intuitive which can be used to determine the oil drain period and offer good on-site guidance.

filter paper blotter spot; oil change interval; quality deterioration; dispersancy evaluation; spot test

10.19532/j.cnki.cn21-1265/tq.2017.04.013

1002- 3119(2017)04- 0061- 04

TE626.3

A

2017-05-16。

張峰，高級工程師，在職研究生，主要從事在線液相傳感器技術研究，重點是潤滑油污染在線監測傳感器的研發和應用方面，系中國機械工程學會摩擦學分會油液監測技術專業委員會專業技術委員，擁有多項發明專利，發表過多篇論文。E-mail:szxianbo@126.com