內燃機油低溫性能間的相關性探討 鋰電池低溫性能

內燃機油低溫性能間的相關性探討 鋰電池低溫性能 摘要：文章針對不同質量級別的內燃機油進行試驗，考察內燃機油低溫性能之間的相關性，目的在于考慮能否用試驗時間短的傾點等結果判斷試驗時間長的邊界泵送黏度試驗結果的趨勢，以便縮短生產(chǎn)配合分析周期，提高生產(chǎn)效率。研究證明，長周期的邊界泵送黏度與傾點、低溫動力黏度單因素問無相關性，而與降凝劑的種類、降凝劑添加比例、傾點、低溫動力黏度等多因素間有良好的相關性。在生產(chǎn)配方穩(wěn)定的前提下，長周期的邊界泵送黏度試驗結果趨勢可以通過回歸方程驗證。 關鍵詞：內燃機油；低溫性能；相關性 ：TE626.32 ：A 0、引言 對于內燃機油而言，低溫性能是非常關鍵的質量指標，也是生產(chǎn)過程中嚴格控制的技術指標。一般情況下，內燃機油的低溫性能由傾點、表觀黏度(以下簡稱為CcS)、低溫下?動機油屈服應力和邊界泵送黏度(或溫度)(以下簡稱MRV)等項目組成。而這些低溫性能項目的檢測，試驗分析的周期相差很大，短的不到1 h，長的需要50 h，在配合生產(chǎn)的分析過程中，像MRV等長周期的分析項目有時嚴重制約著生產(chǎn)速度和效率。 雖然影響內燃機油低溫性能的因素很多，但其間有著必然的相互影響趨勢，所以，通過探討內燃機油低溫性能之間影響趨勢和相關性，一方面，在生產(chǎn)配方穩(wěn)定的前提下，考慮是否可以利用產(chǎn)品的傾點、s這些快速分析項目的檢測結果判斷內燃機油的屈服應力和MRV等長時間分析項目的質量結果趨勢，使得對那些經(jīng)常性、長周期運行的檢測項目采取抽檢的方式進行質量管理和控制，以便大大提高生產(chǎn)配合分析的速率，進而提高生產(chǎn)效率。另一方面，利用內燃機油低溫性能指標間的影響趨勢和相互關系，加強內燃機油低溫性能檢測結果間的相互比對和相互判斷，對分析檢測過程中出現(xiàn)的一些異常數(shù)據(jù)、不合格數(shù)據(jù)等的客觀真實性予以合理判斷，有利于加強質量管理和實驗室分析數(shù)據(jù)的監(jiān)督。 1、試驗部分 1.1 試驗對象的選擇 針對內燃機油不同質量級別，選擇了CD 15W40柴油機油、CF4 20W50柴油機油、SG 15W40汽油機油、SJ 10W30摩托車油和SL 5W40汽油機油為考察對象，分別加入不同品種、不同比例的降凝劑，進行內燃機油的運動黏度、傾點、CCS、MRV等試驗分析，考察內燃機油低溫性能指標之間的趨勢和相關性。 1.2 試驗結果 按照生產(chǎn)工藝要求，選取相應的基礎油、添加劑。選擇4種不同降凝效果的降凝劑，降凝效果從編號1到4逐漸降低。其中，1號和2號為聚甲基丙烯酸酯類，3號為聚烯烴類，4號為醇酯類聚合物。按照不同的比例進行油品調合，生產(chǎn)不同傾點的內燃機油進行運動黏度和低溫性能的分析。生產(chǎn)工藝及分析結果見表1表5。 2、內燃機油低溫性能之間相關性分析 2.1 CD 15W40柴油機油的低溫性能分析 GB 11122xx產(chǎn)品標準規(guī)定CD 15W40的質量指標要求為：傾點不高于23，15的CCS不大于3500 mPa?s，在無屈服應力下，20 的邊界泵送黏度不大于30000 mPa?s。從表1分析數(shù)據(jù)來看，降凝劑加劑量為0.1時傾點雖然為21，不合格，但是，一15的CCS是合格的，20的屈服應力和MRV也是合格的，并且，隨著降凝劑的加入比例由0.1增大到1.5，既是傾點隨之由21降低到30，由不合格達到合格，但是對CCS和MRV的結果影響不大，也就是說，當CCS和MRV合格之后，降凝劑的再加入和傾點的降低對它們的檢測結果影響不大。 那么降凝劑的種類、降凝劑的添加量、傾點、CCS、MRV之間有沒有定量關系呢?如果有定量關系則通過降凝劑的種類、降凝劑的添加量、傾點、CCS則可預測測定周期最長的MRV，從而大幅度縮短檢測時間，提高生產(chǎn)效率。 采用Exee的數(shù)據(jù)分析工具，分別對不同類型的降凝劑以MRV為因變量，以降凝劑的添加量、傾點、CCS為自變量進行多元線性回歸，回歸分析結果匯總于表6。其中PP代表傾點。 根據(jù)表6復相關系數(shù)可見，MRV單獨與CCS或傾點間相關性最差，MRV與傾點和ECS之間相關性提高，MRV與降凝劑添加量、傾點和CCS之間相關性最好，所以對此后的油樣只研究MRV與降凝劑添加量、傾點和CCS之間相關性。3種降凝劑均遵循該規(guī)律，但不同類型的降凝劑其相關程度不同，故必須區(qū)分降凝劑的種類。對1號降凝劑，MRV與降凝劑添加量、傾點和cCS之間完全相關，在基礎油和其他添加劑相同的情況下，對1號降凝劑完全可以用降凝劑的添加量、傾點、CCS來預測MRV的結果。 2.2 CF4 20W50柴油機油的低溫性能分析 GB 11122xx產(chǎn)品標準規(guī)定CF4 20W50的質量指標要求為：傾點不高于20，15的CCS不大于9500 mPa?s，在無屈服應力下，20的邊界泵送黏度不大于60000 mPa?s。 CF4 20W一50柴油機油在MRV的試驗過程中，由于儀器的原因只是記錄邊界泵送黏度，對屈服應力沒有記錄，所以，在下面的分析中，暫不考慮屈服應力。 從表2分析數(shù)據(jù)來看，當用降凝效果較差的4號做降凝劑時，最高傾點為16，不合格，但是15的CCS為7880 mPa?s，20的MRV為32200 mPa?s，均合格。而且，在4種降凝劑的考察過程中，隨著降凝劑加入比例由0.3增大到1.5，傾點由16不合格達到28合格，CCS和MRV的結果均合格，結果測定值變化也不大，也就是說，當CCS和MRV合格之后，降凝劑加入比例的繼續(xù)增大和傾點結果的不斷降低對CF4 20W一50柴油機油的CCS和MRV結果影響不大。 由表2的試驗結果看出，對于CF4 20W50級別的柴油機油，當油品的傾點合格時，CCS和MRV也能夠達到合格，而且，結果變化不隨著降凝劑的加入比例增大而大幅度變化。 同樣采用Excell的數(shù)據(jù)分析工具，分別對不同類型的降凝劑以MRV為因變量，以降凝劑的添加量、傾點、CCS為自變量進行多元線性回歸，回歸分析結果匯總于表7。 從相關系數(shù)看，MRV與有關變量的相關性均較好。 2.3 SG 15W40汽油機油的低溫性能分析 GBlll21xx產(chǎn)品標準規(guī)定SG 15W40汽油機油的質量指標要求為：傾點不高于25，20的CCS不大于7000 mPa?s，在無屈服應力條件下，25的邊界泵送黏度不大于60000 mPa?s。從表3分析數(shù)據(jù)來看，傾點全部低于25，均合格，在此條件下，20 的CCS也全部合格，并且，隨著降凝劑加入比例的增大，傾點的進一步降低，20的CCS測定結果值變化不大。 對于屈服應力和MRV來說，所有的降凝劑在加 入O.1時，雖然傾點均低于25，甚至達到38，均合格，但是，屈服應力基本在280Y315 Pa范圍內，不合格，25邊界泵送黏度基本大于176000 mPa?s，不合格：當降凝劑加入0.3時，傾點雖然變化不大，但屈服應力和邊界泵送黏度變化很大，屈服應力雖然不合格，但明顯改善，基本在70Y105 Pa范圍內；25邊界泵送黏度基本在40000 mPa?s左右，全部合格。 當降凝劑加入比例大于0.3以上，屈服應力和邊界泵送黏度達到合格后，繼續(xù)再增加降凝劑的加入比例，對屈服應力和邊界泵送黏度測定結果值影響不大。 由此可以看出，對于SG 15W40級別的汽油機油，傾點合格時，CCS也能合格，但是MRV和屈服應力并不一定合格，只有當降凝劑加入比例大于0.3時，傾點合格，MRV和屈服應力才有可能合格。 同樣采用Exce的數(shù)據(jù)分析工具，分別對不同類型的降凝劑以MRV為因變量，以降凝劑的添加量、傾點、CCS為自變量進行多元線性回歸，回歸分析結果匯總于表8。 由表8可見，對SG 15W40等級的油品，MRV與有關變量完全相關，標準誤差為0。 2.4 SJ 10W30摩托車油的低溫性能分析 QSY RH2022xx產(chǎn)品標準規(guī)定SJ 10W30摩托車油的質量指標要求為：傾點不大于一30，一25的CCS不大于7000 mPa?s，在無屈服應力下，一30的邊界泵送黏度不大于60000 mPa?s。 SJ 10W一30摩托車油的MRV試驗過程中，由于儀器原因，只是記錄低溫動力黏度，對屈服應力沒有記錄，所以，在下面的分析中，暫不考慮屈服應力。 從表4分析數(shù)據(jù)看出，考察降凝劑的最低加入比例為0.3，傾點除加入降凝效果較差的4號降凝劑0.3不合格外，其余全部合格，而且對應的CCS和邊界泵送黏度(MRV)測定結果也全部合格。情況類似于SG 15W-40汽油機油。 從本次試驗的表4分析數(shù)據(jù)來看，由于選擇了低凝加氫基礎油，低溫性能自身比較好，當降凝劑加入比例大于0.3，SJ 10W30摩托車油的傾點合格時，CCS和MRV也能合格。 同樣采用Exce的數(shù)據(jù)分析工具，分別對不同類型的降凝劑以MRV為因變量，以降凝劑的添加量、傾點、CCS為自變量進行多元線性回歸，回歸分析結果匯總于表9。 由表9可見，對SJ 10W30等級的油品，MRV與有關變量完全相關，標準誤差為O。 2.5 SL 5W-40汽油機油的低溫性能分析 GB 11121xx產(chǎn)品標準規(guī)定SL 5W40汽油機油的質量指標要求為：傾點不大于35，30的CCS不大于6600 mPa?s，在無屈服應力下，35 cC邊界泵送黏度不大于60000 mPa?s。 由于產(chǎn)品質量對低溫性能要求很高，所以，對降凝效果比較差的4號降凝劑沒有做考察試驗。 從表5分析數(shù)據(jù)看出，不加任何降凝劑時，產(chǎn)品的傾點已經(jīng)達到30，雖然不合格，但是傾點很低了。當加入0.1的3號降凝劑時，傾點達到42，合格，CCS測定結果也合格，但是，屈服應力為35Y70 Pa，不合格，35邊界泵送黏度為104000 mPa?s，也不合格，而且結果偏大很多；當加入等于和大于0.3的3號降凝劑時，傾點結果基本沒有變化，為42，而屈服應力和邊界泵送黏度均達到合格，而且趨于穩(wěn)定，隨降凝劑加入比例的繼續(xù)增大而變化不大。對于降凝效果較好的l號和2號降凝劑來看，加入0.1及其以上比例，其傾點、低溫動力黏度(CCS)、屈服應力和邊界泵送黏度均合格，而且，隨降凝劑加入比例由0.1到1.1的不斷增大，其傾點、CCS、MRV等低溫性能測定結果基本不變，對產(chǎn)品的低溫性能影響不大。 從SL 5W40汽油機油的考察分析數(shù)據(jù)更加清楚地看到，降凝劑加入比例小于0.3時，既是傾點合格，但油品的MRV和屈服應力并不一定合格，當降凝劑加入比例大于0.3時，雖然油品的傾點測定結果值變化不大，但是油品的MRV和屈服應力均能合格。 同樣采用Exce的數(shù)據(jù)分析工具，分別對不同類型的降凝劑以MRV為因變量，以降凝劑的添加量、傾點、CCS為自變量進行多元線性回