一种便携式滤纸油斑快速制成装置

张峰,万书晓,张晨龙,王成功

(1.广研得孚科技发展(深圳)有限公司，广东 深圳 518131;2.深圳市先波科技有限公司，广东 深圳 518131；3.中国石油大连润滑油研究开发中心，辽宁 大连 116032)

一种便携式滤纸油斑快速制成装置

张峰1,2,万书晓1,张晨龙2,王成功3

(1.广研得孚科技发展(深圳)有限公司，广东 深圳 518131;2.深圳市先波科技有限公司，广东 深圳 518131；3.中国石油大连润滑油研究开发中心，辽宁 大连 116032)

文章基于《ASTM D7899-2013在用发动机油分散性能油斑试验标准方法》，开发了一种新型的便携式滤纸油斑快速制成装置。实验结果表明，该装置制成的油斑滤纸样片，配合内置的标准图例和对应的专家判断系统，能够准确评判在用发动机油的分散性和质量衰变情况，从而判断润滑油的更换时机，简单直观，具有很好的现场指导性。

滤纸油斑；换油周期；质量衰变；分散性评估；斑点法

0 引言

目前大家极为关注汽车发动机油的更换时间或里程问题。对于换油时间的确定，最好的科学方法当然是取在用油样送到合格的实验室做化验，测试包括黏度、碱值、硝化值、酸值、水分等项目来评定机油能否再继续使用。由于借助专业的仪器操作复杂，结果严重滞后和费用制约导致现场可操作性差，大家只好按照车原厂和4S店的建议，设定其行驶5000 km或10000 km换油，这属于一个无奈的办法。滤纸斑点试验方法，是分析判断在用润滑油污染程度、质量衰变情况的一种现场快速测试方法，在无全套油品化验测试手段时，能够监测和确定换油时机[1-2]。本文通过对已发布的滤纸斑点试验方法的分析，基于《ASTM D7899-2013在用发动机油分散性能油斑试验标准方法》的制样过程规定，研发了一种快速滤纸油斑制作方法及简单便携的快速滤纸油斑制作装置，并配合ASTM D7899-2013的标准油斑和分析结论建立了一套对应的简易专家分析诊断系统，以实现ASTM D7899-2013标准方法的现场便携、简单快速可靠的应用。

1 油斑试验标准方法综述

1.1 GB/T 8030-1987《润滑油现场检验法》 和GB/T 7607-87《机油换油指标》

目前，这两个标准都已经被废止，究其原因就是标准中对油斑的培养没有严格意义上的定义，可参考的对比标准油斑图例少以及分类判断过于简单；另外油斑形成时间很长也减弱了现场的可操作性。也就是说，尽管这种方法简单直观，具有很好的科学性和现场操作性，但其科学性被模糊的滤纸油斑制成方法所掩盖，导致废止。

为满足现场快速应用、减少油斑滤纸的制样时间成了行业内亟待解决的问题。为在较短的时间内满足样油在滤纸上的完全扩散，大多数人采用了烘箱进行烘干加速的方法，虽然减少了滤纸油斑制样时间但也增加了滤纸油斑分散的不确定性，且即使如此，滤纸油斑的制样时间仍在8～12 h。

1.2 壳牌公司的油斑试验方法

壳牌公司[3-4]发明的一种减少扩散时间的油斑滤纸制成方法，即把润滑油样加热到240 ℃并保温5 min，然后把2 mL的样油滴在PAPERGRADE滤纸上让其扩散，再在烘干箱内以100 ℃的温度干燥1 h即完成滤纸油斑的制成。因为一般油品的起始氧化温度均在100～300 ℃范围内，尤其是240 ℃以上开始加速氧化，因此壳牌的滤纸制样方法，可能改变了车辆在用润滑油的即时状态，不仅增加了氧化物含量，也可能增加了轻组分的挥发，由此形成的结果会影响油品即时性能状态，即内燃机油老化程度、质量衰变情况，测试精度有所下降，加之制样过程长达1 h，因此并不适宜推广使用。

1.3 ASTM D7899-2013《在用发动机油分散性能油斑试验标准方法》

目前较为成熟的斑点试验方法是测试标准ASTM D7899-2013《在用发动机油分散性能油斑试验标准方法》，本方法用于评定柴油发动机油和其他发动机油的分散性非常有效[5-6]，图1是该实验方法对油斑描述在用润滑油分散性的示意图。本图中，在用发动机油滴在滤纸上后，机油把机油老化产物包括燃油燃烧烟炱、不溶物、油品氧化漆膜、油泥、金属磨粒、腐蚀物等携带分散在滤纸不同半径的层面上，表征了机油的分散性能。

图1 ASTM D7899-2013实验方法的描述

ASTM D7899-2013规定的实验过程是在水平悬空的专用滤纸上滴一滴油样，然后把滤纸放入80 ℃的烘箱中1 h，油样在滤纸上扩散开，滤纸正反面使用LED等照明，在正面使用CCD拍黑白照片，使用软件分析每一个像素点，油品的分散性通过计算油斑的大小、沉积环的大小，扩散环与32 mm参比图样的透光一致性等表征。

ASTM D7899 -2013 的测试方法必须有对应的移液枪、烘箱、油斑分散性测量仪和数码相机等成本较贵体积较大的仪器配套使用，因此成本较高的配套操作仪器和长达1 h以上的实验过程限制了这个准确度高的测试方法现场简单便携使用。

2 FWT-GRTF-500测试装置结构和原理

本研究采用的是FWT-GRTF-500型便携式滤纸油斑快速制成装置，如图2所示。本装置包括烘干模块、辅助控制模块和显示模块，烘干模块内设置有用于放置油斑滤纸的烘干腔，实际使用时利用加热片对其进行加热烘干，烘干腔空间较小、升温迅速，从而加快油液扩散，保障快速完成滤纸油斑的制成，提高制样效率。烘干温度控制为70～240 ℃，尤其为100～150 ℃，能够在较短时间制成滤纸油斑并最大限度减少烘干过程中增加的在用油氧化，避免其影响测试结果，提高检测准确性。

图2 FWT-GRTF-500滤纸油斑快速制成装置

本装置采用的辅助超声震荡器。在加热片进行烘干加热的同时，采用超声震荡器对油斑滤纸进行振荡，可以使得油斑滤纸表面样油及各种杂质等，随着油液的浸润而加速向四周扩散，进一步提高了滤纸油斑样片的制成速度。

本装置采用7吋液晶显示，显示模块内部存储有大量的基于ASTM D7899-2013油斑滤纸的标准图例和对应的简易专家判断系统，实际使用时观察制好的滤纸油斑样片，并将其与显示模块内的标准图例进行对比，找出与之对应的标准图即可获得对应的判断结果，完成对油液的分析检测。

3 制样实验样片和标准图样的对比分析

本实验研究发现；不论是壳牌方法还是ASTM D7899-2013对油斑的制作条件和时间有着严格的规定，长时间无限制养成的滤纸油斑扩散严重，色泽变浅，不好与标准油斑对照。采用本装置油斑制样时间规定在15 min之内，这样制成的油斑与目前国内外的标准油斑样片有着一致的对应，可以有效的使用并和标准油斑对照。

3.1 在柴油发动机油中的应用研究

图3显示的是采用本装置制成的第一组船用柴油发动机油的滤纸油斑样片，这是在某型船的同一

个发动机不同运转时间采样制作的滤纸油斑样片，通过对比标准样片和装置内置的专家分析系统得出以下结论，如表1所示。

图3 第一组船用柴油发动机油的滤纸油斑样片

样片通用机油行驶时间判断 1在用机油150～70h在用油1级,分散性优秀2在用机油2250h左右在用油2级,分散性优良3在用机油3800h以上7级,润滑油失效,尽快更换,以避免设备磨损

分别把以上三种油样送标准实验室检测，检测数据如表2所示。

表2 中心实验室检测报告

注：检测结果仅对送检油样负责。

从检测数据来看：在用油1和在用油2所检理化指标正常，设备未见异常磨损。因此润滑油状态良好。在用油3的数据证明，被测润滑油的黏度偏高，闪点偏低；添加剂元素Ca、Zn、P大幅下降；磨损元素有所上升，尤其Na、Ba含量较高；润滑油已经失效。

3.2 在汽油发动机油中的应用研究

图4显示的是采用本装置制成的第二组汽油发动机油的滤纸油斑样片，这是不同车型不同里程更换下来的润滑油采样制作的滤纸油斑样片，通过对比标准样片和装置内置的专家分析系统得出以下

结论，如表3所示。

图4 第二组汽油发动机油的滤纸油斑样片

样片车型润滑油行驶里程/km判断1锐志3.52GR某型号高性能机油60006级,润滑油分散性差,即刻更换润滑油2英菲M2742.0T某型号机油100004级,润滑油分散性较好,建议1000km后复查3英菲M2742.0T某型号机油80004级,润滑油分散性较好,建议1000km后复查

样片1的司机选用的是市场上宣传很好的机油，但是车主使用了6000 km后发现车辆行驶中，发动机表现异常，尽管里程不足，也不得不到维修店更换。采用本装置制作的油斑，判断为6级，判定为分散性差，油品老化严重，急需更换润滑油。

样片2和样片3测定的油品，行驶里程8000～10000 km，车主按照里程换油，使用本装置制作的油斑，判断为4级，润滑油分散性较好，可以继续使用。

本研究还对手动变速箱油以及自动变速箱油的快速制样和对比标准图例判断进行了实验分析，所得结论和以上分析一样。

4 结论

(1)基于目前标准的滤纸油斑法检测在用发动机油分散性能，由此判定在用润滑油的老化程度的方法是科学的，可靠的，是分析判断在用内燃机油污染程度、质量衰变情况的一种现场快速测试方法，适用于在无全套油品化验测试手段时进行监测和确定换油时机[1]。

(2)采用本装置快速制作的滤纸油斑，能够实际反映在用润滑油的真实老化状态。

(3)装置内置的基于目前标准的油斑滤纸标准图例和对应的专家判断系统，与实际使用时观察制好的滤纸油斑样片进行对比，找出与之对应的标准图例即可获得对应的判断结果，完成对油液的分析检测。

[1]GB/T 7607-87《机油换油指标》[S].

[2]GB/T 8030-1987《润滑油现场检验法》[S].

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

[4]关子杰.润滑油与设备故障诊断技术[M].北京：中国石化出版社,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。

张峰，高级工程师，在职研究生，主要从事在线液相传感器技术研究，重点是润滑油污染在线监测传感器的研发和应用方面，系中国机械工程学会摩擦学分会油液监测技术专业委员会专业技术委员，拥有多项发明专利，发表过多篇论文。E-mail:szxianbo@126.com