Moscow 2007

3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
ПРОЦЕСС РЕГЕНЕРАЦИИ
САЖЕВОГО ФИЛЬТРА И ЕГО
ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА
МОТОРНОГО МАСЛА
Л. Ди Стефано, A. Дотта, Г. Натоли, Г. Пометто,
П.Салино
M. Фукале, A. Пари
Москва 28-29 ноября 2007
Luca Di Stefano
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
Содержание
Сценарий и цели деятельности
Тестирование
Результаты
Заключения
Luca Di Stefano
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
Для того чтобы обеспечить строгое соблюдение предельных значений концентраций твёрдых
частиц в выбросах, установленных предписаниями Евро IV (рис. 1), были разработаны для
применения на большинстве дизельных легковых автомобилей фильтры улавливания частиц
в дизельном топливе (DPF); для того чтобы обеспечить соблюдение предельных значений,
предписанных требованиями стандарта Евро V, фильтры для улавливания частиц в
дизельном топливе должны быть обязательно установлены на всех дизельных легковых
автомобилях.
Emissions limits of D. I. Diesel Engines
of passenger cars
0,2
Particulate [g/Km]
0,18
0,16
EURO 1
0,14
0,12
0,1
0,08
EURO 2
0,06
0,04
0,02
EURO 4
0
0
0,1
0,2
0,3
EURO 3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
HC+NOx [g/Km]
Luca Di Stefano
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
Дизельные фильтры для улавливания частиц должны
периодически регенерироваться с целью удаления
твердых частиц (главным образом, частиц углерода),
накопленных в процессе эксплуатации автомобиля; в
настоящее время наиболее широко распространенная
стратегия регенерации (см. рис. 2) основана на
дополнительной закачке топлива в камеру сгорания;
такое избыточное топливо сгорает непосредственно в
фильтре, в результате чего повышается температура в
самом фильтре до величины, необходимой для сжигания
накопленных твёрдых частиц (около 600°C).
Luca Di Stefano
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
СТРАТЕГИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
Инжектор
Air inlet
T/C
Данное количество будет сгорать
внутри различных выхлопов
Pre Kat
Front Kat
DPF
Luca Di Stefano
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
Электронное контрольное устройство производит запись различных
рабочих параметров, определяя уровень накопления сажи, и при
достижении
заданного значения параметра запускает
процесс
регенерации.
Скорость накопления сажи в фильтре и, следовательно, частота
регенерации строго зависят от условий эксплуатации автомобиля (только
при езде по городу, при смешанной езде (город/трасса), при езде по
трассе).
Для определения уровня накопления сажи и проведения регенерации при
достижении заданной величины накопления сажи, регистрируют
несколько параметров эксплуатации и обрабатывают их на электронном
контрольном устройстве. Для того чтобы обеспечить работоспособность
всей системы, постоянно также проверяют температуру и перепад
давления на входе и выходе фильтра.
Luca Di Stefano
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
В процессе регенерации - вследствие дополнительных впрыскиваний
топлива - небольшая часть несгоревшего топлива попадает через гильзы
цилиндров и накапливается в поддоне картера, где она смешивается со
смазочным маслом, что вызывает уменьшение вязкости и отрицательно
влияет на состояние двигателя и потенциально может вызвать его износ,
особенно механических соединений (вал/подшипники, кулачки/толкатели
клапанов), в которых гидродинамическая и эласто-гидродинамическая
смазка играет важную роль.
Для того чтобы оценить влияние стратегии регенерации вышеупомянутых
фильтров для улавливания частиц в дизельном топливе на защитные
свойства смазочных материалов в различных условиях эксплуатации в
двигателях, как на испытательных стендах в лаборатории, так и на
автомобилях (на колесных динамометрических стендах и в процессе
полевых испытаний), были проведены экспериментальне исследования. В
течение всех испытаний следили за вязкостью моторного масла (наряду с
соответствующими другими параметрами смазочных материалов); в конце
испытаний двигатели были разобраны и осмотрены.
Luca Di Stefano
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
Тестируемые масла: SAE 5W40, ACEA B3/B4,
синтетические рецептуры
Параметр
Метод
Ед.изм.
Типовое
значение
Kv 100°C
ASTM D445
мм2/с
15.3
Kv 40°C
ASTM D445
мм2/с
90.5
Высокотемпературная
вязкость при высокой
скорости сдвига (HTHS)
CEC L 36 A 97
мПa.с
3.7
Общее щелочное
число
ASTM D2896
Mg KOH /г (Mg –
магний, KOH гидроксид калия)
9.6
Сульфатированная
сажа
ASTM D874
%
1.1
Luca Di Stefano
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
Испытания на динамометрических стендах
Условия эксперимента :
 Двигатель: 1.9 л, обычный, 8-клапанный, 85 кВт,Euro 4
 Общая продолжительность: 130 час.
 Цикл:
Фаза1 - вращение@ полная/частичная загрузка
Фаза 2 - мощность@ полная/частичная загрузка
альтернативный повтор
регенерация после каждой фазы
Без слива и долива масла – пробы брались после
каждого этапа регенерации
Luca Di Stefano
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
Испытания на динамометрических стендах
Двигатель: 1,9 л обычный, 8-клапанный, Euro 4
DPF ускоренный цикл - 195 час.
100
90
80
36%
full load
36%
full load
Test Hours
70
60
50
40
15%
30
20
5%
partial load
10
5%
partial load
3%
0
2,000 rpm
Luca Di Stefano
2,000 rpm
4,000 rpm
4,000 rpm
Regeneration at
1,500 rpm
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
idle
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
Испытания на моторных динамометрических стендах
Условия эксперимента :
 Двигатель: 1.9 л, обычный, 8-клапанный, 85 кВт, Euro 4
 Общая продолжительность: 22,000 км
 Цикл: NEDC*, повтор до 22,000 км
остановка двигателя каждые 15 час.,
охлаждение и повторный запуск
* New European Union Driving Cycle – новый ездовой цикл, предписанный ЕС
Без слива и долива масла – пробы брались после
каждого этапа регенерации
Luca Di Stefano
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
Испытания на моторных динамометрических стендах
Новый ездовой цикл, предписанный ЕС (NEDC)
ECE
EUDC
4.052 Km
6.955 Km
General data
Length:11.02 Km
Average speed: 33.6 Km/h
Time: 20.3 min.
195
400
Time (s)
1,180
Luca Di Stefano
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
Полевые испытания
Группа Fiat Stilo работала с маслами SAE 5W40, ACEA
B3/B4, синтетическое масло испытывалось в
лабораторных условиях:
№ 1 – 90,000 км в городском цикле;
№ 2 – 99,000 км в комбинированном цикле;
№ 3 – 60,000 км в комбинированном цикле;
№ 4 – 180,000 km в условиях шоссе.
Периодичность слива масла: 30,000 км
Luca Di Stefano
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
Двигатель 1.9 л обычный, 8-клапанный, Euro 4
DPF Ускоренный тест на динамометрическом стенде –
Изменения вязкости
Luca Di Stefano
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
Двигатель 1.9 л обычный, 8-клапанный, Euro 4
DPF Ускоренный тест на
динамометрическом стенде
Luca Di Stefano
По окончании теста
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
Двигатель 1.9 л обычный, 8-клапанный, Euro 4
Тест на моторном динамометрическом стенде
- Вязкость после регенерации
Luca Di Stefano
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
Автомобиль: Stilo 1.9 л обычный, 8-клапанный, Euro 4
Тест на моторном
динамометрическом стенде
Luca Di Stefano
По окончании теста
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
cSt
АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ МАСЕЛ
(лабораторный и полевой) - вязкость при 100°C
16,0
15,0
14,0
13,0
12,0
11,0
10,0
9,0
8,0
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
km
9,0
Luca Di Stefano
ROLLER DYNO
FLEET CITY
FLEET COMBINED
FLEET HIGHWAY
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ МАСЕЛ
(лабораторный и полевой) - уровень сажи, %
3,0
%
2,0
1,0
0,0
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
km
ENGINE DYNO
Luca Di Stefano
ROLLER DYNO
FLEET CITY
FLEET COMBINED
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
FLEET HIGHWAY
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ МАСЕЛ
(лабораторный и полевой) - снижение общего щелочного числа
10,0
9,0
8,0
mg KOH/g
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
kM
ENGINE DYNO
Luca Di Stefano
ROLLER DYNO
FLEET CIT Y
FLEET COMBINED
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
FLEET HIGHWAY
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
Заключения – 1 Разжижение и ухудшение качества масла
разбавление
концентрации масла вследствие избранной
стратегии регенерации и полученное уменьшение вязкости тесно
связаны с характером езды; условия езды по городу самые
неблагоприятные не только из-за более частых циклов
регенерации, но также и вследствие более низкого испарения
легкой фракции топлива по сравнению со смешанной ездой
(город/трасса) и при езде по трассе, когда двигатель
прогревается до более высоких рабочих температур;
 вследствие
накопления топлива ухудшаются и другие
параметры смазочного масла такие, как резерв щелочности
(общее щелочное число); более высокое разбавление означает
более быстрое истощение общего щелочного числа по мере
увеличения пробега, измеряемого в часах или километрах;
Luca Di Stefano
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
Заключения – 2 Защита двигателя
хотя
в условиях проведенного испытания при оценке
смазочного масла не наблюдались какие-либо значительные
признаки износа, осмотр двигателя показал, что при
неконтролируемом длительном использовании смазочного масла
отказ компонентов двигателя таких, как подшипники весьма
вероятен;
«устройства,
контролирующие срок службы смазочного
масла», которые указывают на основании регистрации и
обработки данных относительно условий эксплуатации двигателя
на необходимость смены масла, являются весьма желательными,
- в сочетании с фильтрами для улавливания частиц в дизельном
топливе - что гарантирует защиту двигателя в течение всего срока
службы.
Luca Di Stefano
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
Moscow 2007
3rd International Conference
LUBRICANTS RUSSIA - 2007
Благодарю
за внимание!
Л. Ди Стефано, A. Дотта, Г. Натоли, Г. Пометто,
П.Салино
M. Фукале, A. Пари
Luca Di Stefano
Diesel Particulate Filter Regeneration Strategy and its Influence on Engine Oil Characteristics
Moscow 2007