技术前沿

基于承载性能提高的汽油机油添加剂配方改良研究

2020-03-20 11:36:48

随着发动机技术和功率的不断上升,汽油发动机对汽油机油的承载性能、减摩性能、抗氧抗腐蚀性能、清净分散性能等提出了更高的要求。业内解决这个问题的方法一是从添加剂入手,以增加添加剂的加剂量和发掘功能更强大的新添加剂;二是研究各种现有添加剂,通过添加剂间的协同效应达到增强汽油机油承载能力的目的。德迈恩润滑油希望从这两方面入手,着力开发能够充分满足技术不断升级的汽油发动机对汽油机油性能要求,并且有充分的性能富余的产品。

方开泰和王元于1978年创立了均匀设计,结合回归分析以及神经网络等数学方法来研究汽油机油添加剂对油品承载性能的影响,以此提出最有添加剂组成。下面我们将以此种方法来探讨对德迈恩润滑油现有汽油添加剂配方的改良。

以下配方改良实验为探索性研究,旨在进一步提高德迈恩润滑油研发生产技术水平。德迈恩润滑油的实际生产配方是通过多次实验室实验和行车实验验证的可靠配方,请大家放心。

均匀设计表的构造与选择简介

每一个均匀设计表使一个方阵,假设该方阵有nm列,每一行是{1,2...n}的一个置换,表的第一行是{1,2...n}的一个子集,但不一定是真子集。用好格子点法构造的均匀表,方法如下:

1、给定实验数n,寻找比n小的整数h,且nh的最大公约数是1,这些正整数组成一个向量h=(h1,h2,...,hm)

2、均匀设计表的第J列由下法生成:Uij=IHj[MODn]

3、设计出的Unnm列,由它的生成向量h=(h1,h2,...,hm)所唯一确定的。然后根据考察因素的个数S,从M列中选择S列,选择标准是Kolmogorov-Smirov偏差统计量。

均匀设计的数据处理

均匀设计的数据通常采用回归分析,进而得出回归方程中各个因素的主效应和交互效应。在此德迈恩润滑油采用的是二次回归模型的方法来研究汽油机油添加剂的各项添加剂间的协同作用或对抗作用。

假设有M种添加剂X1,X2,...XM,则二次回归模型的方程式如下:

基于承载性能提高的汽油机油添加剂配方改良研究(图1)

     理论分析和实际研究表明,进入方程中的每一个变量都需要经过筛选。我们采用逐步回归法,将影响显著的变量逐步选入回归方程,剔除对指标影响不大的变量,知道回归方程中包含且仅包含达到规定显著水平的变量。


    德迈恩润滑油汽机油添加剂配方改良实验安排及实验结果

     德迈恩润滑油研究人员将汽油机油常用的添加剂,根据其固有理化性能搭配,构成四种复合剂,即抗磨剂X1,抗氧防腐剂X2,清净剂X3,分散剂X4,并采用台塑500N基础油作为X5调制出汽油机油参与实验。按照之前所述回归系数计算,有20个回归系数,需做21款实验产品。考虑到只有部分添加剂间有相互作用,剔除无需考虑组合,共调配出18款实验产品。调配完毕后密封静置72小时,然后对各个油样进行承载性能PB值测试,以此衡量不同实验油样的承载能力。

     实验范围0.2%<X1<1.9%,0.4%<X2<2.1%,2.0%<X3<5.4%,2.4%<X4<5.8%,86.8%<X5<93.0%。实验结果数据略。

    实验结果的数据处理

    德迈恩润滑油研究人员对上述实验结果进行回归分析,得到关于PB值的逐步回归方程:Y=59.397+21.895X1+21.556X2-3.873X2X4。对该方程进行方差分析显示,该方程显著可信。通过对以上公式的直接优化计算,得到最佳承载性能的解。

    从该方程中可以看出,影响汽油机油的承载性能的因素有抗磨剂、抗氧防腐剂、抗氧防腐剂;增加抗磨剂的含量可显著提高汽油机油的承载作用;增加抗氧防腐剂可显著增加汽油机油的承载性能;分散剂与抗氧防腐剂间有相互作用,他们同时使用时会降低汽油机油的承载性能。