Differences in engine oil degradation in spark-ignition and compression-ignition engine

• Autorzy: Kumbár V. , Votava J.

Warianty tytułu

PL

Rozbieżna degradacja oleju silnikowego przy zastosowaniu w silniku o zapłonie wymuszonym i w silniku wysokoprężnym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper deals with differences in engine oil degradation in spark-ignition (SI) engine and compression-ignition (CI) engine. Three important physical-mechanical behaviours were observed – dynamic viscosity, kinematic viscosity, and shear stress. These behaviours of lubricant may influence reliability of entire engine. It must be monitored engine oil condition in suitable intervals. Article describes these issues for two engine oils taken from two different passenger cars – with SI engine and with CI engine. The experiments have been done using digital rotary rheometer Anton Paar DV-3P with use of standard TR8 spindle and special adapter for a small amount of sample. Service interval of change oil has been set to 15,000 km and samples of used engine oils have been taken after 1,500 km from both engines. All samples of used engine oils have been compared with new engine oils same specification – it is the best method to degradation detection. The measured values of dynamic viscosity, kinematic viscosity and shear stress have been modeled using elementary mathematical model – linear function. The absolute values of correlation coefficients, r, and coefficient of determination, R2, have been achieved very high values. The obtained mathematical models can be used to prediction of engine oil flow behaviour and can increased engine reliability.

PL

Niniejszy artykuł opisuje odrębne degradacje oleju silnikowego przy zastosowaniu w silniku o zapłonie wymuszonym oraz w silniku wysokoprężnym. Analizowane zostały trzy bardzo ważne właściwości fizyczne – lepkość dynamiczna, kinematyczna oraz naprężenie ścinające. Właściwości te mogą wpływać na niezawodność całego sinika, i dla tego jest ważnym kontynualne obserwowanie stanu degradacji oleju silnikowego. W ramach niniejszego eksperymentu zostały obserwowane dwa oleje silnikowe z odmienną klasą lepkości, które zostały pobrane z dwu różnych samochodów osobowych – z silnikiem o zapłonie wymuszonym i z silnikiem wysokoprężnym. Lepkość olejów została zmierzona przy pomocy cyfrowego lepkościomierza obrotowego Anton Paar DV-3P z standardowym wrzecionem TR8 oraz z adapterem do mierzenia małych próbek. Interwał serwisowy wymiany oleju silnikowego został określony na 15000 km a poszczególne próbki były z silnika odbierane kontynualnie po 1500 km. Wszystkie próbki użytego oleju silnikowego zostały porównane z próbkami oleju nowego z tą samą specyfikacją. Metoda ta jest najbardziej przydatną do określenia stanu degradacji oleju. Zmierzone wartości lepkości dynamicznej, lepkości kinematycznej oraz naprężenie ścinającego zostały następnie podane modelowaniu przy pomocy podstawowego modelu matematycznego – funkcja liniowa. Wartości bezwzględne współczynnika korelacji, r, i współczynnika determinacji, R2, osiągały bardzo wysokich wartości. Sformowane modele matematyczne mogą służyć do predykcji zachowywania się zastosowanego oleju silnikowego przy płynięciu oraz do podwyższenia niezawodności całego silnika.

Słowa kluczowe

EN

degradation; engine; lubricant; reliability; modelling

PL

degradacja; silnik; smar; niezawodność; modelowanie

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 16, no. 4
• Strony: 622--628
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kumbár V.

• Department of Engineering and Automobile Transport Mendel University in Brno Zemědělská str. 1/1665, 613 00 Brno, Czech Republic

autor

Votava J.

• Department of Engineering and Automobile Transport Mendel University in Brno Zemědělská str. 1/1665, 613 00 Brno, Czech Republic

Bibliografia

• 1. Albertson WC, Staley DR, McDonald MM, Pryor BK. Engine oil viscosity diagnostic system and methods, United States Patent, 20080223114, 2008.
• 2. Anonymous, On-line fluid condition monitoring technology, Practicing Oil Analysis 2006; 2: 15-21.
• 3. Barnes HA, Hutton J F, Walters K. AnIntroduction to Rheology. Oxford: Elsevier,1998.
• 4. Cerny J, Masek P. Change the quality of new filling engine oil. Fuels 2010;2(1): 1-3. (in Czech)
• 5. Dowson D. Thinning Films and Tribological Interfaces. Published by Elsevier, 2000.
• 6. Fitch EC. Temperature stability, Machinery Lubrication 2002; 3: 35-39.
• 7. Khonsari MM. Low temperature and viscosity limits, Machinery Lubrication 2007; 2: 26-31.
• 8. Kumbar V, Dostal P. Temperature dependence density and kinematic viscosity of petrol, bioethanol and their blends. Pakistan Journal of Agricultural Sciences 2014; 51(1): 175-179.
• 9. Leugner L. The Practical Handbook of Machinery Lubrication, Published by Maintenance Technology International, 2005.
• 10. Lewi A, Peew D. On the evaluation of exploitation qualities of PristaSuper 25W40 motor oil with DIA method. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2011; 4: 11-14.
• 11. Mang T, Dresel W. Lubricants and Lubrication,Weinheim: Wiley-vch,2001.
• 12. Saleh AA, Hashim E T. Modeling of shear stress and shear strain rate of oil in water emulsions. Petroleum Science and Technology 2009; 27(8): 777-780.
• 13. Spearot JA. Engine oil viscosity classification low-temperature requirements – current status and future needs,In: Low Temperature Lubricant Rheology Measurement and Relevance to Engine Operation, Philadelphia: ASTM Publication, 1992.
• 14. Spearot JA. High-Temperature, High-Sheer (HTHS) Oil Viscosity Measurement and Relationship to Engine Operation, Philadelphia: ASTM Publication, 1989.
• 15. Standard ISO 8217 – Fuel standard, 2000.
• 16. Standard Test Method for Low Temperature, Low Shear Rate, Viscosity/Temperature Dependence of Lubricating Oils Using a Temperature Scanning Technique.West Conshohocken: ASTM International, 2005.
• 17. Stewart R M.The relationship between oil viscosity and engine performance – a literature search,In: The Joint SAE-ASTM Symposium on the Relationship of Engine Oil Viscosity to Engine Performance, Detroit, 1977: 5-24.
• 18. Takata R, Wong VW. Effects of lubricant viscosity on ring/liner friction in advanced reciprocating engine systems,In: Proceedings of ICEF06 ASME Internal Combustion Engine Division 2006 Fall Technical Conference, Sacramento, 2006:1526-1535.
• 19. Thibault R. How to read an oil can. Machinery Lubrication 2001; 1: 3-6.
• 20. Troyer D. Understanding absolute and kinematic viscosity, Practicing Oil Analysis 2002; 1: 15-19.