TCSAE 182-2021 汽油机油低速早燃性能测试方法

ICS75.100CCSE30团体标准T/CSAE182－2021汽油机油低速早燃性能测试方法TestmethodfortheimpactofgasolineenginelubricantonlowspeedpreignitionDraftingguidelinesforcommercialgradesstandardofChinesemedicinalmaterials2021-05-06发布2021-05-06实施中国汽车工程学会发布T/CSAE182—2021I目次前言................................................................................II1范围..............................................................................12规范性引用文件....................................................................13术语和定义........................................................................14试验内容概况......................................................................25试验条件、试验程序及试验方法......................................................2附录A（资料性）测试工况与试验时间的确定..........................................6附录B（资料性）基于长城1.3TGDI发动机的机油LSPI性能测试流程.....................7附录C（资料性）基于江淮1.5TGDI发动机的机油LSPI性能测试流程.....................9T/CSAE182—2021II前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由中国汽车工程学会汽车燃料与润滑油分会提出。本文件起草单位：中国石油兰州润滑油研究开发中心、中国汽车技术研究中心有限公司、东风汽车集团有限公司、长城汽车股份有限公司、安徽江淮汽车集团股份有限公司、中国第一汽车股份有限公司技术中心、北汽动力总成有限公司、宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司、中国石化润滑油有限公司、壳牌（上海）技术有限公司、雅富顿化工（苏州）有限公司、润英联（上海）添加剂有限公司、锦州康泰润滑油添加剂股份有限公司、安徽超美化工科技有限公司、天津索克汽车试验有限公司。本文件主要起草人：李军、孙海亮、金志良、汪利平、尹张浩、汤仲平、吕会英、孙树仁、董清泉、晏双鹤、王义夫、柴洪磊、叶辉、万滨、董立冬、王志东、王东升、沈源、雷凌、鄂红军、江建第、胡华、王银辉、杨沙、高思远、禹培根、吴亚文、周应斌。T/CSAE182—20211汽油机油低速早燃性能测试方法1范围本文件规定了汽油机油低速早燃性能测试的术语和定义、型式与基本参数、试验方法。本文件提供了试验室开发机油低速早燃性能测试方法的指导。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T4883数据的统计处理和解释正态样本离群值的判断和处理GB/T18297汽车发动机性能试验方法GB18352.6—2016轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1低速早燃lowspeedpreignitionLSPI直喷增压汽油发动机在低转速高负荷工况下发生的有随机性、偶发性和严重破坏性的异常燃烧现象。3.2缸内最高压力maximumpressureincylinderPmax发动机运行一个完整工作循环中燃烧室内爆发的最高压力。3.3起始燃烧角度initialburningcrankangleAI02/MFB2发动机运转时，2%质量分数的燃油燃烧所对应的曲轴角度。3.4低速早燃事件preignitioneventPE同时满足缸内最高压力与起始燃烧角度阈值条件的工作循环。T/CSAE182—202123.5低速早燃事件发生次数preignitioneventperninetythousandcyclePEPNC四次有效测试中全部低速早燃事件（PE）的平均值。4试验内容概况汽油机油低速早燃（LSPI）性能测试方法开发主要包括工况筛选、机油冲洗、测试试验、数据处理和判定四部分。不同发动机出现LSPI现象的工况不同，通过必要的试验设计筛选出合理的测试工况，是开发机油LSPI性能评测方法的关键；为降低前序试验的影响，需使用待测机油对测试发动机进行多次机油冲洗，每一次必须更换新的机油和机滤；测试试验连续四次，每一次需对发动机的状态评估，确认正常后运转测试工况，采集并记录关键参数；通过统计学方法分析特征参数，判断和识别低速早燃事件(PE)，将四次结果计算平均值，求得低速早燃事件发生次数(PEPNC)。5试验条件、试验程序及试验方法5.1试验条件5.1.1试验室环境要求试验室的环境条件应符合GB/T18297的规定。5.1.2试验样机试验样机为点燃式直喷增压汽油机，其电子控制模块数据能够根据需求调整。试验样机优先选用新机，按照生产厂规范完成磨合。如样机为旧机，需拆解检查并清除积碳、油泥等沉积物，更换必要配件后重新组装，并按新机磨合程序磨合，磨合后性能满足测试工况与生产厂要求的可以使用。试验样机可重复使用，性能必须满足5.2.2.3中a)步的要求，否则维修发动机至通过检查或直接更换发动机。发动机的曲轴箱通风系统开路，将窜气引出至开口空容器。使用排气背压阀来保证排气系统压力稳定。5.1.3传感器位置和误差传感器安装位置以及误差要求应符合GB/T18297规定或参照主机厂推荐执行。5.1.4试验仪器和设备发动机控制及测试设备需满足下述要求，发动机边界条件参数与电子控制单元控制参数记录频率不低于1Hz，燃烧分析仪记录频率为0.1deg/s。a)测功机：能够使用转速/油门控制模式，稳定运行发动机全部稳态工况，扭矩测量误差不超过发动机最大扭矩的±1%，转速测量误差不超过所测值的±0.5%，优先使用电压信号控制油门开度。b)燃烧分析仪：缸压测量通道充足，基于曲轴转角的测量分辨率为0.1deg/s或更小，能够使用直装式缸压传感器或火花塞式缸压传感器测量缸内最高压力（Pmax）与燃烧起始角度T/CSAE182—20213（AI02/MFB2），缸压传感器的量程为（0～30）MPa。排除发动机异常后，缸压信号出现丢失、跳动，Pmax均值下降超过5%，需要对缸压传感器检查和标定。缸压传感器每100小时标定一次，灵敏度下降幅度超过5%的传感器需更换。c)空燃比测量仪：测量发动机尾气过量空气系数，量程为0.5～1.5。d)冷却液恒温控制系统，冷却液温度控制范围为（70～105）℃，温度控制精度为±1℃。e)进气温度湿度压力控制系统，进气温度控制范围为（20～30）℃，温度控制精度为±1℃，湿度控制范围为（50±5）%，精度为±3%，压力控制范围为（99～102）kPa,压力控制精度为±1kPa。f)燃油恒温控制系统，温度控制范围为（20～30）℃，温度控制精度为±1℃。g)燃油消耗测量仪，测量不确定度要求不大于0.1%。h)直流稳压电源，输出电压为（13.5～14.5）V。5.1.5试验用燃油试验用燃油应满足GB/18352.6—2016关于国六排放基准燃油的要求。对于批量测试，试验用燃油应为同一批次。5.1.6试验用润滑油用于工况筛选的参比油以及测试油都应满足试验样机对粘度级别的要求。5.1.7试验程序对于已经固定的试验样机及测试工况，可直接进行发动机台架循环测试和数据结果处理部分，测试程序见图1。图1试验流程图5.2试验方法5.2.1测试工况的获取参考附录A，确定测试工况、边界控制要求及运行时间。5.2.2发动机台架循环测试参考附录B或附录C，按照下列描述确定操作流程。机油冲洗待测机油适应测试工况确认测试循环重复四次判断结果数据处理T/CSAE182—202145.2.2.1机油冲洗使用待测机油对发动机冲洗不少于两次，减少前序测试的影响。每次加注机油量为湿式加油量的80%，使用测试工况或相近工况热车至机油温度达到85℃，放机油的时间和操作需保持一致。冲洗后，更换新的机油滤清器，加注80%湿式加油量的待测机油。5.2.2.2机油适应流程为保证机油性能有效发挥，发动机运转60min，工况与测试工况的控制要求一致。5.2.2.3测试循环每一完整测试，需获得四组有效测试循环数据。如累计做满八次仍未获得四组有效数据，判定试验失败，需解决故障后从机油冲洗开始再次试验。测试过程中边界条件需记录参数不少于表1的要求。表1边界参数参数转速扭矩燃油消耗量背压空滤前压力燃油温度歧管温度机油温度出水温度单位r/minN•mkg/hkPakPa℃℃℃℃a)启动发动机，将工况调整至测试工况，确认发动机及测试设备状态。在限定时间内，发动机边界条件和控制参数达到测试工况的要求，否则排查问题后重做步骤a)。b)台架状态确认后，开始测量并记录数据，按时间要求完成本次测试。台架、发动机电子控制单元、燃烧分析仪相应试验数据可独立记录，试验过程不得中断，否则重做本步骤b)。c)发动机降至怠速，停机，点检发动机和设备。d)按照a）～c）步骤再进行三次测试。e)依次对测试循环的有效性进行判断，废弃不合格测试循环数据，并重新测试一次，直至获得四组合格的测试循环数据，最多做八次试验。f)试验结束。5.3数据结果处理参照GB/T4883中格拉布斯检验法的规定，对燃烧分析仪记录的各缸Pmax与AI02/MFB2的离散值进行筛选，同时符合两个参数离散判定条件的循环为一次低速早燃事件。a)剔除各缸无效数据，包括边界条件超出限值、传感器异常等循环，确保剩余循环大于最小循环数，按时间先后顺序截取规定数量的循环。b)将一缸数据中Pmax大于90bar的循环作为LSPI事件筛出，参与最终统计。c)针对一缸，计算b)步骤剩余数据中Pmax的平均值Mp、标准差Sp，筛选出满足Pmax≥Mp+4.7×Sp条件的循环。重复此操作，直至没有符合条件的循环。d)针对一缸，计算b)步骤剩余数据中AI02/MFB2的平均值Ma、标准差Sa,筛选出满足AI02≤Ma-4.7×Sa条件的循环。重复此操作，直至没有符合条件的循环。e)重复c）、d）步骤，完成其余各缸的数据处理，将同时满足Pmax和AI02/MFB2判断条件的循环作为低速早燃事件数量累加。f)重复a）～e）五步，完成其余三段数据的处理。T/CSAE182—20215g)对e)、f)结果求算数平均值，使用PEPNC代表测试结果。5.4试验方法有效性及重复性分析为使测试结果满足连续且正态分布的要求，对PEPNC进行BOX-COX变换。0.5iiXPEPNC...................................(1)式中：iPEPNC——第i次测试的结果；iX——iPEPNC的BOX-COX变换值。作为试验方法有效性以及重复性分析的变量。方法有效性和重复性判断需要使用三种典型机油进行测试，每个油样至少完成6次测试。三种机油为SN、SN+以及已知的更高LSPI性能的机油。5.4.1试验方法有效性本方法只考虑单因素的影响，使用方差分析法（ANOVA）对三种水平的参比油进行显著性检验（设定显著性水平a=0.05）。如果不同水平的机油具有较强的显著性(发生概率p0.0