使用 ViscoQC 300 的溫度掃描技術測量發動機油

流動問題與發動機油的粘度和凝膠有關，并會導致潤滑不良和潛在的發動機故障。作為預防措施， 使用旋轉粘度計 ViscoQC 300 執行了根據 ASTM D5133 的溫度掃描技術。

1 引言

根據 ASTM D5133 的溫度掃描技術可以分析油在低溫下的粘度和凝膠特性。

低溫下發動機油的泵送性對于防止冷啟動后 發動機的損壞很重要。由于凝膠或粘度太高， 油的可泵送性在特定點受到限制。

低溫、低剪切速率時發動機油的流變性：低溫、低剪切速率時發動機油的粘度性能決定了油品低溫啟動時是否能流到集濾器，進入油泵，并有足夠量的油品到達發動機需要潤滑的部位，以防止立即或最終損壞發動機。根據發動機制造商不同，已知粘度為 30,000 mPa.s 或 40,000 mPa.s 會引起泵送性問題。

當油凝膠化時，油槽中的油會形成空氣空隙。油太稠而無法填充空隙，因此泵僅吸入空氣。發動機中的油凝膠會隨著摩擦力的增加而導 致過度磨損，或者在極端情況下會立即停止。油的凝膠化的特征在于，隨著溫度的降低， 粘度的增加超過了粘度的正常指數增加。這 歸因于機油成分的成核和結晶過程以及結構 的形成。

1.1 關鍵詞

質量控制，旋轉粘度計，粘度測定，動力粘度，數字粘度計，ASTM D5133，潤滑劑，發動機油，低溫，低剪切速率，溫度掃描技術

2 實驗

根據 ASTM D5133，在低溫下測定發動機油“ 20W-50”的粘度。在此測試方法中，樣品在-5°C 至-40°C 的范圍內以 1°C / h 的速度連續冷卻。

2.1 配置

要執行這樣的測試，需要以下配置：

表 1：符合 ASTM 5133 的 ViscoQC 配置。

*或者，ViscoQC 300–L 可用于較低粘度的樣品

（最大粘度@ 0.3 rpm = 7723 mPa·s）。

作為避免結冰和凝結的一種選擇，建議使用 空氣準備套件（air preparation set）。該套件可確保將干燥的空氣不斷地供應到測量單元。或者，您可以使用工業氮氣。

“ L1D22”測量系統包括帶有連接鉤的 L1 轉子，用于在低溫下進行測量； D22 測量杯架和 100 個一次性 D22 測量杯，其規格符合ASTM D5133。

ViscoQC 300 支持選配實驗室軟件 AP Connect， 該軟件允許全自動收集，存儲和分發數據。

2.2 測試程序

1. 將 16 mL 測試液填充到一次性 D22 測量杯中。然后將測量杯放入 PTD 175 中，將轉子安裝在 ViscoQC 300 上， 然后放上絕熱蓋。

2. 激活 V-Curve 軟件并將 PTD 175 連接到 ViscoQC 300，將啟用具有以下方法設置的附加 AP 默認測量方法“ AP ASTM D5133”：

表 2：“ AP ASTM D5133”的方法設置

3. 測試從 90°C 的預熱步驟開始，并在此保持 90 分鐘。

4. 在下一步中，將樣品冷卻至-5°C。

5. 然后將樣品以 0.3 rpm 的轉速預剪切

3 分 20 秒。

1. 接下來，以 1°C / h 的冷卻速率將樣品從-5°C 連續冷卻至-40°C。樣品始終以 0.3 rpm 的轉速剪切。

7. 達到-40 ° C 或達到粘度為 40,000

mPa.s 最大值后，測量將停止。

8. 每 6 分鐘保存一個數據點。數據點是后 3 分 20 秒的平均值。

或者，您可以通過復制默認的 AP 方法“ AP ASTM  D5133  ” 或 使 用 測 量 模 式“ Temperature Ramp（TR）”創建新方法來更改諸如開始和停止溫度之類的默認設置。

3 結果與討論

達到最大值 40,000 mPa.s 后，測量停止，此時溫度為-22.1 ° C。在數學模型“ Geation

Index（凝膠指數）”的分析圖中，顯示了溫度變化過程中粘度的變化（圖 1）。發動機油的粘度隨著溫度降低而增加。

圖 1：粘度與溫度的關系

分析了粘度曲線隨溫度變化的斜率。如果斜率在一定溫度下迅速增加，油就會迅速變稠并形成膠凝。給出凝膠指數時的攝氏溫度就是凝膠指數溫度。圖 1 中沒有顯示出測試油的凝膠性，因為在曲線中沒有任何陡峭的斜率。

數學模型“ Geation Index（凝膠指數）”計算出以下值:

表 3：數學模型“ Geation Index（凝膠指數）”

由于該曲線未表明有膠凝，所以凝膠指數和 凝膠指數溫度沒有意義，因此在括號中顯示。在低于-7°C 的溫度下不會發生凝膠。重要的是要確定在使用汽車的任何冷卻條件下，發 動機油中是否形成了會導致發動機故障的凝 膠。

規格為“ 20W-50”的發動機油被分類為多級機油。 20W 指定的臨界泵送溫度為-20°C。用該測試方法可以確定臨界可泵送溫度為- 20.3°C

另外，必須根據 ASTM  D5133  報告油達到

5,000  /  10,000  /  20,000  /  30,000  和 40,000

mPa.s   的溫度以進行質量控制。為了符合

ASTM D7110，需要 15,000 / 25,000 / 60,000

mPa.s 的溫度值。

4 總結

具有獨特 PTD 175 的 ViscoQC 配置符合標準ASTM  D5133。 V-Curve 軟件包中包含預定義的全自動測量方法。無需外部冷浴或烘箱即 可進行測試。用戶友好的界面，數字水平儀， Toolmaster?和功能強大的 Peltier  溫度設備等功能使測量變得快速，可靠和容易。使用預 定義的測量方法“ AP  ASTM  D7110”的相同配置也可滿足標準 ASTM D7110。