使用 ViscoQC 300 的温度扫描技术测量发动机油

流动问题与发动机油的粘度和凝胶有关，并会导致润滑不良和潜在的发动机故障。作为预防措施， 使用旋转粘度计 ViscoQC 300 执行了根据 ASTM D5133 的温度扫描技术。

1 引言

根据 ASTM D5133 的温度扫描技术可以分析油在低温下的粘度和凝胶特性。

低温下发动机油的泵送性对于防止冷启动后 发动机的损坏很重要。由于凝胶或粘度太高， 油的可泵送性在特定点受到限制。

低温、低剪切速率时发动机油的流变性：低温、低剪切速率时发动机油的粘度性能决定了油品低温启动时是否能流到集滤器，进入油泵，并有足够量的油品到达发动机需要润滑的部位，以防止立即或最终损坏发动机。根据发动机制造商不同，已知粘度为 30,000 mPa.s 或 40,000 mPa.s 会引起泵送性问题。

当油凝胶化时，油槽中的油会形成空气空隙。油太稠而无法填充空隙，因此泵仅吸入空气。发动机中的油凝胶会随着摩擦力的增加而导 致过度磨损，或者在极端情况下会立即停止。油的凝胶化的特征在于，随着温度的降低， 粘度的增加超过了粘度的正常指数增加。这 归因于机油成分的成核和结晶过程以及结构 的形成。

1.1 关键词

质量控制，旋转粘度计，粘度测定，动力粘度，数字粘度计，ASTM D5133，润滑剂，发动机油，低温，低剪切速率，温度扫描技术

2 实验

根据 ASTM D5133，在低温下测定发动机油“ 20W-50”的粘度。在此测试方法中，样品在-5°C 至-40°C 的范围内以 1°C / h 的速度连续冷却。

2.1 配置

要执行这样的测试，需要以下配置：

表 1：符合 ASTM 5133 的 ViscoQC 配置。

*或者，ViscoQC 300–L 可用于较低粘度的样品

（最大粘度@ 0.3 rpm = 7723 mPa·s）。

作为避免结冰和凝结的一种选择，建议使用 空气准备套件（air preparation set）。该套件可确保将干燥的空气不断地供应到测量单元。或者，您可以使用工业氮气。

“ L1D22”测量系统包括带有连接钩的 L1 转子，用于在低温下进行测量； D22 测量杯架和 100 个一次性 D22 测量杯，其规格符合ASTM D5133。

ViscoQC 300 支持选配实验室软件 AP Connect， 该软件允许全自动收集，存储和分发数据。

2.2 测试程序

1. 将 16 mL 测试液填充到一次性 D22 测量杯中。然后将测量杯放入 PTD 175 中，将转子安装在 ViscoQC 300 上， 然后放上绝热盖。

2. 激活 V-Curve 软件并将 PTD 175 连接到 ViscoQC 300，将启用具有以下方法设置的附加 AP 默认测量方法“ AP ASTM D5133”：

表 2：“ AP ASTM D5133”的方法设置

3. 测试从 90°C 的预热步骤开始，并在此保持 90 分钟。

4. 在下一步中，将样品冷却至-5°C。

5. 然后将样品以 0.3 rpm 的转速预剪切

3 分 20 秒。

1. 接下来，以 1°C / h 的冷却速率将样品从-5°C 连续冷却至-40°C。样品始终以 0.3 rpm 的转速剪切。

7. 达到-40 ° C 或达到粘度为 40,000

mPa.s 最大值后，测量将停止。

8. 每 6 分钟保存一个数据点。数据点是后 3 分 20 秒的平均值。

或者，您可以通过复制默认的 AP 方法“ AP ASTM  D5133  ” 或 使 用 测 量 模 式“ Temperature Ramp（TR）”创建新方法来更改诸如开始和停止温度之类的默认设置。

3 结果与讨论

达到最大值 40,000 mPa.s 后，测量停止，此时温度为-22.1 ° C。在数学模型“ Geation

Index（凝胶指数）”的分析图中，显示了温度变化过程中粘度的变化（图 1）。发动机油的粘度随着温度降低而增加。

图 1：粘度与温度的关系

分析了粘度曲线随温度变化的斜率。如果斜率在一定温度下迅速增加，油就会迅速变稠并形成胶凝。给出凝胶指数时的摄氏温度就是凝胶指数温度。图 1 中没有显示出测试油的凝胶性，因为在曲线中没有任何陡峭的斜率。

数学模型“ Geation Index（凝胶指数）”计算出以下值:

表 3：数学模型“ Geation Index（凝胶指数）”

由于该曲线未表明有胶凝，所以凝胶指数和 凝胶指数温度没有意义，因此在括号中显示。在低于-7°C 的温度下不会发生凝胶。重要的是要确定在使用汽车的任何冷却条件下，发 动机油中是否形成了会导致发动机故障的凝 胶。

规格为“ 20W-50”的发动机油被分类为多级机油。 20W 指定的临界泵送温度为-20°C。用该测试方法可以确定临界可泵送温度为- 20.3°C

另外，必须根据 ASTM  D5133  报告油达到

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

mPa.s   的温度以进行质量控制。为了符合

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

mPa.s 的温度值。

4 总结

具有独特 PTD 175 的 ViscoQC 配置符合标准ASTM  D5133。 V-Curve 软件包中包含预定义的全自动测量方法。无需外部冷浴或烘箱即 可进行测试。用户友好的界面，数字水平仪， Toolmaster™和功能强大的 Peltier  温度设备等功能使测量变得快速，可靠和容易。使用预 定义的测量方法“ AP  ASTM  D7110”的相同配置也可满足标准 ASTM D7110。