[go: up one dir, main page]

JP2004092601A - 潤滑油のピストンアンダークラウン堆積性試験装置 - Google Patents

潤滑油のピストンアンダークラウン堆積性試験装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2004092601A
JP2004092601A JP2002258090A JP2002258090A JP2004092601A JP 2004092601 A JP2004092601 A JP 2004092601A JP 2002258090 A JP2002258090 A JP 2002258090A JP 2002258090 A JP2002258090 A JP 2002258090A JP 2004092601 A JP2004092601 A JP 2004092601A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
lubricating oil
test
oil
nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002258090A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4133133B2 (ja
Inventor
Hiroyuki Nagamatsu
永松 洋之
Shigeru Iwamoto
岩本 滋
Yuuki Kato
加藤 勇樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chevron Japan Ltd
Original Assignee
ChevronTexaco Japan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ChevronTexaco Japan Ltd filed Critical ChevronTexaco Japan Ltd
Priority to JP2002258090A priority Critical patent/JP4133133B2/ja
Publication of JP2004092601A publication Critical patent/JP2004092601A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4133133B2 publication Critical patent/JP4133133B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Engines (AREA)

Abstract

【課題】実験室で内燃機関用潤滑油のピストンアンダークラウンでの清浄性を適正に評価することができる試験装置および試験方法を提供する。
【解決手段】シリンダ、シリンダ内にあってピストントップが平坦な形状を有するピストン、該シリンダの上部に位置してピストンを加熱するヒータ、該ピストンの下方に位置して、ピストンを冷却するための試験用潤滑油をピストンアンダークラウンに向けて噴射するノズル、該シリンダの下部に配された試験油溜、該試験油溜から試験用潤滑油を送油管を介してノズルに送るためのポンプ、および該試験油溜内の試験用潤滑油を加温又は冷却するためのヒータ/クーラ(温度制御装置)を備えたピストンアンダークラウンでの潤滑油の清浄性試験装置。
【選択図】   図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用潤滑油のピストンアンダークラウンにおける清浄性を試験するための実験室試験装置、およびそれを用いた評価試験方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関、特に四サイクルトランクピストンディーゼルエンジンでは、その作動時にピストンは常に高温にさらされるために、強制的にピストンのアンダークラウン(底部)部分が潤滑油の噴射接触により冷却される仕組みになっている。高温状態のピストンアンダークラウンに接触した潤滑油の一部は劣化し、ピストンアンダークラウンに堆積物として付着し易い。従って、内燃機関用潤滑油の性能として、ピストンアンダークラウンにおける清浄性(堆積物の発生が少ないこと)が要求されている。
【0003】
これまで、内燃機関用潤滑油のピストンアンダークラウンにおける清浄性を評価するための、適切な実験室試験装置(ベンチ試験機)は無かった。よって、潤滑油のピストンアンダークラウン部の清浄性は、実際の大掛かりなディーゼルエンジンを使用する台上エンジン試験を行って直接に評価するか、あるいはパネルコーカー試験、ホットチューブ試験、酸化安定性試験及び/又は高温清浄分散性試験等を行って、熱酸化安定性やスラッジ分散性を総合的に判断し、それにより清浄性を推測していた。しかし、これらの実験室での試験による清浄性の推測結果は、台上エンジン試験の評価結果と異なることが多々あり、通常は、台上エンジン試験による最終的な確認試験が行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、台上エンジン試験を行うこと無しに、実験室で内燃機関用潤滑油のピストンアンダークラウンにおける清浄性を適正に評価することができる試験装置を提供することにある。
【0005】
本発明の目的はまた、内燃機関用潤滑油のピストンアンダークラウンにおける清浄性を適正に評価することができる試験方法を提供することにもある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
内燃機関用潤滑油のピストンアンダークラウンでの清浄性の評価を実験室で実施しようとする場合に、実際の内燃機関のピストンを使用することがまず考えられる。しかしながら、通常、実際の内燃機関のピストンは、図3に示すように、熱負荷を軽減するためにピストントップ(頂部)に窪みが設けられていて、その窪みの形状は内燃機関の種類により様々であり、ピストンをその上部から均等に加熱することができない。
【0007】
図3は、実際の内燃機関に使用されているピストンのピストントップを示す写真である。
【0008】
本発明者は、上述した問題について研究を重ねた結果、実際に使用されている内燃機関のピストンのトップを平坦に加工して、ピストンの上方に配したヒータによってピストンを水平方向に均等に加熱することを可能にでき、さらに、ピストンのトップランド(上部)側面に穴を空けて熱電対を差し込めるようにすることにより、ピストンアンダークラウンの温度制御を可能になることを見出し、本発明に到達したものである。
【0009】
従って、本発明は、シリンダ、該シリンダ内に装着された、平坦なトップ平面を有するピストン、該ピストンのトップ平面に対向する位置に配置されたピストン加熱用ヒータ、該ピストンの下方に配置された、試験用潤滑油をピストンアンダークラウンに向けて噴射するノズル、該ノズルの下方に備えられた潤滑油溜、該潤滑油溜から潤滑油を送油管を介してノズルに送るための給油系、および該試験油溜内の潤滑油の温度調節装置を備えてなる潤滑油のピストンアンダークラウン堆積性試験装置にある。
【0010】
本発明は、上記試験装置のピストンをヒータにより加熱しながら、ノズルから潤滑油をピストンアンダークラウンに向けて所定時間噴射接触させた後、該ピストンアンダークラウンの堆積物を観察するか、あるいは堆積物の質量を測定することからなる潤滑油のピストンアンダークラウン堆積性試験方法にもある。
【0011】
さらに、本発明は、平坦なトップ平面を有する、内燃機関用潤滑油の実験室評価試験装置用のピストンにもある。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明のピストンアンダークラウン部の清浄性の試験装置において、ピストンのトップランド側面に細長い穴が設けられていて、そして一対の熱電対が、該ピストントップランド側面の穴と試験油溜内にそれぞれ配置されていることが好ましい。
【0013】
本発明の試験方法において、ピストンアンダークラウンもしくはその近傍の温度を連続的もしくは間欠的に熱電対で計測して、ピストンアンダークラウンの温度を制御しながら潤滑油の噴射接触を行うことが好ましい。
【0014】
本発明の実験室試験装置用ピストンにおいて、ピストンのトップランド側面に細長い穴が設けられていることが好ましい。
【0015】
以下に、本発明のピストンアンダークラウン部の清浄性試験装置、それに用いるピストン、および試験方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0016】
図1は、本発明の試験装置を概略的に示す断面図である。
【0017】
図1の試験装置は、シリンダ1、シリンダ1内に固定されたピストン2、シリンダ1の内側上部に位置してピストン1を加熱するためのヒータ3、ピストン2の下方に位置して、試験用潤滑油をピストンアンダークラウン(ピストン底部)22に向けて噴射するノズル4、シリンダ下部に位置して試験用潤滑油を一時的に蓄えるための試験油溜5、試験油溜5内の試験用潤滑油を加熱又は冷却するためのヒータ/クーラ6、一対の熱電対7a、7b、試験油溜5から試験用潤滑油を送油管8を介してノズル4に送るためのギアーポンプ9、ギアーポンプ9とノズル4との間の送油管8上に設けられて、試験用潤滑油の噴射量を調節するための圧力計10と微量調整弁11、および送油管8上に設けられた開閉弁12、13、14から構成される。
【0018】
本発明の装置の特徴的な構成要素であるピストン2は、ピストントップ(ピストン頂部)21が、図2に示すように平坦な形状を有し、かつピストントップランド(ピストン上部)側面には細長い穴23が設けられている。
図2は、本発明に使用するピストンのピストントップを示す写真である。
【0019】
本発明に用いる上記形状のピストン2は、一般にディーゼルまたはガソリン台上エンジン試験に使用されている実際の内燃機関のピストンのトップランドを水平に研磨もしくは切断し、その側面に穴を空けて加工することにより得ることができる。加工して使用可能なピストンとしては例えば、Caterpillar1MPC、Caterpillar1J、Yanmar4LH−UT 日産TD25、日産SD22、日産VG20E、トヨタ3S−FSE、三菱4D34T−4、いすゞ8PE1Sの各エンジンのピストンを挙げることができる。
【0020】
ピストントップ21を図2に示すように平坦とすることにより、ヒータ3でピストン2をその上部から加熱したときに、ピストンの水平方向に均等に加熱することができ、ピストンアンダークラウンの温度を均一にすることができる。
【0021】
一対の熱電対7a、7bはそれぞれ、ピストントップランド側面の細長い穴23および試験油溜5内の試験用潤滑油中に差し込まれ、これにより、ピストン2上部の温度と試験用潤滑油の温度との差を計測して、ピストンアンダークラウン22の温度を容易に制御することができる。
【0022】
上記図1に示した試験装置を用いた本発明のピストンアンダークラウン清浄性の試験方法は、次のようにして実施することができる。
【0023】
まず、ヒータ3によりピストン2を加熱する。加熱温度は、一般の内燃機関におけるピストンの温度と同等であり、通常は250〜300℃の範囲にある。一方、開閉弁12を開けて試験油溜5内に試験用潤滑油を導入した後、ヒータ/クーラ6により試験油溜5内の試験用潤滑油を加温する。通常は、内燃機関のクランク室温度である80〜100℃の範囲に加温する。次いで、ピストン2を加熱し続けながら、ギアーポンプ9を稼動させ、送油管8を介して試験用潤滑油をノズル4よりピストン2のアンダークラウン22に吹き付けて、ピストンアンダークラウン22を冷却する。このとき、ノズルからの試験用潤滑油の噴射量は、ギアーポンプ9、圧力計10および微量調整弁11により調整される。また、この試験期間中、熱電対7a、7bで温度を計測し、それに基づいてノズルからの試験用潤滑油の噴射量を調節することにより、ピストンアンダークラウン22の温度を所望の温度に制御する。試験に必要な時間は、一般には0.5〜10分間である。
【0024】
試験終了後に、ピストンアンダークラウン22に堆積したラッカーなど堆積物の量や厚みを測定する。さらに、JPIメリット評点を求めることもできる。そして、得られた測定結果に基づいて試験用潤滑油のピストンアンダークラウンにおける清浄性を評価する。
【0025】
試験用潤滑油としては、ディーゼルエンジンおよびガソリンエンジンに使用可能な各種の潤滑油を用いることができる。
【0026】
【実施例】
以下のピストンアンダークラウンにおける清浄性の評価試験において、下記の内燃機関用市販潤滑油を用いた。
1)市販油A(TBN40/SAE40)
2)市販油B(TBN40/SAE40)
3)市販油C(TBN40/SAE40)
4)市販油D(TBN40/SAE40)
5)市販油E(TBN40/SAE40)
【0027】
試験条件は、下記のとおりであった。
試験用潤滑油:各市販潤滑油に2重量%の粗悪燃料(台上エンジン試験用燃料、アスファルテン10〜15重量%含有)を添加し、60℃で30分間撹拌した油
ピストン上部温度:270℃
ノズルからの噴射量:ポンプ0.8秒回転/4秒停止(1回の噴射当り約3mL噴射)
試験用潤滑油温度:90℃
試験時間:90分間
試験後、ピストンアンダークラウンの堆積物の厚みを高周波厚み計測器を用いて測定した。
【0028】
[実施例1]
図1に示した評価試験装置を用いて、本発明に従うピストンアンダークラウン清浄性評価試験を行った。ただし、試験用潤滑油は、台上エンジン試験に使用したものを用いた。
【0029】
[参考例1]
比較のために、キャタピラ1Jを用いた従来の台上エンジン試験を行った。
得られた結果をまとめて表1に示す。
【0030】
【表1】
Figure 2004092601
【0031】
ピストンアンダークラウンにおける堆積物の厚みが大きいほど、ピストンアンダークラウン部での清浄性が低いことを意味する。表1の結果から明らかなように、本発明に従う評価試験(実施例1)の試験結果と、従来の台上エンジン試験(参考例1)の試験結果との間には高い相関性が認められた。よって、本発明の評価試験方法は、ピストンアンダークラウン清浄性を適正に評価することができることが分った。
【0032】
【発明の効果】
本発明のピストンアンダークラウン清浄性の試験装置を用いることにより、実際の大掛かりな内燃機関を運転することなく、実験室で、内燃機関用潤滑油のピストンアンダークラウン部の清浄性を適正に評価することができる。すなわち、上記装置を用いた本発明の評価試験方法によれば、従来の台上エンジン試験を行うこと無しに、実験室で簡易かつ適正に内燃機関用潤滑油のピストンアンダークラウン清浄性を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の評価試験装置を示す概略断面図である。
【図2】本発明のピストンのピストントップを示す写真である。
【図3】公知のピストンのピストントップを示す写真である。
【符号の説明】
1 シリンダ
2 ピストン
3 ヒータ
4 ノズル
5 試験油溜
6 温度制御装置
7a、7b 熱電対
8 送油管
9 ギアーポンプ
10 圧力計
11 微量調整弁
12、13、14 開閉弁
21 ピストントップ
22 ピストンアンダークラウン

Claims (6)

  1. シリンダ、該シリンダ内に装着された、平坦なトップ平面を有するピストン、該ピストンのトップ平面に対向する位置に配置されたピストン加熱用ヒータ、該ピストンの下方に配置された、試験用潤滑油をピストンアンダークラウンに向けて噴射するノズル、該ノズルの下方に備えられた潤滑油溜、該潤滑油溜から潤滑油を送油管を介してノズルに送るための給油系、および該試験油溜内の潤滑油の温度調節装置を備えてなる潤滑油のピストンアンダークラウン堆積性試験装置。
  2. ピストンの側面上部に細長い穴が設けられていて、そして一対の熱電対が、該穴と試験油溜内にそれぞれ配置されている請求項1に記載の試験装置。
  3. 請求項1または2に記載の試験装置のピストンをヒータにより加熱しながら、ノズルから潤滑油をピストンアンダークラウンに向けて所定時間噴射接触させた後、該ピストンアンダークラウンの堆積物を観察するか、あるいは堆積物の質量を測定することからなる潤滑油のピストンアンダークラウン堆積性試験方法。
  4. 熱電対を利用してピストンと潤滑油の温度を連続的もしくは間欠的に計測して、その計測結果に基づき、ピストンアンダークラウンの温度を制御しながら、ノズルからの潤滑油のピストンアンダークラウンに向けた噴射接触を行う請求項3に記載の試験方法。
  5. 平坦なトップ平面を有する、内燃機関用潤滑油の実験室評価試験装置用のピストン。
  6. ピストンの側面上部に細長い穴が設けられている請求項5に記載のピストン。
JP2002258090A 2002-09-03 2002-09-03 潤滑油のピストンアンダークラウン堆積性試験装置 Expired - Fee Related JP4133133B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002258090A JP4133133B2 (ja) 2002-09-03 2002-09-03 潤滑油のピストンアンダークラウン堆積性試験装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002258090A JP4133133B2 (ja) 2002-09-03 2002-09-03 潤滑油のピストンアンダークラウン堆積性試験装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004092601A true JP2004092601A (ja) 2004-03-25
JP4133133B2 JP4133133B2 (ja) 2008-08-13

Family

ID=32062846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002258090A Expired - Fee Related JP4133133B2 (ja) 2002-09-03 2002-09-03 潤滑油のピストンアンダークラウン堆積性試験装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4133133B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102032991A (zh) * 2010-11-16 2011-04-27 北京理工大学 一种发动机活塞振荡冷却试验装置
WO2013037932A1 (en) 2011-09-16 2013-03-21 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Lubricating oil composition
CN108051225A (zh) * 2017-10-27 2018-05-18 昆明理工大学 一种内燃机往复振荡传热模拟试验装置及其试验方法
CN109425480A (zh) * 2017-08-23 2019-03-05 北京汽车动力总成有限公司 一种发动机活塞冷却喷嘴试验台
CN112781883A (zh) * 2021-01-19 2021-05-11 太原理工大学 一种活塞内冷油腔中机油运动情况可视化装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6955332B2 (ja) 2016-11-17 2021-10-27 シェルルブリカンツジャパン株式会社 潤滑油組成物

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102032991A (zh) * 2010-11-16 2011-04-27 北京理工大学 一种发动机活塞振荡冷却试验装置
WO2013037932A1 (en) 2011-09-16 2013-03-21 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Lubricating oil composition
CN109425480A (zh) * 2017-08-23 2019-03-05 北京汽车动力总成有限公司 一种发动机活塞冷却喷嘴试验台
CN108051225A (zh) * 2017-10-27 2018-05-18 昆明理工大学 一种内燃机往复振荡传热模拟试验装置及其试验方法
CN112781883A (zh) * 2021-01-19 2021-05-11 太原理工大学 一种活塞内冷油腔中机油运动情况可视化装置
CN112781883B (zh) * 2021-01-19 2023-06-23 太原理工大学 一种活塞内冷油腔中机油运动情况可视化装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP4133133B2 (ja) 2008-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pryor et al. Soybean oil fuel in a small diesel engine
Ayhan et al. New application to reduce NOx emissions of diesel engines: Electronically controlled direct water injection at compression stroke
Mayer et al. Influence of different oil properties on low-speed pre-ignition in turbocharged direct injection spark ignition engines
JP2004092601A (ja) 潤滑油のピストンアンダークラウン堆積性試験装置
Ramadhas et al. Reducing cold start emissions from automotive diesel engine at cold ambient temperatures
Das et al. The effects of thermal barrier coatings on diesel engine performance and emission
CN108120385B (zh) Gdi喷雾撞壁附壁油膜厚度和质量的测量系统及方法
CN108979785A (zh) 内燃机的油循环装置
Schlautman et al. Unrefined expelled soybean oil performance in a diesel engine
US6789413B2 (en) Method and apparatus for measuring effects of exhaust gas recirculation deposits
Kaltakkıran et al. Instantaneous energy balance and performance analysis during warm up period of a spark ignition engine under several thermal energy management strategies
Ramadhas et al. Improving cold start and transient performance of automotive diesel engine at low ambient temperatures
Kim et al. The characteristics of carbon deposit formation in piston top ring groove of gasoline and diesel engine
Rothamer et al. Establishing thermal stability in an optically-accessible CIDI engine
JP3268600B2 (ja) 自動車用燃料の耐ノッキング性を判定する方法および装置
Kashdan et al. Laser-induced phosphorescence measurements of combustion chamber surface temperature on a single-cylinder diesel engine
WO2012051367A2 (en) Carbon deposit simulation bench and methods therefor
Wallace et al. Diesel engine energy balance study operating on diesel and biodiesel fuels
Rehman et al. Experimental study of ignition delay of homogeneous supercritical fuel sprays of dieseline blend in constant volume combustion chamber
Zheng et al. Effect of cetane improver on autoignition characteristics of low Cetane Sasol IPK using Ignition Quality Tester (IQT)
DE102014007537A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln des Erwärmungsverhaltens eines Arbeitskolbens
US20180320095A1 (en) Diesel additive, preparation method and usage method thereof
Motahari et al. Sensitivity analysis of different parameters affecting thermal contact conductance
Ganeau Development of a novel experimental methodology for characterizing low and high temperature solid, fuel-based deposits on metallic walls
RU2826563C1 (ru) Способ оценки склонности дизельных топлив к закоксовыванию распылителей форсунок

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050302

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080215

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080415

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080520

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080602

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110606

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4133133

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120606

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120606

Year of fee payment: 4

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120606

Year of fee payment: 4

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130606

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees