Påverkan av Sot i Motorolja på Nötnings och Friktions Egenskaperna i Kolvring och Cylinder Foder Paketet

Sammanfattning

Den Europeiska unionen har beslutat att införa en ny miljöklass som ska ersätta den utgående miljöklassen Euro 6 med målet att uppnå de lägsta utsläppen någonsin. För att kunna uppnå dessa nya miljökraven utvecklas nya motorer på Scania, däremot upplever dessa nya motorer en ökad nivå av sot bildning och mer slitage än tidigare. Eftersom Sot är en restprodukt efter en ofullständig förbränning av diesel bränsle som är mesta dels består av hårda kål partiklar finns det ett bekymmer att dessa sot partiklar leder till ökad nötning av komponenter. Komponenterna som påverkats mest av dessa förändringar är kompressions kolv ringarna och interagerande komponenter. I denna studien kommer påverkan av sot i motorolja på nötning och fiktions egenskaperna av systemet att undersökas med hjälp av tribometern MFT-5000 från Rtec. Tribometern kommer använda sig av metoden stång på platta med en linjär rörelse där kolvringen kommer agera stång och cylinder fodret platta. För att få förståelse hur sot påverkar systemet utfärdades experiment med oljor med fyra olika åldringar vilka är, ny olja, åldrad olja utan sot, 2 wt% och 5 wt% sot koncentration. Två varianter av kolvringar var också testade för att förstå hur olika typer av DLC beläggningar påverkar nötning och friktion. Flera metoder användes för att analysera resultaten, för att studera slitaget på proverna, bedömdes både mass förlusten samt volym förlusten. Mass förlusten mättes med hjälp av en hög precisions våg dör proverna vägdes innan och efter experimenten, medan volym förlusten var uppskattad med hjälp av ett konfokal mikroskop som använde sig av en metod kallad interferometri. Ytlighetenvar även den uppmätt med hjälp av konfokal mikroskopet. Nötnings mekanismerna inspekterades först i stereo mikroskopet och sedan mer utförligt i SEM mikroskopet. Resultaten från dessa analyser var sedan verifierade med hjälp av en statistisk analys metod kallad ANOVA. Vad som kunde fastställas från studien är att sot i låga halter hade en positiv påverkan och minskade friktionskoefficienten av systemet. Sotet i systemet kan komma att agera som rullager mellan ytorna som låter ytorna att enklare glida över varandra vilket kan vara förklaringen till den låga koefficienten. Däremot så ökade även sot slitaget i systemet vilket kan göra med de abrasiva egenskaperna av sot som förstärks när sot agglomerat eller inte sprids ut jämt på ytan. Sot främjar även degradering av oljan vilket kan vara ännu en anledning till ökat slitage. Den förbättrade kolvringen hade bättre friktions egenskaper då den minskade friktionskoefficienten.