GB/T 3821-2015 中小功率内燃机 清洁度限值和测定方法

　　ICS 27. 020 J 91

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 3821—2015代替 GB/T 3821—2005

　　中小功率内燃机 清洁度限值和测定方法

　　Smalland medium powerinternalcombustion engines—

　　Cleanlinesslimitsand measurements

　　2015-12-10发布 2016-07-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 3821—2015

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准代替 GB/T 3821—2005《中小功率内燃机 清洁度测定方法》,与 GB/T 3821—2005相比主要技术变化如下 :

　　— 增加了清洁度检验前零件的退磁要求(见 7. 1. 7) ;

　　— 增加了清洁度质量和颗粒限值要求(见第 3 章 、第 4章) 。

　　本标准由中国机械工业联合会提出 。

　　本标准由全国内燃机标准化技术委员会(SAC/TC177)归 口 。

　　本标准起草单位 :潍柴动力股份有限公司 、上海内燃机研究所 、广西玉柴机器股份有限公司 、常柴股份有限公司 、昆明云内动力股份有限公司 、潍柴凯动动力机械有限公司 、宁波雪龙集团风扇有限公司 。

　　本标准主要起 草 人 : 王 建 平 、计 维 斌 、罗 志 坚 、戴 维 麟 、佟 德 辉 、杨 春 良 、陶 守 平 、陈 年 红 、郭 华 、李江湖 、陈兰兰 、杨军杰 、孟红霞 。

　　本标准所代替标准的历次版本发布情况为 :

　　—GB/T 3821—1983、GB/T 3821—2005。

　　中小功率内燃机 清洁度限值和测定方法

　　1 范围

　　本标准规定了中小功率内燃机(以下简称内燃机)清洁度的限值 、测定项目和部位 、测定条件 、测定方法 。

　　本标准适用于内燃机整机和零部件 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是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 1922—2006 油漆及清洗用溶剂油

　　GB/T 5330 工业用金属丝编织方孔筛网

　　GB/T 23338 内燃机 增压空气冷却器 技术条件

　　JB/T 6002 涡轮增压器 清洁度限值及测定方法

　　JB/T 7661 柴油机油泵油嘴产品清洁度限值及测定方法

　　3 清洁度重量限值

　　3. 1 整机清洁度

　　3. 1. 1 内燃机清洁度以每台杂质量 W 表示 , 限值按式(1)计算 :

　　W =aK1K2Peb +G …………………………( 1 )

　　式中 :

　　W — 内燃机清洁度限值 ,单位为毫克(mg) ;

　　a — 经验常数 ,13. 6 mg/kW ;

　　K1 — 总排量修正系数 ,数值见表 1;

　　K2 — 转速修正系数 ,数值见表 2;

　　Peb — 标定功率 ,单位为千瓦(kW) ;

　　G — 补偿量 ,单位为毫克(mg) ,数值见表 3。

　　表 1

　　GB/T 3821—2015

　　表 2

　　表 3

　　3. 1. 2 内燃机整机解体清洁度按式(2)计算 :

　　W = 4. 66iSD …………………………( 2 )

　　式中 :

　　W — 内燃机清洁度限值 ,单位为毫克(mg) ;

　　i — 气缸数 ;

　　S — 内燃机活塞行程 ,单位为厘米(cm) ;

　　D — 内燃机气缸直径 ,单位为厘米(cm) 。

　　3. 2 总成清洁度

　　3. 2. 1 化油器总成

　　化油器总成清洁度以每只杂质量 WH (mg)表示 , 限值按式(3)计算 :

　　WH =a+KV +G …………………………( 3 )

　　式中 :

　　a — 经验常数 ,10 mg;

　　K — 体积修正系数 ,单位为毫克每立方厘米(mg/cm3 ) ,数值见表 4;

　　V — 化油器体积 ,单位为立方厘米(cm3 ) ,容积法测量 ;

　　G — 补偿量 ,单位为毫克(mg) ,数值见表 5。

　　表 4

　　表 5

　　3. 2. 2 机油泵总成

　　机油泵总成的清洁度以每只杂质量 WJ (mg)表示 。

　　当机油泵排量 q≤0. 005 L 时 , 限值为 20 mg;

　　当机油泵排量 q>0. 005 L 时 , 限值按式(4)计算 :

　　WJ =a+bKq …………………………( 4 )

　　式中 :

　　a — 经验常数 ,10 mg;

　　b — 经验常数 ,2×103 mg/L;

　　K— 材料修正系数 ,数值见表 6;

　　q — 机油泵排量 ,单位为升(L) 。

　　机油泵排量的计算公式见附录 A。

　　表 6

　　3. 2. 3 涡轮增压器

　　涡轮增压器的清洁度限值按 JB/T 6002规定 。

　　3. 2. 4 油泵油嘴

　　柴油机油泵油嘴的清洁度限值按 JB/T 7661规定 。

　　3. 2. 5 机油滤清器总成

　　3. 2. 5. 1 绕线式 、刮片式 、纸质 、油毡滤芯机油滤清器总成清洁度以每只杂质量 WR1 (mg)表示 , 限值按式(5)计算 :

　　WR1 =aKQ …………………………( 5 )

　　式中 :

　　a — 经验常数 ,单位为毫克分每升(mg · min/L) ,数值见表 7;

　　K — 材料修正系数 ,数值见表 8;

　　Q — 额定流量 ,单位为升每分(L/min) 。

　　表 7

　　表 8

　　3. 2. 5. 2 离心式机油滤清器总成清洁度 , 以每只杂质量 WR2 (mg)表示 , 限值见表 9。

　　表 9

　　3. 2. 6 空压机总成

　　空压机总成清洁度以每台杂质量 WK (mg)表示 , 限值按式(6)计算 :

　　WK =a(K1K2K3 +b) …………………………( 6 )

　　式中 :

　　a — 经验常数 ,50 mg;

　　K1 — 总排量修正系数 ,数值见表 10;

　　K2 — 材料修正系数 ,数值见表 11;

　　K3 — 曲轴端传动方式修正系数 ,数值见表 12;

　　b — 传动轴上传动副的数量 。

　　表 10

　　表 11

　　表 12

　　3. 2. 7 机油冷却器总成

　　机油冷却器总成清洁度以每只杂质量 WL (mg)表示 , 限值按式(7)计算 :

　　W L =a+bF0 …………………………( 7 )

　　式中 :

　　a — 经验常数 ,单位为毫克(mg) ,数值见表 13;

　　b — 经验常数 ,单位为毫克每平方米(mg/m2 ) ,数值见表 13;

　　F0— 油侧传热面积 ,单位为平方米(m2 ) 。

　　表 13

　　3. 2. 8 增压空气冷却器总成

　　增压空气冷却器按 GB/T 23338规定 。

　　3. 3 主要零件清洁度限值

　　主要零件的清洁度限值按表 14规定 ,未规定限值的内燃机其他零件的清洁度限值按供货协议或有关标准执行 。

　　表 14

　　表 14 (续)

　　4 清洁度颗粒限值

　　内燃机清洁度颗粒限值 ,滤清器前零部件不得大于 800 μm ,滤清器后零部件(含滤清器) 不得大于600 μm。

　　5 测定条件

　　5. 1 测量器具及清洗液

　　5. 1. 1 过滤元件

　　5. 1. 1. 1 滤膜

　　微孔滤膜两次称量差值不大于 0. 4 mg。规格如下 :

　　a) 4. 5 μm 微孔滤膜 , 当零部件清洁度要求不大于 5 mg时 ,过滤检测样品用 ;

　　b) 5 μm 微孔滤膜 , 当零部件清洁度要求大于 5 mg时 ,过滤检测样品用 。

　　5. 1. 1. 2 滤网

　　滤网规格为 430 目 ,材料为不锈钢丝 ,并符合 GB/T 5330要求 。

　　5. 1. 1. 3 真空泵及滤膜过滤装置

　　真空泵(真空度 80kPa) ,滤膜过滤装置由漏斗 、漏斗座 、金属架 、橡皮塞 、吸滤瓶组成 ,其连接形式见图 1。

　　说明 :

　　1— 漏斗 ;

　　2— 滤膜 ;

　　3— 漏斗座 ;

　　4— 橡皮塞 ;

　　5— 吸滤瓶 ;

　　6— 金属架 ;

　　7— 连接管 ;

　　8— 接真空泵 。

　　图 1 滤膜过滤装置示意图

　　5. 1. 2 清洗液

　　5. 1. 2. 1 清洗液在使用前应抽检其清洁度 ,400 mL清洗液中清洁度不大于 1 mg。

　　5. 1. 2. 2 GB 1922—2006规定的 2 号溶剂油(无氧烃清洗剂) 。

　　5. 1. 2. 3 90%工业乙醇 。

　　5. 1. 3 器具及装置

　　5. 1. 3. 1 拆装设备及工具

　　吊车 、翻转架等专用设备及通用拆装设备和工具 。

　　5. 1. 3. 2 清洗设备及工具

　　清洗设备及工具包括 :

　　a) 各种大小规格的尼龙圆刷 、扁刷等 ,各种刷子均应为白色且在使用前清洗液中予以清洗 ,清洁孔的圆刷直径应大于被清洁孔的直径 ;

　　b) 清洗瓶和注射器等 ;

　　c) 不同尺寸的盆及带盖的桶等容器 ;

　　d) 磁铁 ;

　　e) 端头扁平无齿的镊子 ;

　　f) 整机和较重的零件 、总成应配备可回转的专用清洁设备 ;

　　g) 压力清洗机(压力为 200 kPa~ 250kPa) ,如图 2所示 。

　　说明 :

　　1 — 空压机 ;

　　2、5— 连接管 ;

　　3 — 空气滤清器 ;

　　4 — 压力表 ;

　　6 — 喷枪 ;

　　7 — 贮液罐 。

　　图 2 压力清洗机示意图

　　所有清洗装置当其不被使用时应用罩子盖住 ,除非这些装置单独放在密闭的房间内 。

　　5. 1. 3. 3 烘干设备

　　烘箱 、干燥器 。

　　5. 1. 3. 4 分析设备

　　检验分析用仪器设备 、量检具均应符合计量检定要求 ,并在有效期内 。分析设备包括 :

　　a) 分析天平 ,精度 10-4 g;

　　b) 标尺显微镜 ,放大率大于 40倍 ;

　　c) 40 cm×40 cm 方玻璃或显微镜承载物玻璃片 。

　　5. 2 工作环境

　　5. 2. 1 清洁度检验应设置专门的检验室 。室内分为解体 、清洗 、过滤 、烘干 、称量和分析等操作间 ,其推荐布置如图 3所示 。

　　说明 :

　　1— 解体及大件清洗间 ;

　　2— 小件清洗间 ;

　　3— 过滤间 ;

　　4— 烘干 、称量 、分析间 ;

　　5— 样品陈列间 。

　　图 3 清洁度检验室平面布置图(推荐)

　　5. 2. 2 清洁度检验室要有良好的防尘措施 ,室内 24 h 降尘量不得超过 40 mg/m2 (取样部位为各工作台平面) 。室内降尘量的测定方法见附录 B。

　　5. 2. 3 检验室内要干燥 、通风 ,室温保持在 15 ℃ ~ 30 ℃ 。

　　5. 2. 4 清洗间要有严格的防火措施 。

　　6 测定项目及部位

　　6. 1 整机

　　整机测定项目及部位应符合表 15的规定 ;整机解体测定项目及部位见附录 C。

　　表 15

　　6. 2 零件、部件(总成)

　　6. 2. 1 零件

　　零件的测定部位应符合表 16的规定 。

　　表 16

　　表 16 (续)

　　6. 2. 2 部件(总成)

　　总成解体后测定部位应符合表 17的规定 。

　　表 17

　　7 测定方法

　　7. 1 检验准备

　　7. 1. 1 工作人员应穿戴清洁的工作服 、帽和鞋 ,并清洗双手 。

　　7. 1. 2 将零部件的非检验部位清洗干净 。

　　7. 1. 3 清洗所有取样工具 、支架和容器 。

　　7. 1. 4 用 4. 5 μm 或 5 μm 滤膜过滤清洗液 。

　　7. 1. 5 滤网平整地放在清洗液中浸泡 10 min后取出 ,待清洗液挥发后 ,放入 105 ℃ ±5 ℃的烘箱内 ,经 60 min取出 ,置于干燥箱中冷却 30 min后称量待用 。

　　7. 1. 6 用镊子将滤膜放入称量瓶中 ,半开盖放入已升温 90 ℃ ±5 ℃的烘箱内 ,经 60 min取出 ,置于干燥箱中冷却 30 min后称量待用(根据需要 , 可采用多张滤膜一起烘干称量 ,但每个称量瓶内不得超过3 张 ,要求滤膜互相错开放置) ,并要求滤膜两次烘干称量的差值不大于 0. 4 mg。

　　7. 1. 7 被检零件在清洁前应进行退磁处理 ,燃油系统零件剩磁量不大于 5× 10-4 T,其他零件的剩磁量不大于 1. 5× 10- 3 T。

　　7. 2 操作步骤

　　7. 2. 1 零件、部件(总成)

　　7. 2. 1. 1 零件 、部件(总成)清洁度的测定工作包括抽样 、解体 、清洗 、过滤 、烘干 、分析等内容 ,其工作程序如图 4所示 。

　　图 4 清洁度检验工作程序图

　　7. 2. 1. 2 抽样 :按企业规定的抽样方法进行 。

　　7. 2. 1. 3 解体 :按第 6章规定 ,将需要解体的总成解体 。解体过程中切忌划伤 、磕碰零件 , 注意随时搜集 、处理解体过程中得到的不属清洁度考核范围内的异物(破损纸垫和被弹簧垫圈刮下的金属屑等) 。将被检零件编号后 ,放置在专用器具上 , 以备清洗 。

　　7. 2. 1. 4 清洗 :根据零部件 、总成的形状及尺寸 ,用注射器 、尼龙刷及有压力(一般为 50 kPa)的溶剂油冲刷被测表面 ,对于深孔 、导管 、铸件内表面 ,可选用 100 kPa~ 150kPa的压力溶剂油冲洗 。

　　7. 2. 1. 5 将不通孔中的金属杂质全部清洗干净 ,全部取出(如用磁铁吸出铁屑等)并计入杂质 。

　　7. 2. 1. 6 使用各种器具冲洗时 ,应防止带有杂质的清洗液飞溅到容器之外 ,收集所有带杂质的清洗液 。

　　7. 2. 1. 7 清洗过程中不宜用溶剂油清洗的零件或部件则使用 90%乙醇清洗 ,但应注意两种清洗液不得同时使用并防止意外发生 。

　　7. 2. 1. 8 过滤 :用滤网粗滤全部清洗液 ,对杂质初步搜集 ;再用滤膜进行真空抽滤 。采集所有杂质(包括铁屑等金属杂质) ,应剔除检测工具如毛刷等掉落的非金属颗粒 。

　　7. 2. 1. 9 烘干 :用清洗液洗净滤膜上的机油 ,将滤膜连同滤出的杂质一起放入称重瓶中 ,使瓶盖半开 ,放入 90 ℃ ±5 ℃的烘箱内烘 60 min取出 ,并在干燥器中冷却 30 min;用清洗液把滤网上的机油洗净 ,放入 150 ℃ ±5 ℃的烘箱内烘 60 min取出 ,并在干燥器中冷却 30 min。

　　7. 2. 1. 10 称量 :将经过烘干冷却的金属丝滤网及盛有带杂质滤膜的称重瓶放在天平上称量 ,读数精确到 0. 1 mg。

　　7. 2. 1. 11 颗粒检测 :用显微镜检验杂质中的最大颗粒尺寸(长 ×宽,μm×μm) ,并填入表 18。

　　7. 2. 1. 12 分析 :分析杂质成分(只要求取出金属杂质) ;并用 40 cm×40 cm 方玻璃或显微镜承载物玻璃片压碎颗粒确定其硬度 。

　　按式(8)计算杂质的质量 ,并将结果填入表 18。

　　W = (G2 -G1 ) + (G4 -G3 ) +G5 …………………………( 8 )

　　式中 :

　　W — 杂质质量 ,单位为毫克(mg) ;

　　G1 — 过滤前滤膜质量 ,单位为毫克(mg) ;

　　G2 — 过滤后滤膜质量 ,单位为毫克(mg) ;

　　G3 — 过滤前滤网质量 ,单位为毫克(mg) ;

　　G4 — 过滤后滤网质量 ,单位为毫克(mg) ;

　　G5 — 装配遗留杂质(异物)的质量 ,单位为毫克(mg) 。

　　表 18 清洁度测定数据记录表

　　产品名称 审 核

　　产品型号 检验人员

　　机油牌号

　　过滤元件 检验日期

　　7. 2. 2 整机

　　7. 2. 2. 1 对已涂有防锈油的整机 ,在检测前 ,其防锈油是否应予清洗或更换 ,可根据产品使用说明书进行处理 。按产品使用说明书的规定在加入机油时 ,其机械杂质应符合相应标准的要求 ,经热运转30 min以上 ,且机油温度达到 65 ℃时 ,方可进行测定(二冲程小汽油机在热运转 30 min以上即可进行测定) 。

　　7. 2. 2. 2 收集油底壳 ,机油粗 、精滤清器和机油散热器(冷却器)等中的全部机油 。

　　7. 2. 2. 3 拆卸机油粗 、精滤器盖 ,取出滤芯解体后(不宜解体除外) ,浸入盛有清洗液的容器中清洗 ,并冲洗壳体的内表面 。

　　7. 2. 2. 4 清洗油底壳内表面 ,包括磁性螺塞表面 。

　　7. 2. 2. 5 收集所有带杂质的清洗液 。

　　7. 2. 2. 6 按 7. 2. 1. 8~ 7. 2. 1. 12要求进行过滤 、烘干 、称量 、颗粒检测和分析 。

　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　机油泵排量计算公式

　　机油泵排量 q(L)按式(A. 1)或式(A. 2)近似计算(计算值精确到 0. 000 1) :

　　外啮合渐开线齿轮泵 :

　　qB × 10-6 … … … … … … … … … …

　　内啮合渐开线齿轮泵 :

　　q(ρ - ρ)B× 10-6 …………………………( A. 2 )

　　式中 :

　　De — 齿顶圆直径 ,单位为毫米(mm) ;

　　Di — 齿根圆直径 ,单位为毫米(mm) ;

　　B — 齿宽 ,单位为毫米(mm) ;

　　ρ1 — 内转子长径 ,单位为毫米(mm) ;

　　ρ2 — 内转子短径 ,单位为毫米(mm) 。

　　附 录 B

　　(规范性附录)

　　室内降尘量测定方法

　　B. 1 总则

　　本方法适用于各种操作间 、工作室 、杂质样品存放间等降尘量的测定 。

　　室内降尘量是指一定时 间 内(通 常 测 24 h 降 尘 量) , 在 指 定 部 位 的 单 位 面 积 上 降 落 的 尘 埃 量 , 以mg/m2 表示 。

　　B. 2 设备与器材

　　B. 2. 1 白瓷盘(300 mm×250 mm)或玻璃板 。

　　B. 2. 2 滤膜过滤装置 :见 5. 1. 1. 1。

　　B. 3 测定方法

　　B. 3. 1 取样

　　B. 3. 1. 1 使被测环境处于正常的工作状态 。

　　B. 3. 1. 2 将内表面涂 有 机 油 的 白 瓷 盘(一 个 或 多 个) 放 在 检 验 清 洁 度 的 各 工 作 台 表 面 , 并 记 录 开 始时间 。

　　B. 3. 1. 3 24h后将白瓷盘取下 ,用溶剂油清洗全部降落物 。

　　B. 3. 2 过滤烘干称量

　　按 7. 2. 1. 8~ 7. 2. 1. 10要求进行过滤 、烘干 、称量 。

　　B. 4 计算

　　将所测结果按式(B. 1)计算 :

　　Wj =Wpj/Sp …………………………( B. 1 )

　　式中 :

　　Wj — 24h 降尘量 ,单位为毫克每平方米(mg/m2 ) ;

　　Sp — 白瓷盘接尘面积 ,单位为平方米(m2 ) ;

　　Wpj— 白瓷盘内降落物总质量 ,单位为毫克(mg) 。

　　多个部位时 ,按其算术平均值来计算 。

　　附 录 C

　　(规范性附录)整机解体清洁度

　　C. 1 零部件名称和清洗部位

　　整机解体清洁度检验的清洗部位主要是指内燃机内部与润滑机油接触的零件表面和进入气缸的燃料 、空气通道表面 。检验的零部件和清洗部位按表 C. 1规定 。

　　表 C. 1 整机清洁度检验的零部件和清洗部位

　　C. 2 检验方法

　　对已涂有防锈油的整机 ,在测定前 ,其防锈油是否应予清洗或更换 ,可根据产品使用说明书进行处理 。按产品使用说明书的规定加入机油时 ,其机械杂质应符合相应标准的要求 。 经热运转 30 min 以上 ,且机油温度达到 65 ℃时 ,方可进行测定(二冲程小汽油机在热运转 30min以上即可进行测定) 。整机解体清洁度的测定方法按 7. 2. 2执行 。