孟凡生
(深圳职业技术学院,广东 深圳 518055)
汽车发动机机油使用一定时间后,必须进行更换。主要有几方面的原因:一方面是机油中混入了燃油、灰尘、积炭、金属颗粒等杂质;另一方面是机油本身成分的氧化变质,使得机油失去原有的功能,因而必须定期更换机油,以确保发动机的润滑良好,延长其使用寿命[1-4]。机油在技术指标严重下降的情况下仍然使用,会损害发动机。但是若在机油尚可继续使用的状态下就更换掉,会增加成本,造成经济损失。因此,对于机油更换周期的研究具有重要意义。
本文针对深圳巴士集团股份有限公司的柴油城市客车进行取样分析,根据2011年5月1日起实施GB/T 7607-2010《柴油机油换油指标》[5]进行判断,得出有效数据,为合理更换机油提供参考。
试验车辆车况良好。试验日期为2011年5月。试验车辆为 3 辆上柴车辆:S1、S2、S3;3 辆玉柴车辆:Y1、Y2、Y3。使用的机油均为昆仑天威,API:CH-4,SAE:15W-40。所有测试城市客车每二级保养时更换机油,行驶1.6万~1.8万km,历时两个月。
按照文献[5]的要求对取样机油的运动黏度变化率(100℃)、闪点(闭口)、碱值下降率、正戊烷不溶物、水分、铁含量、铜含量、铝含量、硅含量等项目进行检测分析。
1)运动黏度变化率。机油的黏度是发动机润滑系统正常工作的基本保证。运动黏度变化率一定程度上表征了机油质量的衰变情况。黏度变化可综合反映机油的变化,如机油被燃油、冷却液稀释,机油的黏度就会降低,导致机油的油膜变薄,润滑性能下降,发动机会由于油膜不够而拉缸;若机油经过较长时间使用,产生深度氧化,油泥增多,致使黏度增加,机油流动性变差,润滑性下降,引起发动机故障。黏度的降低和增加会影响机油的润滑性能,危及发动机的正常工作。因此,黏度对机油来说是一项很重要的指标[6-7]。100℃运动黏度的变化基本可以反映机油的氧化衰败程度、功能添加剂的热分解以及黏度指数改进剂、降凝剂的机械剪切和热降解情况[8]。
采用ASTMD445-09方法进行检测。上柴车辆机油使用后100℃运动黏度的变化率分别为-8.8%、-7.9%、-5.3%;玉柴车辆分别为-20.0%、-9.4%、-12.4%。针对CH级别的机油GB/T 7607-2010[5]的机油100℃运动黏度变化率限制为±20%。整个机油的使用周期内,仅有Y1车辆机油的运动黏度变化率达到临界值,其余车辆均远低于警戒上限。
2)闪点(闭口)。闪点表征油品着火燃烧的危险程度,习惯上也正是根据闪点对危险品进行分级,闪点愈低愈危险,愈高愈安全[9]。如果出现燃油稀释的现象,则闪点检测值明显下降,燃油稀释会削弱油膜的承载能力,增大磨损,影响油品的使用性能。闪点的高低反映了油样被燃料油稀释或油品氧化的程度,并据此来判断机油的密封和磨损情况[6]。
采用ASTMD3828-09方法进行检测。Y1车辆机油的闪点为178℃,其余车辆机油的闪点均在190℃以上。
3)碱值下降率。当前机油都有一定的碱值,碱值高低取决于机油中碱性添加剂的量,碱性添加剂对所产生酸性物质的中和使得碱值下降。碱值的变化主要和所用燃料油的含硫量及油品使用过程中氧化变质有关,反映了油品抑制氧化和中和酸性物质能力的强弱,碱值下降到一定程度,油品失去了中和酸性物质的能力,会引起油泥增多,发动机部件有可能产生腐蚀、磨损等现象。
采用ASTMD2896-07a方法进行检测。所有检测车辆中玉柴Y1机油的碱值下降率最大,为15.4%,远低于文献[5]所规定的上限值50%。
4)酸值增值。酸值的变化反映了基础油被氧化衰变和碱性添加剂消耗降解状况。在高温条件下,燃料油燃烧时所生成的酸性氧化物以及机油因氧化而产生的酸性产物不断增加,使酸值不断增大[9]。酸性增大会破坏机油的性能,同时增加对金属的腐蚀,尤其是对轴瓦的腐蚀。此外,含硫燃料燃烧生成的硫化物在高温下易形成树脂状沉积物,曲轴箱内形成的硫酸、腐蚀物、漆状物等都会给润滑油带来极大的污染,加速油品的老化[6,10]。
分别采用ASTMD664-09a方法进行检测。所有检测车辆中玉柴的Y1机油酸值增值最大,为0.99 mgKOH/g,远低于文献[5]规定的警戒上限值2.5 mgKOH/g。
5)正戊烷不溶物。正戊烷不溶物反映了在用油容纳污染物的能力,正戊烷不溶物的增加反映了机油的老化程度和污染程度。正戊烷不溶物主要是机油中氧化物、积炭、烟灰、尘埃、纤维、金属削等物质组成。正戊烷不溶物表明机油氧化生成油泥、受污染的程度以及添加剂配方特点。随着行车里程的增加,正戊烷不溶物总的变化趋势是增加的,各试验车油中不溶物因为车况等差异,含量也存在较大差别[6]。
采用ASTMD893-05a(2010)方法进行检测。文献[5]规定机油中正戊烷不溶物的上限为2.0%(质量分数)。试验表明,所有检测车辆机油中正戊烷不溶物含量最高为0.34%(质量分数),远低于换油指标中的上限值。
6)水分。发动机燃料燃烧后生成的水分窜入、空气中的冷凝水落入、冷却液泄漏等引起发动机油中的水分随着行驶里程的增加而增大较快。润滑油中的水分会引起油膜承载能力下降,水分过大会引起润滑油乳化而破坏其性能[6]。
采用ASTMD6304-07方法进行检测。文献[5]规定机油中水分的上限为0.20%(质量分数)。试验表明,所有检测车辆机油中Y1水分含量最高为0.39%(质量分数),其余测试车辆均远低于换油指标中的上限值。
7)铁、铜、铝磨损元素含量。机油中铁主要来自气缸套、活塞环的磨损;铜主要来自发动机轴承的腐蚀或磨损;铝主要来自活塞与气缸壁的磨损。通过检测这些磨损金属元素,可以了解发动机的磨损状况。
采用ASTMD5185-09方法进行检测。针对CF、CH级别的机油,文献[5]规定其中铁、铜、铝含量上限分别为:150 μg/g、50 μg/g、30μg/g。试验结果表明,所有检测车辆机油中铁、铜、铝含量最大值分别为57μg/g、30 μg/g、5.6μg/g,均低于换油指标中的上限值。
8)硅含量。机油中的硅主要源自外界异物进入发动机产生的磨损。当车辆行驶路况较差或者道路灰尘较多,以及空气滤清器失效时,会致使机油中硅含量上升,造成发动机零部件的磨料磨损。
采用ASTMD5185-09方法进行检测。针对CF、CH级别的机油,文献[5]规定其的机油中硅含量上限为30 μg/g。试验结果显示,所有取样机油中的硅含量都在1 μg/g以下,表明外界异物几乎没有进入发动机。
目前针对车辆机油使用状况分析,采用眼、手、鼻等的直观判断方法,缺乏科学性、规范性,并且判断误差较大;在整个实验过程中,将柴油城市客车机油送至广州澳凯油品检测技术服务有限公司,根据国家标准规定的各项参数对取样机油进行测试,并将测试结果对照国家标准柴油机油换油指标的技术要求进行比较分析。文献[5]针对柴油机油换油指标作出了明确规定,参照其对CH级别机油的要求,根据各项指标的测试标准发现,参加测试的6辆车辆中,Y1的运动黏度变化率(100℃)、水分两个项目指标均超过标准所要求限值,而其余5辆测试车辆的各项指标均未超标。综合测试结果对深圳市的城市客车有如下建议:
1)Y1车辆机油超标的原因应当为气缸密封不严导致的燃油、水分沿气缸壁泄漏至机油中,应当对故障部位进行拆检,找出导致气缸漏气的具体故障点,判断最终是气缸壁、活塞或者活塞环的故障导致100℃运动黏度的变化率、水分两项均已超出标准要求,并及时维修或者部件更换。
2)鉴于5辆测试车辆的各项检测指标均未超出标准的界限值,建议适当延长当前机油的更换周期,针对行驶2万km的柴油城市客车再次对取样检测,并分析机油性能指标的变化规律。
3)机油更换周期与发动机的使用状态、环境以及保养等有很大关系,除参照相关标准之外,还应根据实际情况来考虑机油的更换时间。通过后期的大量试验,尽快制定出深圳市柴油城市客车合理的机油更换周期。
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