車輛潤滑油變質原因分析與預防對策

馬立春

摘要：車輛發動機對潤滑油要求具有良好的潤滑性能，優良的清凈分散性，抗氧化、腐蝕、磨損性能和低溫起動性能。而這些性能的實現，除了與潤滑油的品質有關外，還與使用過程中潤滑油是否變質有關。如果潤滑油中的機械雜質、水分、氧化物等污染物的含量過多，則將直接影響潤滑油的潤滑性能，使油膜不易形成或保持，從而使機件表面直接接觸，導致機件磨損加劇。因此，防止發動機潤滑油變質，已成為延長發動機壽命的一項重要技術措施。

關鍵詞：車輛；潤滑油；變質；分析；對策

所謂潤滑油變質，是指潤滑油在使用中由于外界因素和內部條件的影響，使油品的成分發生變化，包括混雜在工作介質中對零件表面壽命有害的各種物質，如機械雜質、水分及氧化產物等。

1.潤滑油變質的原因及其危害

1.1機械雜質對潤滑油的污染及危害

機械雜質主要是塵土、金屬屑、焊渣、型砂、磨屑、金屬腐蝕剝落物、潤滑油氧化分解產生的有機沉淀物及碳渣等。這些雜質，部分以細末的形式處于懸浮狀態，部分從潤滑油中沉淀到油泥中去。

1）潤滑油中機械雜質的來源。機械雜質的來源主要有以下幾個方面：

系統內原來殘留的：指制造和工作初期磨損所留下的污染物，包括沒有徹底清理的沙粒，含二氧化鈦的齒輪檢驗涂膏，裝配和修理時落入的金屬屑、毛刺、焊渣等。系統工作中外界侵入的：它有兩條途徑，一是空氣濾清齊器性能不良或網眼太粗，然后混入潤滑系統；二是在加注或更換潤滑油時，使用的容器不干凈，加油口沒有濾網，就會在潤滑油中混入灰塵、細砂等雜質。系統內摩擦副的磨屑：發動機在工作中，各運動零件由于腐蝕所產生的剝落物及各運動副的金屬磨屑。

2）機械雜質的危害。在潤滑油的各種污染物中，機械雜質的危害最大，研究表明，機械雜質污染引起的故障占總污染故障的60%～70%。機械雜質中的顆粒物是造成發動機磨損的主要原因，其磨損程度與磨料顆粒的性質有關。顆粒大小油膜厚度，對于大小膜厚的顆粒物，如果其硬度小于運動副表面硬度時會發生下列情況、：a）對脆性顆粒，在載荷的作用下碎裂成若干小顆粒，這種“微爆炸”現象會導致溫升和油膜破裂。b）對塑性顆粒，變形承擔部分載荷，導致局部溫升，這些磨粒的熱效應更顯著，使油膜迅速破裂。如果顆粒硬度大于運動副表面硬度，則會通過磨粒的變形、卡嵌、犁屑及堆積，同時產生機械效應和熱效應，引起嚴重的磨粒磨損或膠合。顆粒小于油膜厚度，對于小于膜厚的顆粒，雖然不大可能產生直接的機械和熱效應，但是這些小顆?？赏ㄟ^改變潤滑油的流變效應而影響潤滑性能。

1.2水分對潤滑油的污染及危害

潤滑油中混入水后，會與水發生親合作用而使油液乳化生成乳濁液，降低了潤滑性能；同時水與潤滑油中的硫、氯離子作用生成硫酸和鹽酸，將加速潤滑油的劣化，使潤滑油失去潤滑作用。

1）潤滑油中水分的來源。燃燒廢氣中的蒸汽凝結：燃燒室中的廢氣不斷竄入曲軸箱，如果曲軸箱通風裝置工作不正常，從燃燒室進入曲軸箱內的水蒸汽不能及時排出，當溫度低于100℃時，水蒸汽與機件接觸凝結成水，流入曲軸箱與潤滑油混合變成乳狀液體。冷卻系統某些部件滲漏：例如氣缸體和缸蓋有砂眼、氣孔或裂紋；氣缸套封水膠圈安裝不當，如膠圈有傷痕、折皺等。

2）水分污染的危害。潤滑油中混入水分后易產泡沫，堵塞油道，還會提高潤滑油的凝點，不利于低溫流動性能，同時也會減弱油膜的強度，降低潤滑功能，導致機件磨損。水分會落入潤滑油中的鐵屑作用生成鐵皂，鐵皂與潤滑油中的灰塵、機漬和膠質等污染物混合而生成油泥，聚積在潤滑系統油道以及各種濾清器的濾網內，造成各摩擦表面供油不足，加速機件的磨損。

1.3氧化產物及其危害

潤滑油在內燃機工作中受到溫度、各種介質、金屬的催化作用，逐漸變質而產生對內燃機工作的有害的各種物質，它們就是積碳、漆膜和油泥。由于它們分別在發動機的不同溫度部位生成，因而也成為高溫、中溫和低溫沉積物。

1）積碳的成因及危害。積碳是一種堅硬的、黑色或灰白的炭狀物。積炭的來源主要有兩個：一個來源是燃料，另一個來源是竄到燃燒室的潤滑油。發動機高溫工作時，潤滑油發生非常劇烈的氧化作用，形成羥酸和樹脂狀膠質粘附在金屬零件的表面。隨著溫度的升高和時間的延長，黏附在金屬表面的膠質進一步縮聚，生成不溶于油的瀝青質、半焦油質和炭青質的混合物，即所謂的積炭。積炭一般生成于內燃機的高溫部位。積炭對機件壽命的直接危害主要有以下幾個方面：積炭脫落形成磨料顆粒，造成磨粒效應的不良影響，加速機件的磨損，這種情況常發生在活塞、活塞環、氣缸、軸頸及軸瓦處。積炭形成高溫顆粒，導致汽油機表面點火，使發動機功率下降，工作紊亂，表面點火可使發動機功率下降。

2）漆膜的成因及危害。漆膜是一種堅硬的、有光澤的漆狀薄膜，它主要是烴類在高溫和金屬的催化作用下經氧化、聚合生成的膠質、瀝青質等高分子聚合物，其生成部位的溫度比積炭低，但一般也在120℃以上。用示蹤原子在發動機中試驗，證明漆膜中有90%來自潤滑油，10%來自燃料。漆膜對發動機的危害主要有以下幾個方面：漆膜在熱狀態下是一種粘稠性物質，能把大量的煙炱、碳粒粘在活塞上，使環槽間隙減小，降低了環的靈活性甚至會發生粘環現象，造成密封不良，從而增加燃燒氣體大量漏入曲軸箱，導致發動機功率下降和潤滑油的污染。漆膜的導熱性很差，使活塞的高溫熱量不能及時通過缸套傳到冷卻水套的水帶走，導致活塞過熱，造成膨脹以致拉缸。漆膜沉積物混在潤滑油中，會堵塞供油系統使供油量降低，影響潤滑效果。

3）油泥的成因以及危害。油泥是一種棕黑色稀泥狀物質，在溫度稍高處較為干燥，象煙炱狀物質，在溫度稍低處則較稀。油泥一般分散在潤滑油中或沉淀在油底殼底部，也可能沉積在發動機部件上。一般認為，發動機經常處于開開停停、空轉或低載荷使，發動機的溫度較低，缸套表面溫度在水蒸氣的露點以下，而發動機在低工況時燃燒不夠完全，這些燃燒產物如水蒸氣、CO、CO2及碳末、煙炱和燃料重餾分等會通過活塞而落到曲軸箱的潤滑油中，使潤滑油變質、污染、乳化和氧化，生成不溶于油的油泥。油泥對機件壽命的影響有以下幾個方面：低溫起動時，由于燃燒不好，易產生大量的亞硫酸和水氣，在水的作用下，會使亞硫酸侵蝕缸壁，造成起動磨損。由于水的作用使油膜破裂，會有微量的水滴和酸性物質等沿缸壁沉入油底殼中，引起潤滑油的污染，使潤滑油老化變質、潤滑性能變壞。使潤滑油中的一些添加劑失效。我們知道，為了提高潤滑油的性能，在潤滑油中添加了抗氧化劑、清凈分散劑等添加劑，而油泥正好能導致這些添加劑早期失效。

2.預防潤滑油變質的技術措施

為確保發動機機件的良好潤滑，防止潤滑油污染變質，可采取下列技術措施：

2.1加強潤滑系統的清潔工作

潤滑油有效期已過或經檢查已變質，均應及時更換；同時應進行潤滑系統油道內的清潔工作。清洗前應趁熱放出潤滑系統內的廢油，然后加入潤滑系統容量50-70%的清洗油，使發動機低速（600-800r/min）運轉3-4min后放出。最后拆下濾清器、油底殼、集濾器、曲軸箱通風裝置等進行清洗，并用壓縮空氣吹凈各油道內油污和清洗油，同時要保持場地內的清潔。

2.2重視潤滑油管理和儲存中的檢測工作

人們一般認為，未用過的新潤滑油一定很干凈，然而通過檢驗發現，未經過濾凈化的新潤滑油，其污染程度往往超過規定要求。新油污染的原因是多方面的，包括從煉制、分裝、運輸和儲存等過程中造成的污染，特別是長期儲存的潤滑油，其中的顆粒污染物有聚結成團的趨勢。研究表明，用10μm過濾器過濾后的油液存放在密封的油捅內，經過一段時間后油液內會出現20-50μm的大顆粒污染物，即油液中顆粒有長大的趨勢。