众所周知,润滑油在发动机中起到润滑、冷却、清洁、缓冲和密封等作用。就像人不能没有血液一样,发动机设备离不开润滑油。润滑油品质和使用方法与设备故障关系非常密切。根据统计,机械设备所有故障中40%以上与润滑不良有关,所以应引起汽车驾驶与维修人员足够的重视和注意。
发动机运行时,润滑油在高温、空气混杂、金属催化、机械剪切等的作用下,会老化而变质,颜色变黑,钻度会变稠或变稀。润滑油中的另一成分------添加剂在使用中也逐渐消耗和降解,致使润滑油失去润滑、冷却、清洁和密封等功能。引起润滑油品质恶化的原因有:高温下生成氧化物,破坏了润滑油在使用中的理化性能,如抗氧性、抗乳化性、抗腐蚀性、抗磨损性等都随着润滑油添加剂的降解而下降;其次是机械杂质的污染,机械杂质包括气缸吸入灰尘、零件表面剥落的微粒、未完全燃烧的重质燃料、未燃烧的混合气等。氧化物与机械杂质混合形成胶状物,从润滑油中大量析出,成为油液沉积物而堵塞油路,少量的悬浮于润滑油内,对零件造成一定程度的腐蚀。
润滑油在发动机运行后发生变质,并生成沉积物,性能会下降,使用一定时间后就要换新油(通常情况下,发动机润滑油每5000km~1万km更换一次,具体要依据各汽车生产厂家的规定)。但过早换油造成浪费和环境污染,过迟换油损害设备,所以定期对发动机润滑油品质和消耗进行测定,可判断发动机磨损部位和程度,并有助于制定合理的换油周期。润滑油品质分析常用理化性能指标检测法、清净性分析法、光谱分析法、滤纸油斑试验法和介电常数分析法等。现仅介绍在运输或维修企业中采用较多的几种方法。
一、滤纸油斑试验法
滤纸油斑试验法是利用现代电测方法测定润滑油污染程度和清净分散剂消耗程度及性能的润滑油污染测试方法。本测试方法在无全套理论化性能指标化验检测手段时,可作为更换新润滑油的依据,其特点是简单、快速,但此测试方法不能对润滑油中各种杂质的成分进行测定。
1.测试原理
实践证明,把使用中的润滑油按规定要求滴在专用滤纸上,油滴会逐渐向四周浸润扩散,最终形成中央有深色核心的颜色深浅不同的多圈环形油斑,如图1所示。若润滑油所含杂质的浓度和粒度不同及清净分散能力不同,所形成油斑在每一环形区域的颜色深浅亦有不同。
如果润滑油中杂质粒度小,且清净分散剂性能良好,则杂质颗粒就会扩散到较远处,中心区与扩散区的杂质浓度及颜色深浅程度差别较小;若润滑油中杂质粒度大,且清净分散剂性能丧失,则润滑油中的杂质就越来越集中于中心区,中心区与扩散区的杂质浓度和颜色深浅程度的差别也就越大。因此,油斑上中心区杂质浓度反映润滑油的总污染程度,而中心区单位面积的杂质浓度与扩散区单位面积的杂质浓度之差可反映润滑油中清净分散剂的清净分散能力。
为了可靠地测定润滑油油斑中心区杂质浓度及扩散区杂质浓度,必须控制油斑尺寸并确定油斑的尺寸规律。对实际油斑尺寸的统计分析表明,油滴在滤纸上扩散终了时,扩散区的最大半径取决于滴油棒的尺寸(直径),所以应使用统一规格的滴油棒,并使滴油棒的尺寸能保证油斑的尺寸等于光度计的感光半径。
2.测试方法
油斑中心区和扩散区的杂质浓度可用2区域的透光度评价。透光度大,则杂质浓度小;反之则杂质浓度大。测试2区域透光度所采用的滤纸油斑检验光度计原理框图如图2所示。
具体的测试方法按照国家标准GB 7607-1987中附录A《内燃机润滑油滤纸斑点试验方法》的要求进行。
滤纸:使用直径7cm或直径9cm定性快速滤纸(杭州新华造纸厂生产)。
滴油棒:使用直径为2mm、长150mm的金属棒,棒的尖端磨光滑。
框架:用长、宽分别为12cm和7cm的有机玻璃(或硬纸板、塑料板、木板)制成一式2片框架,中间挖成5cm的圆孔,一边用胶布粘接。框架可使滤纸背面不接触台面,以免影响油斑的扩散。
滴油温度:在室内常温下进行,最低温度控制在20℃,要求油温与室温基本一致。
滴油量:直径2mm滴油棒平均滴油量约为0.02g。
油样:必须在补加新润滑油前、发动机运转5min后采样。
滴定方法:把滤纸放在框架上压平,将油样充分搅拌或摇动,立即将滴油棒浸入油样3~5mm深处,垂直提起,待滴油棒上的润滑油间断滴落时,取第3或第4滴滴在滤纸的中心。将滴过油的滤纸连同框架平放在无风处,静置2~4h。
将滴定好的滤纸斑点图与标准滤纸斑点图谱对比分析,即可对在用润滑油品质作出判断。
3.滤纸斑点图谱及对比分析
按国家标准GB 7607-1987中附录A《内燃机润滑油滤纸斑点试验方法》的规定,标准滤纸斑点图谱分6级,每级斑点图特征和分析判断方法如下:
1级:滤纸斑点图的核心区和扩散环光亮无色或颜色很浅,无明显沉积环。
在用润滑油滤纸斑点图如属此类,说明是新润滑油或使用时间很短的润滑油,尚无污染,可继续使用。
2级:滤纸斑点图的沉积环与扩散环界限分明,扩散环很宽,油环明亮。
在用润滑油滤纸斑点图如属此类,说明润滑油使用时间不长,污染程度很轻,清净分散性良好,可继续使用。
3级:滤纸斑点图沉积环黯黑,扩散环较宽,油环明亮。
在用润滑油滤纸斑点图如属此类,说明润滑油使用时间较久,污染严重,沉积物增多,清净分散性下降,尚可继续使用。
4级:滤纸斑点图沉积环深黑,扩散环开始缩小,油环浅黄。
在用润滑油滤纸斑点图如属此类,说明润滑油使用时间很长,污染严重,沉积物增多,清净分散性下降,尚可继续使用,建议酌情更换新油。
5级:滤纸斑点图沉积环深黑,出现胶状油泥,扩散环狭窄,油环扩大且呈黄色。
在用润滑油滤纸斑点图如属此类,说明润滑油的污染已很严重,清净分散性能已很差,清净分散剂消耗将尽,不能继续使用,必须换用新油。
6级:滤纸斑点图只剩极黑的沉积环与棕色油环,扩散环已完全消失。
在用润滑油滤纸斑点图如属此类,说明润滑油的污染已十分严重,污染杂质完全凝聚在沉积环内,清净分散剂耗尽,清净分散性消失,早就超过了换油期。
滤纸斑点分析简单、快速,适合于现场作业,并能给人以直观印象。但是,它只能概略地分析润滑油品质,无法实现定量分析。