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油液监控检测中心:车用发动机润滑故障诊断分析

时间: 2019-03-21
作者: 澳凯
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案例5  车用发动机润滑故障诊断分析

 

2006年6-7月份,在国际油价不断高企的严峻情况下,全国许多地方的大型物流公司运输车队,包括某些城市的公交车队,在很短的时间里,大批车用发动机出现严重的润滑故障。其现象是:更换机油仅1-2周,即出现机油压力低,拆检曲轴箱里不见油,发动机表面上有大量粘稠胶状物(见图1-2),油底壳尤甚,机油泵滤网严重堵塞,这些胶状物极难清洗,导致大批发动机损坏严重,甚至报废。由于发动机返修率急剧上升,维修成本大幅增加,运输能力急剧下降给这些企业造成了严重的经济损失。


车用发动机润滑故障诊断分析

图1.发动机表面胶状物外观。



车用发动机润滑故障诊断分析

图2. 发动机表面胶状物红外光谱图


许多用户在事发后,及时向有关部门进行投,并向当地质检机构送样检测。但各地质检部门检测结果却令人意外的有几乎一致的结论:机油检测结果合格。这令用户大惑不解:那么多发动机损坏后解体检查看到的明明是机油引发的问题,但为什么质检部门出据的报告却是机油合格呢?带着疑问,经权威机构推荐,许多用户先后把故障油样送到了上海润凯油液监测公司的实验室再行检验。

润凯实验室注意到,各地质检机构出据的报告仅根据简单的几项理化指标:运动粘度、粘度指数、水分、闪点、倾点、机械杂质的检测结果即判断机油合格。事实上这几项指标仅反映了机油的物理特性,却不能反映机油的使用性能,仅凭这些指标下结论是远远不够的,也是不科学的。大多数假冒伪劣产品通过简单的调油工艺都可以使这几项理化指标达到产品标准的要求。

发动机的工况特点是高温、高压、高速,所以车用机油最重要的使用性能是高温氧化安定性、清净分散性、极压特性等,反映这些性能的重要指标有总碱值、添加剂元素钙、锌、磷的含量等。因为这些指标涉及生产配方的商业秘密,所以在相关的产品标准中只标注为“报告”值,未规定明确的数据,所以一般质检机构不检测这些项目。然而这些指标对机油而言远远比上述那六项理化指标更重要,更能反映机油的高温使用性能。在发动机失效分析中是必不可少的检测项目。

润凯实验室对来自江苏、上海、浙江、广东、北京、湖北、四川、甘肃的数种送检的原包装新机油,按发动机油监测套餐项目进行了检测,此外还增加了皂化值的测试,结果汇总见表1


项目

四川油

南京油

上海油

江苏油

湖北油

广东油

浙江油

运动粘度100℃mm2/s

20.90

18.78

18.94

13.27

——

——

——

粘度指数

131

121

116

144

——

——

——

总酸值mgKOH/g

3.16

3.12

4.80

__

4.97

5.28

4.83

总碱值mgKOH/g

4.28

0.71

0.44

0.18

1.23

0.23

0.90

皂化值mgKOH/g

18.7

42.6

78.8

125

50.9

62

66

红外光谱分析

植物油

植物油

植物油

植物油

植物油

植物油

植物油

元素分析 mg/kg

Ca

Zn

P

 

 

909

202

175

 

 

71

14

25

 

 

87

45

181

 

 

17

19

46

 

 

542

60

164

 

 

4.7

9.0

50

 

 

12.8

31

28


注:应客户要求部分项目不做检测,上表中以“——”表示。

 

从上表列出的结果看出,这些机油的共同特点在于粘度指数都很高,总酸值比正常机油高出许多,而总碱值却明显偏低,主要添加剂元素Ca、Zn、P的含量过低,皂化值普遍很高。红外光谱分析明显可见这些机油的主要成份均为植物油(见图3-4)。


车用发动机润滑故障诊断分析

图3.正常机油红外光谱图


车用发动机润滑故障诊断分析

 图4.含植物油的发动机油红外光谱图


 综上所述,这些机油基础油是选用了植物油,而植物油的致命缺点正是高温氧化安定性差,在高温下极易氧化变质生成胶质,这些胶质用一般溶剂和清洗剂极难清洗。而这些机油另一特点几乎都没有或只有极低含量的碱性剂。可以确认这些油都是伪劣机油,加了这些含有植物油的伪劣机油的车辆一旦上路,极可能出现严重的交通事故,后果不堪设想。当年出现这种情况是由于国内外市场供应的基础油价过高,一些中、小润滑油生产企业为求生存,向一些基础油生产厂家低价进货,而这些低价基础油大多是掺了植物油的产品。

如何鉴别市售机油的真伪,有时可以采用一些简易方法快速辨别。首先可从外观上先做简单识别:观察油样是澄清透明还是浑浊。有悬浮物、沉淀物、有颗粒杂技的机油,肯定是不合格产品。对机油的颜色要做具体分析,因内燃机油是由基础油加入几种颜色较深的添加剂调合而成,添加剂加量范围为3%—12% ,通常对同一粘度级别油来说,高档油的添加剂加量较大,颜色较深,中低档油的添加剂加量少,颜色较浅。对同一质量等级的油品来说,单级油比多级油的颜色要深一些。有人认为颜色浅的机油是好油,这是不确切的。加有植物油的机油一般颜色较浅。还有人习惯用手指来触试机油粘度仅凭手感确定机油质量,这也是不科学的。

  另一简单而相对准确鉴别真假机油的方法是通过对一、二个重点项目,如碱值、添加剂元素(主要是钙、锌、磷、镁)含量进行定量分析,了解机油里主要添加剂的加入量,即可判断机油使用性能的好坏。发动机工作时由于汽缸、活塞等部件要承受高温,植物油抗高温氧化性能差,易产生高温结焦,生成胶质、漆膜和积碳等物质,且在高温下植物油易发生分解,产生有害的酸性物质,导致汽缸、轴瓦、进排气阀等关键零部件腐蚀、磨损,出现拉缸、烧瓦、油路堵塞等事故。机油是否加有植物油,一般通过红外光谱和皂化值检测很容易查出。车用机油质量指标已有明确的国家标准(GB/T 11122-2006),该标准规定了多达二十余项的检测指标。但对市售机油质量的好坏,并不需要按此产品标准逐项去测,那样花费代价太大,也无必要。但对个别的重要性能指标却是一定要测的。油液监控检测中心诊断工程师必须对油品的组成及性能有足够的了解,才能做好发动机油的鉴定工作。


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