内燃机油使用中质量分析与发动机故障判断

陈毅

摘要：内燃机油的质量直接影响到船舶发动机的使用状况，必须进行严格管控。内燃机油的使用时间越长，质量问题也会愈发增多，影响其使用效果，严重时还会损伤发动机。内燃机油流经发动机的各个部位，包含发动机磨损产生的大量金属颗粒。对机油中的金属颗粒进行分析，可以较好地显示发动机的磨损状态，辨别出异常磨损状况。

关键词：内燃机油;发动机;质量分析

0  引言

近年来我国的对外贸易和渔业发展越来越快，船舶航行的范围越来越广，相关技术要求也越来越高。内燃机油在航海船舶中起到十分重要的发动机润滑作用，要保证船舶航海安全，就必须做好内燃机油质量管控工作。此外，通过分析机油中的金属颗粒状态，也可以有效判断发动机的磨损状况，及早发现并排除发动机故障。

1  内燃机油的质量问题

内燃机油在使用较长时间后，由于自身化学成分的改变和污染物的累积，润滑质量会逐渐下降，从而影响其使用效果;严重时还可能导致发动机出现故障。

内燃机油的化学成分改变主要是由于空气中的水分或其他物质进入发动机曲轴箱中，导致机油发生氧化反应。而发动机长期处于高温状态下，又会进一步加快氧化反应，使得机油质量下降。

内燃机油中常见的污染物主要是空气中的粉尘颗粒、发动机磨损产生的金属颗粒以及发动机中的不完全燃烧产物。污染物的累积首先会降低机油的黏度，使其质量下降;其次还可作为催化剂，加快机油的氧化反应;更加严重的是，混杂污染物的机油还可能导致发动机磨损，产生故障。

有时，由于发动机密封不严，其他一些物质如燃油、水等也会渗入机油当中，使机油的黏度下降，在冬季水分结冰，还会进一步降低机油的润滑能力。

2  内燃机油的质量分析

要防范内燃机油的质量下降问题，就必须在使用过程中不断进行质量分析，及早发现隐患。

2.1 采集样本

质量分析的第一步是采集机油样本。采集样本的根本原则是要保证样本的代表性。首先样本不宜过少，应当控制在60mL以上;其次样本要能够反映机油中杂质的一般情况，不应选取杂质明显过少或过多的部分。

采集样本时应当保证机油温度在40摄氏度以上、同时转速适中，否则无法保证杂质混合均匀。采样时，第一次抽取的油样往往代表性较差，不宜选用;最好选用第二次或第三次抽取的油样。

2.2 样本分析

采样完成后，即可使用各类分析设备进行质量分析。专业的分析设备往往成本较高，许多地区不具备相应条件，可以采用油滴斑点法进行快速分析。当机油滴到滤纸上时，最初形成的小圈为油心圈，而后依次向外扩散，产生清净圈、分散圈和扩散圈，其中清净圈主要显示机油的洁净程度，分散圈显示机油的分散能力，扩散圈反映机油当中碱性添加剂的含量。分析样本时，要综合观察每个区域的状态，以判定机油的质量。（表1）

2.3 其他注意事项

机油的质量分析应当每50小时进行一次，否则间隔时间太久，容易产生质量隐患。质量分析完成后，若发现油质较差，应尽快采取相应措施，防止油质下降影响发动机正常使用。

3  发动机的故障判断

内燃机油流经发动机的各个部位，包含发动机磨损产生的大量金属颗粒。对机油中的金属颗粒进行分析，可以较好地显示发动机的磨损状态，辨别出异常磨损状况。

3.1 制成谱片

目前主要采用铁谱仪对机油中的金属颗粒进行分析。铁谱仪的工作原理是通过磁力将机油中的各类金属颗粒分离出来，并将其排列在透明基片上，制成铁谱片。然后，再用显微镜观察谱片上的金属颗粒形态，以判断发动机的磨损状况。

3.2 金属颗粒分析

正常状况下机油中包含的金属颗粒主要是黏着磨损颗粒和疲劳磨损颗粒。黏着磨损颗粒一般较小，外形为鱼鳞状。疲劳磨损颗粒一般不超过3μm，最大不超过10μm，外形为球状，沿磁力线整齐排列。谱片上出现这两类颗粒均属于正常情况，无需维修或更换发动机。

异常颗粒则包括切削颗粒、腐蚀颗粒、有色金属颗粒、杂质颗粒、氧化物颗粒等众多类型。当谱片上出现异常颗粒时，说明发动机已出现故障，应当立即采取相应的维修措施。

切削颗粒包括弯曲条状和螺旋状两种形态，当谱片上出现切削颗粒时，说明油膜已遭到破坏，或存在坚硬杂质。

腐蚀颗粒的大小一般为1至2μm，呈散沙状，分布在谱片各处。腐蚀颗粒的出现可能是由于发动机老化程度较为严重，或机油的酸性较强。

有色金属颗粒主要包含白色（铝）、黄色（铜）等类型，排列方式没有规律。谱片上若出现铝颗粒，则说明活塞环出现严重磨损，需要进行更换。若出现铜颗粒，这说明连杆中的合金层出现磨损。

杂质颗粒主要呈现晶体形态，颜色透明。谱片上出现杂质颗粒则说明空气不能有效过滤，应更换滤清器。

氧化物颗粒主要包括红色（三氧化二铁）、黑色（四氧化三铁）等类型。其中，三氧化二铁主要来自铁锈，四氧化三铁主要来自铁的燃烧。谱片上出现氧化物颗粒时，说明发动机上的铁制螺栓可能出现松动，需进行更换。

4  结语

对内燃机油进行质量分析，首先要注意保证样本的代表性。分析方法既可以采用专业的检测设备，也可以使用油滴斑点法进行快速分析。机油的质量分析应当每50小时进行一次，否则间隔时间太久，容易产生质量隐患。采用铁谱仪将机油中的金属颗粒分离出来，可制成铁谱片，以观察发动机的磨损状态。当谱片上出现异常颗粒时，说明发动机已出现故障，应当立即采取相应的维修措施。

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