朱鏡瑾
摘 要:潤滑油是發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的必要保障,潤滑油在發(fā)動(dòng)機(jī)中的工作環(huán)境較為惡劣,高溫及運(yùn)動(dòng)副相互摩擦產(chǎn)生的金屬顆粒等都會(huì)對(duì)潤滑油產(chǎn)生催化作用,從而使?jié)櫥筒粩嘧冑|(zhì),產(chǎn)生各種沉積物。沉積物又會(huì)不斷地污染潤滑油,形成惡性循環(huán),進(jìn)而影響潤滑油的潤滑效果。所以,要想保證發(fā)動(dòng)機(jī)在復(fù)雜的條件下正常工作,就要求發(fā)動(dòng)機(jī)用潤滑油有較好的清凈分散及抗氧化能力。這就需要潤滑油經(jīng)過深度精制,并加合適的添加劑。
關(guān)鍵詞:潤滑油;沉積物;添加劑
中圖分類號(hào):U464 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-8937(2014)26-0001-02
發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),它的主要摩擦副活塞環(huán)與缸套、曲軸與主軸瓦、連桿與連桿瓦、凸輪與挺桿之間,都在相對(duì)地運(yùn)動(dòng)和摩擦,并且這些部件經(jīng)常在高速、高溫和高壓下運(yùn)轉(zhuǎn),運(yùn)行環(huán)境相當(dāng)惡劣。如果這些部件得不到適當(dāng)?shù)臐櫥蜁?huì)造成金屬之間的干摩擦,不僅會(huì)消耗很多動(dòng)力,甚至?xí)斐蓛蓚€(gè)接觸面的金屬磨損、融化,使機(jī)件卡住。所以發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),必須使用合適的潤滑油。
潤滑油是基礎(chǔ)油和添加劑嚴(yán)格按一定比例調(diào)配而成,其中發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油是潤滑油當(dāng)中要求較高的一種油品,發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油的主要作用是潤滑、冷卻、清潔、密封和防銹、防腐蝕。
1 發(fā)動(dòng)機(jī)中沉積物的性能和危害
發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油所處環(huán)境比較惡劣,易在高溫作用下發(fā)生氧化、聚合、縮合等一系列變化,在活塞頂部形成積碳,在活塞側(cè)面形成漆膜,在曲軸箱中產(chǎn)生油泥。
1.1 積 碳
積碳的成分與發(fā)動(dòng)機(jī)使用的燃料和潤滑油有很大的關(guān)系。積碳外觀是一種堅(jiān)硬,從黑到灰白的炭狀物,它是燃燒不完全或是潤滑油竄入燃燒室在高溫下分解的煙炱等物質(zhì)。這些物質(zhì)沉積在活塞頂部、燃燒室周圍等部位形成積碳,其主要危害有:
①使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生爆震的傾向更大。②積碳容易在燃燒室中形成高溫顆粒,使造成混合氣點(diǎn)火提前,造成發(fā)動(dòng)機(jī)功率損失2%~15%。③火花塞電極之間的積碳會(huì)使火花塞短路,從而引起功率下降和燃料消耗增大。④排氣閥附近的高溫積碳會(huì)使閥或閥座燒蝕。⑤積碳掉到曲軸箱中能引起潤滑油變質(zhì)并會(huì)堵塞過濾器等。⑥活塞環(huán)槽的積碳把活塞環(huán)頂出,也使活塞位置不正,增加機(jī)油消耗,增加缸套磨損。
1.2 漆 膜
漆膜是一種堅(jiān)固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(jīng)氧化、聚合生成的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等高分子的烴類聚合物。它的形成機(jī)理可分為油品氧化和油液“微燃燒”兩類,產(chǎn)生的部位主要是活塞環(huán)區(qū)、活塞裙部及內(nèi)腔。
漆膜的危害:
①漆膜在發(fā)動(dòng)機(jī)工作的熱狀態(tài)下是一種粘稠性物質(zhì),會(huì)使運(yùn)動(dòng)副之間的間隙減少,從而增加摩擦,甚至?xí)l(fā)生粘連現(xiàn)象。
②漆膜散熱不良,導(dǎo)致油溫升高,加速油品變質(zhì)。
③漆膜附著顆粒,導(dǎo)致機(jī)件之間磨粒磨損。
④漆膜還會(huì)堵塞油環(huán)及活塞上的油孔,造成機(jī)油耗量上升。
⑤有的漆膜沉積物混在油中,堵塞供油系統(tǒng),使供油量降低,影響潤滑效果。
1.3 油 泥
油泥是一種棕黑色稀泥狀物,主要沉積在曲軸箱邊蓋、挺桿蓋、油底殼及濾清器等溫度較低的部位。
油泥的危害:機(jī)油粘度的增加,堵塞油路造成供油不足,使摩擦部件得不到潤滑,從而加速零件的磨損,直至發(fā)生故障。
1.4 煙 炱
油中存在的煙炱沉積物是國內(nèi)外近年來出現(xiàn)的新問題,由于排放法規(guī)的不斷嚴(yán)格,發(fā)動(dòng)機(jī)也要不斷改進(jìn)以達(dá)到新要求,制造商在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)上不得不采用一些新技術(shù),比如柴油機(jī)采用排氣循環(huán)裝置(EGR)、延遲噴射燃料技術(shù)等,汽油機(jī)采用燃料直接噴射(DGI),都能很好地改善排放質(zhì)量,但這些措施卻使?jié)櫥椭械臒熿坪看蟠笤黾印?/p>
煙炱是由多種物質(zhì)組成的混合物,是一種炭狀沉積物,其主要成份為石墨化碳黑,它在潤滑油中是以膠體懸浮存在的,其初始大小約30~60 m,煙炱的主要危害:
①大顆粒會(huì)造成濾網(wǎng)堵塞,影響供油。
②煙炱是一種不溶物,懸浮油中使油粘度增大,流動(dòng)變差。
③煙炱本身就是一種磨料,會(huì)加劇機(jī)件磨損,同時(shí)它吸附一些燃燒后酸性物質(zhì),產(chǎn)生腐蝕磨損。
2 發(fā)動(dòng)機(jī)中沉積物的來源及形成過程
發(fā)動(dòng)機(jī)中沉淀物的生成有兩方面的因素:①潤滑油高溫氧化;②含硫燃料燃燒生成的SO2、SO3進(jìn)一步與潤滑油作用生成漆膜和積碳,以下闡述汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中沉積物的形成過程。
柴油機(jī)一般作載重車的動(dòng)力,經(jīng)常處于連續(xù)工作狀態(tài)。柴油機(jī)活塞上的漆膜和積炭主要來源于潤滑油,曾用示蹤原子測定漆膜和積碳的來源,結(jié)果表明漆膜和積碳90%來源與潤滑油的氧化有關(guān)。燃料燃燒不完全的產(chǎn)物只占10%左右,但燃燒產(chǎn)物中的SO2、SO3卻能使?jié)櫥瓦M(jìn)一步磺化氧化,加速漆膜和積碳的生成。實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)燃料的含硫量從0.4%增加到1.0%時(shí),活塞上的沉淀物增加一倍。
汽油機(jī)在高溫條件下生成的沉淀物和柴油機(jī)相似,而在城市中行駛的汽車時(shí)停時(shí)開,發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于低溫條件下運(yùn)行,容易在曲軸箱內(nèi)產(chǎn)生油泥。由于積碳和漆膜是在高溫條件下形成的沉淀物,所以,將潤滑油抑制積碳、漆膜生成的性能稱為高溫清凈劑;油泥是在低溫下形成的,將抑制油泥生成的性能稱為低溫分散性。
3 發(fā)動(dòng)機(jī)中影響沉積物生成的因素
3.1 影響高溫沉淀物生成的因素
發(fā)動(dòng)機(jī)方面:發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓程度、潤滑油溫度及冷卻液溫度對(duì)沉淀物生成的影響比較大。
油品方面:燃料的含硫量和餾分范圍,潤滑油的組成、精制方法、餾分輕重等都與積碳及漆膜的形成相關(guān)。
燃料的餾分越重,活塞上的積碳、漆膜就越多。
與燃料對(duì)沉積物的生成影響相比,潤滑油的性能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)中形成積碳、漆膜的影響更大。一般來說,潤滑油的餾分越大,在發(fā)動(dòng)機(jī)中形成的積碳、漆膜也越多。環(huán)烷基潤滑油比烷基潤滑油生成的沉淀物要多。潤滑油的精制程度也對(duì)積碳、漆膜的生成也有影響,精制適當(dāng),積碳、漆膜的生成就少。但是并不是精制程度越深越好,過分的精制反而使?jié)櫥偷那鍍粜宰儾睢?/p>
3.2 影響油泥生成的因素
影響油泥的生成因素是發(fā)動(dòng)機(jī)的操作條件、燃料和潤滑油的性質(zhì)。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于時(shí)開時(shí)?;蚩辙D(zhuǎn)狀態(tài)時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度較低,燃燒后產(chǎn)生的水蒸氣、CO2、CO、炭末以及燃料的重餾分等落入曲軸箱,使?jié)櫥偷难趸⑹怪榛?,生成不溶于油的油泥?/p>
由于油泥是在低溫下形成的,故與影響積碳、漆膜生成的條件相反,溫度越低,越容易生成油泥。燃料、潤滑油性能對(duì)油泥生成的影響基本與對(duì)生成積碳、漆膜的影響相似。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢使?jié)櫥偷墓ぷ鳁l件越來越苛刻,改善潤滑油品才是關(guān)鍵,因此需要提高潤滑油的清凈分散性以適應(yīng)這種趨勢。
4 減少沉積物的措施
4.1 清凈分散劑抑制沉積物的生成
在發(fā)動(dòng)機(jī)油中加入清凈分散劑添加劑是抑制沉積物生成的主要方法。潤滑油的性能越高,檔次越高,加入的清凈分散劑越多。
清凈分散劑的結(jié)構(gòu),基本上是由親油、極性和親水三個(gè)基團(tuán)組成,由于結(jié)構(gòu)的不同,導(dǎo)致清凈分散劑的性能有所不同,一般來說,有灰添加劑的清凈性較好,無灰添加劑的分散性突出。
清凈分散劑的作用不僅是清凈,還有良好的分散性。它能抑制減少沉積物的生成,使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部清潔,同時(shí)還能將油泥和顆粒分散于油中,另外還能中和油中的酸性物質(zhì)。清凈分散劑的作用概括起來就是分散、增溶、洗滌、中和四點(diǎn)。
4.2 抗氧劑及抗氧防腐劑
氧化是發(fā)動(dòng)機(jī)油降解的根本原因,沉積物的生成、磨損的加劇、泡沫的增加等都與油的氧化有直接的關(guān)系。使用抗氧劑來破壞氧化反應(yīng)中的活性游離基,以控制油品的氧化。
5 結(jié) 語
發(fā)動(dòng)機(jī)中沉積物的來源是燃料和潤滑油的性質(zhì),本文主要闡述潤滑油的性質(zhì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)中沉積物的生成影響從,沉積物的危害,以及減少沉積物生成的措施。
文章首先介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑的性質(zhì)和作用,然后從潤滑油的變質(zhì)導(dǎo)致沉積物的生成方面討論發(fā)動(dòng)機(jī)中沉積物的性質(zhì)及危害。潤滑油的變質(zhì)是發(fā)動(dòng)機(jī)中沉積物生成的主要因素,從改善潤滑油的性質(zhì)出發(fā),從而找出減少沉積物的生成的方法。
總之,從發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件方面來說,保證發(fā)動(dòng)機(jī)在一個(gè)正常的條件下工作,不要使發(fā)動(dòng)機(jī)常處于時(shí)開時(shí)?;蚩辙D(zhuǎn)狀態(tài),這樣就能減少油泥的生成。提高潤滑油的清凈分散性,能夠有效地減少漆膜、積碳的生成。
參考文獻(xiàn):
[1] 王毓民.實(shí)用汽車潤滑技術(shù)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.
[2] 吳曉鈴.潤滑設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.
[3] 王先會(huì).工業(yè)潤滑油脂應(yīng)用技術(shù)[M].北京:中國石化出版社,2009.
[4] 張濱友.汽車燃料和潤滑劑[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2003.
[5] 董雨棻.發(fā)動(dòng)機(jī)高溫沉積物的成因、危害及清除[J].內(nèi)燃機(jī),1993,(3).