內燃機油使用中質量分析與發動機故障判斷

陳毅

摘要：內燃機油的質量直接影響到船舶發動機的使用狀況，必須進行嚴格管控。內燃機油的使用時間越長，質量問題也會愈發增多，影響其使用效果，嚴重時還會損傷發動機。內燃機油流經發動機的各個部位，包含發動機磨損產生的大量金屬顆粒。對機油中的金屬顆粒進行分析，可以較好地顯示發動機的磨損狀態，辨別出異常磨損狀況。

關鍵詞：內燃機油;發動機;質量分析

0? 引言

近年來我國的對外貿易和漁業發展越來越快，船舶航行的范圍越來越廣，相關技術要求也越來越高。內燃機油在航海船舶中起到十分重要的發動機潤滑作用，要保證船舶航海安全，就必須做好內燃機油質量管控工作。此外，通過分析機油中的金屬顆粒狀態，也可以有效判斷發動機的磨損狀況，及早發現并排除發動機故障。

1? 內燃機油的質量問題

內燃機油在使用較長時間后，由于自身化學成分的改變和污染物的累積，潤滑質量會逐漸下降，從而影響其使用效果;嚴重時還可能導致發動機出現故障。

內燃機油的化學成分改變主要是由于空氣中的水分或其他物質進入發動機曲軸箱中，導致機油發生氧化反應。而發動機長期處于高溫狀態下，又會進一步加快氧化反應，使得機油質量下降。

內燃機油中常見的污染物主要是空氣中的粉塵顆粒、發動機磨損產生的金屬顆粒以及發動機中的不完全燃燒產物。污染物的累積首先會降低機油的黏度，使其質量下降;其次還可作為催化劑，加快機油的氧化反應;更加嚴重的是，混雜污染物的機油還可能導致發動機磨損，產生故障。

有時，由于發動機密封不嚴，其他一些物質如燃油、水等也會滲入機油當中，使機油的黏度下降，在冬季水分結冰，還會進一步降低機油的潤滑能力。

2? 內燃機油的質量分析

要防范內燃機油的質量下降問題，就必須在使用過程中不斷進行質量分析，及早發現隱患。

2.1 采集樣本

質量分析的第一步是采集機油樣本。采集樣本的根本原則是要保證樣本的代表性。首先樣本不宜過少，應當控制在60mL以上;其次樣本要能夠反映機油中雜質的一般情況，不應選取雜質明顯過少或過多的部分。

采集樣本時應當保證機油溫度在40攝氏度以上、同時轉速適中，否則無法保證雜質混合均勻。采樣時，第一次抽取的油樣往往代表性較差，不宜選用;最好選用第二次或第三次抽取的油樣。

2.2 樣本分析

采樣完成后，即可使用各類分析設備進行質量分析。專業的分析設備往往成本較高，許多地區不具備相應條件，可以采用油滴斑點法進行快速分析。當機油滴到濾紙上時，最初形成的小圈為油心圈，而后依次向外擴散，產生清凈圈、分散圈和擴散圈，其中清凈圈主要顯示機油的潔凈程度，分散圈顯示機油的分散能力，擴散圈反映機油當中堿性添加劑的含量。分析樣本時，要綜合觀察每個區域的狀態，以判定機油的質量。（表1）

2.3 其他注意事項

機油的質量分析應當每50小時進行一次，否則間隔時間太久，容易產生質量隱患。質量分析完成后，若發現油質較差，應盡快采取相應措施，防止油質下降影響發動機正常使用。

3? 發動機的故障判斷

內燃機油流經發動機的各個部位，包含發動機磨損產生的大量金屬顆粒。對機油中的金屬顆粒進行分析，可以較好地顯示發動機的磨損狀態，辨別出異常磨損狀況。

3.1 制成譜片

目前主要采用鐵譜儀對機油中的金屬顆粒進行分析。鐵譜儀的工作原理是通過磁力將機油中的各類金屬顆粒分離出來，并將其排列在透明基片上，制成鐵譜片。然后，再用顯微鏡觀察譜片上的金屬顆粒形態，以判斷發動機的磨損狀況。

3.2 金屬顆粒分析

正常狀況下機油中包含的金屬顆粒主要是黏著磨損顆粒和疲勞磨損顆粒。黏著磨損顆粒一般較小，外形為魚鱗狀。疲勞磨損顆粒一般不超過3μm，最大不超過10μm，外形為球狀，沿磁力線整齊排列。譜片上出現這兩類顆粒均屬于正常情況，無需維修或更換發動機。

異常顆粒則包括切削顆粒、腐蝕顆粒、有色金屬顆粒、雜質顆粒、氧化物顆粒等眾多類型。當譜片上出現異常顆粒時，說明發動機已出現故障，應當立即采取相應的維修措施。

切削顆粒包括彎曲條狀和螺旋狀兩種形態，當譜片上出現切削顆粒時，說明油膜已遭到破壞，或存在堅硬雜質。

腐蝕顆粒的大小一般為1至2μm，呈散沙狀，分布在譜片各處。腐蝕顆粒的出現可能是由于發動機老化程度較為嚴重，或機油的酸性較強。

有色金屬顆粒主要包含白色（鋁）、黃色（銅）等類型，排列方式沒有規律。譜片上若出現鋁顆粒，則說明活塞環出現嚴重磨損，需要進行更換。若出現銅顆粒，這說明連桿中的合金層出現磨損。

雜質顆粒主要呈現晶體形態，顏色透明。譜片上出現雜質顆粒則說明空氣不能有效過濾，應更換濾清器。

氧化物顆粒主要包括紅色（三氧化二鐵）、黑色（四氧化三鐵）等類型。其中，三氧化二鐵主要來自鐵銹，四氧化三鐵主要來自鐵的燃燒。譜片上出現氧化物顆粒時，說明發動機上的鐵制螺栓可能出現松動，需進行更換。

4? 結語

對內燃機油進行質量分析，首先要注意保證樣本的代表性。分析方法既可以采用專業的檢測設備，也可以使用油滴斑點法進行快速分析。機油的質量分析應當每50小時進行一次，否則間隔時間太久，容易產生質量隱患。采用鐵譜儀將機油中的金屬顆粒分離出來，可制成鐵譜片，以觀察發動機的磨損狀態。當譜片上出現異常顆粒時，說明發動機已出現故障，應當立即采取相應的維修措施。

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