摘要：随着节能减排技术的发展，发动机柴油化的应用越来越广泛。柴油发动机是车辆的核心，而柴油机机油的老化问题对柴油发动机的影响不可忽视。本文阐述了柴机油老化问题的原因，危害以及防治措施，为解决柴机油老化提供参考。
关键词：柴油机；机油老化；原因；危害；措施；使用
一．柴油机机油老化的原因
在柴油机工作过程中，柴油机机油老化就其原因有两个主要方面：机油的氧化及机油中不溶物的增加。两者能够不同程度的增加机油的粘度，使机油失效。现作如下分析：
（1）随机油自身氧化程度的加深，其品质在使用过程中变坏失效，导致不溶物的生成量增加。
（2）燃料燃烧对机油老化的影响
①在柴油机工作过程中，燃料与空气混合时间极短，实际不可能混合的完全均匀，导致燃料不可能完全燃烧，缸内会出现不完全燃烧产物，缺氧的燃料在高温高压环境下会发生裂解、脱氢，最后生成碳烟粒子。这些碳烟在降温过程中会吸附各种不完全燃烧产物（如HC）和构成微粒（PM）。最终形成混合物主要成分是石墨化炭黑，大小约20~50nm，附着在气缸上的炭黑会随着活塞油环上下的刮油运动进入机油，炭黑在机油中是固体不溶物的形式[1]。
②由于柴油发动机的工作状况不同，导致柴油燃烧后废气所含的成分不同。鉴于曲轴箱密封性可能导致废气与机油接触，例如：废气中含有的NOX的含量越多，用于中和酸性燃烧产物的添加剂的消耗量也就越多，使得机油成分有所变化，而导致机油老化。
③柴油机工作过程中，部分未燃烧的氧化燃油会馏份到汽缸壁上，进入机油当中起氧化作用。
（3）燃烧产物对机油老化的影响
燃油燃烧生成的氧化铁和氧化钒以及金属的环烷酸盐等,在高温下都是活性很高的氧化催化剂，可以使机油氧化，加速机油老化。
（4）金属屑对机油的催化氧化
①在柴油发动机新造出厂时，柴油机内残余有部分磨合油。虽然已经在使用前，更换了新机油，但仍有磨合油存在。在残余磨合油当中存有制造生产摩擦副产生的金属屑，金属屑又在新机油与磨合油的混合物中充当催化剂，加速了氧化物等物质生成，增加了机油中不溶物的数量。
②柴油机在使用的过程中，由于金属部件的磨损，损落在机油中的金属屑同样会对机油的氧化变质起催化作用。在磨损的金属中,铜对机油老化影响最大,催化作用铁是铜的20%,其它金属的催化作用不明显。
（5）工作温度对机油老化影响
机油的氧化速度随温度的提高而增大。从化学动力学观点推论,温度每升高10摄氏度,机油的氧化速度就提高1倍左右。
二．柴油机机油老化的危害
由柴油机机油老化的原因中可知，机油的老化危害有如下几点：
（1）由机油的氧化引起的机油老化，使得柴油机具有较大的机油质量敏感度和更小的的机油更换周期。
（2）由燃油不完全燃烧引起的机油老化，使机油中掺杂炭黑成分。机油掺杂炭黑危害主要有：
①加剧发动机的磨损；炭黑本身就是一种磨料，润滑油中炭黑对柴油机磨损主要表现在缸套-活塞部分和进气阀系部分，同时炭黑可能吸附一些燃烧产生的酸性物质，产生腐蚀磨损；②使润滑油粘度增大，流变性变差，润滑性能受损，机油中的炭黑与形成胶质的氧化物凝聚成高粘度网状结构的大颗粒时会使机油粘度急剧增加；
③炭黑引起的大颗粒物会造成滤网堵塞，影响发动机正常工作。
④发动机本身会有漏气量，炭黑一旦进入油底壳中，就很快与机油混合并随着机油一起在发动机中循环，造成对油品性能的损坏进而造成发动机非正常运转，缩短发动机寿命。
（3）机油含有的金属屑不仅引起的机油老化，而且可会与机油一起参与发动机润滑，严重时会导致摩擦损耗作用大于机油润滑作用，加剧发动机磨损。
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三．柴油机机油老化的防治措施
根据以上机油老化原因，可以得出以下防治机油老化的措施：
（1）针对机油的氧化引起的老化，可以在机油中加入适当剂量的添加剂以改进油品性能，以及粘温特性。
（2）基于燃料的不完全燃烧造成的机油老化问题，可以优化燃烧室形状，配以合适喷油器，优化进排气系统，使得燃油喷射的更加合理，燃油与空气混合的较为均匀，可燃混合气燃烧更加充分，降低燃烧废气的酸性成分。
（3）提高燃烧室的密封性，可一定程度上防止炭黑、废气、氧化燃油馏份和部分金属磨损物进入油底壳，与机油参混，引起不必要的机油老化问题。
（4）对于机油中不溶物引起的机油老化情况：
①适当增加机油的检测次数，及时掌握机油老化情况，做到换油准确。
②及时清洗机油滤清器滤网，发现机油滤清器前、后压差大于0.1 MPa时,更换滤芯。
③及时清洗离心精滤器滤网，可以改造离心精滤器结构，如增加通气孔结构，以便随时观察、掌握并清除机油中过多的不溶物。
④可以适当增加离心精滤器的数量，加强对机油的净化程度。
（5）由温度引起的机油老化，可以在满足功率需求（动力性）的情况下，尽可能的降低发动机功率，可使得发动机温度有所下降，降低温度对机油老化的影响；尽量避免机油在高温情况下长时间工作，做好通风冷却工作。
四．柴油机机油的正确使用
1.柴油机机油的选用
一般柴油机机油在柴油机运行工作过程中，起到润滑减磨、冷却降温及清洗作用。柴油机选用要根据柴油机实际的工作情况，工作部件金属材料的减磨及顺磨等性质，密封及运动精确性，进行综合考虑选取。一般选用规则如下:
（1）负荷高，转速低的发动机一般选用粘度较大的柴机油。
（2）温度高，选用粘度较高的柴机油。
（3）新发动机选用粘度小的柴机油。
（4）优先选择粘度级别低的柴机油。 一般在保证发动机正常润滑的前提下，应尽可能选用粘度低一些的柴机油。
2.柴油机机油的使用
柴油的正确使用，可以降低机油的使用量，减少发动机的磨损量，起到良好的降温、清洗作用，进而可降低油耗。
（1）要做到定期更换机油，并且在发动机有余热状态下更换；
（2）更换前后要保证油面正常；
（3）保持曲轴箱通风良好，及时带着机油多余热量；
（4）注意滤清器的保养，定期更换机油滤清器滤芯，防止水分混入机油。
3.柴油机机油的更换事宜
柴油机在使用一段时间后，机油会老化变质及掺杂一些不溶物，要及时进行更换。目前，我国柴油机机油更换周期会在使用说明书中标出，一般的柴油机机油更换周期是200~500h。但如下情况会缩短机油的更换周期：
（1）在灰尘较多的道路上行驶的机车和在粉尘较多的环境中作业的柴油机。由于有较多的灰尘通过空气滤清器进入气缸，加剧了柴油机的磨损。
（2）经常在潮湿环境中作业的柴油机。曲轴箱内易凝结水滴，水滴渗入机油中易使机油乳化变质。
（3）柴油机经常在小油门，轻负荷下运转，柴油不能充分雾化、燃烧，易从缸壁流入油底壳，稀释机油。
（4）经常在严寒地区作业的柴油机，气缸内的柴油也易于凝结并混入机油中，降低机油的润滑效果。
（5）经常在沿海地区作业的柴油机。由于空气中水汽含盐分浓度较高，柴油机零件腐蚀加快，机油易变质。
参考文献：
[1]赵刚,冯新泸,何奇.柴油发动机机油中烟炱的危害及检测方法[J]. 计量与检测技术.,2006,33(3):14-16
[2]张敏星.东风4D型客运机车机油老化原因与防治办法[J].铁路运营技术，2004,1.
[3]易再生.机油稀释、老化的原因分析与改善措施[J].内燃机车，2004,11.
[4]吕青柳.浅谈柴油机机油的合理使用[j].农业机械技术使用与维修，2009,12.
论文作者:王宗松 唐娜 王广宇 邢亚楠
论文发表刊物:《科技中国》2016年7期
论文发表时间:2016/10/19
标签：机油论文; 柴油机论文; 发动机论文; 磨损论文; 粘度论文; 炭黑论文; 金属论文; 《科技中国》2016年7期论文;