汽车发动机润滑油换油期的确定

    【换油期确定方法分析比较】

    --推荐换油期

    汽车制造厂根据内燃机结构特性、运行条件和润滑油的品质经过试验或参考同类产品确定固定的换油期，以推荐用户使用。它指明所用的油品，行驶多少里程(时间)就要换油，以保证内燃机正常工作和达到规定的使用寿命。这一类换油期，以保证内燃机安全运转为目的，并考虑了不同工作条件和环境等情况，在内燃机技术状况正常条件下使用保留了较大的安全系数，偏于保守。事实证明，实际达到换油指标的里程比推荐的换油里程延长1至2倍是完全可能的。例如，某车型，按规定使用SD级油，推荐8000公里换油，而上海石油商品应用研究所通过多台车的行车试验，结果表明，SD级油在某车上行驶20000公里，发动机磨损仍正常。因此，汽车制造厂推荐的换油期，只能作为用户换油的参考依据，不能作为换油的标准。

    --推荐换油期并另附换油里程图

    在润滑油衰变规律研究过程中，人们发现润滑油消耗量小时，内燃机曲轴箱在用油的氧化产物浓度大，突变点明显，且较长的里程后才出现；润滑油消挺量大则浓度小，突变点不明显且里程短。1989年有关国际会议上有人注意到这个问题并提出了平均油龄(Aveyge Oilage简称AOA)的概念和计算方法。如J.R.Fillyahite等在CEC(欧洲润滑油协调会)会议上提出计算方法

    AOA=V/a(1-e(-at/v))

    式中t为运行时间；a为润滑油耗量；v为润滑油容量。

    从以上的计算时间可以看出，真正油龄与实际行驶里程相差很大。机油消耗较大时，即使换油期大大延长，其平均油龄增加缓慢，越到后面增加越慢，也就是由于加新油多，使曲轴箱内的油一直处于半新半旧状态。为此，有关研究人员提出建议，对润滑油消耗较大的车辆，延长换油期不但对节省油的意义不大，也由于其油龄并不延长而不能发挥油品的潜力，应控制换油期。

    美国康明斯发动机以及国外其他发动机公司，注意到这个问题后，在推荐换油期时，另附有依据具体条件的换油里程图，用户可依据润滑系统的容量和润滑油消耗量与燃油消耗量的比率，按图表查找换油期。以上这种方法，既推荐固定的换油期，又附有依据燃油耗、润滑油耗及润滑油容量三参数变化的换油里程图，比单一推荐换油期更趋合理。

    ---按在用油理化指标限定值确定换油期

    为了合理确定在用油理化指标限定值，国内外都进行大量的研究工作，具体标准各国不尽相同。我国1994年颁布的换油指标主要有，运动粘度、水分、闪点、酸值、正戊烷不溶物、总碱值等。这种方法不规定固定的换油期，要求用户在使用过程中对油品的性质实行定期监测，当使用中有一项指标达到换油指标时就应更换新油。它是建立在以主要理化指标实际变化的基础上的，显然，比推荐换油期合理。此法可通过快速油质分析仪器对油品进行检查，简单易行，对防止在用油过度变质等而导致发动机损坏有较大作用。但是，这种方法也不尽完善，因为在用油变质情况受发动机工况变化的影响，导致各理化指标对润滑油变质的灵敏性反应不一。例如，粘度、闪点的变化不仅与油品氧化、硝化有关，而且与燃油稀释有关。因此，在发动机工况不正常的情况下，理化指标的变化，不能反映出油品真实的老化变质情况，还需要发展一些新的试验方法，并结合润滑油衰变规律、机件磨损规律的探讨，从而得到更合理的换油期。

    【确定换油期的其他方法】

    --用铁谱技术分析确定换油期

    铁谱技术是一种近年来发展较快的从润滑油中分离并检测磨损颗粒的新技术。目前，已广泛应用于机械工况监测、磨损机理研究等领域，它不仅能检验在用油中磨损颗粒的浓度、大小，而且能了解颗粒的形貌及组成，从而更深入地认识磨损颗粒的过程和机理。大量试验表明，润滑油中的磨损颗粒携带有关机械磨损状态的详细信息，这些信息通过磨损颗粒的浓度、尺寸、形状及组成表现出来。根据这些特征，可以断定零件所处的磨损状态以及该状态下发生的磨损类型，可以定量地分析磨损的严重程度，检测出运行中机械的不正常情况，考察油品对机械的适用性及在使用过程中的质量衰变规律，从而科学合理地制定换油指标，确定换油期。

    铁谱分析的不足，是不能反映非铁合金零件的磨损，而且分析结果受操作者主观因素的制约，手续较复杂，时间较长，成本较高，目前主要应用于大型机械磨损监测和磨损机理研究。要使其适应汽车运输部门现场监测的需要，还需在提高分析精度，简化分析手续，加快分析速度，减少分析成本方面作出进一步努力。

    --用红外光谱分析确定换油期

    润滑油在使用中不断氧化、降解，其老化产物含量不断增加，增加到一定程度后会急剧上升，此时即需要换油。用红外光谱可测定在用油中氧化物、硝化物的生成量以及添加剂的降解量，可以了解油品真实的老化变质规律，确定油品真实的换油期。此外，还有采用微孔薄膜过滤、原子吸收(发射)光谱、光度计、示综原子等方法对在用油进行测定分析，从而确定换油期。但是，这些分析油样的费用较高。试验设备也不易普及。

    综上所述，为了合理确定换油期，对油品的衰变规律和发动机的磨损规律进行了大量的研究，形成了多种确定换油期的方法，但是，都难以满足广大汽车用户的实用要求。

    【换油期确定方法的发展趋势】

    随着人们对换油期研究的不断深入，发现汽车发动机润滑油换油期的确定方法不仅要科学合理，而且更要实用，才能全面推广满足用户实用要求。为此，近年来国外有关研究人员开始着重考虑研究实用性强的可装在润滑油系统上的传感器，从其驾驶室仪表指示值来指导用户何时该换油。这类传感器主要有以下三种。

    --特殊油压传感器

    它是利用油的压力与粘度变化成正比关系，通过温度修正来指导换油时期的。当在用油在某一温度范围内粘度变化达到预先设计的换油指标。其压力值即超过正常工作范围而表明要换油。此法仅限于粘度单一指标的反映，范围过窄。

    --油温效应传感器

    E.Sehwarty等通过数据统计得出油温与油的老化、碱值变化等有一定的依从关系，由此根据大量的试验数据组成数学模型，建立了将发动机转速及油温输入计算机而指示换油的关系。此法对正常条件下运行的汽车有较好的指导性，但对不正常情况，如用油不当、因水分及机械杂质等使油变质就难以适应。

    --电压传感器

    油老化程度与油的导电性变化有相关性。润滑油是电的不良导体，它在使用中理化指标的变化如酸碱值、不溶物含量、添加剂的消失、老化产物浓度增加等都使油的导电值发生变化。以此原理出发，发展了多种不同的传感器，装在发动机上的传感器是电极，仪表上指示输出电压的变化，在电压从平缓发展到急剧变化时即需换油。原理虽然不复杂，但达到实用阶段却很困难，因为影响油导电性的因素很多，如油的配方、发动机润滑油中的各种介质等，Hansheng LEE等采用晶体管构造的指状组合型双电极组成的传感器，装在发动机的量油尺上，对不同质量的油，在不同机型及不同工况下都做了试验，认为效果不错。Komatiu公司制出一种由“银”、“铱”及“参考(参考为非纯金属材料电极)”三种电极组合的传感器，认为银电极对添加剂消耗很敏感，铱电极对酸值变化很敏感，传感器得到三个电压讯号：V1(铱/参考)、V2(银/参考)及V3(铱/银)，这些数据进行处理后可指示换油。上述研究已进入实用阶段，进行了大量的台架试验及行车试验，并发表了一些专利(U.SPATENT4847768.5071527.5146169.5200027等)，但要做到对不同配方的油品在不同机型及不同工况下均能适用，还需做大量的研究工作。

    指导换油期的研究工作，经历了从简到繁的过程，现在已进入了从繁到简阶段。今后的研究方向应以合理性为基础，实用性为重点。合理性的标准要建立在确保汽车发动机可靠润滑，运行良好，延长使用寿命，减少维修费用的前提下，尽可能地发挥油品使用效率，延长换油期实用性是衡量研究成果能否全面推广产生巨大经济效益的关键。只有两者有机结合，才是换油期研究的归宿。