摘 要

    工程建設機械用中、重型柴油機機油過量消耗是目前最難以解決的問題之一，而且 不同結構類型、不同使用條件和技術狀況的柴油機，機油的消耗差別也較大，本文針對 機油上竄燃燒室因素的分析，介紹了降低機油消耗的措施和方法。

1 引起機油過量消耗的原因分析
    1.1機油粘度選用不當
    據調查資料顯示，因機油粘度等級選用不當，引起柴油機過度磨損是造成機油過量消耗的主要因 素之一。
    油的粘度越高，油的消耗也相對越少（如圖1），但若油的粘度過高，其殘炭含量較大，凝點較 高，熱氧化安定性，低溫啟動性、潤滑性、洗消作用以及泵送性也較差，極易引發活塞（環）與缸壁 間產生半（干）摩擦，而導致活塞環（氣缸）過度磨損、彈力減弱、粘環以及刮油環回油孔被沉積物堵塞等，造成大量機油竄入燃燒室引起過量消耗。

圖1　機油的粘度與消耗關系

    機油粘度低，流動性、冷卻性及洗消作用較好，但粘度低于一定值時，油消耗會大大增加，因為低粘度機油揮發性高，同時密封性也較差，造成大量消耗及泄露。同時，粘度過低的機油， 由于承載能力低，易使油膜產生破裂；而且還會引起機油壓力明顯下降，使之不能有效泵送到各工作 部位，導致機件得不到正常的潤滑，加速氣缸、活塞環的磨損，增加機油的耗量．圖2為機油粘度與 活塞環、氣缸磨損的關系。

圖2　機油粘度與汽缸(活塞環)磨損關系

    另外，機油壓力過高，機油的消耗量也大（如圖3）；同時，柴油機工作時冷卻液溫度過高，會引 起機油粘度降低，造成機油的揮發，增加機油的消耗（如圖4所示）。

圖3　機油壓力與機油消耗關系

圖4　水溫與機油消耗關系

1.2機油性能品質
    機油的性能品質對機油消耗影響，主要表現在揮發性和抗泡性。試驗表明，油的餾分范圍越輕，揮發性越大，機油的消耗也越大（如圖5）。現代汽車由于對燃油經濟性的要求，廣泛應用低粘度多級機油，以及油溫、機體溫度過高也是造成機油揮發大、油耗增加的主要原因之一。

圖5　機油揮發性與消耗的關系

    抗泡性是指機油在激烈的攪拌過程中抗泡沫形成的能力。泡沫對柴油機的正常工作有很大的危 害，主要表現在使機油的密封性下降；形成絕熱層使傳熱效果下降；使油泵抽空，油路產生氣阻，造 成供油中斷和潤滑效能下降等。從而加速缸壁、活塞和環壁的磨損，引起機油的上竄。
    特別是現代高強度柴油機中泡沫生成趨勢更為嚴重。主要是由于使用條件日趨苛刻，油的變質加速，生成的醇酸老化產物都會助長起泡； 同時，現代機油為了改善潤滑油的各種性能，均含有大量的清凈分散劑，抗氧化腐蝕等性能添加劑， 這些添加劑大都為化學表面活性化合物，也是增長機油起泡的主要因素。 #p#分頁標題#e#

1.3 燃燒室負壓過大
    據文獻記載，在汽缸、活塞、活塞環配合副間隙正常時，引起機油上竄燃燒室的主要因素是燃燒 室負壓過大而致(低于曲軸箱內的壓力)。圖6為某四沖程六缸柴油機，進氣壓力與機油消耗量的關 系。

                                       圖6　進氣壓力與機油消耗的關系
    從圖中可以看到，隨著燃燒室進氣壓力的降低，其機油耗量呈明顯上升的趨勢。柴油機在工作 時，汽缸壁上的機油在活塞（環）“泵油效應” 以及強大壓力差作用下，通過活塞與缸壁，活塞環與環槽之間的間隙被泵入燃燒室，造成機油消耗量劇 增．引起燒燒室負壓過大的主要因素有：
a.空氣濾清器嚴重阻塞。
b.某缸不工作。
c.經常拖啟動或長期利用發動機制動等。
1.4汽缸套熱變形
    柴油機運轉時，當汽缸熱變形超過某一限度時，活塞、活塞環便不能充分適應氣缸的變形量， 在局部會出現較大上油的通路。同時，局部的熱變形還會引發活塞環在高速滑動的過程中出現不規則 的扭曲變形以及懸浮和顫振現象，造成大量機油竄入燃燒室。引起汽缸熱變形的主要因素有：
a.缸套壁厚不均勻或裝配過盈量大。
b.缸套裝入缸體后上平面凸出量過大(濕式缸套)。
c.汽缸體缸套座孔的圓度，圓柱度及垂直度超過規定要求。
d.汽缸蓋螺栓緊固方法不正確或扭力不均勻。
e.柴油機經常在高溫及爆燃狀態下工作等。

1.5轉速及運轉模式變化
    試驗表明，隨著轉速的增高，機油耗量明顯上升(如圖7所示)。

圖7　柴油機轉速與機油耗量關系

    因為活塞、活塞環在與汽缸作相對高速滑動時，其溫度會驟升，從而導致活塞環的彈力及氣密 性下降；同時，高速滑動的刮油環，由于慣性的作用，其控制機油上竄的機能將明顯下降；而且高速 滑動的活塞環還會出現異常的“顫振”和“懸浮’現象。
    另外，不同的運轉模式，機油消耗量也有較大差異。如柴油機啟動、停機頻繁；反復多次加減速 以及經常在發動機制動狀態下運轉時，其機油耗量將比穩定轉速下的消耗量增加10%--30%。
1.6 活塞、活塞環與缸壁的配合間隙
    日本古濱莊一的研究認為，當汽缸壁與活塞第一道環壁的磨損量超過正常間隙的20％時，其機油 的耗量將增加2倍以上（如圖8所示），而與活塞環徑向磨損的3次方成正比。

圖8　缸壁、活塞環壁間隙與機油耗量關系

    造成汽缸壁和活塞環組磨損的主要原因有：高的滑動速度和加速度（滑動速度一般為：7～16ｍ/ s;加速度為12000～15000ｍ/s²）;柴油機負荷和較高 的燃燒壓力（使活塞環與缸壁間，活塞側面與缸套間以及環與環槽間承受很高不均衡的壓力。如圖9 所示）；機油粘度、汽缸壁溫度以及燃料的品質等。尤其是汽缸上部、第一道壓縮環及活塞環壁，因潤滑條件惡劣，再加上受到爆發沖程高溫高壓氣流的沖擊，以及使用操作不當等因素的影響，約有40％ 左右的柴油機在磨合運轉期間，均發現有不同程度的異常磨損現象。 #p#分頁標題#e#

圖9　某柴油機活塞環上的壓力分布情況

1.7其它影響因素
    (1)曲軸（連桿）軸瓦或機油泵嚴重磨損、松曠，使機油內漏量過大，使機油的揮發性增加，加速機 油的消耗；
    (2)氣門導管與氣門桿間隙過大或氣門密封圈損壞；
    (3)機油油面過高或曲軸箱通風裝置失效等。

2 降低機油過量消耗的對策

2.1改進設計、制造工藝
(1)提高缸套壁厚制造的均勻性；選用耐磨性好、熱穩定性能優良的材料(如鉻硅鑄鐵、鎳鑄鐵、 鋁硅合金)等，以提高缸套抗熱變形能力和耐磨性。
(2)嚴格控制缸套內壁的粗糙度和鏜磨質量，采用激光處理工藝對內表面強化處理等以提高柴油 機初期運轉時的磨合性，減少磨損．
(3)在保證柴油機正常工作的條件下，盡量減少活塞頂端環岸與缸壁間的間隙；活塞環槽內鑲套 或鍍鉻；選用雙層涂鍍環及性能優良的填充環等，以提高在磨合運轉期活塞（環）對氣缸的良好的順 應性和磨合性。
(4)適當提高空氣濾清器的容量；合理布局和設計進排氣道；采用增壓技術等，以提進氣壓力。 2.2加強使用、維護和保養工作
(1)新機在磨合運轉期內，禁止長時間在負荷猛增猛減以及高速狀態下工作；冬季啟動時應做好 預熱和保溫工作，并盡量減少冷啟動和拖啟動次數。
(2)避免在高溫、高速、大負荷狀態下過頻熄火以及在高速下長時間運轉。
(3)認真做好對曲軸箱通風裝置、廢氣循環系統以及各種濾清器的清洗和濾芯的更換工作。 (4)加強對汽缸墊、氣門密封圈、氣門間隙以及噴油器（火花塞）等機件的密封性檢查和維護工作， 使其保持良好的技術狀態。
(5)及時做好對曲軸、連桿軸瓦技術狀況的檢查和調整工作。

2.3提高裝配、維修質量
(1)合理選配缸套與缸體間的過盈量及正確的裝配方法，防止產生應力集中和發生永久變形；并 切實做好活塞與汽缸間隙的選配和調整工作。
(2)正確選配和組裝活塞環，活塞環端口禁止隨意的往復壓縮和擴張，以防產生軸向扭曲和永久 的變形；活塞環的“三隙”必須符合規定要求；裝配時，必須用專用工具，防止因裝入方法不當，產 生變形、扭曲、應力集中以及損傷等。同時，應確保安裝順序及方向的正確性。
(3)提高連桿軸承和主軸承的裝配質量，使其保持良好的接觸面積和配合間隙；并作好對氣門密封圈、氣門閥座的密封性檢查和調配工作。
(4)加強柴油機裝配后的冷磨和熱試，并認真作好拆檢，調試和清洗工作。

2.4合理選用和加注機油
    不同質量、粘度等級的機油，其添加劑的成份、類型以及粘溫特性等性能有較大的差異。所以， 在選用時必須根據柴油機的性能、結構、工況以及運行條件等因素合理選用。
(1)一般新機（大修后）、技術狀態良好的柴油機，在保證正常潤滑的條件下，應優先選用粘溫特 性好、品質高、清洗能力強的中高檔的多級機油。反之，機油的粘度可適當提高一些。
(2)不同質量、粘度等級及不同使用類型的機油禁止混用；加注前一般應不少于48h的沉淀；同 時，加注時應嚴格控制其數量，防止油平面過高。
(3)定期檢查曲軸箱內機油的數質量，并做好定期更換。禁止在機油已經變質的情況下，直接將 新油注入曲軸箱。
(4)加注的場所必須無污染、無風沙；器皿必須干凈、衛生；防止水、塵埃等污染物混入。

參考文獻:

1、關子杰．內燃機潤滑油應用原理．北京：中國石化出版社，2001．6
2、王毓民．汽車燃料潤滑油及其應用．北京：人民交通出版社，1996．3
3、馮長征．柴油的品質與發動機磨損分析．建筑機械，2001 (3)