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燃气发动机油相关知识的学习二

2012-10-03  一瓢若水
燃气发动机油相关知识的学习二

十二、燃气发动机油的要求

 

中国润滑油网:2008-7-15 10:52:40  文章来源:本站  
  

    欧洲、美国的燃气发动机分类标准不同。但是,根据润滑油的要求,最好分为二冲程、四冲程及燃油型。燃气发动机的润滑方法及系统与汽柴油发动机类似。当然,燃气发动机用油的质量及性能要求与它们略有不同。工业领域应用的燃气发动机,尤其是双效天然气发动机(CHP)在一定程度讲是独特的。它们通常长时间地运行在高温、高负荷的状况下,而且常常难以接近,因而监测极少。此种操作条件对发动机及其用油的稳定性,性能要求根高,在各个领域应用的燃气发动机用油要求主要由下列因素决定:发动机类型、燃气类型及其组成,发动机设计的运行方式以及制造商所定的润滑油规格(标准)。以下部分将对其中的一些要求进行讨论。
    ①二冲程发动机:在通常的吸入及冲压二冲程发动机中,造成油品变质的主要原因是氧化。在燃烧中所形成的大部分硝化产物通过排气管被清扫出去。因此,当油品到达高温的气缸壁,由此形成有机硝化产物的情况在二冲程发动机中一般不会发生。而中等数量硝化产物的生成常常是发动机工作不正常的一个标志。二冲程发动机对润滑油品的硫酸盐灰分很敏感。过量的灰分沉积不仅导致提前点火,更严重的是会堵塞进气口和排气口,造成能量损耗,燃料效率下降。此类发动机一般情况最好使用低灰或无灰型油。
    ②四冲程发动机:与二冲程发动机相同,在通常的四冲程冲压天然气发动机中造成油品变质的主要原因是氧化。这是由于其操作运行温度更高所致。在冲压四冲程发动机中硝化通常不是主要问题,这是因为吸入型发动机能从气缸中排除大部分硝化产物,而冲压发动机却具有更好的清扫系统。另外,当温度高于150℃时,硝化产物易于快速分解,大部分的冲压四冲程发动机运行时气缸壁的温度高于150℃。而在通常的吸入式四冲程发动机中,由于其清扫系统不佳,气缸壁温度较低,所以硝化就成了造成油品变质的主要原因。
燃气发动机运行温度越高,会加速氧化,这就要求油品具有更好的氧化安定性。由于火花塞、阀、过滤网等组件使用寿命在延长,其运行周期在延长,因此油品的使用寿命也需延长。
许多运行的燃气发动机,尤其CHP,其发动机和油品的操作条件都很苛刻,通常要求矿物油品的寿命超过1000~2000h。另外,需要注意的是,在另外一些应用领域,如气体输送管线,虽然操作条件不是那么苛刻,但也要求更长的换油期,即使使用矿物润滑油亦然。      与同类的柴油发动机相比,四冲程燃气发动机的阀及阀座更易于磨损。这是因为燃气发动机燃烧具有干燥洁净的特点,缺乏积炭及其他化合组分来润滑阀。因此,与汽柴油发动机相比,四冲程发动机灰分指标就显得更重要。但是,燃烧室中过高的灰分沉积会导致提前点火,火花塞堵塞,结果是燃烧不当,阀门起火。
    在一些四冲程燃气发动机中,产生中等数量的灰分反而是有益的。阀门表面形成了一层金属盐层,可以防止其直接暴露在燃气有害组分及高温下,并防止热腐蚀。同时它还可以润滑阀座,减少阀门磨损。
    ③燃气的类型的影响:当以低硫天然气作燃料时,发动机一般不需要像柴油机发动机那样水平的分散剂,因此较低碱值的油品就足够了。但当以高硫天然气作燃料,尤其是当其硫化氢含量很高时,就需要更多的分散剂(更高的碱值)。
    ④燃气发动机油的作用主要表现在以下几个方面:
    一是控制氧化和硝化。燃烧空气中氧气和氮气混合后,由于发动机所产生的高温,加剧了氮的氧化物(NOx)的生成,而NOx化合物与油品及添加剂反应,产生的结果是:由于油品聚合反应,粘度上升;由于酸性物质,尤其是硝酸,产生腐蚀性磨损;发动机产生油泥及漆膜沉积;过滤器被油泥阻塞。
    燃气发动机油需要具有高的氧化安定性的基础油,并与添加剂相配合,以增强其抗氧化,硝化能力,并分散产生沉积的最初产物。
    二是降低减少磨损。工业领域应用的燃气发动机通常运行速度及负荷基本不变,在大部时间内需要全流体润滑。因此,与汽车发动机常开常停,负荷不断变化的情况不同,所以其对润滑油的抗磨损性能就没有那么高。当然,需要注意的是:虽然轴承在负荷不变状况下是全流体润滑,而活塞环在上死点及下死点则是边界润滑。在此间,它们也有半流体及全流体润滑。具有滑动型凸轮挺杆的机器比具有滚动型凸轮挺杆的机器的抗磨损要求更高。在一些四冲程发动机中,阀磨损也是个问题,因此油品需要给阀及阀座提供足够的保护。
    三是抗腐抗锈性能。燃气发动机油也需要具有抗腐蚀及抗锈性能,尤其是运用腐蚀性气体时。这些气体可能含有富量的有机酸、硫化物、卤代烃,它们会生成强酸并产生腐蚀。因此油品要有更高TBN及适合的化学添加剂来中和和分散不同类型的酸性物质。
四是清洁发动机。燃气发动机油也需要有足量的分散剂,以使杂物及氧化产物处于悬浮状态,防止环卡住,油泥生成,发动机沉积,这一点在燃烧湿气和高硫气时显得尤为重要。
    ⑤燃气发动机油分类:目前燃气发动机油没有工业标准,因而也就没有评估其性能的标准实验。各个燃气发动机制造商对油品要求有很大的不同,油品只有通过野外行车试验才能得以确认。而试验的周期在3000~10000h(大约一至二年)。在此期间需要对油品及发动机(通常一个或两个气缸)进行全程检测,最后还要对发动机进行检查。当然,SAE和ASTM及发动机制造商正在共同努力建立天然气发动机油标准。拟议中的分类标准是NG-1(化学当量发动机),NG-2(贫燃发动机)及NG-3(汽车燃气发动机)。当然,在这些发动机油标准建立的初期,燃气发动机制造商仍会要求进行野外行车实验,而分类标准则可以帮助筛选所可以选用的油品。
燃气发动机油目前根据其硫酸盐灰分的含量,粗略地分为四类:
    无灰型:<0.1%WS-Ash(TBN 1~3mgKOH/g)
    低灰型:0.1%~0.5%WS-Ash(TBN 3~6mgKOH/g)
    中灰型:0.6%~1.4%WS-Ash(TBN 6~12mgKOH/g)
    高灰型:≯1.4%WS-Ash(TBN 13+mgKOH/g)
    表3-31、表3-32是美国、欧洲及其他地区发动机制造商推荐的燃气发动机油标准。

 

十三、技术和市场方面的润滑油培训资料

润滑业:有待大市场营销
科学技术的迅猛发展,国际分工新模式和区域经济一体化,为跨国公司的发展提供了物质基础和经济条件。据统计,目前在我国的独资、合资润滑油调合厂生产能力已成为国内润滑油生产的主流,市场占有率已从1996年的6%增加到1998年的11.3%,加上进口比例的增长,使国外润滑油占有率更达60%以上,是石油和石化两大集团公司高档润滑油最强劲的竞争对手。
自1992年润滑油市场放开以来,一些国际石油公司,特别是美孚、壳牌、埃索等就对国内市场进行了理性分析,在先进的营销理念的指导下,以其高质量的油品、精美的包装设计、优质的售后服务,开始向中国市场大举进攻,对国内润滑油营销产生了巨大威胁。主要表现在:
高档润滑油是未来竞争的主战场
由于外国公司进入中国市场的基本是CD、SF以上的高档润滑油,进口润滑油主要集中在高档车用润滑油,因此"入世"后,我国润滑油企面临的竞争主要集中在高档润滑油上。近年来,我国汽车工业呈现出快速发展的趋势,轿车特别是私人轿车增长迅速,所以,车用润滑油的市场潜力非常巨大。
品牌间的竞争将日趋激烈
在我国润滑油市场上,目前已形成以美孚、壳牌、埃索三大品牌为第一集团,以BP、嘉士多、加德士等品牌为第二集团的竞争态势。实力雄厚的国外品牌的经营者之间激烈不仅是为了扩大各品牌润滑油的市场份额,而且是为了通过润滑油扩大品牌、企业知名度,为下一步全面进军中国成品油市场做前期准备。如果说国外品牌主要定位中高档油品上的话,那么国内品牌则主要定位于中档产品。但随着高档油在市场中的比例不断增加,中档油市场比例增长缓慢或已明显下降,低档油市场比例大幅度下降,我国润滑油企业要想保住和扩大自己的市场占有率,必须从质量、服务和广告上扩大品牌影响,投入较大力量扩大高档油市场占有率。这是因为现代市场竞争已进入品牌竞争时代,国外润滑油占领我国市场,主要依靠其具有国际竞争力的名牌产品。在规模、资金、技术、营销网络等优势的依托下,以较好的售后服务,名目繁多的促销手段,声势浩大的广告攻势,频频向中国市场进攻。
润滑油作为高科技含量的产品,由于种类繁多,要求条件多样,加之升级换代较快以及目前全行业生产能力的大大过剩,因此要求行业的参与者应该以顾客为中心,开发、生产和营销满足现在和未来顾客需要的产品,使顾客从产品的使用和服务过程中得到直接的经济利益。未来的大营销环境是"排而有限、封而不闭、竞争激烈、平等对外",而我国润滑油企业整体规模不大,技术和管理落后,营销观念陈旧,将导致企业在大营销环境中缺乏竞争力。要改变这一现状,成功地进入大营销市场,我国企业应该从以下两方面着手:
以大市场营销为指导 加强市场研究
传统经营观念以卖方的需求为中心,其目的是通过产品销售获取利润;而现代经营观念以买方的要求为中心,其目的的从顾客的满足中获取利润。根据未来大市场营销环境的特点,企业的生存与发展必须树立以市场竞争为导向的大市场营销观念,重视市场研究,通过系统收集、记录、整理与市场营销有关的市场信息资料,分析市场行情变化,发现市场真正需求,使企业设计出适合应消费者需求的产品或服务。
市场研究作为企业沟通内部环境和外部环境的重要工具和营销手段,在发达国家已经进入非常成熟的阶段,美国企业每年在市场研究上的费用超过100亿美元,且呈递增之势。然而,目前我国许多企业在经营活动中求胜心切,经营决策多凭企业领导者的经验和主观臆断,缺乏科学的依据。
现代经营观念不但重视市场研究,而且强调要建立一个营销信息系统。即除了建立电脑化的资料库和网络外,更重要的是能建立一套随时收集、分析和监视市场变化的营销信息系统,能将市场信息及时转换成对企业市场营销决策有效的依据。换言之,在信息系统下的市场研究是连续性的不断调查与研究。良好的市场研究能力将会给企业提供在商战中制胜的法宝。
加强制度建设 提高企业的竞争能力
增强企业竞争实力,首先必须从企业制度建设入手,充分发挥企业作为市场营销体系中基本单位的作用,使企业法人地位、产权关系、决策管理与市场竞争保持密切联系,由此长期保持高效率的经营活动运作,以获得可持续发展的效果。其次,企业可考虑采取兼并、收购、联合等办法,组建企业集团或开展企业联盟,扩大企业规模。润滑油是汽车行业的配套产品,必将随着这些相关行业的发展而发展,因此对润滑油品牌经营者来讲,同相关行业如OEM(原设备制造商)建立共同发展的战略同盟关系有着重大意义。这种方法可以使企业有效地进行资产重组,整合市场,不仅可以在市场竞争机制中形成有组织的市场体系,还可以发展跨国集团直接参与国际竞争。同时,在建立企业集团时,要不失时机地组建区域网络,充分壮大企业的经济实力。目前,国外品牌第一集团的成员已建立起全国性的市场网络,第二集团则在强化它们有竞争优势地区的区域网络。可以肯定,未来中国的润滑油市场竞争将更为激烈,面对机会与风险共存的大环境,我国润滑油企业必须尽快实施科学的营销战略,以大市场营销观念为指导,认真研究市场变化动态,掌握竞争发展态势,尽快建立以市场和营销为中心的管理体制。只有这样,才能在激烈的润滑油市场竞争中占有一席之地。
燃气发动机对润滑油的基本要求
对于整体固定式大功率天然气发动机对润滑油的要求与一般大功率增压柴油机接近,但亦有差异(如cummins,caterpillar等公司生产的以CNG为燃料的大功率发动机),其基本要求如下:
* 有优良的高温润滑性和清净分散性,且必须含有有效的极压添加剂,以防止高负载部位的拉伤磨损。
* 极好的防腐性和防锈性,以防止对铅基巴比合金及铜锌轴承的腐蚀。
* 优良的高温抗氧性和抗泡性。
* 硫酸盐灰分控制在0.5-1%之间,防止提前点火,气门堵塞,减少污染排放。
* 对于无硫燃料,TBN最小为2.0,对于含硫燃料,TBN在6-12之间。
对于使用以LPG,CNG和汽、柴油双燃料的发动机如出租车、小型客车等,这种车其发动机两种燃料交替使用,因此其润滑既要具备汽油机油及柴油机油的性能,又要兼顾到使用LPG的特点。
其基本要求如下:
* 气体燃料燃烧完全,发动机温度较之使用汽、柴油时为高,因此应具有优异的高温抗氧性和稳定性。
* 优良的高温清分散性,保持发动机的清洁。
* 硫酸盐灰份控制在0.5-1.0%之间。
* 满足(LPG、CNG)和汽、柴油单独或交替使用的润滑要求。
燃气发动机油对硫酸盐灰分的要求
一般内燃机油中(柴机油为例)均含有高温清净剂:高、低碱磺酸钙(或水杨酸钙)(T106、T104),高碱硫化烷基酚钙(T122),分散剂:聚异丁烯丁二酰亚胺(T153、154)及抗氧、防腐剂:二烷基二硫化磷酸锌(T202、203)等功能剂,其中T106、T122等主要是中和含硫燃料在燃烧后生成的硫酸和亚硫酸等物质,并且具有较好的高温清净能力,T122还兼具良好的高温抗氧化性和碱保持性。T104是一种油溶性的皂类活性剂,其主要作用是将已经粘附在活塞等部位的漆膜与积炭洗涤下来,并较好地分散在油中,T153、154是将洗涤下来的漆膜和积炭等固体颗粒吸附,均匀分散在油中,并有效地防止低温泥的生成,而T202、203是优良的抗磨、抗氧、抗腐剂,主要防止油品的高温氧化、高负载部件拉伤、烧结等。燃气发动机润滑油与柴油机油的最主要的区别在于对硫酸盐灰分有严格的要求。内燃机油润滑油的灰分主要由金属盐添加剂和磨损的金属粉、粒及外来污染物组成,未使用的油中的硫酸盐灰分主要来自金属盐添加剂如(T106、T104、T202、T122等)。研究表明,硫酸盐灰分在1%以上的润滑油窜于燃气发动机燃烧室后,能在燃烧室内形成极为坚硬的沉积物(特别是使用含钙清净剂),无法清洗,形成潜在的发火点,因为燃气发动机采用的是电子点火,所以在运行中就有可能导致发动机提前点火,爆燃等现象的发生并且污染火花塞,使发动机不能平衡操作,影响发动机(汽车)正常运行,因而为了消除这种潜在的危险,一般燃气发动机制造商要求使用硫酸灰分小于1.0%的高品质润滑油。目前已有完全不含金属盐添加剂的全无灰内燃机油面市,虽然其在高温抗氧、清净分散等方面亦可达到发动机的基本要求,但在高功率增压发动机上使用其磨损率远远高于灰分含量为0.5-1%左右的润滑油,另外气体不具备液体对阀座的润滑作用,而油中一定的灰分可防止阀座的磨损。因此燃气发动机油的硫酸盐灰分一般均要求控制在0.5-1%之间。
燃气发动机油的作用:
我国虽未正式制定燃气专用发动机油的国家标准,但CNG、LPG/汽油SF/CC,CNG、LPG/柴油CD/SF的双燃料发动机油,国内专业厂家均能生产,用户可按发动机制造商的推荐品牌选用:如需暂时代用,在发动机较新,机油耗量较小的情况下,可选择同粘度等级的CD级柴油机油(最好清净剂为镁盐),这样可以使燃烧室的沉积物数量尽可能的少,但随着运行时间的增长,润滑油窜入燃烧室的数量必然增加,因此使用代用油品时,要时刻注意机油耗量,以防止爆震、提前点火的现象发生。对于使用年限较长、工况较差的发动机,建议使用专用燃气发动机油。
关于燃气发动机
燃气发动机与柴油机、汽油机同属内燃机,由于所使用燃料的不同,因而在运行方式、点火方式等方面不尽相同。
①整体固定式发动机,一般主要在恒速、恒负荷、高温条件下连续运转,点火方式为电点火,使用环境多数为不易维修的野外无人区,如为油田的各种型抽油机、钻机、注水泵、输送泵提供动力,或者带动发电机组发电,使用燃料大多数为CNG(压缩天然气),现代中高速大功率增压燃气发动机多数是在增压柴油机的基础上发展起来的,其重型部件多数通用。
②汽车发动机:出租车、小型客车一般由原来汽油、柴油发动机改装而成,其部件完全通用,使用油、气双燃料。亦有部分公交车采用单燃料(CNG)发动机。
关于清洁燃料
目前已广泛使用的清洁燃料主要有:
压缩天然气(CNG),液化石油气(LPG),液化天然气(LNG)三大类。
LPG主要由天然气处理厂和炼油厂催化裂化装置所副产,其组成为以丁烷、丙烷为主的低分子量烃类。CNG、LNG由采自气田的天然气经脱水、脱酸和脱除重烃物质后压缩膨胀(冷却LNG)液化而成。作为代替传统常规燃料(汽油、柴油)应用于各个行业(主要为发动机燃料),CNG应用广泛,技术最为成熟,但在用于民用、汽车方面存在高压、车用钢瓶自重大、配套设施要求高的缺点,且不便长途远程运输,只宜在天然气富集地区发展;LPG在我国目前已广泛推广使用,技术日臻完善,国内城市民用LPG、出租车用的LPG与日俱增,在资源方面,现阶段的炼制能力已无法满足增长的需求主要依赖进口。LNG是天然气经冷却到-1620C以下后液化而制成。在此过程中,非烃组分如S、N的含氧化合物均已被除去,因此其组成更稳定,其热力学性能,安全性能方面较CNG、LPG为优,更为重要的是LNG液化后的体积只有液化前的1/600,为CNG的2/5。更便于经济可靠的远程运输和应用。LNG是世界公认的理想的高能绿色燃料,世界LNG工业近30年来得到持续高速的发展,年增长率达20%以上。我国天燃气资源丰富,总资源量为38.04万亿立方米,预计在十五期间天然气产量将成倍增长,发展LNG已势所必然。
润滑油失效的原因
1 高温影响
①润滑油长期处在高温环境中,会氧化失效,出现变黑、变稠的现象。
②润滑油内部的腐蚀物增加,如发动机工作中形成的酸性物质等。
③积炭、油泥、漆膜等物质的增加。
2 杂质
主要来源于空气中的尘埃、金属磨粒、渗漏物(燃油、水等)、润滑油氧化物以及燃料燃烧产生的物质等。
3 添加剂失效
一些润滑油因为其中的添加剂失效或用完而性能下降。例如润滑油中的抗磨剂用完,会使抗磨性下降。
4 粘度指数增进剂失效
因为其有机物分子长链断裂,不再具有增粘作用。
5 基础油失效
基础油是添加剂的载体,基础油失效则添加剂不会发挥作用。
机油失效的判断方法
虽然有国家标准来决定发动机的润滑油是否更换,但大多数维修人员换油主要还是是根据汽车行驶里程/时间(厂家规定)以及润滑油颜色和粘度来判断。实际上,上述几种方法都有不合理之处。比如根据颜色进行判断,某些品牌新润滑油就呈现黑色,有些润滑油加入清净分散剂过多也可能变黑,而此时润滑油却没失效,对经验不足的人可能引起误判。较为简便有效的方式是借助于滤纸或电子仪器来判断润滑油是否失效。
清洁燃料及燃气发动机油
随着我国可持续发展战略的实施,作为一种经济、实用的绿色能源天然气、液化石油气等在我国能源消费构成中增长迅速。汽车(主要是公交车、出租车)使用LPG、CNG等清洁燃料代替常规燃料已列为十五期间国家级的重点项目,目前已在北京、上海、天津、西安、广州等车辆密集、汽车尾汽污染严重的大城市全面推广。应读者要求,本期将对清洁燃料及燃气发动机润滑油进行综合性的介绍。
如何预防机油压力过低
汽车发动机具有的正常机油压力,是保证发动机各摩擦件之间得以充分良好润滑的前提和必要条件。在正常情况下,怠速时发动机机油压力应不低于50kPa;中高速时机油压力应保持在200-300kPa左右。发动机在运转中,一旦其内部出现故障,诸如发动机温度过高、曲轴与连杆轴承轴瓦磨损加剧或配合松动等都会影响到发动机机油压力的波动。而许多时候,往往是由于发动机润滑系各机件故障的原因导致发动机机油压力过低。汽车在行驶中,一旦发现机油压力过低,都应停车查找其原因并排除之后方可行车。否则极易造成因发动机机油压力过低而出现曲轴瓦烧融而"抱瓦",较严重时可能使发动机因此而报废。为此,做到以下几点将会较好地预防机油压力过低。
经常检查
a.抽出机油尺,察看机油是否充足,油中有否汽油或水,必要时添加或更换机油。
b.发动机在工作情况下,仔细察看各部位是否有漏油现象。
c.检查机油压力感应塞和机油压力表是否正常。将机油感应塞接线搭铁,若机油压力表指针从0点摆到底,则表明两者工作正常。若指针不动,则表示感应塞损坏,应更换。
d.检查润滑系油压。拧出感应塞,启动发动机,此时应有机油从螺孔中喷出,则说明润滑系油压正常,而故障在感应塞。
e.若上述检查仍无效,也未查出故障所在,则需要拆卸油底壳、清洗机油集滤器、机油滤清器,检视并调整曲轴主轴瓦和连杆轴瓦的装合间隙。
严格装配
在发动机润滑系的检修中,装配机件时稍有不慎都会造成机油压力过低现象的发生。比如,机油泵与缸体之间的垫片、机油滤清器与缸体之间的垫片等,制作这些垫片时,该留出油孔的要有出油孔,进、出油口之间有隔条的要留有隔条。同样的,有些本不应该出现的机件错装有时也会导致机油压力过低,比如,新更换的缸体漏装油堵头或油堵头装配不严。
曲轴前后油封,在汽车的使用中,由于装配方法不得当或曲轴油封设计不合理,再加之使用时密封件磨损,都会造成因机油泄漏而导致机油压力过低。因此,对于曲轴油封应注意两点以防其漏油:首先在拆检发动机时应更换新油封以保证油封的可靠系数处于最大值;其次,新油封装复时应严格按操作要求进行,尤其曲轴后端采用盘根式的油封,应装紧堵好缝隙。
 

十四、气体发动机润滑油

气体燃料发动机用的气体燃料包括天然气、石油伴生气、液化石油气、发生炉煤气、沼气、氢气等。实际上最早的内燃机是烧煤气的煤气机,由于煤气的热值低,储运不方便,逐渐被燃烧液体燃料的汽油机和柴油机所代替。但是是有资源日益减少,而气体燃料产量日益增加。我国天然气储量丰富,气产量已超过300亿m3(立方米)。压缩天然气是现今使用最多的气体燃料。随着储运技术的提高,科技的发展,气体燃料发动机,尤其对于一些城市公共车辆和一些固定式内燃机,如油田、发电机、泵站等会等到很大发展。气体燃料发动机的排气中HC和CO很低,对环保十分有利。

一、气体燃料与气体燃料发动机

关于气体燃料这里主要介绍天然气和液化石油气。提供发动机用的天然气燃料一般分两种形式。

1、压缩天然气(CNG)

它是将天然气压缩至20MPa左右于储气瓶中,使用时先经减压器减压后供给内燃机燃烧。

2、液化天然气(LNG)

它是将天然气液化后,储存于高压瓶中,它的储存燃料装置技术复杂,价格昂贵。由于液化天然气的制造成本较高,目前使用的天然气多为压缩天然气。

十五、为什么二冲程摩托车不能使用四冲程机油?

由于部分二冲程摩托车主缺乏维护保养方面的专业知识,在加注机油时较为随意,经常用四冲程机油代替二冲程机油,因此而造成了二冲程摩托车排出的烟雾过浓,燃烧室积炭严重,启动困难,动力不足,甚至产生拉缸等一系列故障。为什么四冲程机油不能用于二冲程摩托车呢?本文就此问题和大家一起进行探讨。

  众所周知,二冲程摩托车的润滑方式与四冲程摩托车相比截然不同。对二冲程车而言,由于其结构上的差异,它不能象四冲程车那样实现其关键部位的压力润滑和机油的循环使用,而只能以下列两种方式进行润滑:

  1、预混合润滑法:将机油按一定比例预先掺入燃料油中,并充分搅拌,依靠混合在燃料中的机油润滑发动机内的摩擦表面(如嘉陵CJ50型。轻骑15轻便摩托车等车型)。

  2、分离润滑法:将燃料和机油分别装在两个机油箱内,通过机油泵将机油压送至化油器的柱塞腔内与燃料空气混合后进入曲轴箱,其润滑油流量由油门开度来控制(如:雅马哈MA50、本田TACT50、重庆CY80、春兰CL50QT等车型)由于分离润滑法采用定量供应,机油消耗量较少,只是预混合法耗量的1/3,不但能提高燃烧率,减少积炭和废气中的有害气体,还能使摩擦表面充分润滑,目前已被广泛采用。不言而喻,预混合润滑法陈旧落后,现已基本被淘汰。

  二冲程与四冲程摩托车发动机的润滑特点及差异如下:

  1、发动机一旦启动,机油即与燃料一起进入气缸参与润滑,此润滑过程与环境温度无关。因而对机油的低温流动性和冷起动性要求不高,而四冲程发动机则要求较高,因为四冲程机油在温度低时其粘度变高,温度高时粘度又变低。

  2、进入发动机的机油量与其所做的功成正比,即油量随引擎转速的提高而增加,且其机油不断更新,不存在循环使用的现象,因此对抗氧化性要求不高。而四冲程发动机的机油系循环使用,因而要求具有良好的抗氧化性。

  3、二冲程机油在发动机的工作过程中,总是用新鲜的润滑油,且几乎随燃料全部烧掉,因此易造成火花塞积炭、气环的粘结和排气口的堵塞,故要求油的沉积物生成要少;而四冲程发动机机油不直接参与燃烧,对油的沉积物生成的要求则低一些。

  4、机油-燃料的比例高,发动机在运行过程中,机油被稀释,再加上二冲程车多处于转速高、升功率高、热负荷高的恶劣工况,可造成燃烧室和排气口积炭增多,火花塞污染,排烟量大,燃烧辛烷值低(燃料与机油混合液的辛烷值随机油加入量的增加而降低)易造成摩擦损伤。另有资料显示,二冲程机活塞第一环槽温度高达295°C~315°C,故要求油的高温清净性要好,而四冲程活塞机第一环槽的温度仅有245°C~270°C,由此对四冲程发动机油高温清净性要求则相对较低。

  5、二冲程发动机怠速时,机油流量很小,润滑油不易形成低温油泥,因而对油的低温清净性要求不高,而四冲程发动机则要求低温时油的粘度不能过高,以利于低温起动性能,故对油的低温清净性要相对较高。

  6、由于二冲程机油参与燃烧它的闪点较低,通常在77°C~88°C之间,而四冲程机油不直接参与燃烧作循环使用,其闪点相对较高,一般都在204°C~218°C之间。

  基于二冲程发动机润滑燃烧的结构特点,尤其是活塞环槽的温度较高,易产生碳的沉积物,加之活塞环在环槽内受定位销的限制而不能自由转动,其粘环的现象比四冲程机更容易产生。粘环将造成活塞环的密封作用降低,发动机的输出功率下降。同时还由于粘环形成的窜气而使曲轴箱的清净性变差。如此恶性循环必然导致发动机燃烧室,活塞头部、火花塞等积炭沉积物的增加,使温度急剧升高而引起提前点火。实践表明二冲程发动机的功率越大越容易发生提前点火,加上燃料的辛烷值随着机油量的增加而降低,提前点火的倾向将会更大。提前点火会造成功率损失和气缸壁过热,工况恶劣时会引起活塞擦伤,直至局部熔化,此类故障在市场二冲程车中屡见不鲜。所以说二冲程与四冲程发动机因其结构及润滑特性上的差异,决定了其润滑性能的要求及油的成分上有着本质上的区别,两者是不能相互混用的。倘若二冲程机使用四冲程机油将会引起下列问题:

  a. 四冲程发动机油含有二硫化磷酸锌盐(ZDDP)等抗氧、抗腐剂,容易引起火花塞生垢,并生成沉淀物,使电极部位连接而产生断火现象。

  b. 四冲程发动机油的灰分含量高,它会导致发动机提前点火并产生大量的燃烧沉积物。

  c. 四冲程单级机油含高粘度基础油容易产生烟雾和沉积物,而多级机油含有相对氧化稳定的聚合物,加上四冲程机油闪点高(210°C左右),使燃烧不完全,最终导致严重沉积和排气的堵塞。

  由此看来,二冲程发动机的燃烧润滑是一个比较特殊,也是较为敏感的问题,它的使用性能包括减少机油消耗量,改善含有机油分子的混合气的燃烧情况,净化排放,减少燃烧室和排气口积炭,改善火花塞的工作条件,防止活塞环的粘着和活塞生成漆膜等。因此二冲程发动机的恶劣工况决定了二冲程机油必须具备其特殊要求: ①良好的润滑性;②优秀的清净性;③防止过早点火;④防止火花塞生垢及沉积物的生成;⑤防止排气口堵塞;⑥低烟排放的要求;⑦与燃料的可混溶性。为此,现代二冲程发动机润滑油中均适量加入了钡型金属清净添加剂,它可抑制碳沉积物生成的能力强,抗粘环性能好,具有使沉积物软化、粘附性降低等多种功能。

  随着科技的不断进步,二冲程摩托车正向着高功率、高转速方向发展,其润滑油的技术要求也在日益提高。从1977年美国石油协会(API)制定的二冲程机油规格开始,经过20多年的发展和演变,旧的规格几乎全部取缔(即原有二冲程机油标准TSC-1、TSC-2、TSC-3、TSC-4已于1992年取缔)当今全球二冲程机油的质量等级迅速提高,日本JASO二冲程油规格于1993年颁发,其中包括的技术指标有:润滑指数(L1X)、起始扭矩指数(TLX)、清净指数(DLX)、烟雾指数(SLX)、堵塞指数(BLX)。我国也于1995年开始推行JASO FB及FC二冲程机油。广大用户在使用车辆及维护保养过程中,一定要按照车辆说明书的有关规定加注优质二冲程专用机油,避免机油选型和添加时的随意性,以便使您的摩托车能够正常运行。

  参考文献:
  1.王毓民主编、人民交通出版社出版《汽车燃料、润滑油及其应用》1994年10月
  2.刘端《二冲程及四冲程摩托车机油的发展近况》

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