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浅谈风冷摩托车发动机润滑油变质(一)

2009-4-14  来源:中国摩托车网 阅读次数:13911
每逢冬季总有一些跨式摩托车用户反映,他们车上的发动机润滑油变质较快,行驶多则四、五百公里少则一、二百公里,曲轴箱内的润滑油便无缘无故地被稀释,呈灰色或灰白色稀液状,且更换过多种品牌的机油都无济于事。这种现象如果出现在水冷发动机上,人们还能够理解,可能是水道密封系统失效所致。而风冷发动机的冷却介质主要是自然风,哪儿来的水呢?

众所周知,现代内燃机动力的能源大多使用由石油燃料加工提炼出来的汽油、柴油和其它油类。实际上石油燃料的主要成分是碳氢化合物,它在燃烧后会生成二氧化碳(CO2)和水(H2O)。据有关资料介绍,燃烧1公斤油料可产生大约1公斤水汽,其中大部分随废气由排气管排出。但在一定条件下,水汽会凝成水液。水汽凝成水液时的温度称为“露点”,而露点温度与当地的湿度和压力有关,湿度大、压力高,露点温度就高。汽缸内的露点温度可高达100℃左右,所以汽缸上部的缸壁温度以140℃左右为最佳。试想,发动机有千分之五的时间在温度低于此温度下工作,125型排量的摩托车运行2000公里,就可能有200ml的水液凝成,占曲轴箱润滑油容量的20%。那么,这些水汽是怎么形成的呢?

由内燃机原理可知,发动机在燃烧爆炸的瞬间,最高爆发压力达30~50Kg/cm2;最高燃点温度达到2000~2500℃;活塞顶部的温度有300~320℃;汽缸中部的温度有180~270℃;曲轴箱的机油温度(指满负荷工况)在90~120℃之间。以上的温度呈阶梯状,燃烧室温度最高,曲轴箱温度最低。在这种高温高压条件下,即使有少量的水汽窜入曲轴箱,也会在很短的时间内被蒸发掉。然而,摩托车在用户手中使用,满负荷运转的可能性极小。绝大部分用户都在中低速范围内行驶,有时甚至间断使用。当摩托车处于轻负荷时,发动机的温升较慢,曲轴箱机油温度上升则更慢。由于夏季环境气温高,温差小,水汽不易形成。而在严寒的冬季,情况就不一样了。当摩托车发动机停止运行时,由于发动机的温度与环境温度相差较大(相对于夏季而言),其排气管和曲轴箱的温度下降较快,同时发动机内的空气在温度下降过程中骤然收缩。此时,排气管和曲轴箱内形成一定的负压(即真空),在大气压力的作用下,空气中的水分被肉眼看不见的“负压”吸进了排气管和曲轴箱内(通过曲轴箱的通气管进入)。若摩托车行驶的区域空气湿度较大,被吸入的水份将增多,再加上冬季温差大,形成的水汽必然比其它季节多得多。当次日再行起动车辆时,你就会发现从排气管最低处的小孔内流出水滴。而进入曲轴箱的水汽,只有随着车速的增加,发动机机油温度不断升高,才能变成水蒸汽从曲轴箱通气管排到大气中(水汽从油中蒸发的最佳温度在80℃以上)。由于冬季环境温度低,发动机经常在中低负荷工况下工作,曲轴箱的机油温度难以上升到80℃以上。水汽不易蒸发并越聚越多,最终冷凝成水液落到曲轴箱的润滑油池内,在曲轴箱内的运动零件旋转搅拌作用下逐渐形成乳浊液状。它和各种不同的氧化物以及污染物混合形成了一种稳定的软膏状稠液,慢慢地增多并沉积于曲轴箱壁、曲轴轴颈、机油滤清器、润滑油管路及曲轴箱内的几乎所有零件。润滑油有水时,不但会引起发动机零件的腐蚀,而且水和高于100℃的金属零件接触时会形成蒸汽降低润滑油膜的强度,并产生泡沫直至乳化变质。故障严重时还会使润滑油中的添加剂分解、沉淀。所以,水是生成这类沉积物的关键。据试验分析,在这类沉积物中含水量可多达30%。而汽缸内的水来源于空气中的水汽和燃料的燃烧生成物。当摩托车低负荷运行、发动机的工作温度较低时,这些水汽极易凝成水液落入曲轴箱的润滑油中。一般情况下,有利于产生水汽的条件是:

1)当发动机在寒冷的冬季长时间低速运行或断续运转时,汽缸内的温度一下子难以上升,铝合金材料制造的活塞不能膨胀到最佳的工作状态,其裙部与缸筒间总有微小的空隙。如果汽缸失圆或热变形失圆的话,活塞的窜气量将会增多。尤其是高速型摩托车长期在低速下行驶,其水液的生成更趋激烈,曲轴箱内的润滑油乳化变质的现象将更加明显。为了充分发挥发动机的最大功率,高速型发动机的进、排气门重叠角都较大,它的优点是,有利于充分利用进气流的惯性和排气惯性来增加进气量,使进气更加充分、排气更为顺畅。由于排气管的长度是为实现发动机最大功率而设定的,其排出的废气流中基本以负压波为主。而在发动机的中、低速工况,由于其工作频率的不同,使排气门处于气门重叠期间受到初次或二次正压力波。正是这个正压力波,造成了发动机低速阶段的废气流倒流入进气管。它一方面会使发动机低速性能变差,另一方面又促使废气流中的废汽(即废水汽化的产物)重新返回汽缸。由于环境温度低,高沸点组分和水汽冷凝相互交替的作用,燃烧产生的水蒸汽冷凝为水液的可能性大大增加。由于水分子的比重大于油分子,故先落入汽缸、活塞中,并透过活塞、活塞环、汽缸的缝隙窜入曲轴箱与飞溅的润滑油混合。由此看来,温差大是产生水汽的主要原因之一。

2)一部分用户使用机油不当,误将汽车机油用于摩托车发动机上。殊不知,汽车机油与摩托车机油有着本质的区别。四冲程摩托车发动机与汽车发动机虽然都是四冲程原理结构,但二者存在着一定的差异,它们的差别在于结构不同:汽车发动机与变速器、离合器及换挡机构是分开润滑的,而摩托车发动机的各种运动零件包括湿式多片离合器、高速及变速器齿轮、换挡机构以及活塞、汽缸、进排气阀等零件都在同一结构体内,共用同一容积内的机油,况且离合器的摩擦片、变速齿轮组件、曲轴、正时链条等运动零件加在一起的搅拌作用,比起汽车发动机不知要大多少倍。况且,大家知道,润滑油在使用中常会受到运动零件的振荡、搅拌作用,它会使空气混入油中不易逸出而形成气泡。这些气泡使油池内的容积增大、油压下降,造成机油泵抽空,无形中增大了与空气接触的面积,加速了油的氧化速度。再加上汽车机油的抗泡性能根本无法与摩托车机油相比,一遇到水液更容易形成乳化。

3)若曲轴箱通气管堵塞,发动机在压缩做功冲程时,会有部分混合气体和废气经活塞环和汽缸壁间隙窜入曲轴箱,燃油蒸气凝结后会稀释润滑油,废气中的酸性物质和水蒸气将侵蚀机件,使润滑性能变坏、稀化、老化和结胶。最重要的是,通气管堵塞会使润滑油中的水汽无法蒸发,在曲轴箱内的运动零件振荡、搅拌作用下最终形成乳化浊液。另外,通气管堵塞还会使曲轴箱内压力升高,造成机油上窜、发动机冒蓝烟等故障。

4)排气消音器的滴水孔被铁锈、积炭和其它杂质阻塞,排出的部分废汽以及停车后形成的水液在气门重叠期间又返回汽缸,与第一条叙述的理由一样,同样会窜入曲轴箱使机油乳化。

从以上的分析中我们不难看出,跨式风冷型摩托车冬季机油容易变质的主要原因,除去发动机本身的结构因素外,使用中存在的误区值得人们认真对待。为避免此现象的产生,延长润滑油的使用周期,广大用户应切记以下几点注意事项:1.正确选用粘度适宜的油品;2.排除汽缸窜气;3. 保持曲轴箱通风良好和排气管滴水孔的通畅;4. 正确操纵车辆,避免恶劣工况。如果发现曲轴箱内机油有变质现象,应及时予以更换,并到维修站进行详细的检查和维修。


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