基于FTA的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑故障分析

馮彥輝，任寶秦

(1.中國(guó)石化潤(rùn)滑油有限公司華東分公司，上海 200137；2.上海市潤(rùn)滑油品行業(yè)協(xié)會(huì)，上海 200135)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，人們的生活水平得到了顯著提升，汽車成為人們的重要出行工具，隨著車輛數(shù)量的不斷增多，產(chǎn)生的問(wèn)題越來(lái)越多。為了確保汽車保持良好的性能狀態(tài)，能夠正常進(jìn)行使用，需要研究存在的各種問(wèn)題，選擇合理的方法進(jìn)行應(yīng)對(duì)?，F(xiàn)階段需要分析汽車機(jī)械故障產(chǎn)生的因素，采取合理的維修方法，通過(guò)處理和消除機(jī)械故障，有助于保障人們的利益，加快汽車行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步[1]。在處理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障時(shí)，可借助傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，保持正確的認(rèn)知，開(kāi)展全面分析，以促進(jìn)維修工作順利開(kāi)展。

發(fā)動(dòng)機(jī)合理潤(rùn)滑的基本要求是根據(jù)摩擦副的工作條件和作用性質(zhì)，選用適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑材料；確定正確的潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑方法；設(shè)計(jì)合理的潤(rùn)滑裝置和潤(rùn)滑系統(tǒng)；嚴(yán)格保持潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑部位的清潔；保證供給適量的潤(rùn)滑劑，防止缺油及漏油；適時(shí)清洗換油，既保證潤(rùn)滑又要節(jié)省潤(rùn)滑材料。

采用先進(jìn)的管理方法，合理選擇和使用潤(rùn)滑劑，采用正確的給油方式，可以保持發(fā)動(dòng)機(jī)各部分摩擦副的良好潤(rùn)滑狀態(tài)，可以防止摩擦副的異常磨損，防止?jié)櫥托孤?，防止雜質(zhì)和異物進(jìn)入摩擦副表面，從而預(yù)防發(fā)動(dòng)機(jī)工作可靠性下降和潤(rùn)滑故障的發(fā)生，提高設(shè)備生產(chǎn)率，降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用和維修費(fèi)用[2]。潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)要連續(xù)統(tǒng)計(jì)潤(rùn)滑工況，適時(shí)反饋給發(fā)動(dòng)機(jī)制造商與潤(rùn)滑材料制造商，以尋求更好的潤(rùn)滑設(shè)計(jì)與潤(rùn)滑介質(zhì)。

1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑

1.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑管理

發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑，是將具有潤(rùn)滑性能的物質(zhì)施入汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中做相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件的接觸表面上，以減少接觸表面的摩擦，降低摩擦對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的危害，保證汽車安穩(wěn)運(yùn)行。施入機(jī)器零件摩擦表面上的潤(rùn)滑劑(介質(zhì))，能夠牢牢地吸附在摩擦表面上，并形成一種潤(rùn)滑介質(zhì)膜。這種介質(zhì)膜與零件的摩擦表面結(jié)合得很強(qiáng)，因而兩個(gè)摩擦表面能夠被潤(rùn)滑劑有效地隔開(kāi)[3]。零件接觸表面的摩擦就變?yōu)闈?rùn)滑劑本身的分子間的摩擦，從而起到降低摩擦、磨損的作用。

發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑管理要與潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)起來(lái)，見(jiàn)圖1。必須考慮3種潤(rùn)滑要素，即摩擦副的種類(如軸承、齒輪、導(dǎo)軌等支承元件)及其運(yùn)轉(zhuǎn)條件(如速度、載荷、溫度以及油膜形成機(jī)理等)，潤(rùn)滑劑的類型(如潤(rùn)滑油、脂或固體、氣體潤(rùn)滑劑)及其性能，潤(rùn)滑方法的種類和供油條件等[4]。

1.2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑要求

發(fā)動(dòng)機(jī)具有一套完整的潤(rùn)滑系統(tǒng)，由油底殼、油泵、粗細(xì)濾清器和油道管路組成。潤(rùn)滑油通過(guò)管道、油泵的強(qiáng)制循環(huán)或飛濺等方式，被送到各個(gè)摩擦部位，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦表面形成一層油膜，使金屬表面分開(kāi)。發(fā)動(dòng)機(jī)油的作用是潤(rùn)滑、減摩、冷卻、降噪、減振、清洗、密封、防銹防腐等。發(fā)動(dòng)機(jī)是在高熱負(fù)荷、高機(jī)械負(fù)荷的苛刻條件下工作，所以發(fā)動(dòng)機(jī)油應(yīng)具有良好的潤(rùn)滑性、氧化安定性、抗磨減摩性、防腐防銹性、黏溫性、低溫流動(dòng)性、泵送性和清凈分散性等性質(zhì)[5]。

1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)零件的潤(rùn)滑方式

發(fā)動(dòng)機(jī)各傳動(dòng)件的工作條件不盡相同，對(duì)負(fù)荷及相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度不同的傳動(dòng)件，采用不同的潤(rùn)滑方式，主要有壓力潤(rùn)滑、飛濺潤(rùn)滑、潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑3種。若不對(duì)這些表面進(jìn)行潤(rùn)滑，他們之間將發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦。金屬表面之間的干摩擦不僅增加發(fā)動(dòng)機(jī)的功率消耗，加速零件工作表面的磨損，而且還可能由于摩擦產(chǎn)生的熱將零件工作表面燒損，致使發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.3.1 壓力潤(rùn)滑

壓力潤(rùn)滑是以一定的壓力把機(jī)油供入摩擦表面的潤(rùn)滑方式。主要用于主軸承、連桿軸承及凸輪軸承等負(fù)荷較大的摩擦表面的潤(rùn)滑。

1.3.2 飛濺潤(rùn)滑

利用發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)運(yùn)動(dòng)件濺潑起來(lái)的油滴或油霧，來(lái)達(dá)到潤(rùn)滑摩擦表面的目的。主要用來(lái)潤(rùn)滑負(fù)荷較輕的氣缸壁面和配氣機(jī)構(gòu)的凸輪、挺柱、氣門桿以及搖臂等零件的工作表面。

1.3.3 潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑

通過(guò)潤(rùn)滑脂嘴定期加注潤(rùn)滑脂來(lái)潤(rùn)滑零件的工作表面，如水泵及發(fā)電機(jī)軸承等。

2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的分析

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系的作用

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，很多傳動(dòng)零件都是在很小的間隙下做高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，如曲軸主軸頸與主軸承，曲柄銷與連桿軸承，凸輪軸頸與凸輪軸承，活塞、活塞環(huán)與氣缸壁面，配氣機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)副及傳動(dòng)齒輪副等。盡管這些零件的工作表面都經(jīng)過(guò)精細(xì)的加工，但放大來(lái)看這些表面卻是凹凸不平的。各運(yùn)動(dòng)零件均以一定的力作用在另一個(gè)零件上，并且發(fā)生高速的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，有了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，零件表面必然要產(chǎn)生摩擦，加速磨損[6]。因此，為了減輕磨損，減小摩擦阻力，延長(zhǎng)使用壽命，發(fā)動(dòng)機(jī)上都必須有潤(rùn)滑系統(tǒng)。

潤(rùn)滑系統(tǒng)的功用就是在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，連續(xù)不斷地把數(shù)量足夠、溫度適當(dāng)?shù)臐崈魴C(jī)油輸送到全部傳動(dòng)件的摩擦表面，并在摩擦表面之間形成油膜，實(shí)現(xiàn)液體摩擦，從而減小摩擦阻力、降低功率消耗、減輕機(jī)件磨損，以達(dá)到提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作可靠性和耐久性的目的。潤(rùn)滑系統(tǒng)能夠維持發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，防止事故的發(fā)生，降低維修費(fèi)用，節(jié)省資源；降低摩擦阻力，改善摩擦條件，提高傳動(dòng)效率，節(jié)約能源；減少機(jī)件磨損，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命；減少腐蝕，減輕振動(dòng)，降低溫度，防止拉傷和咬合，提高設(shè)備的可靠性[7]。潤(rùn)滑的作用就是控制摩擦、減少磨損、降溫冷卻、防止摩擦面銹蝕、沖洗作用、密封作用、減振作用(阻尼振動(dòng))等。潤(rùn)滑的這些作用是互相依存、互相影響的。如不能有效地減少摩擦和磨損，就會(huì)產(chǎn)生大量的摩擦熱，迅速破壞摩擦表面和潤(rùn)滑介質(zhì)本身，即使短時(shí)缺少潤(rùn)滑介質(zhì)也會(huì)導(dǎo)致摩擦副的潤(rùn)滑故障。

2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)壓力潤(rùn)滑的油路

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，機(jī)油從油底殼經(jīng)集濾器被機(jī)油泵送入機(jī)油濾清器。如果油壓太高，則機(jī)油經(jīng)機(jī)油泵上的安全閥返回機(jī)油泵入口。全部機(jī)油經(jīng)濾清器濾清之后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)主油道。濾清器蓋上設(shè)有旁通閥，當(dāng)濾清器堵塞時(shí)，機(jī)油不經(jīng)過(guò)濾清器濾清，由旁通閥直接進(jìn)入主油道。機(jī)油經(jīng)主油道進(jìn)入5條分油道，分別潤(rùn)滑5個(gè)主軸承。然后，機(jī)油經(jīng)曲軸上的斜油道，從主軸承流向連桿軸承潤(rùn)滑連桿軸頸。主油道中的部分機(jī)油經(jīng)第6條分油道供入中間軸的后軸承。中間軸的前軸承由機(jī)油濾清器出油口的一條油道供油潤(rùn)滑。主油道的另一條分油道直通凸輪軸軸承潤(rùn)滑油道，此油道也有5個(gè)分油道，分別向5個(gè)凸輪軸軸承供油。在凸輪軸軸承潤(rùn)滑油道的后端，即整個(gè)壓力潤(rùn)滑油路的終端裝有最低機(jī)油壓力報(bào)警開(kāi)關(guān)[8]。發(fā)動(dòng)機(jī)壓力潤(rùn)滑的油路，可用圖2來(lái)簡(jiǎn)單描述。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后，機(jī)油壓力較低，最低油壓報(bào)警開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)閉合，油壓指示燈亮。當(dāng)機(jī)油壓力超過(guò)31 kPa時(shí)，最低油壓報(bào)警開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)斷開(kāi)，指示燈熄滅。另外，在機(jī)油濾清器上也裝有機(jī)油壓力開(kāi)關(guān)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)2150 r/min時(shí)，機(jī)油壓力若低于180 kPa，這時(shí)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)閉合，報(bào)警燈閃亮，同時(shí)蜂鳴器鳴響報(bào)警。

2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)油的作用

循環(huán)在潤(rùn)滑系統(tǒng)中的機(jī)油有如下功用：(1)潤(rùn)滑，機(jī)油在運(yùn)動(dòng)零件的所有摩擦表面之間形成連續(xù)的油膜，以減小零件之間的摩擦。(2)冷卻，機(jī)油在循環(huán)過(guò)程中流過(guò)零件工作表面，可以降低零件的溫度。(3)清洗，機(jī)油可以帶走摩擦表面產(chǎn)生的金屬碎末及沖洗掉沉積在氣缸、活塞、活塞環(huán)及其他零件上的積炭。(4)密封，附著在氣缸壁、活塞及活塞環(huán)上的油膜，可起到密封防漏的作用。(5)防銹，機(jī)油有防止零件發(fā)生銹蝕的作用。

2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油的要求

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油在潤(rùn)滑系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，循環(huán)次數(shù)每小時(shí)可達(dá)100次。機(jī)油的工作條件十分惡劣，在循環(huán)過(guò)程中，機(jī)油與高溫的金屬壁面及空氣頻頻接觸，不斷氧化變質(zhì)。竄入曲軸箱內(nèi)的燃油蒸氣、廢氣以及金屬磨屑和積炭等，使機(jī)油受到嚴(yán)重污染。機(jī)油的工作溫度變化范圍很大：在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)為環(huán)境溫度。在發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，曲軸箱中機(jī)油的平均溫度可達(dá)95 ℃或更高。同時(shí)，機(jī)油還與180～300 ℃的高溫零件接觸，受到強(qiáng)烈的加熱。

為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑效果，發(fā)動(dòng)機(jī)油要有適當(dāng)?shù)酿ざ?，又要有良好的黏溫特性，使黏度受溫度變化的影響小。?rùn)滑油的黏度過(guò)大，會(huì)增加摩擦副之間的運(yùn)動(dòng)阻力，低溫啟動(dòng)困難，機(jī)械效率降低，燃油消耗增加。黏度過(guò)小，在摩擦副之間不能形成強(qiáng)韌的油膜，減摩效果不好，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損。一般情況下，經(jīng)常在高負(fù)荷條件下工作、使用已久、磨損嚴(yán)重、各部位間隙比較大的及在高溫下工作的發(fā)動(dòng)機(jī)，要用黏度較大的發(fā)動(dòng)機(jī)油，反之要用黏度較小的發(fā)動(dòng)機(jī)油。發(fā)動(dòng)機(jī)油的選用，主要是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)所處環(huán)境溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件、發(fā)動(dòng)機(jī)的排放水平及工作條件苛刻度等因素來(lái)選擇不同質(zhì)量級(jí)別和黏度級(jí)別的發(fā)動(dòng)機(jī)油。

3 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑故障的分析

3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的故障分析方法

3.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)零件的失效

發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑管理不良可能造成故障，使發(fā)動(dòng)機(jī)失去工作能力，或喪失規(guī)定的工作能力。發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑故障會(huì)造成零件的失效，零件異常磨損或物理化學(xué)變化引起的零件變形、斷裂、蝕損等，會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的某些零件失效[9]。

零件的磨損是零件失效的最主要和普遍的形式。發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中，由于受力的作用，使零件的尺寸和形狀發(fā)生變形。金屬的變形包括彈性變形、塑性變形。零件在外力載荷作用下，首先發(fā)生彈性形變，當(dāng)載荷所引起的應(yīng)力超出彈性極限而繼續(xù)增加時(shí)，材料可能產(chǎn)生塑性形變，最后應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度極限時(shí)發(fā)生斷裂。

發(fā)動(dòng)機(jī)零件在循環(huán)接觸應(yīng)力作用下，表面發(fā)生的點(diǎn)狀剝落稱為疲勞點(diǎn)蝕；零件受周圍介質(zhì)的化學(xué)及電化學(xué)作用使表層金屬發(fā)生的破壞稱為腐蝕；零件在溫度變化和介質(zhì)作用下表面產(chǎn)生針狀孔洞，并不斷擴(kuò)大稱為穴蝕。疲勞點(diǎn)蝕、腐蝕和穴蝕統(tǒng)稱為蝕損[10]。

3.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)故障的FTA分析

故障樹(shù)分析(FTA)是由上往下的演繹式故障分析法，利用布林邏輯組合低階事件，分析系統(tǒng)中不希望出現(xiàn)的狀態(tài)。故障樹(shù)分析用在發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑以及可靠性維修方面，可以了解系統(tǒng)失效的原因，并且找到最好的方式降低風(fēng)險(xiǎn)，或是確認(rèn)潤(rùn)滑故障事件或是潤(rùn)滑系統(tǒng)失效的發(fā)生率。

根據(jù)GB 7829-87，發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑故障樹(shù)分析分為5個(gè)步驟。(1)定義及列舉要探討的不想要事件。(2)獲得系統(tǒng)的相關(guān)信息，將所有事件及機(jī)率列出，以便繪制故障樹(shù)。(3)用或門(OR)、與門(AND)繪制故障樹(shù)，并定義其主要特性。(4)評(píng)估及分析所有可能的改善方式，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理以改善潤(rùn)滑系統(tǒng)。(5)控制所識(shí)別的風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)用所有可行的方法來(lái)降低故障的發(fā)生率。

發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑故障的FTA分析見(jiàn)圖3。潤(rùn)滑故障的主要原因是機(jī)油壓力過(guò)低、機(jī)油壓力過(guò)高、機(jī)油消耗異常和機(jī)油變質(zhì)。

圖3 發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑故障的FTA分析

3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)油壓力過(guò)低

3.2.1 機(jī)油壓力過(guò)低的表現(xiàn)

發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系出現(xiàn)機(jī)油量少、機(jī)油泵工作不正常、油道堵塞等，均會(huì)造成機(jī)油壓力過(guò)低。機(jī)油壓力過(guò)低，會(huì)加速曲軸、凸輪軸磨損，甚至因?yàn)闈?rùn)滑不良而使發(fā)動(dòng)機(jī)抱軸，嚴(yán)重的會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)的報(bào)廢[11]。所以，在汽車組合儀表上，都設(shè)有壓力指示系統(tǒng)，顯示發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系的壓力。發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系異常，在排除電子線路故障之后，首先應(yīng)判斷是否為機(jī)油壓力過(guò)低。

3.2.2 機(jī)油壓力過(guò)低的原因

機(jī)油壓力過(guò)低的原因可能是機(jī)油量不足、機(jī)油黏度降低、機(jī)油泵性能不良、機(jī)油濾清器堵塞、泄漏量大等。具體分析見(jiàn)表1。

表1 機(jī)油壓力過(guò)低的原因分析

機(jī)油黏度實(shí)際是機(jī)油流動(dòng)時(shí)的內(nèi)摩擦阻力的大小。機(jī)油流動(dòng)時(shí)的內(nèi)摩擦阻力小時(shí)，其流動(dòng)性好；反之，機(jī)油流動(dòng)時(shí)的內(nèi)摩擦阻力大時(shí)，其流動(dòng)性差。因此黏度是機(jī)油品質(zhì)最重要的衡量指標(biāo)之一[12]。機(jī)油濾清器的作用是進(jìn)一步過(guò)濾很小的機(jī)械雜質(zhì)，使用過(guò)久后，被過(guò)濾出的機(jī)械雜質(zhì)集存在濾芯上。油量能夠產(chǎn)生壓力的原因是機(jī)油在油道內(nèi)流動(dòng)有阻力。如潤(rùn)滑系的油道泄漏，限壓閥調(diào)定壓力過(guò)低或關(guān)閉不嚴(yán)、曲軸或凸輪軸頸等處因磨損配合間隙過(guò)大，都會(huì)造成潤(rùn)滑系的泄漏量增大[13]。

3.2.3 機(jī)油壓力低的判斷方法

通過(guò)觀察組合儀表機(jī)油壓力警告燈，機(jī)油壓力表測(cè)試機(jī)油壓力和觀察氣門室是否有機(jī)油，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)油壓力過(guò)低這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系最常見(jiàn)的故障。

(1)組合儀表機(jī)油壓力警告燈報(bào)警。汽車組合儀表上的機(jī)油壓力警告(表)報(bào)警(點(diǎn)亮)，在排除了機(jī)油壓力警告燈電路故障后，才能判斷發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力低的故障。

(2)機(jī)油壓力表測(cè)試。機(jī)油警告燈報(bào)警，警告發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力異常，為確定發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力的具體情況，需要連接機(jī)油壓力表，檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力值是否正常[14]。機(jī)油壓力表連接口為機(jī)油壓力傳感器的安裝口。

(3)氣門室觀察法。機(jī)油壓力表測(cè)量的是缸體的主油壓，并不能代表氣缸蓋上的機(jī)油壓力。如由于油道堵塞等原因，氣缸蓋上潤(rùn)滑不充分，會(huì)導(dǎo)致氣門異響、凸輪軸磨損、抱死等故障。故有必要確定氣門室是否上機(jī)油。氣門室觀察是否上機(jī)油，需要啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)到發(fā)動(dòng)機(jī)溫度正常，打開(kāi)機(jī)油加注口蓋，觀察氣門室是否有機(jī)油飛濺，并且凸輪軸組件上有機(jī)油潤(rùn)滑。

3.3 發(fā)動(dòng)機(jī)油壓力過(guò)高

3.3.1 機(jī)油壓力過(guò)高的表現(xiàn)

潤(rùn)滑系內(nèi)的機(jī)油壓力過(guò)高，主要是機(jī)油在系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)阻力過(guò)大所引起。其表現(xiàn)為：發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速以上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度正常而機(jī)油壓力高于規(guī)定值；或在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)油壓力指示器的浮標(biāo)已升到最上方[15]。

3.3.2 機(jī)油壓力過(guò)高的原因

機(jī)油壓力過(guò)高的原因可能是機(jī)油黏度過(guò)大、潤(rùn)滑部位配合間隙過(guò)小、機(jī)油濾清器堵塞、限壓閥調(diào)整不當(dāng)?shù)龋唧w分析見(jiàn)圖4。機(jī)油黏度的大小表明了機(jī)油流動(dòng)時(shí)的內(nèi)摩擦阻力大小。其大小與發(fā)動(dòng)機(jī)溫度有關(guān)，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低時(shí)，機(jī)油黏度大；反之，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度高時(shí)，機(jī)油黏度小。機(jī)油黏度大時(shí)流動(dòng)性差但密封性好，泄漏量少。潤(rùn)滑部位的凸輪軸軸頸、連桿軸頸、曲軸軸頸、搖臂軸等，如果配合間隙過(guò)小，會(huì)使?jié)櫥涤吐返牧鲃?dòng)阻力增大[16]。

圖4 機(jī)油壓力過(guò)高的原因分析

3.4 發(fā)動(dòng)機(jī)油消耗過(guò)多

正常發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)油消耗量有限。機(jī)油消耗量超過(guò)規(guī)定值，則說(shuō)明機(jī)油消耗過(guò)多，主要原因分析見(jiàn)表2。

表2 機(jī)油消耗過(guò)多的原因分析

3.5 發(fā)動(dòng)機(jī)油變質(zhì)

3.5.1 機(jī)油變質(zhì)的表現(xiàn)

發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，受各種因素的影響，會(huì)造成機(jī)油的氧化和變質(zhì)。機(jī)油變質(zhì)破壞了油膜的特性，使?jié)櫥宰儾钌踔翝?rùn)滑功能喪失，造成尾氣冒藍(lán)煙、燒機(jī)油、油耗增加、縮短發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命等后果，最終導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)零件失效或故障，需要提前大修。

3.5.2 機(jī)油變質(zhì)的判斷

機(jī)油是否變質(zhì)的準(zhǔn)確判斷方法要通過(guò)專門的儀器來(lái)測(cè)定，但明顯的變質(zhì)可以通過(guò)檢查和觀察確定[17]。

(1)觀察機(jī)油的顏色。優(yōu)質(zhì)的機(jī)油呈半透明的黃棕色或淺藍(lán)色，當(dāng)機(jī)油中有水時(shí)則呈褐色，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，會(huì)呈乳白色，并伴有泡沫。機(jī)油呈黑色通常是油泥和鐵屑過(guò)多，或機(jī)油中炭粒過(guò)多。抽出機(jī)油標(biāo)尺對(duì)著光亮處觀察刻度線是否清晰，當(dāng)透過(guò)機(jī)油尺上的機(jī)油看不清刻線時(shí)，則說(shuō)明機(jī)油過(guò)臟，需要更換機(jī)油。

(2)觀察油流。將裝有機(jī)油的量杯慢慢倒向另一空杯，觀察其流動(dòng)情況。質(zhì)量好的機(jī)油的油流應(yīng)該是細(xì)長(zhǎng)、均勻、連綿不斷，變質(zhì)的機(jī)油會(huì)呈油滴狀態(tài)。

(3)嗅覺(jué)法。凡是對(duì)嗅覺(jué)刺激大且有異味的機(jī)油均為變質(zhì)或劣質(zhì)機(jī)油，好的機(jī)油應(yīng)無(wú)特別的氣味，只略帶有芳香。

3.5.3 機(jī)油變質(zhì)的原因

機(jī)油變質(zhì)的原因可能是機(jī)油中滲進(jìn)了水分、活塞環(huán)漏氣、曲軸箱通風(fēng)裝置失效、空濾過(guò)臟、燃油進(jìn)入潤(rùn)滑系等原因，具體分析見(jiàn)圖5。由于氣缸穿孔漏水、氣缸墊損壞或其他原因?qū)е赂左w或曲軸箱進(jìn)水，當(dāng)含水量超過(guò)0.1%時(shí)，機(jī)油添加的抗氧化劑、清凈分散劑等就會(huì)失效，因而加速機(jī)油的氧化過(guò)程。

圖5 機(jī)油變質(zhì)的原因分析

由于活塞環(huán)或氣缸磨損，經(jīng)活塞周圍間隙竄到曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣和廢氣，含有水蒸氣和二氧化碳，水蒸氣凝結(jié)后在機(jī)油中形成泡沫，二氧化碳溶于水中形成酸，這些酸性物質(zhì)帶進(jìn)潤(rùn)滑系內(nèi)，使機(jī)油變質(zhì)。若壓力高于外界大氣壓力，則會(huì)給活塞運(yùn)行帶來(lái)一定阻力，導(dǎo)致機(jī)油由油底殼與氣缸體結(jié)合處向外滲漏。泄漏到曲軸箱內(nèi)的氣體中含有二氧化硫，也會(huì)促進(jìn)機(jī)油很快變質(zhì)[18]。

4 結(jié)論

(1)從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑要求入手，仔細(xì)分析發(fā)動(dòng)機(jī)零件的潤(rùn)滑方式的特點(diǎn)，充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的作用，維持設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，防止事故的發(fā)生，降低維修費(fèi)用，節(jié)省資源。

(2)從發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑的方式及其特點(diǎn)入手，觀察分析壓力潤(rùn)滑的油路，通過(guò)檢測(cè)潤(rùn)滑油的技術(shù)指標(biāo)，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的故障，提出預(yù)防措施和方法。

(3)以FTA為基礎(chǔ)，分析汽車發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系機(jī)油壓力過(guò)低、機(jī)油壓力過(guò)高、機(jī)油消耗異常和機(jī)油變質(zhì)等故障的表現(xiàn)和原因，為日常保養(yǎng)和維修提供可靠依據(jù)。