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第二章造成润滑油消耗过多的原因

2.1原因

2.1.1活塞环因结胶卡死在环槽内，或活塞环磨损严重。

2.1.2润滑油选用不当，粘度过小。

2.1.3润滑油加得过多，超过了规定刻度。

2.1.4曲轴箱通风装置被堵塞。

2.1.5气门杆油封损坏。

2.1.6气门导管磨损严重。

2.2排除方法如下

2.2.1检查活塞环磨损程度和在环槽内转动是否灵活，有无卡死现象。

2.2.2按原厂规定选用润滑油。

2.2.3按标准加注润滑油。

2.2.4检查曲轴箱通风装置工作是否良好。

2.2.5更换气门杆油封。

2.2.6更换气门导管。

由于汽车总成的技术状况不同，发动机润滑油的消耗状况差别很大。

技术状况良好的发动机，润滑油消耗要比额定低很多。

磨损严重的发动机润滑油消耗可能超过额定的两倍甚至更多。

　　根据中国国标GB3734-84的规定，机油与燃油消耗比为小于1%。

按此推算，发动机排量为1.6至2.0升，100公里燃油消耗为10升的轿车，其机油消耗量应小于1升/1000公里。

　国外对轿车发动机机油消耗量并未作法规性强制规定，一般认为在最初行驶的10000公里磨合期中，机油消耗量可能达到0.3公升/1000公里，在行驶10000公里以后，机油消耗量将维持在0.2升/1000公里之内，而维修手册中则表明只要机油消耗量小于1升/1000公里均为正常。

润滑油的消耗分为正常消耗和非正常消耗两种情况。

正常的消耗是因为活塞和缸壁之间存在间隙，有一部分润滑油随着活塞的上下运动，被带入燃烧室随混合气一同烧掉。

这属于正常消耗，一般消耗量小于燃油消耗量的1%或更低。

　　非正常消耗通常是因为发动机本身存在故障造成的。

一般有三种原因：

一、缸壁磨损间隙过大，润滑油通过活塞与缸壁之间的间隙大量进入燃烧室烧掉。

这时从排气管可明显看出冒蓝烟。

二、油底壳和油封密封不严，造成机油泄漏。

三、发动机冷却不良，使发动机过热，使大量的机油生成油气，经曲轴箱通风管进入进气道与混合气一同被烧掉。

此外，如果使用劣质机油也会出现机油消耗过快。

所以一定要选用正规厂家生产的润滑油，以免对发动机造成损坏。

D10

第三章如何选择润滑油

润滑油的粘度对发动机的正常运转无疑是至关重要的。

为了防止发动机运动零件间的接触面磨损，润滑油必须有足够的粘度，以便在各种运转温度下，都能在运动零件间形成油膜，从而使得汽车发动机顺畅运转。

　　然而，据汽车养护方面的专家介绍，使用粘度过大的润滑油则至少会存在两个层面的弊端。

首先，当粘度过大而影响发动机启动的程度的时候，很有可能将造成发动机启动时的严重磨损。

由于润滑油粘度过大，流动缓慢，油压虽高，但润滑油通过量却不多，不能及时补充到摩擦表面。

油的循环速度也变慢了，其冷却与散热效果会变得很差，从而导致发动机过热。

由于润滑油循环速度慢，通过润滑油滤清器的次数也就变少了，因此难以及时将磨损下来的金属末屑、炭粒、尘埃从摩擦表面中清洗出去。

　　使用粘度过大的润滑油的另外一个弊端就是耗能。

由于粘度过大，机件摩擦表面间的摩擦力增大，为克服增大的摩擦力，则要消耗更多的燃料，从而造成能量的巨大浪费。

据了解，目前在国外，润滑油低粘化已经成为了国际趋势。

在国内，在润滑油节能方面虽然还没有强制性的要求，但是低粘化将是未来的发展趋势。

在国内，在润滑油节能方面虽然还没有强制性的要求，但是低粘化将是未来的发展趋势此外，由于夏冬温差比较大，夏天油压表普遍偏低。

但是，只要处于厂家行车手册上规定的合理范围，均属于正常现象，广大车主没有必要为此事过度恐慌。

如果油压表离奇偏高或偏低，比正常情况偏离太多或者不在合理范围之内，那么就需要彻底检查一下，看看是不是发动机出什么问题，比如说传感器坏了、油路堵了等等。

切忌看到油压表偏低，就拼命选用极高粘度的润滑油。

　　一般情况下，好的机油随着温度的升高，粘度的变化会比较平缓，而且不会迅速变稀。

如长城、壳牌、美孚等知名品牌，虽然表面“看”起来粘度并不是非常高，但是使用起来粘度表现非常突出；

而有些品牌则表面“看”起来非常“粘”，但使用起来却不尽如此，出现强烈的反差。

看来，广大车主选用润滑油还是得认牌子。

一般知名的润滑油厂家都会提供产品线比较齐全的、不同粘度级别的润滑油供各种各样的车型选用，只要按照正常的使用习惯选择适当质量级别和粘度级别的润滑油品即可。

　因为发动机油按发动机的型式分为汽油发动机和柴油发动机，发动机油也相应分为汽油发动机油和柴油发动机油，发动机油的品质分类采用APIS后跟一英文字母和APIC后跟一英文字母来分别表示汽油机油和柴油机油，后跟的字母排序越靠后表示级别越高。

如APISH级高于APISG级，因此选用发动机油时一定要先确定是选用汽油机油还是柴油机油。

如发动机油的包装上表示APISH/CD，则表示该机油用作汽油机油级别达到SH，用作柴油机油，则级别达到CD。

　　按目前来讲，API的级别都是向下兼容，APISL质量级别的机油可以用于要求APISH机油的发动机。

如果条件允许，尽量选用更高级别的发动机油，因为它能对发动机提供更好的保护。

一般的来讲，发动机油的质量级别越高，价格越贵。

但不能反过来讲。

　　选择发动机油要根据车厂的说明书要求来确定使用相应的质量级别或更高的级别。

选择发动机油还要考虑季节的变换。

因为油品的粘度会随温度变化而变化，冬天粘度变稠，夏天粘度变低，因此在非常炎热的地区，尽量选择油品粘度稍高一点的机油。

在寒冷的季节，可使用较稀的机油。

但现在高质量的机油可以同时用于多种气候条件下。

如美孚1号0W-40。

　　路况对发动机油的选择影响不大，但路况在很大程度上会影响到机油的寿命，路况较差的地区，应缩短机油的换油周期。

另外，新的发动机设计的要求,由于采用了电子控制燃油喷射、催化转换器、EGR、PCV和涡轮增压、中冷等技术，发动机的工况更加严苛，选用高质量级别的发动机油也可以延长发动机寿命，降低燃油消耗，减少磨损，延长换油周期，节省机油，节约维修费用及提高效率。

高级别的发动机油可以替代低级别的，而低级别的发动机油不能用于高级的发动机。

第四章润滑油基本常识

汽车用润滑剂有润滑油、齿轮油和润滑脂3种。

润滑油是各种发动机上使用最广泛的润滑剂，它的作用是：

润滑作用、冷却作用、保护作用、清洁作用。

　　汽油机润滑油是从地下油井开采提炼的，这种未经任何提炼的润滑油不适用于发动机，所以必须再进行严格提炼，加入多种元素，以便有效地抑制严寒及高温时的不稳定状态。

齿轮油又名传动润滑油，主要用于润滑汽车、拖拉机传动系中的变速器、减速器和差速器的各种齿轮，齿轮油的粘度较润滑油大，略呈黑色，因此也称其为黑油。

由于齿轮的齿形不同，对齿轮油的要求也不同，一般分为普通齿轮油和双曲线齿轮油。

两者应按说明书要求的品种加注，不能混淆。

　　润滑脂含有稠化剂，其性质与润滑油不同。

由于绝大多数润滑脂是半固体，在常温下能保持自己的形状，在垂直表面不流失。

润滑油一般呈黄色，所以俗称黄油。

润滑脂广泛用于润滑汽车各部轴承、衬套。

第五章如何使用润滑油

5.1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。

5.2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（AveygeOilage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。

5.3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。

5.4确定换油期的其他方法

5.4.1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。

5.4.2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。

5.5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。

5.5.1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。

5.5.2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。

5.5.3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，HanshengLEE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

第六章润滑油的功用

虽然发动机润滑油的主要作用是润滑，但是它一直是身兼数职，对发动机的工作状况起着重要的作用。

如果润滑油失去了作用，发动机将会受到严重损害。

6.1润滑作用

　　维修人员在维修发动机时，有时候会发现活塞裙部有拉伤的现象（图1），或者发现缸壁表面磨损严重（图2），为什么会出现这种现象呢？

　　发动机工作时转速很高，活塞与缸壁之间、连杆轴瓦与曲轴之间等部位配合紧密，如果这些配合部位得不到充分的润滑，就会产生干摩擦。

干摩擦在短时间内产生的热量足以使金属熔化，造成机件的损坏甚至卡死（活塞拉缸、曲轴抱瓦等），因此必须对发动机中的配合部位给予良好的润滑。

图2

　　当润滑油流到配合部位后，会在摩擦表面形成一层油膜。

为了保证润滑油可以顺利到达配合表面，发动机润滑油必须有一定的压力，当润滑油压力不足时，仪表上的机油压力警告灯会点亮。

6.2清洁作用

第七章多缸汽油机缸间差异的评价指标

汽油机的缸间差异产生的原因有结构设计、制造误差、使用和循环变动等。

缸间差异是汽油机难以克服的缺点之一。

为了便于分析和评价不同发动机和发动机不同工况的缸间差异的大小，对于各缸的平均指示压力、进气量、空燃比、功率、转矩等的缸间差异通常采用偏差率d（或称不均匀度）衡量。

假定发动机具有n个气缸，某一参数（或性能指标）X的n个气缸的测量值依次为X1，X2，•••，Xn，则n个气缸的参数X的平均值Xm为（X1+X2+•••+Xn）/n。

于是，

第i个气缸的参数X的偏差率δi（%）可由下式求取

δi=100（Xi-Xm）/Xm

由di的定义可见，di为负值时表示第i个气缸的参数X偏小；

di为正值时表示第i个气缸的参数X偏大；

di为零时表示第i个气缸的参数X正好等于n个气缸的平均值；

显然n个气缸的d的变化范围越大，表明参数X的缸间差异越大，或者说均匀性越差。

由偏差率的定义可知，各个气缸的δ之和为零，即n个缸的δ的均值也为零。

故无法用δ的均值表示不同工况下或不同发动机的某一参数（或性能指标）X的缸间差异的大小。

因此，有必要引入参数（或性能指

标）X的偏差率δ的绝对值的均值бX的概念。

бX的计算式为

бX=[∣δ1∣+∣δ2∣+•••+∣δn∣]/n

由бX的定义可知，бX的值越大，表示参数（或性能指标）X的缸间差异的越大，各缸的均匀性越差。

因此，在以下的讨论中采用δ和бX两个参数，表示不

同工况或同一工况不同循环的缸间差异的范围和大小。

第八章试验装置简介

试验中使用的气缸压力测试系统的示意图如图1所示。

试验中使用的发动机为CA16E多点喷射四缸四冲程顶置凸轮式汽油机，气缸直径（mm）、冲程（mm）、排量（L）和压缩比依次为78、83.6、1.598和9.0，燃烧室为半球形燃烧室。

为了测量各缸的压力，试验时采用了CA16E汽油机的单火花塞点火系统，在每一个气缸安装第二只火花塞的位置安装了四只石英晶体压力传感器。

由压力传感器得到的气缸压力信号，经过四只6907型电荷放大器放大后被送入AVL16通道数据采集与分析系统，与压力信号同时记录的还有来自曲轴转角发生器的上止点和曲轴转角信号（每度一个）。

为了监视测量时发动机的运转工况变化，试验时采集和记录的发动机工作参数还有空燃比、进气管压力、空气流量、燃油消耗量、点火提前角、进气、排气、燃油、机油和冷却水的温度、燃油、机

油压力、发动机转速和转矩等。

图1气缸压力测试系统简图

1—测功器2—联轴节3—发动机4—压力传感器5—光栅

6—接受器7—电荷放大器8—数据采集装置9—计算机

另外为了对压力、上止点和曲轴转角等被测信号进行实时监测，测试系统中配备了一个具有存储记忆功能的多通道示波器。

测量时发动机节气门大小通过手动旋转螺母调节，其开度大小用进气管压力表示。

喷油量和点火时间采用了旋转式手动调节电子控制装置。

上止点的确定采用了AVL620气缸压力采集分析系统中的倒拖压力软件。

采集的数据存储在计算机中供分析使用。

试验时对每个工况采集了100个循环的压力数据。

气缸的编号规则为由曲轴前端起依次为1、2、3、4缸，压力数据中采用的曲轴转角的定义为：

压缩上止点为0º

CA，吸气、

压缩的曲轴转角为负；

膨胀、排气的曲轴转角为正。

第九章试验结果分析

9.1气缸压力的测量结果

燃烧最高压力Pm决定了发动机机件的最大受力情况，它是气缸压力曲线上一的个被经常检测的压力。

各个气缸的Pm随测试循环数的变化的测量结果的一例如图2所示，图中记号旁边的数字为气缸编号（下同）。

试验时发动机处于宏观稳定工况，发动机转速n=1800r/min、进气管压力（表压）Pin=-280mmHg、点火提前角θig=38℃A、空燃比α=14.7保持不变。

然而Pm却呈现出较大的循环变动和缸间差异。

Pm的循环平均值、标准偏差、循环变动率（=100×

标准偏差/平均值）见表1。

可见循环间的Pm的变动是很大的。

从平均值来看，四缸的Pm最大，由于循环变动的存在，使得四缸的Pm并不总是保持为最大。

图3为图2所示试验条件的四个典型的单一循环的燃烧压力曲线，该结果表明，多缸汽油机的缸间差异是随着循环数而变化的，Pm的平均值大的（或小的）气缸的Pm的值不一定总是大的（或小的）。

图2各个气缸的Pm随循环数的变化

图3典型循环的燃烧压力示例（n=1800r/min；

Pin=-280mmHg，θig=38℃A；

α=14.7）

表1最高压力Pm的循环平均值、标准偏差、变动率测量结果

最高压力所在曲轴转角CAPm对发动机的动力性经济性有重要影响，CAPm过小，则压缩过程负功增加，压力升高率增大，Pm过大；

CAPm过大，则膨胀比将减小，高温燃烧期的传热面积增加，使热损失增加，燃油经济性变坏。

图1所示工况的CAPm的循环变动和不同循环的缸间差异如图4所示。

图4各个气缸的CAPm随循环数的变化（n=1800r/min；

平均指示压力Pi反映了各个曲轴转角下的压力情况，并且是衡量发动机动力性的重要指标。

因此，本文也分析了Pi的循环变动和缸间差异情况，其结果的一个例子如图5所示。

图5所示试验条件与图3所示数据相同。

该结果表明除个别循环（如第89个循环）外，各个气缸的Pi的变动范围并不大。

图5各个气缸的Pi随循环数的变化（n=1800r/min；

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