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2020/11·汽车维修与保养43
◆文/北京 王新旗
汽修技师平时经常会跟各种油液打交道，但真正利用油液检测设备通过定量分析油液而到故障原因的还不多，多数技师还停留在凭经验检查油液的层面，如用眼睛观察油液是否乳化变、用鼻子闻油液是否有焦糊味，用手感知油液中的颗粒物是否超标等。 笔者最近经手一个通过对油液进行定量分析到发动机抱轴的故障原因，不但避免了不必要的经济损失，而且如果用常规方法凭经验去诊断，很可能会走很大一段弯路，且最后还未必能到真正的故障原因。在案例的诊断过程中，笔者有些心得体会，现呈现出来与广大汽修技师朋友一起分享。 一、故障现象
一辆经过改装的某款越野车，行驶里程近180 000km，在进行常规换油保养后，发动机噪音变大，但未引起车主及修理厂技师的足够重视，导致车辆在外出越野过程中，突然不能行驶，拆解后发现发动机已损坏，初步判断是发动机出现了抱轴故障。图1是该车油底壳及机油滤清器的状况，油泥深厚、脏污严重，很明显润滑系统的工作环境比较恶劣。
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二、故障原因剖析
首先简单说明一下故障车出现故障前
王新旗(本刊编委会委员)
从事于汽车后市场维修、服务、技术支持及培训、培训管理等工作20余年。曾就职于上海雷神咨询有限公司、大陆汽车俱乐部、T T i(北京)咨询有限公司、采埃孚销售服务(中国)有限公司、北京汇智慧众汽车技术研究院，历任培训师、项目经理、培训经理、培训运营总监等职。近两年亲身组织，参与四届新能源汽车维修行业技能大赛的裁判培训及执裁。目前任北京天元陆兵汽车科技有限公司陆兵学院执行院长。
修理厂所做的工作，因为这有助于我们分析和判断车辆的故障原因。由于车主是修理厂的老客户，修理厂为了给车主提供优质服务，在保养过程使用了“设备换油”，而没有采用传统的“重力换油”。使用设备换油前，通常需用清洗油对发动机进行循环清洗，然后再用养护设备进行换油。设备换油的优势是清洁，彻底，效率高，客户体验好，当然费用也相对较高。 车辆出现故障后，车主认为发动机刚刚进行过保养，责任在修理厂，是其养护不当造成发动机润滑不良而引发发动机故障。为此，车主不同意维修发动机，而提出了更换发动机的诉求。
修理厂使用的是笔者所在单位提供的养护设备和清洗油，因此怀疑是由于使用了我们清洗油，是清洗油残留导致润滑油变质而引发此次故障，并要求我们提供技术支持，并解决问题。
在进行设备换油前，故障车辆已经行驶了近180 000km，再加上该车经常进行
越野行驶，属于有一定养护风险的车辆。在进行养护作业时，修理厂未进行发动机养护前的基本检查，且养护后车主提出噪音过大时，也未能给予足够的重视，未及时进行检查。这些的确是修理厂工作不到位，操作不规范的具体体现。根据车辆故障发生后发动机分解照片，内部恶劣润滑状况没能及时发现，油泥结胶严重，但这是导致车辆故障的唯一原因吗？还有没有其他可能引起发动机抱轴的故障原因？
在与修理厂进行详细沟通并了解具体的养护细节后分析，导致发动机抱轴的故障原因虽然很多，但润滑不良的确属于可能的故障原因之一。既然车主怀疑是养护不当，造成发动机润滑不良，那我们就从润滑油入手进行分析。
我们知道润滑油都是由基础油和添加剂组成，其中添加剂又包括很多种类(图2)。
图2 润滑油的成分构成
行业内对在用油液(使用后的油液)进行分析时，通常会用到红外光谱分析仪(图3)。
图1 故障车油底壳及机油滤清器状态
DOI:10.ki.motorchina.2020.11.011
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图3 傅里叶红外光谱仪
红外光谱仪的工作原理是：基于有机化合物中不同的官能团在不同的波长下，具有不同的吸收特征。而石油产品正是由不同的烃类及其他有机化合物组成的混合物，所以，红外光谱无论是在新油分析，还是在用油(已使用的油)或废油分析中都有其应用。它可以判断润滑油的基础油是矿物型还是合成型；可以分析润滑油中所加的添加剂类型；可以分析在用油中添加剂的耗解情况以及氧化副产物的组分，如内燃机油的氧化、硝化和硫化等情况。
红外光谱监测在用润滑油中添加剂的耗解、基础油的降解以及污染物，其中污染检测包括水(油中含水)、烟炱(润滑油残余)、燃油(油中混有汽油)、乙二醇(油中混有冷却液)、以及其他润滑油、基础油的
降解等。因为这些物质的吸收波峰都是不同的，如水的吸收峰在3 150~3 500之间，而抗磨组分ZDDP的吸收峰在960~1 025之间。
图4是从故障车发动机内提取的发动
机残油，利用红外光谱仪对油样进行针对性的分析，主要是监测与磨损、摩擦故障相关添加剂成分如抗磨剂、抗氧化剂的状态，检测润滑油中是否混入冷却液、燃油等杂质导致失效。另外，考虑到车主在养护后曾进行沙漠越野，还要检查是否有沙子进入进气道。
将故障车上在用机油添加剂及杂质的检测数据与原厂新油的相关检测数据进行对比(表1)，发现在用机油的抗磨剂含量比原厂新油的抗磨剂低了近7倍，这应该不会是添加剂正常消耗所致，而很可能是故障车当初保养时添加的机油有问题。
表1 故障车在用机油与原厂新机油添加剂及杂质检测结果
接样日期
2019.6.19
2019.6.19
检测方法
样品名称检测项目
BJRD19-YY061901BJRD19-YY061902
故障车上的在用机油
原厂新机油抗磨添加剂含量(wt%)0.152 1.085ASTM E2412胺型抗氧剂含量(wt%)0.050.572ASTM E2412积炭含量(wt%)0.110.00ASTM E2412冷却液含量(wt%)未检出未检出ASTM E2412燃油稀释(ABS)0.0340.00ASTM E2412铁含量(mg/kg)720ASTM D6595硅含量(mg/kg)200ASTM D6595铜含量(mg/kg)
38
ASTM D6595
为慎重起见，在跟修理厂沟通后，我们进行了第二次油液分析，这次重点检测修理厂添加到故障车上的新机油成分，其检测结果如表2所示。从中可以看出，修理厂给故障车添加的新机油中抗磨添加剂含量与在用机油中的差不多，也只有原厂新机油的1/6。
表2 故障车在用机油与原加入的新机油添加剂检测结果
接样日期
2019.6.19
2019.6.19
检测方法
样品名称检测项目BJRD19-YY061901BJRD19-YY070401
故障车上的在用机油
故障车上添加的新机油
抗磨添加剂含量(wt%)0.1520.174ASTM E2412胺型抗氧剂含量(wt%)0.050.07ASTM E2412酚型抗氧剂(wt%)0.000.00ASTM E2412积炭含量(wt%)0.000.00ASTM E2412冷却液含量(wt%)未检出未检出ASTM E2412燃油稀释(ABS)
0.034
0.00
ASTM E2412
特别说明一下，目前润滑油厂家使用较多的抗磨剂是ZDDP，即二烷基二硫代磷酸锌，具有良好的抗氧化、抗腐蚀和抗磨性能。对于发动机油而言，ZDDP的含量在很大程度上决定了机油的使用寿命，是非常重要的添加剂之一。抗磨添加剂会在金属表面形成化学膜以降低机件的磨损，其作用机理如图5所示。
从抗磨剂的作用机理可以看出，随着时间或发动机行驶里程的延长，抗磨剂会不断损耗，
因此通过抗磨剂的含量可判断机油是否处于效期内。图6为机油中ZDDP抗磨剂的损耗曲线。
图4 故障车内提取的润滑油样本
图5 抗磨剂的作用机理
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2020/11·汽车维修与保养45
图6 机油中ZDDP抗磨剂的里程损耗曲线
三、诊断结论
至此，基本可以判定，故障车保养时，修理厂换上的新机油抗磨剂远低于原厂机油，这是故障车在保养后不久就出现发动机烧瓦抱轴的主要原因。除此之外，我们还给修理厂提了几点建议：
1. 故障车行驶里程已近180 000km，属于发动机养护高风险车辆，而且这类车辆之前通常都是重力换油，没有使用过设备进行清洗及深度换油操作，因此建议修理厂仍采用普通重力换油方式进行保养。
2. 修理厂使用发动机养护设备进行深度养护前未进行发动机机油污染度检测，养护后对车主提出发动机噪声偏大的反馈，也未能及时引起重视并适时进行检查。运行网
3.发动机进气道及进气歧管内壁都发现有沙子，说明养护后车辆的使用条件比较恶劣。
4.养护时修理厂加入到发动机内的新机油的ZDDP抗磨剂和抗氧化剂含量明显低于原厂机油，是造成发动机在养护后出现烧瓦抱轴的主要原因。强烈建议修理厂对该批次机油进行抽检，如结果相同，应停用批次机油，以免更多车辆出现类似故障，产生更大损失。
5.故障车发动机内部油泥较多，容易淤积在油道内，影响润滑效果，且日常使用环境比较恶劣，发动机易出现高温、润滑不良、加速困难等发动机故障。
6.养护后，发动机内部会残留微量清洗油，但其主要成份是清净剂、分散剂及微量抗磨剂，因此不会对机油性能造成任何影响。
四、经验总结
1.润滑油知识体系及应用
油液检测技术在航空、石化、铁路等部门已经被广泛应用，但在汽车后市场，
尤其是协助支持进行汽车故障诊断还鲜有人去做。最近几年，中鑫之宝总工胡建军老师在中鑫之宝内部进行的了大胆的尝试，本人也跟胡老师学到了很多。
简单来说，油液检测就是通过对在用
油液样品成分进行检测分析，以判断油液所处状态。通过对油液衰变、污染以及部件磨损等方面的异常征兆进行早期预报，让设备管理或操作者可以适时进行维护和修理，以避免设备的意外失效，延长油液和部件的使用寿命。
油液检测主要应用于对设备润滑和磨损状态的监测(在用油监测)，同时也可用于油液生产的质量控制、新油入库验收和储存状态监测。国内外研究结果表明，超过70%的设备失效都与润滑有关。
根据条件不同，油液监测可以分为在线监测(on-line)、现场监测(on-site)和离线监测(off-site)三种不同形式。可以由设备使用者、设备制造商或润滑剂生产商发起，通过使用者、供应商或第三方中立机构实施。
各种专业的分析检测仪器可快速、科学、准确地对汽油、柴油、调和油、润滑油、生物柴油、新能源油品、重油、燃料油、石脑油、液压油、渣油、导电油等各种油液进行检测和完成相关实验要求，帮助企业及客户先检测后养护，完成科学检测和精准养护。通过对在用润滑油样品的检测分析，可判断油品及发动机、变速器所处状态，通过对油品衰变、污染及部件磨损等方面的异常征兆进行早期预报，可以适时对发动机、变速器进行维护和修理，以免造成意外失效，延长油品和部件的使用寿命，也可协助诊断发动机或变速器故障原因，并制定养护或维修方案。
比例混合器通过油液监测对在用油进行定量分析，可以从被动维修变为主动养护，在降低维修风险的同时，可提高用户满意度。
2.提高修理厂的风险意识
u型吊臂图7是国内某后市场养护设备公司推出的具有油液检测功能的养护设备。养护前先进行油液污染度检测，可以初步判断发动机的磨损状态，一但污染度超量，修理
厂可提前进行风险规避，做到先检测后养护，提高修理厂养护效率，增加客户体验
感，进而提高经济效益。
图7 集成了机油污染度检测的养护设备
3.总结规律，制定工作规范
现将我们总结的针对发动机养护建议分享给大家，仅针对用发动机养护设备进行清洗并进行深度养护作业的厂家及车辆：
养护前对车辆进行检测时，如果车辆里程超过150 000km、污染度检测数值超过80%、气门室盖内油
泥积炭过多或大修过发动机的车辆，不建议对其进行清洗及用设备养护，而继续采用重力换油的方式进行养护。另外，特种车辆、越野车辆及运营车辆也不建议用设备换油。
养护过程中，需要注意：发动机转速建议不超过2 000r/min、清洗油加注量不能低于规定的机油加注量、吹扫及预润滑压力控制在1.5~2bar(1bar=100kPa)范围内且每次吹扫不超过3min。另外，对于曲轴箱通风阀安装位置在加注口盖附近的车型，如别克GL8，应先拔掉曲轴箱通风阀管路再进行清洗作业；对于曲轴箱通风阀与加注口盖为一体的车型，如新款途锐、奔驰等，则不宜用设备进行循环清洗，建议将清洗油加注到发动机内进行自行运转清洗。
养护完成后，要及时检查油底集滤器是否堵塞(可通过内窥镜)，如堵塞则建议拆卸油底壳进行清洗。另外，配备外置滤芯的养护设备应及时进行定期维护(清洗或更换)。
以上只是一点在应用养护设备进行发动机养护工作过程中的经验总结，仅供参考。
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