機油在發(fā)動機運行過程中起到潤滑、冷卻和密封的作用。機油老化會造成機油黏度降低,機油的流動性和散熱性變差,導致各摩擦副不能建立良好的油膜而加速磨損,嚴重時會造成柴油發(fā)電機化瓦、拉缸等故障。在柴油發(fā)電機設計開發(fā)過程中,機油換油周期是避免機油老化的一個重要設計指標。
影響柴油發(fā)電機機油老化的主要因素包括以下幾個方面。
1)機油溫度。正常機油溫度下,機油氧化速率不明顯,當超過正常機油溫度上限時,機油的氧化變質隨溫度升高而加快,溫度每升高10℃,機油氧化速度就提高1倍左右。
2)柴油對機油的稀釋。未燃燒的柴油進人機油中,如缸內遠后噴實現柴油顆粒過濾器(diesel Particulate filters.DPF)主動再生,造成機油度、閃點和機油壓力下降,破壞各摩擦副間的油膜。
3)水分。機油混人水分,造成機油乳化,導致機油中的添加劑(抗氧化劑、潔凈分散劑等)失效,加速機油的氧化速度。
4)金屬磨屑。金屬磨屑對機油的老化有催化的作用,其中銅對機油老化的影響最大,而鐵的催化作用為銅的20%,其他金屬催化作用不明顯。
5)柴油發(fā)電機缸內的燃燒產物。柴油發(fā)電機燃燒產物可分為直接產物和間接產物。柴油發(fā)電機燃燒過程生成的各種氧化物、烴類以及碳煙等可燃混合物和廢氣經過活塞、活塞環(huán)和氣缸壁間隙進人曲軸箱,這部分氣體中含有燃油蒸汽、水蒸汽、二氧化碳、氮氧化物、硫化物以及其他類型的氧化物。燃油蒸汽周期性凝結后會稀釋機油,造成機油性能變差。水蒸汽凝結容易造成機油乳化并產生泡沫,影響機油潤滑性能,加速摩擦副磨損。氮氧化物和硫化物遇到曲軸箱的水蒸汽和空氣會生成含氧酸,腐蝕發(fā)動機零部件。高溫混合氣和廢氣還會導致曲軸箱壓力升高,造成機油的潤滑性能下降。
柴油燃燒的間接生成物是指燃燒生成物經過活塞、活塞環(huán)和氣缸壁間隙進人曲軸箱內的過程中通過化學變化產生的發(fā)動機機油污染物,這種污染物主要是固體的漆膜和油泥。在柴油發(fā)電機正常運行的部件中,活塞受漆膜影響最大,漆膜會導致活塞熱傳導性能下降,溫度升高,做功能力降低,堅硬的漆膜還會增加氣缸壁的磨損,磨掉的漆膜屑進人曲軸箱會產生污染,加速機油的老化和變質。油泥是柴油發(fā)電機燃燒產物引發(fā)的以及曲軸箱內機油自發(fā)的化學反應作用的最終結果,是各種氧化反應生成物縮聚反應的最后產物。油泥會加劇機油老化速率。
碳煙污染柴油發(fā)電機機油,是發(fā)動機不完全燃燒的產物,包括不完全燃燒的活性積聚物以及含硫、氮、氧等化合物的積聚物。與汽油機相比,柴油發(fā)電機產生的碳煙數量較多,尤其是噴油持續(xù)期太長以至于燃油噴到活塞頂面和氣缸壁上時,會加劇柴油發(fā)電機碳煙的生成。柴油發(fā)電機生成的碳煙是影響柴油發(fā)電機機油老化的一個重要因素。