摘要：简介内燃机的油液分析状态监测主要内容，包括了对内燃机机件磨损和油液状况的监测；与维修机制相适应的监测仪器及方法。
关键词：内燃机油液监测
一、内燃机油液状态监测内容
内燃机的油液分析状态监测主要针对两个方面：内燃机的机件和油液状况。
1.机件磨损状况
主要是通过对磨损产物（颗粒）的监测推断内燃机运转是否正常。颗粒分析的内容包括：颗粒的总量、颗粒的化学组分、颗粒的尺寸分布、颗粒的几何形态。
（1）颗粒的总量
通过颗粒总量的测量结果可以判断磨损颗粒的增长率和观察当前处于磨损过程的哪个阶段，以及磨损的严重程度是否正常，需要关注还是需要报警。
（2）颗粒的成分
通过对颗粒化学成分的分析便可确定故障发生部位，例如：铁、铬、钼、铝异常升高一般是气缸套和活塞磨损；钙、钡、磷、锌明显减少表明滑油添加剂出现损耗；锡、铅、铜、铝异常升高一般是上下轴承磨损的产物；钾、钠、硅、硼异常升高往往标志着水污染的发生；铝、钒、硅、钠异常升高标志着燃油污染的出现。
（3）颗粒的大小和分布
根据颗粒的大小可以判断磨损的程度，在液压系统中最重要的监测项目便是油液的污染度，而污染度是根据磨粒的大小及其分布来决定的。
根据美国三军油液分析机构的经验，内燃机中，典型磨损颗粒尺寸是10～15μm，严重磨损颗粒尺寸为50μm以上。目前广泛采用的ISO4406:1999油液清洁度标准中，根据颗粒尺寸对设备运转的伤害程度，将清洁度显示代码分为>4μm/>6μm/>14μm三个等级：>4μm会引起淤积堵塞，>6μm会引起正常磨损，>14μm引起严重磨损。
（4）颗粒的几何形态
不同的磨损机理会产生不同几何形态的颗粒，因此从测得颗粒的几何形态便可推断它的失效机理。目前最受关注的四种磨损颗粒的几何形态有：切削磨损、疲劳磨损、正常滑动磨损、严重滑动磨损。
2.油液状况
在现代机械设备中润滑油的作用越来越重要，因此，监测内燃机不仅需要关注机件的磨损而且需要关注润滑油的情况，包括：油液的衰化变质、油液中添加剂的损耗、油液的污染。
（1）油液的衰化变质
①氧化。氧化是引起油液衰化的最主要原因。润滑油的基础油主要由烃类物质构成，当这些烃类组分与氧发生化学反应，就会发生油液的氧化并生成乙醛、酮、酒精和羰基酸等氧化产物。这些原生氧化产物会与油中的水分、磨损金属等物质产生进一步的聚合反应而生成油泥，积碳等次生产物。这些原生或次生的氧化产物会导致油液酸值和粘度的提高、磨损的增加、滤网的堵塞和添加剂的损耗。高温、压力、油中的水分都会加速油液氧化的速率。根据试验统计，油液的工作温度在75℃以上时，温度每增加15℃，油液的氧化速率会加快1倍。由于氧化产物在红外光谱上具有明显的特征峰，因此目前普遍应用红外光谱技术来监测油液的氧化程度和发展趋势。
②硝化。与氧化反应不同，硝化是在高温缺氧的条件下生成的，是一种高温凝聚过程。它有两种不同的机理，一种是油液直接和灼热机件接触，另一种是油液在泵、轴承和其他带有压力的润滑环境中渗入气泡，当从低压区进到高压区时气泡受到绝热压缩而温度突然升高时（从40℃升至200℃以上）。硝化同样会使油液粘度增高，同时也是油泥和漆皮生成的重要原因之一。
（2）添加剂损耗
现代润滑油中添加剂的含量日益增加，品种日益多样，成分和结构日益复杂，添加剂已成为润滑油的重要组成部分。添加剂的功能主要是增强基础油的有益功能，抑制基础油的有害作用，赋予润滑油以新的功能。添加剂在使用过程中会由于蒸发、水解、泄漏、过滤等作用而逐渐损耗。损耗达到一定程度而不能及时补充或换油，则润滑油的许多功能就会部分或全部丧失。因此，添加剂损耗的跟踪是内燃机油监测的一项重要工作。内燃机油的添加剂主要是清洁剂、分散剂、抗氧剂和抗磨剂。监测添加剂的损耗常用两种方法：①测量油中Ca、P、Ba、Mg、Zn等添加剂元素在使用中的变化。但需要注意的是有时这些元素的浓度并无明显变化但添加剂的功能却已经丧失。例如，用测量Zn、P来判断ZDDP的损耗，那么当ZDDP分解为锌盐和磷酸盐时，Zn、P浓度就不能反映添加剂的损耗了。②用红外光谱仪直接测量添加剂的损耗，例如，用FTIR测量ZDDP，就非常有效地反映出变化的过程和趋势。
（3）油液的污染
①水分。在用润滑油和液压油中水的出现都是不可避免但又会带来严重危害的问题，例如1992年加拿大太平洋铁路系统曾对所辖1500辆机车中388起与油有关的故障分析中，水污染高居首位。控制水分对油液的污染，对于减少故障、保证设备的可靠运转具有非常重要的意义。
②乙二醇。对10万台柴油机进行检查，有8.6％发现有乙二醇污染，乙二醇造成的磨损是水引起磨损的10倍。
③燃油稀释。有研究指出燃油稀释约为燃油总消耗的0.36%。
④烟炱。在现代柴油机中由于采用延迟喷射，废气再循环等先进技术以及对排放的严格限制，润滑油中烟炱含量有较高的浓度，必须认真对待。
二、内燃机油液监测仪器及方法
1.与维修机制相适应的油液状态监测仪器
（1）定期维修
这一阶段的监测设备通常是以磨损监测为主辅以常规理化分析，其仪器配置一般为：①磨损监测，原子发射光谱仪，用于测量油液中各种元素的浓度，包括等离子发射光谱仪（ICP），旋转电极发射光谱仪，固定电极发射光谱仪；铁谱仪，用于判断油液中颗粒的形态和磨损类型，包括直读铁谱，分析铁谱，旋转铁谱。②常规理化分析，粘度仪、闪点仪、固体不溶物、水分滴定仪。