汽车配件网

　　铁谱分析技术铁谱分析技术是一种以从润滑油中分离并检测磨损颗粒进行分析为基础的诊断技术。该技术监测内燃机零部件的磨损状态，不需破坏零部件的结构关系，在不解体的条件下就可确定其磨损状态。由机械零部件产生的磨损颗粒通过铁谱仪器磁场的作用，将它们从润滑油中分离出来，特定的工况条件和不同的金属零件产生的磨粒具有不同的特性，通过对磨粒的观察分析，不仅能监测磨粒的浓度、大小，而且能了解磨粒的形貌及组成，从而使人们更深入地认识磨损的过程和机理。目前，它已广泛应用于机械工况监测、磨损机理研究等领域。大量的研究实例表明，润滑油中的磨粒携带有关机械磨损状态的详细信息，这些信息通过磨粒的浓度、尺寸、形态及组成等表现出来。根据这些特征，可以判断零件所处的磨损状态以及该状态下发生的磨损原因、磨损类型和磨损部位，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应性及在使用过程中的质量衰变规律，从而科学合理地提出控制对策。但是，铁谱不适合非铁系磨粒的分析，因此需要应用光谱等技术对非铁系物质进行分析，以补其不足。

　　光谱分析技术光谱分析技术是利用含有磨粒的油液用电火花激发，使磨粒元素发出特征光，通过测定该波长的光强，从而测出该元素在油液中的含量和变化。有研究表明，利用MOA型光谱分析仪可以同时测定20种元素，即Fe、Cu、Pb、Cr、Sn、Si、Mo、Li、Na、Mn、Ag、Sb、V、Ti、B、Ca、Zn、P、Ni、Al。元素的测量精度达0.01ppm，分析时间为30s。

　　根据油样中磨粒元素的含量和变化就可以判断运行零件的磨损状态和工作状况。对于汽车内燃机处于正常磨损阶段时，油液中的磨粒元素光谱分析结果大致随运行时间呈连续的线性变化，具有一定的规律性；当内燃机零件处于异常磨损阶段时，光谱分析数据表现出下列特征：动态性、离散性、相关性和统计性，所以对于具体的某台内燃机，经过定期的润滑油跟踪采样，可以得到各种磨损元素随设备运行时间的变化规律。如果某一种元素在以后的测量中发现其不满足该元素的一般变化规律或发展趋势，则可判断包含该元素的零件处于不正常的磨损状态，再经过元素之间的相关性分析，可进一步判断出异常磨损所对应的零件。

　　理化分析技术汽车内燃机润滑油在工作中受高温、高剪切作用，以及空气和废气中氧气、氮气和氧化物、氮化物、硫化物的存在，会发生氧化、硝化、硫化反应以及抗氧剂、抗磨剂、清净分散剂等的降解。基于理化性质分析的润滑油状态监测主要是通过监测润滑油油品性质评定指标来判断油品本身的质量衰变情况和内燃机工况变化情况。用于评定油品理化性质的指标主要有粘度、水分、闪点、酸值、正戊烷不溶物、总碱值等。当使用中某项指标达到限定值时，就需更换润滑油。当指标的变化呈现连续的线性规律时，说明内燃机工作是正常的；当某项指标发生突然变化时，表明内燃机工况发生异常变化。

　　如油品粘度突然变小，闪点降低，说明与燃油稀释有关；油品中水分突然变大，说明冷却液渗漏；酸值和正戊烷不溶物突然变大，说明有大量废气进入曲轴箱等等。这些变化通过相关性分析就可判断内燃机的工况以及磨损状况。

　　油液分析技术在某汽车内燃机上的监控实例下面通过一个工况实例的油样分析和验证，评价油液分析技术对汽车内燃机状态监控的实际效果。分析油样是在某部行车实验中从内燃机润滑系统定期抽取的润滑油。表1列出了待测油样的情况。

　　应用直读式铁谱分析仪、MOA光谱分析仪、Avatar360傅立叶变换红外光谱仪、粘度计等理化分析仪器对上述三组油样进行分析，分析结果如表2和表3表示。

　　铁谱分析：**组铁谱分析正常，在谱片上观察到金属磨粒细而短，这是磨粒磨损正常的表现；第二组分析发现在谱片上有较多5μm～25μm的滑动、粘着钢合金磨粒，还有少量5μm～15μm的钢合金切屑，铁谱分析不正常；第三组铁谱分析只在谱片上发现极少量的5μm～10μm滑动、粘着钢合金的磨粒，未见其他类型的异常磨损金属磨粒。光谱分析：**组光谱分析结果基本正常；第二组分析结果显示Si、Fe含量偏高；第三组分析结果显示Na、Cu元素偏高。

　　诊断结论：**组油样的铁谱、光谱和理化分析各项指标都在控制范围内，说明这时内燃机工作状态良好，基本上不会发生故障，可以继续使用；第二组油样的粘度、闪点明显偏低，说明内燃机燃油泄漏严重。光谱分析Si、Fe元素偏高，经制谱有较大尺寸的铜、钢合金磨粒，说明发动机润滑不良引起的轴承磨损较严重，建议立即换油，解决燃油泄漏问题，缩短内燃机润滑的采样周期，继续跟踪监测；第三组油样中的Na、Cu严重超标，经制谱未见异常磨粒，铜元素高是冷却液泄漏造成的铜件腐蚀磨粒，因为冷却液中防锈剂含有钠，故油样中钠也超标。由此确定冷却液泄漏严重，建议尽快解决。

　　油液分析技术综合运用策略利用油液分析技术对汽车内燃机状态进行科学合理的监控，必须系统地研究所监控内燃机的基本性能参数、运行工况和各润滑部位的材料，掌握润滑油中各元素的来源，合理地确定油品的取样周期，综合运用各种分析技术提取有关详细信息，建立内燃机润滑油理化指标限定值和磨粒元素控制界限，通过分析和比较，然后进行判断和决策。其监控策略具体路线如图1所示。

　　实际应用中，通过油样理化分析，并对用油理化指标限定值进行分析比较，一方面可以判断润滑油的质量和内燃机的润滑状况；另一方面可以诊断内燃机有无渗油、渗水、窜气等异常工况发生。通过光谱分析，建立数据模型，确定油样中各元素的含量以及变化情况，可以评判其磨损状况和工作状况。通过油液铁谱分析，建立内燃机正常磨损的铁谱图像库，当内燃机运行时对采集的油样进行分析后，即可以根据所制定的界限值，判定出被监测油样中磨损元素的浓度和梯度所处的范围，如果所提供的信息不足以进行判断，可以利用模糊数学知识进行模糊综合评判，判断出内燃机所处的磨损类型和磨损部位。通过以上综合分析和处理，即可对内燃机状态进行有效监测，对内燃机故障进行诊断和预测，从而实现对内燃机失效和损坏的控制。

　　结论利用油液技术对汽车内燃机状况进行监控，必须综合运用油品理化分析、光谱分析、铁谱分析技术。其中理化分析为油品污染、润滑及异常工况提供依据；光谱分析能快速反映各磨损元素浓度及掌握设备变化的趋势；而铁谱分析能确定异常磨损颗粒的特性，从而推断运动部件磨损类型和部位，对内燃机磨损故障具有很强的解释性。在油液分析中，理化分析是基础，光谱分析是辅助，铁谱分析是核心，三者有机结合，才能为监控提供科学可靠的依据。