为什么风冷摩托车发动机润滑油会变质

  每逢冬季总有一些跨式摩托车用户反映，他们车上的发动机润滑油变质较快，行驶多则四五百千米少则一二百千米，曲轴箱内的润滑油便无缘无故地被稀释，呈灰色或灰白色稀液状，且更换过多种品牌的润滑油都无济于事。这种现象如果出现在水冷发动机上，人们还能够理解，可能是水道密封系统失效所致。而风冷发动机的冷却介质主要是自然风，哪里来的水呢？为了弄清楚这个问题，我们先来看看发动机的实际燃烧状态。
  众所周知，现代内燃机动力的能源大多使用由石油燃料加工提炼出来的汽油、柴油和其它油类。实际上石油燃料的主要成分是碳氢化合物，它在燃烧后会生成二氧化碳（CO2）和水（H2O）。据有关资料介绍，燃烧1kg油料可产生大约1kg水气， 其中大部分随废气由排气管排出。但在一定条件下，水气会凝成水液。水气凝成水液时的温度称为“露点”，而露点温度与当地的湿度和压力有关，湿度大、压力高，露点温度就高。汽缸内的露点温度可高达100℃左右，所以汽缸上部的缸壁温度以140 C°左右为最佳。试想，发动机有千分之五的时间在温度低于此温度下工作，125型排量的摩托车运行2000km，就可能有200mL的水液凝成，占曲轴箱润滑油容量的20%。那么，这些水气是怎么形成的呢？
  由内燃机原理可知，发动机在燃烧爆炸的瞬间，最高爆发压力达30～50kg/cm2；最高燃点温度达到2000～2500℃；活塞顶部的温度有300～320℃；汽缸中部的温度有180～270℃；曲轴箱的机油温度（指满负荷工况）在90～120℃之间。以上的温度呈阶梯状，燃烧室温度最高，曲轴箱温度最低。在这种高温高压条件下，即使有少量的水气窜入曲轴箱，也会在很短的时间内被蒸发掉。然而，摩托车在用户手中使用，满负荷运转的可能性极小。绝大部分用户都在中低速范围内行驶，有时甚至间断使用。当摩托车处于轻负荷时，发动机的温升较慢，曲轴箱机油温度上升则更慢。由于夏季环境气温高，温差小，水气不易形成。而在严寒的冬季，情况就不一样了。
  当摩托车发动机停止运行时，由于发动机的温度与环境温度相差较大（相对于夏季而言），其排气管和曲轴箱的温度下降较快，同时发动机内的空气在温度下降过程中骤然收缩。此时， 排气管和曲轴箱内形成一定的负压（即真空），在大气压力的作用下，空气中的水份被肉眼看不见的“负压”吸进了排气管和曲轴箱内（通过曲轴箱的通气管进入）。若摩托车行驶的区域空气湿度较大，被吸入的水份将增多，再加上冬季温差大， 形成的水气必然比其它季节多得多。当次日再行启动车辆时， 你就会发现从排气管最低处的小孔内流出水滴。而进入曲轴箱的水气，只有随着车速的增加，发动机机油温度不断升高，才能变成水蒸气从曲轴箱通气管排到大气中（水气从油中蒸发的最佳温度在80℃以上）。      
  由于冬季环境温度低，发动机经常在中低负荷工况下工作，曲轴箱的机油温度难以上升到80℃ 以上。水气不易蒸发并越聚越多，最终冷凝成水液落到曲轴箱的润滑油池内，在曲轴箱内的运动零件旋转搅拌作用下逐渐形成乳浊液状。它和各种不同的氧化物以及污染物混合形成了一种稳定的软膏状稠液，慢慢地增多并沉积于曲轴箱壁、曲轴轴颈、机油滤清器、润滑油管路及曲轴箱内的几乎所有零件。润滑油有水时，不但会引起发动机零件的腐蚀，而且水和高于100℃的金属零件接触时会形成蒸气降低润滑油膜的强度，并产生泡沫直至乳化变质。故障严重时还会使润滑油中的添加剂分解、沉淀。所以，水是生成这类沉积物的关键。据试验分析，在这类沉积物中含水量可多达30%。而汽缸内的水来源于空气中的水汽和燃料的燃烧生成物。
  当摩托车低负荷运行、发动机的工作温度较低时，这些水汽极易凝成水液落入曲轴箱的润滑油中。一般情况下，有利于产生水气的条件如下。
  1.当发动机在寒冷的冬季长时间低速运行或断续运转时，汽缸内的温度一下子难以上升，铝合金材料制造的活塞不能膨胀到最佳的工作状态，其裙部与缸筒间总有微小的空隙。如果汽缸失圆或热变形失圆的话，活塞的窜气量将会增多。尤其是高速型摩托车长期在低速下行驶，其水液的生成更趋激烈，曲轴箱内的润滑油乳化变质的现象将更加明显。为了充分发挥发动机的最大功率，高速型发动机的进、排气门重叠角都较大，它的优点是，有利于充分利用进气流的惯性和排气惯性来增加进气量，使进气更加充分、排气更为顺畅。由于排气管的长度是为实现发动机最大功率而设定的，其排出的废气流中基本以负压波为主。而在发动机的中、低速工况，由于其工作频率的不同，使排气门处于气门重叠期间受到初次或二次正压力波。正是这个正压力波，造成了发动机低速阶段的废气流倒流入进气管。它一方面会使发动机低速性能变差，另一方面又促使废气流中的废汽（即废水汽化的产物）重新返回汽缸。由于环境温度低，高沸点组分和水汽冷凝相互交替的作用，燃烧产生的水蒸汽冷凝为水液的可能性大大增加。由于水分子的比重大于油分子，故先落入汽缸、活塞中，并透过活塞、活塞环、汽缸的缝隙窜入曲轴箱与飞溅的润滑油混合。由此看来，温差大是产生水汽的主要原因之一。
  2.润滑油的抗乳化性，又称破乳化时间，是指在规定条件下，油水充分乳化后达到分层所需要的时间（min）。润滑油的抗乳化性的原理，在于油的表面张力，油表面张力越大，越不易形成乳化液，即使形成乳化液后也极易分离。润滑油表面张力可受到某些表面活性物质的影响而降低。这些表面活性物质都具有亲油基和亲水基。亲油基能溶于油，亲水基能溶于水，它们能定向吸附在油水界面上形成膜，妨碍油水分离，可使油表面张力降低，抗乳化性下降。润滑油中表面活性物质有胶质、沥青质、多环芳香烃、环烷酸盐、灰尘，还有作为添加剂加入的有机金属盐等。因此，润滑油的抗乳化性非常重要。这是由于润滑油在使用过程中经常和水、水蒸气相接触，若润滑油抗抗乳化性好，油水很快分离，混入油中的水可在油水分离器中除去，润滑油可照常使用。如抗抗乳化性差，油水不易分离。乳化液能降低油的润滑性能，妨碍导热，阻滞管道，加速润滑油乳化变质。
  3. 从内燃机原理上来说，润滑油在使用时具有泡沫性：常压下的润滑油可溶解9%体积的空气，溶解量是随气压的增加而增多，如气压下降，多余的空气会从油中迅速逃逸，以达到新的平衡，若空气被油膜包住，不易破裂就会形成气泡。润滑油在使用过程中，常常会受到震荡搅拌作用，使空气混入油中不易逸出而形成气泡。润滑油存在气泡使流动的性能变坏，润滑性能下降；增大油的体积使油箱溢油，增大油的压缩性，使油压下降，造成油泵抽空；增大油与空气的接触面积，加速油的氧化，使导热性变差，降低冷却效果；作为工作介质时影响传递效果，妨碍稳定工作。所以，要求润滑油有释放空气泡的能力，也就是润滑油的抗泡性好。
  一部分用户使用机油不当，误将汽车机油用于摩托车发动机上。殊不知，汽车机油与摩托车机油有着本质的区别。四冲程摩托车发动机与汽车发动机虽然都是四冲程原理结构，但二者存在着一定的差异，它们的差别在于结构不同：汽车发动机与变速器、离合器及换档机构是分开润滑的，而摩托车发动机的各种运动零件包括湿式多片离合器、高速及变速器齿轮、换挡机构以及活塞、汽缸、进排气阀等零件都在同一结构体内，共用同一容积内的机油，况且离合器的摩擦片、变速齿轮组件、曲轴、正时链条等运动零件加在一起的搅拌作用，比起汽车发动机不知要大多少倍。再加上汽车机油的抗泡性能根本无法与摩托车机油相比，一遇到水液更容易形成乳化。
  4.若曲轴箱通气管堵塞，发动机在压缩做功冲程时，会有部分混合气体和废气经活塞环和汽缸壁间隙窜入曲轴箱，燃油蒸气凝结后会稀释润滑油，废气中的酸性物质和水蒸气将侵蚀机件，使润滑性能变坏、稀化、老化和结胶。最重要的是，通气管堵塞会使润滑油中的水气无法蒸发，在曲轴箱内的运动零件震荡、搅拌作用下最终形成乳化浊液。另外，通气管堵塞还会使曲轴箱内压力升高，造成机油上窜、发动机冒蓝烟等故障。
  5.排气消音器的滴水孔一般设计在摩托车驻车状态下排气管弯曲的最低处。如消声器的滴水孔因各种原因被铁锈、积碳和其它杂质阻塞，排出的部分废气以及停车后形成的水液在气门重叠期间又返回汽缸，与第一条叙述的理由一样，同样会窜入曲轴箱使机油乳化。
  从以上的分析中我们不难看出，跨式风冷型摩托车冬季机油容易变质的主要原因，除去发动机本身的结构因素外，润滑油的品质非常重要。随着科技水平的不断提高，许多先进的技术被应用到润滑油品质的试验当中，尤其是对润滑油的劣化试验，除了人工方法外，已有专门的试验机对润滑油的各项性能指标进行强化试验分析。
  当然，对于一般用户来说，没有这些先进的仪器设备来分辨润滑油的优劣，只有在车辆使用过程中，以科学的态度正视这个问题，按照各型摩托车使用说明书规定要求，认真细心的保养维护好发动机。为避免风冷摩托车发动机润滑油异常变质现象的产生，延长润滑油的使用周期，广大用户应切记以下几点注意事项。
  一，正确选用黏度适宜的油品
  我国地域辽阔南北温差较大，用户在不同地区使用车辆时，应根据当地的环境温度和实际路况谨慎选用油品，一般以各型号车辆的使用说明书作为参考，尽量选用多级机油，以适应环境温度的变化。当然，对于特殊行驶条件下的摩托车另当别论。由于有些车辆常在城市交通繁忙地段行驶，经常遇到红绿灯而时开时停，发动机启动频繁，曲轴箱油温较低，此种车辆即使启动气温不低，也以采用低黏度的油为好。反之，若车辆经常长途行驶且载人载物，途中爬坡较多，必须考虑以保证热车润滑为主，选用的润滑油黏度不能太低。但同时还要结合发动机的技术状况，若是车辆刚过磨合期，车况较好，磨损又很小，应选用低黏度的润滑油。如是旧车，发动机磨损严重， 润滑油的黏度则应该大一些。绝对禁止使用汽车机油和假冒伪劣油品，它们是产生水液的主要因素之一，请予以高度的重视。对于在用润滑油是否合格，建议采用以下方法进行鉴别。
  1，含水分试验
  在车辆维护保养过程中，正确判断新购润滑油还是在用润滑油是否含有水分的方法主要有两种。
（a）将曲轴箱内的在用油设法抽出（可用医用针筒套橡胶皮管抽吸），取10mL油样滴入小烧杯或滴在锡箔（或香烟内包装的锡箔纸）蝶中，用金属镊子将碟子夹住，然后在碟子底部（香烟锡箔纸的白纸朝内，锡箔纸朝外）用点燃的蜡烛加热30秒左右（蜡烛的火焰范围大，实在没有时，也可用打火机，但点燃时间应稍长一些）。此时观察如下情况。
（1）：试验用油只冒烟，没有响声，说明油质不含水，为合格用油。
（2）：油在开始加热时有噼啪声，再加热后无声音，可判断该油的含水量为“痕迹”，可继续使用。
（3）：如静听一会儿有噼啪爆裂声，则该试验用油含水量在0.03%左右，最好进行脱水处理，再继续使用。
（4）：若不仅有噼啪爆裂声，还伴有油飞溅冒泡，说明油中有大量的水分，其含水量已超过0.1%以上（国家相关标准规定：发动机润滑油的含水量只能为“痕迹”，即水分不大于0.03%）， 不能继续使用，应予更换。
（b）没有以上这些器具时，可用干燥的棉纱布或纸沾上少许试验润滑油，利用打火机点燃棉纱布，此时注意观察：若棉纱布或纸在燃烧过程中冒白烟且伴有轻微的炸裂声，说明油中有水分，最好不要继续使用，应更换新油。
由于第一种方法既科学可靠，又能充分说明问题，推荐采用第一种方法进行鉴别试验。第二种试验方法，由于器具简陋，只能试验个大概，不能确认问题所在。
  2，抗泡沫性试验
  抗泡沫性一般用泡沫倾向和泡沫的稳定性表示。国家标准的测定方法（GB/T12579-90），将180～190ml的试验用油放入1000mL的量筒中，试验分别在93℃和24℃恒温环境下进行，以94±5mL的空气流量，通过扩散头均匀的吹入试验油中，连续5min后，记录筒中泡沫体积毫升数， 称为“泡沫倾向”，用英语字母“ET”表示。停止通气后，将量筒静置10min，再记录筒中泡沫体积毫升数，称为“泡沫稳定性”用英语字母“ES”表示。泡沫倾向表示生成泡沫的难易，数值越大越不好；泡沫稳定性表示泡沫寿命的长度，数值越大， 反映油的消泡能力越低。因此，抗泡沫性好的润滑油，FT和FS 都很低。
作为普通摩托车用户和维修服务人员，在不具备专业仪器设备的条件下，建议采用以下简便方法进行试验鉴别。
（a）准备一个刻度15～20 mL的玻璃试管和一支玻璃搅棒，将曲轴箱在用润滑油设法抽取，推到油样瓶中（只要是透明的空瓶即可）并充分摇动，使其混合均匀。
（b）用有刻度的玻璃试管，实在没有时，也可用20～50 mL医用针筒代替（由于油泡沫在塑料制品式医用针筒中难以真实辨别，最好采用玻璃制品的50 mL医用针筒），量取经摇匀的油样10mL，然后用玻璃棒用力搅拌2min，使油样混合均匀。待搅棒油溺尽，取出搅拌棒，让试管中的油静置15～20min，观察试管内的油有无泡沫和泡沫厚度。
（1）：如玻璃试管中的油样上面没有泡沫，说明润滑油的抗泡沫性良好，油质合格。
（2）：如玻璃试管中的油样产生的泡沫厚度在1mm左右（用直尺量出），视作该润滑油抗泡沫性较差。
（3）：如玻璃试管内的油样产生的泡沫厚度达到2mm以上（含2mm），则视作该润滑油抗泡沫性不合格。
  二，排除汽缸窜气
  对在用车发动机存在的窜气现象，需认真进行查排，找出故障根源后更换相关零部件。其查排方法是（此方法仅限跨式摩托车）：在发动机怠速工况（约1300～1500r/min）旋出曲轴箱的油标尺，用手在曲轴箱油标尺口可感觉到有少量的气体冒出，这是正常现象。在右手缓慢加大油门的同时，左手掌平放在曲轴箱加油口，当发动机转速达到4000～5000r/ min以上时，曲轴箱内应无气体冒出。若手掌感觉冒出的气体压力比怠速工况还高时，则可判断为汽缸活塞处存在窜气现象。如是多缸机，可采用单缸轮流断火的方法对故障缸进行确认。当然，条件许可时也可使用正压法进行查排：将曲轴转至试验缸压缩冲程终了时的位置，从汽缸盖火花塞孔处冲入3～5kg/cm2压力气体来观察该缸是否存在窜气现象。试验时，旋紧曲轴箱上的油标尺，将通气软管放入盛有水的容器内，一有气泡冒出即可确认。在分解发动机时，应注意观察活塞在汽缸中是否存在偏缸现象。卸下汽缸盖总成，将曲轴旋转二圈以上，若活塞在上、下止点时始终偏于汽缸一侧， 说明该机存在困缸现象，应拆机更换曲轴连杆组件。拆检时， 如发现活塞环开口窜到同一方向，则应重点检测汽缸的椭圆度（正常情况下，汽缸的椭圆度应小于0.01mm）和是否有拉缸痕迹，并视情予以珩磨或更换。
  三，保持曲轴箱通风良好和排气管滴水孔的通畅
  发动机曲轴箱上都有通风装置—通气管，它主要起呼吸作用，可以将曲轴箱的一部分气体和润滑油中的水气从此处排出。摩托车在不同的环境下行驶，尤其是灰尘较多的地区，通气软管极易被尘土杂质堵塞。因此，对于长期在恶劣环境下使用的车辆，必须经常检查通气管，及时疏通堵塞异物，保持曲轴箱的通风处于良好的呼吸状态。另外，在车辆停用期间或次日初次启动发动机时，需注意观察排气滴水孔是否通畅，发现堵塞应及时疏通。为防止消声器筒的锈蚀，可将摩托车停放在下坡路段，持油枪往消声器筒内注入适量机油（约5～10mL），稍等片刻后启动车辆，使机油布满消声器筒的内腔即可。
  四，正确操纵车辆，避免恶劣工况
  摩托车属于动力机械产品，运用正确的方法合理操纵车辆尤为重要。用户在使用中，应尽量避免车辆经常处于高挡低速和断续行驶的恶劣工况。冬季气温低，摩托车行驶速度普遍比较低。为了使发动机的温度快速上升，除对发动机进行适当的预热暖车外，可采用短时间的低挡高速工况行驶。待曲轴箱的温度上升到70～80℃时， 再按正常的挡位和相应的车速骑行。这样可以使曲轴箱内的水分够迅速得到蒸发。另外，雨天行车时应绕开低洼水塘，以免雨水从通气管吸入曲轴箱内，并注意车辆不可露天存放。需要停车前，应使车辆慢慢地降低速度，使机温逐渐下降（用手触摸曲轴箱体感觉不太烫即可）再关机停车。这样，发动机的机温与所在的环境温度相差不大，停车后吸入的空气就会少一点。同样道理，被吸入曲轴箱的水气也相对少了许多。同时，勤检查曲轴箱内的润滑油位，检查时注意将摩托车的中撑支起，根据摩托车的行驶路况和润滑油使用的品质情况，及时添加或更换正品摩托车专用润滑油。