صفحه ی اصلی سوالاتآنالیز روغن موتور
محمد مهدی 6 ماه قبل

آنالیز روغن موتور

تاریخچه آنالیز روغن موتور
اولین آنالیز روغن موتور به اوایل دهه ۱۹۴۰ باز می گردد، زمانیکه شرکت های راه آهن در غرب آمریکا اقدام به خرید ناوگان لوکوموتیو نمودند، تکنیسین ها از روش های فیزیکی و طیف نمایی آنالیز روغن موتور برای نظارت بر کارکرد موتور لوکوموتیو استفاده نمودند. در دهه ۱۹۸۰ آنالیز روغن موتور، پایه اساسی تعمیر و نگهداری لوکوموتیو در اکثر خطوط راه آهن آمریکا گردید. با توجه به موفقیت روش آنالیز روغن موتور در راه آهن، نیروی دریایی آمریکا نیز شروع به استفاده از این روش برای نظارت بر موتورهای جت هواپیماهای نظامی در دهه ۱۹۵۰ نمود. در همین زمان رولز رویس نیز از آنالیز روغن موتور برای توربین های جت خود استفاده نمود. آنالیز روغن موتور توسط ارتش آمریکا در دهه ۱۹۵۰ و اوایل دهه ۱۹۶۰عمومیت و برنامه های آن گسترش یافت. آزمایشگاه های آنالیز روغن موتور به صورت تجاری برای اولین بار در اوایل دهه ۱۹۶۰ در صحنه ظاهر شدند.
آنالیز دقیق روغن موتور، روغن انتقال و روغن هیدرولیک یک ابزار با ارزش پیشگیرانه تعمیر و نگهداری می باشد، و در بسیاری از مواقع قادر به شناسایی مشکلات بالقوه قبل از آنکه تعمیر اساسی نیاز گردد، می باشد.آنالیز روغن موتور می تواند تعداد دفعات تعویض روغن موتور را کاهش داده و شرایط فروش مجدد تجهیزات کارکرده با قیمت بالاتر را نیز فراهم نماید.
آنالیز روغن موتور چیست؟
آنالیز روغن موتور فرآیندی شامل گرفتن نمونه از روغن موتور و آنالیز آن از لحاظ خواص و مواد مختلف به منظور بررسی از لحاظ خوردگی و آلودگی می باشد. بوسیله آنالیز روغن موتور می توان میزان خوردگی را اندازه گرفت و شرایط تعمیرات مورد نیاز موتور را مشخص و مشکلات بالقوه را پیش از آنکه اتفاق بیفتد شناسایی نمود. به همین دلایل آنالیز روغن موتور تبدیل به ابزاری حیاتی در صنایع مختلف از قبیل حمل و نقل هوایی، مسابقات اتوموبیل رانی و ناوگان حمل و نقل جاده ای (که در آنها خرابی موتور می تواند بسیار پرهزینه و خطرناک باشد) گردیده است.
آنالیز روغن موتور چگونه صورت می گیرد؟
امروزه آنالیز روغن موتور بوسیله بسیاری از شرکت ها از روش طیف سنجی (که به صورت اندازه گیری شدت تابش به عنوان تابعی از طول موج تعریف می گردد) انجام می پذیرد. آزمون طیف با تزریق نمونه روغن موتور به پلاسمای آرگون جفت شده القایی که حدود ۱۰۰۰۰ درجه سلسیوس دما دارد صورت می گیرد. نور ایجاد شده از احتراق کامل روغن موتوری که به داخل پلاسما تزریق شده، به یک منشور هدایت می گردد و به طول موج هایی با شدت های مختلف تجزیه می گردد. این طول موج ها پس از انکه توسط یک صفحه دیافراگم جمع آوری شد توسط یک لوله فوتو مولتی پلایر احساس شده و به صورت بازخوانی دیجیتال روی صفحه کامپیوتر نمایش داده می شوند. هر عنصر و غلظت های آنها طول موج و شدت منحصر بفرد خود را دارد که می تواند با نمونه روغن موتور کالیبره شده تطابق یافته و به شما میزان دقیق هر عنصر و غلظت آن را در نمونه روغن موتور، به صورت بازخوانی دیجیتال در صفحه نمایش کامپیوتر نشان دهد.
کاربرد آنالیز روغن موتور در دنیای واقعی چیست؟
با دانستن میزان هر عنصر در نمونه روغن موتور شما می توانید الگوهای سایش قطعات خاص در یک موتور را بررسی کنید مانند یاتاقان و سوپاپ ها. آنالیز روغن موتور نه تنها عناصر فلزی را شناسایی می کند بلکه انواع مختلف آلودگی را نیز مشخص می نماید. مواد نامحلول (کربن، خاک و غیره)، سوخت و یا مایع خنک کننده، همه قابل شناسایی می باشند و به شما توانایی تشخیص هر گونه اختلال را قبل از اینکه تبدیل به مشکلی پرهزینه و خطرناک شود، می دهند. این مسئله به صنایع اجازه می دهد که عمر موتور را افزایش داده، هزینه تعمیر را کاهش دهند و جلوی حوادث احتمالی را بگیرند.
تفسیر و درک گزارش آنالیز یک روغن موتور
در جدول زیر آنالیز یک نمونه روغن موتور کارکرده و منبع هر فلز سایشی در داخل یک موتور به صورت کلی نشان داده شده است.
آنالیز روغن موتور
نکته: تمام معیارهای جهانی با یک نمونه روغن موتور که تقریبا ۴۱۰۰ مایل در یک موتور یکسان کارکرده مقایسه می شوند، در حالیکه روغن موتور نمونه ما ۸۷۴۰ مایل کارکرده است.
آلومینیوم
آلومینیوم در روغن موتور اغلب از سایش دور پیستون ایجاد شده و بارها در طول سیلندر جابجا می شود. منابع دیگر آلومینیوم اغلب قطعات آلومینیومی بدنه موتور، انواع خاصی از یاتاقانها و مبدل های حرارتی می باشند.
کروم
منبع فلزات سایشی کروم در روغن موتور تقریبا همواره رینگ پیستون می باشد، جاییکه برای آبکاری محکم پیستون و دیواره سیلندر استفاده می شود. این رینگها باید آبکاری محکمی بین پیستون و سیلندر ایجاد کنند زمانیکه بیش از ۴۰۰۰ فوت بر ثانیه جابه جا می شوند و فشار بیش از psi 2000 (bar 136) را تحمل می کنند.
آهن
تنها فلز سایشی است که میزان آن منظم و به صورت خطی با زمان کارکرد روغن موتور افزایش می یابد. منابع آن در موتور زیاد می باشد از قبیل بوش سیلندر، لوب بادامک، محور میل لنگ و پمپ روغن.
مس
مس به دلیل خاصیت انعطاف پذیری و هدایت الکتریکی آن به طور گسترده استفاده می شود، به طور عمده در بوش و یاتاقان به کار می رود مانند میل لنگ، میله اتصال یاتاقان، میل بادامک، بوش پیستون، واشرهای تراست و حتی مبدل های حرارتی.
سرب
سرب فلز سایشی نرم می باشد که در سطوحی مانند یاتاقان ها، آلیاژهای بابیت با پایه سرب استفاده می شود. معمولا در میل لنگ اصلی و سوخت های آلوده یافت می شود. منابع دیگر سرب در روغن موتور عبارتند از سوخت های سربدار و بهبود دهنده های اکتان بنزین.
قلع
معمولا به صورت آلیاژ با مس و سرب به کار می رود و معمولا در محور میل لنگ، میله اتصال همراه با هسته های مبدل حرارتی و واشرهای تراست استفاده می شود.
مولیبدن
اغلب به عنوان افزودنی ضد سایش-ضد خراش به کار می رود و اثری که دارد عموما آبکاری مولی نامیده می شود یعنی در طول زمان یک لایه نازک مولیبدن بین سطوح در تماس نشسته و ضریب اصطکاک را کاهش می دهد. غلظت مولیبدن متفاوت است و بستگی به فرمولاسیون روغن موتور و ویسکوزیته آن دارد.
نیکل
اگرچه  امروزه زیاد استفاده نمی شود اما در آلیاژهای استیل در بخش های داخلی موتور و هچنین در پوشش یاتاقان یافت می شود.
منگنز
منگنز گاهی اوقات در آلیاژهای فولاد خاص استفاده می شود و در عمل کاربرد دیگری ندارد.
نقره
با توجه به هدایت حرارتی استثنایی آن گاهی به عنوان پوشش یاتاقان استفاده می شود و اصطکاک را به حداقل می رساند. با این حال مستعد خوردگی بوسیله ادتیوهای دارای روی می باشد و زیاد به کار نمی رود.
تیتانیوم
تیتانیوم یک ادتیو ضد سایش جدیدتر و محیط زیست دوست تر می باشد، که با توجه به قوانین سختگیرانه محیط زیست به جای ترکیبات مضر فسفر مثل ZDDP (روی دی آلکیل فسفات) به کار می رود. ZDDP اثر کاتالیست را در مبدل های کاتالیزوری با ایجاد یک اثر آبکاری و پوشاندن کاتالیست در هنگام سوختن، کاهش می دهد، در حالیکه تیتانیوم چنین اثری ندارد. تیتانیوم با سطوح در معرض فرسایش پیوند شیمیایی برقرار می کند، لایه اکسید تیتانیوم تشکیل شده اصطکاک را کاهش داده و در نتیجه فرسایش را کاهش می دهد. غلظت تیتانیوم بسیار متفاوت است و بستگی زیادی به برند روغن موتور دارد.
پتاسیم
وقتی در روغن موتور یافت می شود که ضدیخ با روغن موتور مخلوط شده و یا آنرا آلوده کرده باشد.
بور
به عنوان افزودنی ضد خوردگی، آنتی اکسیدان و ضد سایش به روغن موتور افزوده می شود و غلظت ان بستگی کامل به برند روغن موتور دارد.
سیلیکون
یک آلاینده بسیار معمول است و اغلب به صورت جامد ساینده یافت می شود، که باعث افزایش اعداد سایش فلزات بخصوص آهن در نمونه روغن موتور می شود. مهمترین منبع آن فیلتراسیون نامناسب هوا می باشد، اما در گزارش آنالیز روغن موتور ما در واقع وجود سیلیکون به دلیل استفاده از درزگیر سیلیکون برای درزگیری واشر درب سوپاپ می باشد و بنابراین بی ضرر است. غلظت سیلیکون در اینگونه موارد پس از هر بار تعویض روغن موتور معمولا افت خواهد کرد.
سدیم
اغلب به عنوان افزودنی ضد خوردگی در روغن موتور استفاده می شود، و گاهی اوقات می تواند نشان دهنده نشت ضد یخ به درون روغن موتور باشد. غلظت سدیم بستگی به برند روغن موتور دارد.
کلسیم
به عنوان ادتیو پاک کننده و پراکنده کننده برای تعلیق ذرات در روغن موتور همراه با حفظ خاصیت بازی استفاده می شود، غلظت آن بستگی به برند روغن موتور دارد.
منیزیم
منیزیم نیز به عنوان ادتیو پاک کننده و پراکنده کننده برای تعلیق ذرات در روغن موتور استفاده می شود، و گاهی اوقات در آلیاژهای خاص فولاد استفاده می شود، تفاوت غلظت آن بستگی به برند روغن موتور دارد.
فسفر
به عنوان ادتیو ضد سایش، ضد خوردگی، آنتی اکسیدان و فشار بالا EP در روغن موتور استفاده می شود و غلظت آن بستگی به برند روغن موتور دارد.
روی
روی نیز به عنوان ادتیو ضد سایش، ضد خوردگی و آنتی اکسیدان در روغن موتور به کار رفته و نیز معمولا در آلیاژهای بلبرینگ یافت می شود. تفاوت غلظت آن بستگی به برند روغن موتور دارد.
باریم
به عنوان مواد پاک کننده و همچنین ضد خوردگی و ضد زنگ زدگی در برخی روغن موتورهای سنتتیک استفاده می شود. تفاوت غلظت آن بستگی به برند روغن موتور دارد.
ویسکوزیته SUS در ۲۱۰ درجه فارنهایت
دومین گرانروی جهانی سای بولت ( SUS) مقدار زمانی است که طول می کشد تا ۶۰ سانتی متر مکعب روغن موتور در درون یک لوله کالیبره در دمای کنترل شده (که در اینجا ۲۱۰ درجه فارنهایت می باشد) جریان یابد. هر گریدی از روغن موتور مانند روغن موتور گرید ۳۰ (۵w30/10w30/etc) دارای محدوده قابل قبولی است که باید در آن محدوده قرار بگیرد تا آن گرید از روغن موتور محسوب شود.  در مورد گزارش آنالیز روغن موتور ما، ویسکوزیته باید بین ۵۶ و ۶۳ SUS باشد و همانطور که در گزارش ملاحظه می شود ۹/۵۶ می باشد که ویسکوزیته آن کمی کمتر از زمان ویرجین (قبل از استفاده) آن می باشد که با ویسکوزیته ۳/۵۸ SUS  شروع به کار کرد. این بدان معنی است که روغن موتور ما ۴/۲ در صد ویسکوزیته خود را به دلیل تنش برشی و رقیق شدن با سوخت از دست داده است.
ویسکوزیته سانتی استوک در ۱۰۰ درجه سانتیگراد
اندازه گیری ویسکوزیته بر اساس سانتی استوک در دمای ۱۰۰ درجه سانتی گراد می باشد که محدوده قابل قبول آن مشخص می باشد و مابقی آن مشابه سیستم SUS می باشد.
نقطه اشتعال در درجه فارنهایت
این دمایی است که در آن درجه فارنهایت وقتی شعله را به نمونه روغن موتور نزدیک می کنیم برای چند لحظه هاله ای از آتش بر سطح آن تشکیل می شود، نقطه اشتعال پایینتر، نشان دهنده حضور سوخت در روغن موتور می باشد. نقطه اشتعال نمونه روغن موتور کارکرده ما ۴۱۰ درجه فارنهایت می باشد در حالیکه نقطه اشتعال آن در حالت ویرجین ۴۲۰ درجه فارنهایت است، بنابراین میزان سوخت در روغن موتور کارکرده بسیار کم است و در محدوده قابل قبول قرار می گیرد.
درصد سوخت
این درصد میزان سوخت خام در نمونه روغن موتور است که به صورت درصدی از حجم کل بیان می شود. رقیق شدن روغن موتور با سوخت نتیجه استارت سرد موتور با درجا کارکردن زیاد و طی کردن مسافت های کوتاه است. این عوامل باعث می شود که سوخت خام از رینگ پیستون عبور کرده و وارد مخزن روغن موتور گردد و مانند حلال عمل کرده و روغن موتور را رقیق کند و باعث شود تا لایه نازک روغن موتور در بخش هایی از موتور قرار نگرفته و سایش را افزایش دهد. و همچنین به همین دلیل است که روغن موتور کارکرده در خودروهای قدیمی به شدت بوی بنزین می دهد.
درصد ضد یخ
میزان ضد یخ به صورت درصدی از حجم کل روغن موتور بیان می شود، و نشان دهنده نشت ضد یخ به روغن موتور از طریق چیزهایی از قبیل شکستگی بدنه موتور یا سرسیلندر و نشت واشر سیلندر می باشد.
درصد آب
میزان آب به صورت درصدی از حجم کل روغن موتور بیان می شود، رطوبت در وسایل نقلیه سفر کوتاه که روغن به اندازه کافی به دمای مناسب عملیات نمی رسد رایج می باشد، معمولا ۱۰ تا ۱۵ دقیقه طول می کشد تا روغن موتور به دمای مناسب برسد، دمایی که برای تبخیر رطوبت در روغن موتور کافی باشد. همین اتفاق برای سوخت در روغن موتور می افتد، بنابراین هر از گاهی طی مسافت طولانی  در بزرگراه ها برای سلامت روغن موتور لازم می باشد.
مواد نامحلول
میزان مواد نامحلول در روغن موتور به صورت درصدی از حجم کل بیان می شود، رایج ترین مواد نامحلول عبارتند از کربن ناشی از محفظه احتراق، اکسیداسیون روغن و گردو غباری که از طریق سیستم مکش موتور مکیده می شوند. بیشترین چیزی که باعث سیاه شدن روغن موتور کارکرده می شود همین مواد نامحلول می باشد. درصدهای بالای مواد نامحلول نشان دهنده فیلتراسیون نامناسب هوا و روغن می باشند.
TBN
عدد بازی کل TBN میزان خاصیت بازی روغن موتور را براساس میلی گرم هیدروکسید پتاسیم یا سولفونات کلسیم در هر گرم از روغن موتور بیان می کند. به عبارت ساده تر مقدار ادتیو فعال باقیمانده در روغن موتور را نشان می دهد. این عدد به این دلیل مهم است که محصولات فرعی حاصل از احتراق تمایل به تولید ترکیبات اسیدی دارند، و TBN ظرفیت خنثی سازی اسید توسط روغن موتور می باشد. TBN به صورت خطی با زمان کارکرد روغن موتور کاهش نمی یابد. به عنوان مثال TBN روغن موتوری در ابتدا ۱۰ می باشد پس از ۱۰۰۰ مایل کارکرد به ۳ می رسد و پس از آن برای باقیمانده عمر مفید روغن موتور در همین حدود می ماند. TBN کمتر از ۱ به نشان دهنده تخلیه روغن موتور از ادتیو می باشد و زمان مناسب تعویض روغن موتور نشان می دهد. هنگامی که روغن موتور از ادتیو خالی شود خطر رسوب لجن در موتور وجود دارد. TBN روغن موتور ویرجین گزارش آنالیز ما (Pennzoil Ultra 5w30) 7/11 بود که پس از کارکرد به ۱/۲  رسیده است.
ATN
عدد اسیدی کل (ATN) مقدار هیدروکسید پتاسیم مورد نیاز (بر حسب میلی گرم) برای خنثی سازی اسید در هر گرم روغن موتور می باشد. هنگامی که نمودار TBN و TAN را رسم می کنیم نقطه ای که دو نمودار همدیگر را قطع می کنند نقطه بهینه تعویض روغن موتور می باشد. معمولا به دلیل هزینه، تست TAN انجام نمی شود زیرا تست TBN روش مطمئن تری برای تعیین میزان ادتیو فعال باقیمانده می باشد.