电子自旋共振为评估机油的使用寿命提供了有益工具

电子自旋共振为评估机油的使用寿命提供了有益工具

润滑发动机可以让发动机有效地工作，并经历最小的磨损，从而优化燃油经济性和发动机的使用寿命，进而降低运行成本。维护发动机的润滑油，是确保车辆在其整个生命周期内持续、平稳运行的重要一环。润滑油一旦降解，就必须进行更换。在使用过程中，润滑油会经历氧化、热分解和机械磨损的过程，发生降解。

这些过程导致了残留物的形成，这些残留物会改变润滑油的黏度，从而导致润滑油过滤器和其他发动机部件堵塞。这会损害机油的润滑功能，从而导致发动机面临过度磨损和使用寿命缩短的风险。

尽管机油的特殊配方和化学添加剂有助于减少氧化降解，但随着时间的推移，机油的润滑性能将不可避免地降低。因此，知道机油的保护性能何时无法为发动机提供保护，才是重点所在。无法提供保护时，就需要更换机油。用过的机油是一种危险废弃物，必须进行相应的处置。

了解润滑油的状况，对于提供换油间隔指导而言非常重要，这可以最大限度地保护发动机，并尽可能地减少产生的废弃物。本应用文档探讨了一种新技术，可更准确地评估何时需要更换机油。

润滑油的降解主要是随着自由基的氧化过程进行的。因此，自由基的形成速度和水平提供了一个有益指标，该指标表明了特定的机油在实际驾驶条件下的性能。所以，现在，我们的工作是在典型的驾驶条件下、在机油的使用寿命期间，研究如何使用电子自旋共振波谱仪（ESR，又称EPR）测量自由基的形成。

ESR技术是唯一能够直接测量材料中自由基形成的方法。本文建议确定机油的自由基ESR信号与其驾驶时间是否存在关联。由于自由基是机油中氧化降解的初始产物，因此，能够监测其浓度，将有助于确定特定的机油类型或配方在当前的性能状况。

在车辆每行驶1000公里后，使用一台ESR波谱仪分析从同一台发动机的量油尺上取出的润滑油样品中的自由基。图1显示的是测得的经过典型使用后的X-5W40W机油的典型ESR谱。最下方是新润滑油的波谱；最上方的是使用了10100 km时的波谱。

图1：使用里程（单位：km）不断增加时，X-5W40机油的ESR谱

ESR信号与行驶距离成正比。通过对三种不同类型的机油的ESR谱的中心峰强度进行测量，发现自由基的浓度与机油的降解状况几乎呈线性关系（以车辆行驶的公里数表示）见图2。

图2：ESR信号强度与机油使用里程（单位：km）的关系

结论如下：由于机油的降解与行驶里程有关，ESR为评估机油降解提供了一种宝贵的新方法。该方法可以提供一种工具，来优化对发动机的保护，同时还可以在其实际保护性能失效之前，尽可能地减少对机油进行不必要的处理。

布鲁克行业领先的电子顺磁共振（EPR）产品组合，从易于操作且具有高通量样品自动化功能的台式系统，到落地式高分辨率成像系统，不一而足。布鲁克EPR解决方案组合包含按钮操作的质控工具，可直接监测和跟踪材料变化。

参考文献：

Zzeyani S, et al. Spectroscopic analysis of synthetic lubricating oil. Tribology International 2017; 114:27