کنترل دوده و رقیق‌شدن سوخت در روغن موتور ماشین‌آلات؛ علت‌یابی و پیشگیری

در یک کارگاه راه سازی در حاشیه کویر، یک لودر و یک بیل مکانیکی هر دو «روغن تازه» داشتند؛ اما یکی بعد از ۱۵۰ ساعت با افت فشار روغن و صدای یاتاقان از کار افتاد و دیگری بدون دردسر تا سرویس بعدی کار کرد. وقتی نمونه روغن بررسی شد، اختلاف اصلی نه در برند روغن، بلکه در دو عامل پنهان بود: دوده بالا و رقیق شدن روغن با سوخت. این دو، آرام و بی صدا ویسکوزیته را از بین می برند، فیلم روغن را نازک می کنند، و در نهایت هزینه توقف پروژه را چند برابر می کنند. در ماشین آلات عمرانی و معدنی که بار، گرد و خاک، سوخت متغیر و الگوی کارکرد سنگین است، کنترل دوده و Fuel Dilution دیگر یک موضوع «سرویس دوره ای» نیست؛ یک تصمیم مهندسی برای پیشگیری از سایش، یاتاقان زدن و خرابی تکراری است.

دوده و رقیق شدن سوخت در روغن موتور: تفاوت ها، ریسک ها و شاخص های تصمیم

دوده (Soot) محصول احتراق ناقص موتورهای دیزلی است. بخشی از این ذرات ریز از طریق Blow-by وارد کارتل می شود و با افزودنی های دیسپرسنت در روغن «پخش» می ماند. اگر دوده از ظرفیت پخش پذیری روغن فراتر برود، ذرات به هم می چسبند، ویسکوزیته ظاهری و تمایل به غلیظ شدن یا تشکیل لجن را بالا می برند و سایش ساینده (abrasive) را تشدید می کنند. در مقابل، رقیق شدن سوخت (Fuel Dilution) یعنی ورود گازوئیل نسوخته یا نیم سوز به روغن که معمولاً ویسکوزیته را کاهش می دهد، نقطه اشتعال را پایین می آورد و فیلم روغن روی یاتاقان ها و رینگ ها را تضعیف می کند.

از نظر ریسک عملیاتی، دوده معمولاً با افزایش گرفتگی فیلتر روغن، تیره شدن سریع روغن، رشد آهن/کروم در آنالیز و افت بازدهی کنترل رسوب همراه است؛ اما Fuel Dilution بیشتر با بوی سوخت در گیج، افزایش سطح روغن، افت فشار روغن در دور آرام و استارت های سخت همراه می شود. نکته مهم این است که این دو پدیده می توانند هم زمان رخ دهند: مثلا در کارکرد سبک-سرد (سرد کار کردن طولانی یا توقف های زیاد) هم احتراق ناقص داریم (دوده) و هم تزریق اضافی یا پاشش ناقص (سوخت وارد روغن).

• دوده زیاد: افزایش بار ذرات، افزایش سایش ساینده، خطر لجن و رسوب، بالا رفتن افت فشار فیلتر
• رقیق شدن سوخت: کاهش ویسکوزیته و HTHS، تضعیف فیلم روغن، افزایش ریسک یاتاقان زدن و پولیش رینگ
• ترکیب هر دو: بدترین سناریو برای ناوگان معدنی؛ چون هم فیلم روغن نازک می شود و هم ذرات ساینده بیشتر می شوند

مقایسه علل ایجاد دوده در ماشین آلات عمرانی و معدنی

در پروژه های عمرانی و معدنی ایران، چند عامل تکرارشونده باعث افزایش دوده می شود: کارکرد در ارتفاع (کاهش چگالی هوا)، گرد و خاک و محدودیت هوارسانی، و همچنین بارگذاری ناپایدار (رفت و برگشت های کوتاه، حمل بار سنگین در شیب، کارکرد با دنده نامناسب). دوده اساساً نتیجه «کمبود اکسیژن یا کیفیت بد اختلاط» است؛ بنابراین هر چیزی که نسبت هوا به سوخت را خراب کند، دوده را بالا می برد.

۱) محدودیت هوارسانی: فیلتر هوا، مسیر ورودی و توربو

گرفتگی فیلتر هوا در محیط های خاکی (معدن، خاکبرداری، کارگاه بتن) یک علت کلاسیک است. کاهش دبی هوا، ECU را مجبور می کند برای حفظ توان، سوخت بیشتری تزریق کند یا احتراق ناقص رخ دهد؛ خروجی: دوده بالا و Blow-by بیشتر. نشانه میدانی: دود سیاه زیر بار، دمای اگزوز نامتعارف، و تغییر سریع رنگ روغن.

۲) الگوی بار و دور موتور نامناسب

کارکرد طولانی در دور پایین با بار بالا (lugging) در لودر و دامپتراک، یا رها کردن موتور برای مدت طولانی در حالت آرام (idle) در بیل و ژنراتور، هر دو احتراق را از نقطه بهینه خارج می کنند. نتیجه می تواند افزایش دوده و رقیق شدن سوخت هم زمان باشد، چون در دور پایین تزریق و تبخیر سوخت کامل نیست.

۳) عیب در انژکتور/پاشش و زمان بندی

انژکتور چکه کن، الگوی پاشش نامنظم، یا تاخیر در زمان بندی تزریق باعث می شود بخشی از سوخت نسوزد و ذرات کربنی بیشتری تولید شود. این وضعیت در موتورهایی که ساعت کار بالا دارند یا سوخت با آلودگی ریز استفاده می کنند، بیشتر دیده می شود.

مقایسه علل رقیق شدن سوخت در روغن (Fuel Dilution): از انژکتور تا پس سوز و کارکرد سرد

Fuel Dilution وقتی خطرناک می شود که «به شکل مزمن» رخ دهد. در ماشین آلاتی که شب در معدن خاموش می مانند و صبح در هوای سرد روشن می شوند، یا تجهیزاتی که سیکل کاری کوتاه دارند و موتور به دمای پایدار نمی رسد، سوخت فرصت تبخیر و خروج از کارتل را پیدا نمی کند. این موضوع به ویژه در موتورهای مدرن با استراتژی های کنترل آلایندگی (مانند تزریق برای افزایش دمای اگزوز) می تواند شدیدتر شود.

۱) کارکرد سرد و سیکل های کوتاه

اگر موتور قبل از رسیدن دمای روغن به محدوده عملیاتی خاموش شود، سوختی که از رینگ ها عبور کرده در روغن می ماند. نتیجه: کاهش ویسکوزیته، افزایش سایش یاتاقان و کاهش حاشیه ایمنی در شرایط بار سنگین.

۲) انژکتور چکه کن یا فشار پاشش نامناسب

چکه کردن انژکتور در زمان خاموشی یا پاشش بیش از حد در لحظه استارت، سوخت را به دیواره سیلندر می نشاند. این سوخت به روغن می رسد و عملا روغن را «رقیق» می کند. نشانه میدانی: افزایش سطح روغن بدون اضافه کردن روغن، بوی تند گازوئیل روی درپوش روغن.

۳) پس سوز/باززنده سازی و شرایط آلایندگی (در موتورهای مجهز به DPF)

در برخی موتورهای جدید، تزریق اضافی برای بالا بردن دمای اگزوز (جهت باززنده سازی) می تواند بخشی از سوخت را به روغن منتقل کند، به خصوص اگر فرآیند کامل نشود یا تجهیز مدام در کارکرد سبک باشد. برای ناوگان، این یعنی نیاز به پایش دقیق تر سطح و ویسکوزیته روغن و اصلاح الگوی سرویس.

جدول مقایسه نشانه ها و تست های میدانی: دوده بالا یا رقیق شدن سوخت؟

تشخیص درست، جلوی تعویض های بی هدف (فیلتر، توربو، حتی موتور) را می گیرد. جدول زیر کمک می کند از روی نشانه های میدانی و داده های آنالیز، مسیر علت یابی را کوتاه کنید.

خطاهای سرویس و انتخاب روغن که مشکل را تشدید می کند (و چگونه اصلاحش کنیم)

بخش مهمی از خرابی های یاتاقان و توقف پروژه، نه از «بد بودن روغن»، بلکه از ترکیب اشتباه روغن/فیلتر/فاصله تعویض با شرایط کاری می آید. در ایران، یک خطای رایج این است که فاصله تعویض را فقط بر اساس ساعت کار کاتالوگ تنظیم می کنیم، در حالی که گرد و خاک، کیفیت سوخت، و بارگذاری معدن می تواند شرایط را کاملاً عوض کند.

چالش های رایج

• تعویض دیرهنگام روغن در شرایط دوده بالا (سرویس بر اساس «عدد ثابت» نه داده)
• بی توجهی به کیفیت و ظرفیت فیلتر روغن و ورود به بای پس
• انتخاب گرید ویسکوزیته نامتناسب با دمای محیط و بار (خیلی رقیق یا خیلی غلیظ)
• نادیده گرفتن نقش فیلتر هوا و مسیر ورودی در کنترل دوده
• مخلوط کردن روغن های نامشخص یا افزودنی های غیرمجاز که تعادل دیسپرسنت را بهم می زند

راه حل های عملیاتی (قابل اجرا در ناوگان و معدن)

1. فاصله تعویض را با «پایش وضعیت» تنظیم کنید: نمونه گیری دوره ای و مقایسه روند ویسکوزیته، دوده و فلزات سایش.
2. کنترل فیلتر هوا را وارد چک لیست روزانه کنید؛ در محیط های خاکی، این کار از تعویض زودهنگام روغن ارزان تر است.
3. اگر نشانه های Fuel Dilution دارید، فقط با تعویض روغن مسئله حل نمی شود؛ باید منبع ورود سوخت (انژکتور، سیکل سرد، پس سوز) رفع شود.
4. برای ناوگان چندشهری، تامین پایدار و هم گرید، ریسک مخلوط کاری را کم می کند.

در برنامه های تامین ناوگان، دسترسی یکپارچه به گریدهای درست و مشاوره انتخاب اهمیت دارد. برای مثال اگر بخواهید مسیر تامین و انتخاب را استاندارد کنید، استفاده از مرجع تخصصی روغن موتور کمک می کند بحث از سلیقه به مشخصات فنی و شرایط کار منتقل شود.

پیشگیری داده محور: برنامه کنترل دوده و Fuel Dilution برای کاهش سایش و یاتاقان زدن

پیشگیری موثر یعنی قبل از اینکه فشار روغن بیفتد یا یاتاقان صدا بدهد، روندها را ببینیم. برای ماشین آلات عمرانی و معدنی، یک برنامه سبک اما منظم می تواند جلوی توقف های پرهزینه را بگیرد.

۱) پایش سطح و رفتار روغن

• کنترل روزانه سطح روغن: افزایش سطح می تواند نشانه Fuel Dilution باشد.
• کنترل بوی سوخت و رقیق بودن غیرعادی روی گیج.
• ثبت شرایط کاری همان روز: بار سنگین، دور پایین، توقف های طولانی، کارکرد در سرما.

۲) نمونه برداری و روندگیری

به جای تصمیم تک نقطه ای، روندگیری مهم است: آیا ویسکوزیته در چند نمونه پشت سر هم افت کرده؟ آیا دوده رو به افزایش است؟ آیا آهن/کروم بالا می رود؟ این داده ها به شما می گوید مشکل «احتراق/هوا» است یا «سوخت/تزریق». در ناوگان هایی که در چند شهر فعالیت دارند، تامین سریع روغن و هماهنگی سرویس اهمیت پیدا می کند؛ مثلا برای پروژه های پایتخت، تامین روغن موتور در تهران می تواند زمان خواب تجهیز را کاهش دهد، بدون اینکه از تصمیم فنی فاصله بگیرید.

۳) اصلاح الگوی کارکرد و گرم شدن

اگر سیکل کاری اجازه می دهد، موتور باید به دمای پایدار برسد. روشن کردن کوتاه و خاموش کردن مکرر، Fuel Dilution را تقویت می کند. در زمستان، بهتر است به جای درجا کار کردن طولانی، پروتکل گرم کردن کنترل شده و سپس ورود تدریجی به بار اجرا شود (طبق توصیه سازنده).

۴) انتخاب روغن با ظرفیت کنترل دوده و پایداری ویسکوزیته

برای محیط های دوده ساز، روغنی لازم است که دیسپرسنت کافی و پایداری برشی مناسب داشته باشد تا با افزایش دوده، سریع از کنترل خارج نشود. همچنین در سناریوهای Fuel Dilution، انتخاب گرید و کیفیت پایه روغن باید طوری باشد که حاشیه ایمنی ویسکوزیته حفظ شود (بدون نسخه ثابت برای همه). اگر ناوگان در شهرهای صنعتی پرتردد مثل اصفهان فعالیت دارد، دسترسی پایدار به تامین کننده تخصصی روغن موتور در اصفهان به اجرای یکسان برنامه پیشگیرانه کمک می کند.

ریشه یابی سریع خرابی های پرهزینه: از افت فشار روغن تا یاتاقان زدن

وقتی تجهیز علائمی مثل افت فشار روغن، افزایش دما، صدای تق تق یاتاقان یا کاهش توان نشان می دهد، سرعت و ترتیب بررسی حیاتی است. اما برای جلوگیری از تعویض قطعه اشتباه، باید رابطه علائم با دوده و Fuel Dilution را مقایسه کنیم.

• افت فشار روغن در دور آرام: اگر همراه با بوی سوخت و افزایش سطح روغن است، احتمال Fuel Dilution بالاست. اگر همراه با گرفتگی فیلتر و تغییر ناگهانی افت فشار بعد از سرویس است، دوده/رسوب و بای پس فیلتر را بررسی کنید.
• افزایش سایش و فلزات در آنالیز: دوده بالا معمولاً الگوی سایش ساینده و افزایش آهن/کروم می دهد. Fuel Dilution با افت ویسکوزیته، سایش یاتاقانی را تشدید می کند و ممکن است الگوی فلزات متفاوتی ایجاد کند.
• دود سیاه زیر بار: بیشتر به سمت دوده/کمبود هوا/پاشش نامناسب می رود.
• افزایش مصرف روغن: می تواند هم از سایش رینگ (به دنبال دوده) باشد و هم از تبخیر پذیری بالاتر در روغن رقیق شده با سوخت.

در عمل، بهترین رویکرد این است که هم زمان سه مسیر را جلو ببرید: بررسی هوارسانی (فیلتر هوا و مسیر)، بررسی سیستم سوخت (انژکتور/فشار)، و تایید با نمونه روغن. این کار جلوی تصمیم های پرهزینه بر اساس حدس را می گیرد.

جمع بندی

دوده بالا و رقیق شدن سوخت در روغن موتور، دو علت پنهان اما بسیار اثرگذار در سایش، یاتاقان زدن و توقف ناگهانی ماشین آلات عمرانی و معدنی هستند. دوده بیشتر از مسیر احتراق ناقص و کمبود هوا می آید و با گرفتگی فیلتر، سایش ساینده و رسوب همراه می شود؛ در حالی که Fuel Dilution معمولاً از کارکرد سرد، ایراد انژکتور یا استراتژی های تزریق می آید و با افت ویسکوزیته و کاهش نقطه اشتعال، فیلم روغن را از بین می برد. راهبرد برنده برای ناوگان و معدن، ترکیب چک لیست میدانی، نمونه برداری دوره ای و اصلاح الگوی سرویس بر اساس داده است. موتورازین به عنوان مرجع تخصصی روانکار، این مسیر را با محتوای مهندسی و تجربه میدانی ساده می کند تا انتخاب روغن و برنامه سرویس از تصمیم سلیقه ای به تصمیم اقتصادی و قابل دفاع تبدیل شود. اگر هدف شما کاهش خرابی تکراری و مدیریت هوشمند هزینه روغن است، موتورازین می تواند هم در تامین پایدار و هم در مشاوره انتخاب کنار تیم فنی شما باشد.

پرسش های متداول

از کجا بفهمیم روغن موتور ماشین آلات با سوخت رقیق شده است؟

نشانه های رایج شامل بوی گازوئیل در روغن، بالا رفتن سطح روغن روی گیج بدون اضافه کردن، افت فشار روغن در دور آرام و افت ویسکوزیته در آنالیز است. اگر تجهیز در هوای سرد با سیکل کوتاه کار می کند یا مشکل انژکتور دارد، احتمال Fuel Dilution بالاتر می رود. بهترین روش، ترکیب مشاهده میدانی با آزمون ویسکوزیته و گزارش درصد سوخت در آنالیز روغن است.

دوده بالا در روغن بیشتر به موتور آسیب می زند یا به فیلتر؟

هر دو. ابتدا فیلتر روغن زودتر بارگیری می شود و احتمال ورود به بای پس بالا می رود. اگر دوده از ظرفیت دیسپرسنت روغن عبور کند، ذرات می توانند به شکل ساینده عمل کنند و سایش رینگ، جداره سیلندر و یاتاقان ها را افزایش دهند. بنابراین دوده بالا هم یک ریسک فیلتراسیون است و هم یک ریسک مستقیم سایش.

آیا سیاه شدن سریع روغن همیشه یعنی مشکل دوده و خرابی موتور؟

نه همیشه. در موتورهای دیزلی، تیره شدن روغن تا حدی طبیعی است چون روغن ذرات کربنی را در خود پخش می کند. مسئله وقتی جدی می شود که همراه با افت فشار روغن، گرفتگی فیلتر، دود سیاه زیر بار یا افزایش فلزات سایش در آنالیز باشد. بنابراین تصمیم باید بر اساس روند و داده باشد، نه فقط رنگ روغن.

اگر Fuel Dilution داریم، تعویض زودتر روغن کافی است؟

تعویض روغن فقط اثر را کم می کند اما علت را از بین نمی برد. اگر منبع ورود سوخت مثل انژکتور چکه کن، کارکرد سرد مزمن یا فرآیندهای تزریق اضافه حل نشود، رقیق شدن دوباره تکرار می شود و ریسک یاتاقان زدن باقی می ماند. اقدام درست: تشخیص علت، اصلاح شرایط کاری/عیب فنی و سپس تنظیم فاصله تعویض بر اساس پایش وضعیت است.

برای ناوگان معدنی، مهم ترین اقدام پیشگیرانه چیست؟

یک اقدام واحد که بیشترین اثر را دارد، «روندگیری منظم با نمونه برداری روغن» همراه با کنترل فیلتر هواست. در معدن، گرد و خاک و بار سنگین باعث افزایش دوده می شود و اگر هم زمان Fuel Dilution رخ دهد، خرابی شتاب می گیرد. با نمونه برداری دوره ای، تغییر ویسکوزیته، دوده و فلزات سایش قبل از رسیدن به مرحله بحرانی دیده می شود و می توان سرویس و تعمیر را برنامه ریزی کرد.

منابع:

API Diesel Engine Oil Categories (CK-4, FA-4) — https://www.api.org/products-and-services/engine-oil/eolcs-categories-and-classifications/oil-categories
Cummins Filtration: Understanding Soot in Diesel Engine Oil — https://www.cumminsfiltration.com/technical-library/understanding-soot-in-diesel-engine-oil