INDIAN RAILWAYS MAINTENANCE MANUAL FOR DIESEL LOCOMOTIVES - PART 48

Document No: 

Chapter –8  Fuel & Lubricants 

 

Version No: 1.0-d0 

Date Issued: dd/mm/yyyy 

Document Title: MANUAL MAINTENANCE FOR  DIESEL LOCOMOTIVES 
 

Revised 2013 

Printed: 2015/03/08 

Page 184 of 303

 

 

8.31.1.2  As is well known, oils thin out rapidly when heated and thicken when cooled. If 

viscosity at two temperatures such as at 37.7

o

C and 98.9

o

C has been 

determined, viscosity at any other temperature can be determined from the 
Temperature – Viscosity chart.  

 

8.31.2 

Viscosity Index:  

 

8.31.2.1  Since rate of change of viscosity with temperature varies considerably for various 

oils, having identical viscosities at any stated temperature, their viscosities will 
vary widely at all other temperatures. The term viscosity index (VI) refers to 
this phenomenon. Oils which show relatively small viscosity changes with 
changes in temperatures are said to have high VI. Those with large changes in 
viscosity are said to have low VI. 

 

8.31.2.2  Viscosity index is of interest principally in oils employed in engines or other 

applications where they have to function at widely different temperatures and 
those which operate with widely varying loads. A high VI oil causes less 
starting resistance and at the same time maintains its body to an appreciable 
degree as the engine comes up to operating temperature. 

 

8.31.3 

Flash Points: 

 

8.31.3.1  The ‘closed’ flash point is the temperature above which inflammable vapours are 

produced in an enclosed space above the oil. The open flash point is the 
temperature above which inflammable vapours are produced when the surface 
of the oil is exposed to the surrounding atmosphere. The fire point is the 
temperature above which the oil continues to burn in an open cup after ignition. 
In all these tests a naked flame is used to check inflammability. The exact value 
of the result obtained depends on the particular apparatus used, of which there 
are several kinds. In specification it is necessary to state which instrument is 
intended to be used. 

 

8.31.3.2  Lubricating oils, usually, have closed flash points above 150

o

C, in consequence; 

evaporation loss has little influence on oil consumption in an engine. Flash 
point has significance in relation to fire hazard. A flash point lower than normal 
indicates contamination of the oil with a more volatile material, such as diesel 
fuel in an engine.  

 

8.31.4 

Cloud Point:  This is the temperature at which wax begins to crystallize from the 
oil. Below the cloud point, the oil does not behave as a normal liquid and its 
effective viscosity is higher than would be predicted from measurements made at 
higher temperatures.  

 

8.31.5 

Pour Point:  This is the temperature below which it is impossible to pour the oil. 
The pour point is usually about 5

o

C below the cloud point. The pour point of an oil 

should always be below the lowest temperature at which it is expected to start an 
engine. Under running conditions pour point has no significance. 

 

8.31.6 

Carbon residue:  This is the solid residue obtained when the oil is heated to 
complete vaporization. It is more important for fuel oils than lubricating oils, except 
in the case of IC engines and some equipments where some or all of the oil is 

Home 

Ch-8 

Draft

Document No: 

Chapter –8  Fuel & Lubricants 

 

Version No: 1.0-d0 

Date Issued: dd/mm/yyyy 

Document Title: MANUAL MAINTENANCE FOR  DIESEL LOCOMOTIVES 
 

Revised 2013 

Printed: 2015/03/08 

Page 185 of 303

 

 

eventually burned where it may have a bearing on the amount of deposit formed. 
Carbon residue has little significance in relation to deposits on cylinders, pistons 
and cylinder heads, as the fuel and other factors play major parts. In two stroke 
engines, exhaust port deposits may be influenced by lubricating oil carbon residue, 
although even here the effects of the fuel are usually over-riding. Often enough, 
some of the best lubricating oils have high carbon residues. Carbon residue includes 
additive ash.  

 

8.31.7 

Insolubles : 

 

8.31.7.1  Insolubles have significance in used lubricating oils. The insolubles consist of 

inorganic matter, carbonaceous matter and asphaltic matter. The asphaltic 
matter is soluble in benzene and this fraction is determined as separate 
percentage, by difference and is sometimes called percentage of  asphaltenes. 
The residue left behind, after benzene extraction, is the inorganic and 
carbonaceous matter. The inorganic insolubles may include inorganic 
contaminants from external sources, and metals and metallic compounds from 
wear, corrosion and from decomposition of additives. They are determined as 
the sulphated ash from the Benzene insolubles. 

 

8.31.7.2  ‘Insolubles’ give an indication of the degree of contamination that has occurred. It 

must be remembered that what is in the oil has not been left behind in the 
engine, and that dirty oil may indicate a clean engine. This is particularly so 
with detergent oils, which can hold high percentages of insolubles without 
precipitation. 

 

8.31.8 

Neutralization Number: 

 

8.31.8.1  This is a measure of the alkali required to neutralize one gram of the oil. The 

higher the neutralization number, larger the acid content. New good quantity oil 
will contain no objectionable free acid and will usually have an acidity number 
of 0.1 or less (indicative of weak acids) but deteriorated, used oils may become 
very acidic. 

 

8.31.8.2  Engine oils are fortified with alkaline additives to counteract acidity; while in use. 

The alkalinity is measured by neutralizing it with an acid during test and 
reporting the results in terms of equivalent quantity or KOH. This characteristic 
is called the ‘Total Base Number’. In course of service the TBN has a tendency 
to fall.  

 

8.31.9 

Specific gravity:  This is the ratio of the weight of a given volume of oil to the 
weight of the same volume of water, both at a specified temperature. Specific 
gravity has no practical significance in lubrication but may be required for costing 
purposes; if oils are sold by weight, or for identification. In place of specific 
gravity, the gravity of an oil is also reported on an “API” scale.  

 

8.31.10 

Ash content:  It is the percentage remaining from a weighed quantity of the oil, 
after  combustion and subsequent heating to free it from carbon. Well refined, 
unused, straight mineral oils never contain more than a trace of ash. Oils containing 
additives have high ash content. The ash from used oils also contains iron and other 

Home 

Ch-8 

Draft

Document No: 

Chapter –8  Fuel & Lubricants 

 

Version No: 1.0-d0 

Date Issued: dd/mm/yyyy 

Document Title: MANUAL MAINTENANCE FOR  DIESEL LOCOMOTIVES 
 

Revised 2013 

Printed: 2015/03/08 

Page 186 of 303

 

 

metal particles, resulting from wear, together with any dirt that may have found its 
way into the system. 

 

8.31.11 

Evaporation Loss 

 

The evaporation loss is of particular importance in engine lubrication where high 
temperatures occur and portion of oil can evaporate. High volatility can also lead to 
an increase in air pollution and an increase in piston deposits. This method is for the 
determination of evaporation loss of greases and oils as per ASTM D-972. 

 

8.31.12 

Foaming tendency 

 

Rotary screw mechanical components have the potential to generate large amounts 
of foam if the lubricant used is not appropriately additized or synergistically 
balanced to prevent foam generation. The rotors and separator filter are the main 
potential. The rotors and sep. filter act as a mix-master blender and homogenizer, 
all in one. Add in the velocity, temperature, and pressure of the lubricant along with 
any extraneous contaminants that will chemically cause foam and you have the 
potential for one huge foam bath. Normally, the foam is seen in the slit glass of the 
sep. filter. Foam causes loss of lubrication and will eventually result in mechanical 
failure. Air-ends are expensive, so any lubricant with foam rating higher than “nil” 
should not be used in a rotary screw application. 

 

8.31.13 

Sulfur by x-ray fluorescence spectrometry  
This test method provides rapid and precise measurement of total sulfur in 
petroleum products with minimum sample preparation. The quality of many 
petroleum products is related to the amount of sulfur present. Knowledge of sulfur 
concentration is necessary for processing purpose and directly related to the 
reduction of particulate emission.  

 

8.31.14 

Apparent viscosity of engine oils between -5 and -35 °c using cold cranking 
simulator 

 

An electric motor drives a rotor that is closely fitted inside a stator. The space 
between rotor and stator is filled with oil. Test temperature is measured near the 
stator inner wall and maintained by regulated flow of refrigerated coolant through 
the stator. The speed of the rotor is calibrated as a function of viscosity. Test oil 
viscosity is determined from this calibration and the measured rotor speed. The 
CCS apparent viscosity of automotive engine oils co relates with low temperature 
cranking. 

 

8.31.15 

Load -Carrying capacity of Lubricating Oil (Four ball method) 

 

This method is used for specific purposes, differentiates between lubricating oil 
having low, medium, and high level of extreme pressure properties. The results do 
not necessarily correlate with results from service.   

 
 
 
 
 

Home 

Ch-8 

Draft

Document No: 

Chapter –8  Fuel & Lubricants 

 

Version No: 1.0-d0 

Date Issued: dd/mm/yyyy 

Document Title: MANUAL MAINTENANCE FOR  DIESEL LOCOMOTIVES 
 

Revised 2013 

Printed: 2015/03/08 

Page 187 of 303

 

 

8.32  Diesel Engine Lubricating oil Additives : 

 

8.32.1 

Lubricating oils derived from petroleum consist of a complex variety of 
hydrocarbons which vary in chemical and physical properties. Basically, lubricating 
oils differ from one another in respect of– 

a.  The nature of the crude from which they originate; 
b.  the method by which they are refined; 
c.  The types of the additives which they may contain. 

 

8.32.2 

The service conditions imposed on the oil are just as important in determining its 
performance as its inherent properties. The increasingly severe operating conditions 
resulting from higher and higher demands for power output per cylinder have led to 
the need for improved lubricating oils. To keep pace with these demands the 
refining methods have  been improved. Solvent extraction methods have made a 
notable step forward, but there is a limit to what can be accomplished in this 
direction. Over refining defeat the very objective sought because it removes some 
of the polar constituents on which the lubricating properties depend and the 
oxidation inhibitant constituents are also depleted. 

 

8.32.3 

Today quality lubricating oils contain ‘additives’ oils. A large number of these 
additives have been developed with the object of improving one or the other 
property  of oil and to impart to it certain desired characteristics, which were 
previously absent. The use of additives results in an improvement lubricant. It 
decreases the cost of refining and widens the scope of crude oil selection.  

 

8.32.4 

Additives in general are no substitutes for the quality of lubricating oil base stocks. 
Formulations are empirical and rigorous testing is carried out in order to ascertain 
the effectiveness of an additive in actual service, as well as to establish that it has 
no adverse effects on the functional properties of oil or the performance of various 
diesel engine components. Additives when incorporated in a finished product 
supplement its natural characteristics and improve its performance in existing 
applications or broaden its suability for other applications. The different classes of 
additives used in modern engine lubricants are given below:- 

 

8.32.4.1  Anti oxidant:  Anti oxidants are generally organic compounds having Sulphur, 

Nitrogen or Phosphorus such as Amines, Sulphides, etc. They may also contain 
metals like Barium and Zinc. These compounds prevent the formation of 
oxidation products like organic acids, sludge and varnish which are harmful to 
the proper functioning of a lubricant. They may act in two ways. (1) Terminate 
oil oxidation by breaking the reaction chains, (2) form a passivating film on the 
metal surface which acts as a catalyst during oxidation.  

 

8.32.4.2  Anti wear: Anti wear agents are organic compounds having sulphur, nitrogen or 

phosphorus such as organic Sulphides, Phosphites, Thio phosphates or 
Sulphurised waxes. They prevent excessive wear of the metal surface and avoid 
corrosive attack on other metal surfaces in contact by forming a protective film 
on the metal surfaces. The formation of a chemical film on the metal also 
decreases  its catalytic action during oil oxidation. Hence, some Anti wear 
agents are also anti oxidants.  

 

Home 

Ch-8 

Draft