发动机润滑油

发动机润滑油是发动机润滑系统的工作液,简称 “机油”。它是汽车发动机最重要的运行材料,发动机润滑油具有润滑、冷却、清洗、密封、防腐、降噪、减磨等七大功能。

1.发动机润滑油的使用性能

发动机工作时,机油工作温度变化大、活塞速度变化大及工作压力高等原因使机油的工作条件非常苛刻,严重影响机油的工作性能及其稳定性。根据发动机的工作特点对发动机润滑油提出下列性能要求。

(1)润滑性。

机油的润滑性是指机油吸附在零件工作表面,形成一定强度的油膜,减小摩擦面相对运动的阻力和防止摩擦面金属靠近、接触。机油这种在零件工作表面形成吸附油膜的能力,叫作润滑性或油性。润滑性取决于机油中活性物质的多少,黏度大的机油其油膜强度较好。为改善机油的润滑性,往往在机油中加入一定比例的添加剂,以提高机油在高温、高压及高速等工作环境下的润滑减磨性能。

(2)低温操作性。

机油具有适宜的黏度和流动性,以保证发动机在低温条件下容易启动和可靠供油的性能,叫作发动机润滑油的低温操作性。

随着气温的降低,润滑油的黏度升高,流动性下降。发动机低温启动时,一方面机油的黏滞阻力增大,转动曲轴的阻力矩增加,启动转速下降,造成发动机低温启动困难;另一方面机油的流动性下降,会造成发动机主油路供油不足,总成磨损加剧。因此,改善机油的低温操作性有利于提高发动机低温启动性能、降低启动磨损。

(3)黏温性。

机油黏度随温度变化而改变的性质,叫作黏温性。

发动机工作时的温度范围很宽,自汽车启动温度到零部件摩擦表面的温度,其温差可达200℃～300℃。若黏温性不好,就会出现低温时黏度过大、高温时黏度过小,造成机件磨损和损坏,因此要求机油具有良好的黏温性,既要求机油在高温工作时能保持一定的黏度,形成足够厚度的润滑油膜,确保润滑效果;又能在低温工作时,黏度又不至于过大,以维持一定的流动性,使发动机低温时容易启动和减小总成磨损。因此,良好的黏温性是指机油的黏度受温度的变化影响小,适应的温度范围宽。

(4)清净分散性。

机油能抑制积炭、漆膜和油泥生成或将这些沉积物清除的性能,叫作发动机润滑油的清净分散性。

清净分散性良好的机油能使各种沉积物悬浮在油中,通过机油滤清器将其滤出,从而减少发动机气缸壁、活塞及活塞环等部件上的沉积物,防止出现由于机件过热烧坏活塞环,引起气缸密封不严、发动机功率下降、油耗增加等异常情况。

(5)抗氧性。

在一定的条件下,机油抵抗氧化变质的能力,叫作发动机润滑油的抗氧性。

机油在使用和储存过程中,一旦与空气接触,在条件适当情况下,会发生化学反应,产生诸如酸类、胶质等氧化物。氧化物聚集在机油中会使其颜色变暗、黏度增加、酸性增大。机油抗氧性不好,在使用中容易变质、生成沉积物,对零件造成腐蚀和破坏。

(6)抗腐性。

机油抵抗腐蚀性物质对金属腐蚀的能力,叫作发动机润滑油的抗腐性。

机油在使用过程中不可避免地被氧化而生成各种有机酸,这些有机酸虽属弱酸,但在高温、高压和有水存在的环境下,将对金属产生腐蚀作用。因此,机油应具有良好的抗腐性。

(7)抗泡性。

机油消除泡沫的性质,叫作发动机润滑油的抗泡性。

当机油受到激烈搅动,将空气混入油中时,就会产生泡沫。泡沫如果不及时消除,将会产生气阻,导致摩擦表面因供油不足出现干摩擦或半干摩擦等现象。因此,机油应具有良好的抗泡性。

2.发动机润滑油的主要性能指标

(1)低温动力黏度。

低温动力黏度也称为表观黏度。机油的黏度在低温条件下与剪切速率有关,即在同一温度下,剪切速率不同,黏度也不同。低温条件下机油的低温动力黏度随剪切速率升高而减小。低温动力黏度是划分冬用发动机润滑油黏度级号的依据之一。

(2)边界泵送温度。

能将机油连续地、充分地供给发动机机油泵入口的最低温度,叫作边界泵送温度。它是衡量在启动阶段发动机油是否易于流到机油泵入口并提供足够压力的性能。

边界泵送温度也是划分冬用发动机润滑油黏度级号的依据之一。

(3)倾点。

机油在规定条件下冷却时,能够流动的最低温度,叫作机油的倾点。同一试油的凝点比倾点略低。发动机润滑油规格均采用倾点作为评定机油低温操作性的指标之一。

(4)黏度指数。

将试油的黏温性与标准油的黏温性进行比较所得出的相对数值,叫作黏度指数。黏度指数越高,黏温特性越好。

(5)中和值。

中和值是油品酸碱性的量度,也是油品的酸值或碱值的习惯统称,是以中和一定重量的油品(1g试油)所需的碱或酸的相当量来表示的数值,中和值用mg KOH/g来表示。

(6)残炭。

油品在试验条件下,受热蒸发和燃烧后残余的炭渣,叫作残炭。

根据残炭量的大小,可以大致判断机油在发动机中结炭的倾向,一般精制深的基础油残炭量较少。

(7)泡沫性 (泡沫倾向/泡沫稳定性)。

泡沫性指油品生成泡沫的倾向和生成泡沫的稳定性能。泡沫性的表示与其测定方法有关,泡沫性测定方法是:在1000m L量筒中注入试油190m L,以 (94±5)m L/min的流量用特制的气体扩散头将空气通入试油中,经过5min后,记下量筒中泡沫的体积,即泡沫倾向;量筒静止5min后,再记下泡沫体积,即泡沫稳定性。

3.发动机润滑油的分级、规格和牌号

发动机润滑油主要包括汽油机润滑油、柴油机润滑油和二冲程润滑油。我国发动机润滑油采用API(美国石油学会)性能分级法和SAE(美国工程师学会)黏度分级法。

(1)API性能分级。

API性能分级是根据产品特性、使用场合和使用对象确定的。机油牌号中第一个字母S表示汽油机油;C表示柴油机油,并根据使用特性和使用场合分别设有若干个等级,如SC、SD、SE、CC、CD、CE等。具体分类见表4-8。

表4-8 发动机润滑油API性能分级法

(2)SAE黏度分级。

按SAE黏度分级,冬季用发动机润滑油包括0W、5W、10W、15W、20W和25W六个黏度等级;春、秋及夏季用发动机润滑油包括20、30、40、50和60五个黏度等级。一个完整的发动机润滑油牌号应当标明机油的质量等级和黏度等级。例如SF10W/30、CD15W/40等。

该分级标准采用含字母W(冬季用油,W-winter)和不含字母W两组黏度等级系列,前者黏度等级号以最大低温黏度、最高边界泵送温度和100℃时的最小运动黏度划分,后者仅以100℃时的运动黏度划分 (表4-9)。

表4-9 发动机润滑油SAE黏度分级法

黏度牌号有单级油和多级油之分。发动机润滑油的低温性能指标和100℃运动黏度仅满足冬用润滑油或夏用润滑油黏度分级之一者,称为单级油;如果它的低温性能指标和100℃运动黏度能同时满足冬、夏两种黏度分级要求,则称为多级油。

在单级冬季用油中,符号W前的数字越小,说明其低温黏度越小,低温流动性越好,适用的最低气温越低。在单级夏季用油中,数字越大,其黏度越大,适用的最高气温越高。

对于多级油来讲,其代表冬季用部分的数字越小,代表夏季部分的数字越大,说明其黏温特性越好,适用的气温范围越大,如5W/50。

4.发动机润滑油使用注意事项

(1)发动机润滑油的选择。

选择发动机润滑油应兼顾使用性能级别选择和黏度级别选择两个方面。

1)汽油机润滑油的选择。

汽油机润滑油主要依据发动机的结构特点、使用条件、气候条件等选择润滑油的质量等级和黏度级别。

根据发动机的结构性能和使用条件选择相应的润滑油质量等级,再根据使用地区的气温选择润滑油黏度级别。有汽车使用说明书的用户,依据说明书要求选取;无使用说明书时,汽油车可以按照发动机设计年代、发动机的压缩比、曲轴箱是否安装正压通风装置 (PCV)、是否安装废气循环装置 (ECR)和催化转化器等因素选取润滑油。

一般情况下,发动机装有PCV阀,可选用SD级以上的汽油机润滑油;安装了ECR,可选用SE级润滑油;发动机装有催化转化器,可选用SF级润滑油。例如:桑塔纳2000Gsi-AT轿车 (AJR型发动机)用发动机润滑油必须使用API标号SF级、SG级的机油或改良机油 (VW50000),不可使用低级别的机油,也不可混合使用不同牌号的机油。

汽油机润滑油的黏度主要根据发动机工作的环境温度选择,一般常以汽车使用地区的年最高、最低气温选择润滑油的黏度等级。如我国北方温度不低于-15℃的地区,冬季用SAE20W,夏季用SAE30或全年通用SAE20W/30;低于-15℃的地区,全年通用SAE15W/30或SAE10W/30;严寒地区用SAE5W/20。南方最低气温高于-5℃的地区,全年通用SAE30,广东、广西、海南可用SAE40。表4-10列出了发动机润滑油黏度等级与使用环境温度范围的参考值。

表4-10 发动机润滑油黏度等级与使用环境温度范围的参考值 ℃

2)柴油机润滑油的选择。

柴油机润滑油主要依据汽车使用说明书选择,在没有使用说明书时,也可根据柴油机的强化系数确定柴油机润滑油的质量等级,然后根据汽车使用地区的气候确定润滑油的黏度级别。

柴油机强化系数代表其热负荷和机械负荷,强化系数越大,表明发动机的热负荷和机械负荷越高,而且对油品的质量要求也越高。柴油机的强化系数用K表示,计算式如下:

K=PmeCmZ

式中 Pme——气缸平均有效压力,0.1MPa的倍数;

Cm——活塞平均速度,m/s;

Z ——冲程系数 (四冲程取0.5)。

强化系数在30～50的柴油机,选CC级柴油润滑油;强化系数大于50时,选择CD级或CD级以上的柴油润滑油。

选好润滑油的质量等级后,还应根据汽车实际工作条件的苛刻程度,适当升降润滑油的质量等级,工作条件较缓和时可降低一级质量;反之,可升高一级质量,在无级别可提高时,应缩短换油周期。

柴油机润滑油黏度选择原则与汽油机润滑油相同,考虑到柴油机工作压力比汽油机大,但转速又较汽油机低的特点,在选择黏度时应略比汽油机高一些。

(2)发动机润滑油的使用。

选择了合适的润滑油质量等级和黏度级别后,还要注意正确的使用方法。如果使用不恰当,同样会造成发动机磨损加剧,甚至出现拉缸、烧轴瓦的故障。因此,机油使用时应注意以下几点。

1)同一个级别的国内外润滑油使用效果一致。国产长城牌SJ5W/30受到国际认可,是目前国产高品质的润滑油,适用所有高档车。

2)级别低的润滑油不能用于高性能发动机,以防润滑不足,造成磨损加剧;级别高的润滑油可以用于稍低性能的发动机,但不可降档太多。

3)在保证润滑条件下,优选黏度低的润滑油,可以减少机件的摩擦损失,提高功率,降低燃料消耗。如果发现所用润滑油黏度太高,切不可自行进行稀释。正确的方法是放掉发动机内所有润滑油 (包括滤清器内的润滑油),换用黏度适当的润滑油。

4)保持正常油位,常检查,勤加油。正常油位应位于油尺的满刻度标志和1/2刻度标志之间,不可过多或过少。

5)不同牌号的润滑油不可混用,同一牌号不同生产厂家的润滑油也尽量不混用。

6)注意识别伪劣润滑油,不要迷信国外品牌润滑油。选取润滑油时,切勿一味相信广告和维修人员推荐,应检查是否经权威检测单位检测,问清检测结果。买油时到信誉好的大中型汽配商店选购。

7)定期更换润滑油,并及时更换润滑油滤芯。换油时一定要在热车时进行,油温高不仅容易使油从放油孔流出,而且油中的杂质可随缸内润滑油一起排出,加入新油后应启动车数分钟,停机30min后,再检查油面。