发动机润滑油及其选用

任务2　发动机润滑油及其选用

【学习目标】

通过本任务的学习，了解发动机润滑油的作用和主要使用性能指标，熟悉发动机润滑油的分类与规格，掌握发动机润滑油的正确选择和使用方法。

【基础知识】

一、发动机润滑油的主要作用

发动机润滑油（又称机油）是润滑系统的液态工作介质，其主要作用是润滑、冷却、清洁、密封和防腐蚀。

（1）润滑作用。发动机润滑油在发动机各相对运动摩擦表面形成润滑油膜，以减少零件的摩擦阻力和磨损。

（2）冷却作用。发动机工作时，发动机润滑油不断地从汽缸、活塞、曲轴等摩擦表面吸取热量，一部分热量随着发动机润滑油的循环而消散在曲轴箱中。

（3）清洁作用。燃料燃烧后会生成的炭质物，发动机氧化生成的胶状物会形成积炭、漆膜、油泥等发动机沉积物，摩擦副中还会存在金属磨粒。发动机润滑油具有抑制沉积物生成或对沉积物洗涤、清洗的作用。

（4）密封作用。发动机润滑油填充活塞、活塞环与汽缸壁间的间隙，形成油封，提高了汽缸的密封性，减少了漏气，从而保证了发动机的输出功率。

（5）防腐蚀作用。发动机润滑油还可以将零件表面与空气或其他腐蚀性物质隔开，减少或防止零件表面锈蚀或其他腐蚀。

二、发动机润滑油的工作条件

发动机润滑油在发动机中的工作条件十分苛刻，主要表现在以下几个方面。

（1）温度变化大。机油在发动机中工作时，接触到的各润滑部位温度很高。

（2）压力高，活塞速度变化大。发动机工作时，燃气最高压力可达5～9MPa，活塞环对汽缸的侧压力为2～3MPa，活塞裙部对汽缸的侧压力为1．0～1．2MPa。活塞平均速度可达10～15m/s，且活塞在上下止点时速度为0，活塞在汽缸中的速度变化大。因此，摩擦表面难以形成理想的润滑状态，会产生异常磨损和擦伤。

（3）发动机零件易腐蚀。与可燃混合气和燃烧废气接触的零件（如汽缸、汽缸盖、活塞组等）将受到化学腐蚀。

（4）发动机润滑油易变质。发动机润滑油的高温氧化、曲轴箱窜气、杂质和沉积物的混入，会促进发动机润滑油劣化变质。

（5）发动机净化装置的采用使发动机润滑油工作条件恶化。当代汽车为适应日趋严格的汽车排放法规，在传统发动机结构中增加了排气净化装置，如曲轴箱强制通风装置（PCV）、废气再循环装置（EGR）等。这些装置使发动机润滑油的工作条件恶化，并对发动机润滑油使用性能级别提出更高的要求。

三、发动机润滑油的使用性能及评定指标

为了保证发动机润滑系的使用，同时考虑发动机润滑油苛刻的工作条件，发动机润滑油应具有以下使用性能。

1．润滑性

在各种润滑条件下，发动机润滑油降低摩擦、减缓磨损和防止金属烧结的能力称为发动机润滑油的润滑性。发动机润滑油应具有良好的润滑性。

黏度是评定润滑性的重要指标。发动机润滑油应具有适宜的黏度。黏度过大，低温启动困难，油的泵送性能差，易出现干摩擦或半液体摩擦，循环速度慢，冷却和洗涤作用差。黏度过小，高温高压下不能形成足够厚度的油膜，摩擦和磨损加剧，密封作用不好，汽缸漏气，功率下降，蒸发性大，增大油耗。

2．低温操作性

从发动机润滑油方面保证发动机在低温条件下容易启动和可靠供油的性能，叫做发动机润滑油的低温操作性。发动机润滑油的低温操作性，包括有利于低温启动和降低启动磨损两方面。

发动机润滑油低温操作性的评定指标主要有低温动力黏度、边界泵送温度及倾点等。

（1）低温动力黏度　这是非牛顿流体流动时内部阻力特性的量度，其值为在规定的剪切速率下，切应力与剪切速率之比。低温动力黏度是划分冬用润滑油黏度级号的依据之一。

（2）边界泵送温度　这是能将发动机润滑油连续和充分地供给润滑系统机油泵入口的最低温度。边界泵送温度是衡量启动阶段发动机润滑油是否易于流到机油泵入口并提供足够压力的性能指标，也是划分冬用润滑油黏度级号的依据之一。

（3）倾点　在规定冷却条件下试验时，润滑油能够流动的最低温度称为倾点。倾点是发动机润滑油低温操作性的评定指标之一。

3．黏温性

温度对油品黏度的影响很大。温度升高，黏度降低；温度降低，黏度升高。润滑油这种由于温度升降而改变黏度的性质称为黏温性。良好的黏温性是指油品的黏度随温度的变化程度小。

发动机润滑油所接触到的各润滑部位的工作温度差别甚大。因此，就要求发动机润滑油在高温工作时，能保持一定的黏度，以形成足够厚度的油膜，确保润滑效果；而在低温工作时，黏度又不至变得太大，以维持一定的流动性，使发动机低温时容易启动，并减小零件的磨损。

在基础油中加入黏度指数改进剂可提高油品的黏温性。能同时满足低高温使用要求的发动机润滑油称为多强度发动机润滑油，俗称稠化机油。

发动机润滑油黏温性的评定指标是黏度指数。

4．清净分散性

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

发动机润滑油清净分散性的评定指标是硫酸盐灰分和残炭。发动机润滑油的清净分散性主要通过相应的发动机试验来评定。

（1）硫酸盐灰分　试样炭化后的残留物用硫酸处理，加热至质量恒定时的残留物。硫酸盐灰分可以用来表明新润滑油中已知的含金属添加剂的浓度。

（2）残炭　油品在规定条件下受热蒸发后剩下的黑色残留物。残炭占油品总质量的百分数称为残炭值。根据残炭量大小，可以大致判断发动机润滑油在结炭中的倾向。

5．抗氧性（氧化安定性）

发动机润滑油与氧相互作用反应生成氧化产物，改变其物理和化学性质的过程，称为发动机润滑油氧化。发动机润滑油抵抗氧化的能力称为发动机润滑油抗氧性。发动机润滑油应具有良好的抗氧性。

发动机润滑油的抗氧化性通过相应的发动机润滑油试验来评定。

6．抗腐蚀性

发动机润滑油抵抗腐蚀性物质对发动机金属零部件腐蚀的能力，称为发动机润滑油的抗腐性。发动机润滑油应具有良好的抗腐性。

发动机润滑油抗腐性的评定指标是中和值或酸值，同时还要进行相应的润滑油试验。

7．抗泡沫性

发动机润滑油消除泡沫的性质称为发动机油的抗泡沫性。发动机润滑油抗泡沫性的评定指标是泡沫性。

四、发动机润滑油的分类

1．国外发动机润滑油的分类

国际上广泛采用美国汽车工程师协会（SAE）的黏度分类法和美国石油协会（API）的使用性能分类法。

1）国外发动机润滑油的SAE黏度分类

1911年，美国汽车工程师协会制订了发动机润滑油黏度分类法，中间曾几次修改，目前执行的是SAE J300－2000《发动机润滑油黏度分类》，如表2－7所示。

表2－7　发动机润滑油黏度分类SAE J300—2000

2）国外发动机润滑油API使用性能分类

1970年，美国材料与试验协会（ASTM）、美国石油学会（API）和美国汽车工程师协会（SAE），共同提出了润滑油的使用性能必须通过规定的发动机试验确定，即新的API使用性能分类法（如表2－8、表2－9所示）。该分类把汽油发动机润滑油定为S系列，把柴油发动机润滑油定为C系列。

表2－8　API汽油机润滑油的使用性能分类

表2－9　API柴油发动机润滑油的使用性能分类

2．我国发动机润滑油的分类

1）按黏度分类

我国发动机润滑油的黏度分类主要参照美国汽车工程师协会SAE J300—2000《发动机润滑油黏度分类》的标准确定，具体分类如表2－10所示。

表2－10　我国发动机润滑油的黏度分类（GB/T 14906—1994）

2）按使用性能分类

我国发动机润滑油使用性能分类标准GB/T7631．3－1995《内燃机油分类》主要参照美国SAE J183－1991《发动机润滑油性能及发动机润滑油使用分类》标准制订，具体分类如表2－11和表2－12所示。

表2－11　我国汽油发动机润滑油详细分类及使用特性

续表

表2－12　我国柴油发动机润滑油详细分类及使用特性

五、发动机润滑油的规格

在我国现行的有关标准中，GB 11121—2006《汽油机油》规定了SC、SD、SE、SF等四个级别的汽油发动机润滑油的规格。GB 11122—2006《柴油机油》规定了CC、DD两个级别的柴油发动机润滑油的规格。GB 11121—2006《汽油机油》规定了SD/CC、SE/CC和SF/CD等三个级别的汽油/柴油发动机通用润滑油的规格。

1．汽油发动机润滑油的规格

1）汽油发动机润滑油使用性能级别及其黏度等级

GB 11121—2006《汽油机油》中规定了现行的汽油发动机润滑油的使用性能级别及其黏度等级，如表2－13所示。

表2－13　汽油发动机润滑油的使用性能级别及其黏度等级

2）汽油发动机润滑油技术要求

汽油发动机润滑油的技术要求，包括理化性能要求和发动机试验要求两个方面。

2．柴油发动机润滑油的规格

1）柴油发动机润滑油使用性能级别及其黏度等级

GB 11122－2006《柴油机油》中规定了CC和CD级柴油发动机润滑油的使用性能级别及其黏度等级，如表2－14所示。

表2－14　柴油发动机润滑油的使用性能级别及其黏度等级

2）柴油发动机润滑油技术要求

柴油发动机润滑油的技术要求，包括理化性能要求和发动机试验要求两个方面。

六、发动机润滑油的选用

1．发动机润滑油的选择

选择合适的发动机润滑油是保证发动机正常工作、延长其使用寿命的重要条件。发动机润滑油的选择应遵循一定的原则，即应兼顾使用性能级别和黏度级别两个方面。首先应根据发动机结构特点和要求，确定其合适的使用性能级别，然后再根据发动机使用的外部环境温度，选择该质量等级中的黏度等级。

1）使用性能级别选择

发动机润滑油使用性能级别，主要根据发动机的结构特性、工作条件和燃油品质来选择。

（1）选择发动机润滑油压缩比、排量、最大功率、最大扭矩。

（2）发动机润滑油负荷，即发动机润滑油功率（kW）与曲轴箱机油容量（L）之比。

（3）曲轴箱强制通风、废气再循环等排气净化装置的采用对发动机润滑油的影响。

（4）汽车时开、时停等运行工况对生成沉积物和发动机润滑油氧化的影响等。

表2－15列出了部分汽油发动机的技术特征和要求以及润滑油规格。

表2－15　部分汽油发动机的技术特征和要求以及润滑油规格

柴油发动机润滑油使用性能级别的选择主要依据发动机润滑油的平均有效压力、活塞平均速度、机油负荷、使用条件和柴油含硫量等因素。发动机的平均有效压力、活塞平均速度等反映发动机的强化程度，用强化系数表示。强化系数与柴油发动机润滑油使用性能级别的关系如表2－16所示。

表2－16　柴油发动机的强化程度对柴油发动机润滑油使用性能级别的要求

柴油机的强化程度强化系数要求的柴油发动机润滑油使用性能级别

高强化大于50CD或CE

中强化30～50CC

低强化小于30CA（废除）或CB（废除）

表2－17列出了部分柴油发动机的技术特性和要求以及润滑油规格。

表2－17　部分柴油发动机的技术特性和要求以及润滑油规格

2）黏度级别选择

黏度是评价发动机润滑油品质的一个重要指标。它直接影响发动机润滑油的减磨、降温、清洁、除锈、防尘、吸收振动和密封等作用。选择发动机润滑油的黏度级别主要是根据气温、工况和发动机润滑油的技术状况。

发动机润滑油黏度选用要适当，一般要遵循以下原则。

（1）应根据工作地区的环境温度、发动机负荷、转速选用适宜黏度等级的发动机润滑油，以保证零件正常润滑。

一般我国南方夏季气温较高，对重负荷、长距离运输、工况恶劣的汽车应选用黏度较大的发动机润滑油。北方地区冬季气温低，应选用低黏度发动机润滑油，以保证发动机易于启动，减少零部件磨损。

发动机润滑油黏度级别的选择，还与发动机润滑油的技术状况有关。新发动机应选择黏度较小的发动机润滑油；磨损严重的发动机应选择黏度较大的发动机润滑油。发动机润滑油的黏度要保证发动机润滑油低温易于启动，而走热后又能维持足够黏度保证正常润滑。

从工况方面考虑，重载低速和高温下应选择黏度较大的发动机润滑油；轻载高速应选择黏度较小的发动机润滑油。

（2）应尽量选用黏温特性好、黏度指数高的多级油。多级油使用温度范围比单级油大，具有低温黏度油和高温黏度油的双重特性。

发动机润滑油黏度级别选择可参考表2－18。

表2－18　SAE黏度级号与适用气温对照表

2．使用注意事项

对发动机润滑油作出合理选择后，必须依据规定对其加以正确使用。

（1）要注意使用中润滑油颜色、气味的变化，有条件者可以定期检查润滑油的各项性能指标，一旦发现颜色、气味及性能指标有较大变化，应及时更换，不应教条地照搬换油期限。

（2）换油时应采用热机放油方法。即在更换发动机润滑油时，应先运行车辆，然后趁热放出润滑油，以便使机内的油泥、污物等可能地随润滑油一起排出。

（3）加注发动机润滑油要注意适量。油量不足会加速润滑油的变质，而且会因缺油而引起零件的烧损；发动机润滑油过多，则不仅会增大润滑油的消耗量，而且过多的润滑油易窜入燃烧室内，将恶化混合气的燃耗。

（4）要定期检查清洗发动机润滑油滤清器，清理油底壳中的脏、杂物。

（5）要避免不同牌号的发动机润滑油混用，以免相互起化学反应。

（6）选购时，应尽可能地购买有影响、有知名度的正规厂家的发动机润滑油，要特别注意辨别真假，确保润滑油的品质。

此外，业内人士就发动机润滑油使用中存在的主要问题，归纳出了使用八忌：

（1）忌选用黏度偏高的润滑油；

（2）忌随意选择代用油品；

（3）忌使用中只添不换；

（4）忌把润滑油颜色变黑作为更换润滑油的主要依据；

（5）忌润滑油加注量过多；

（6）忌不了解发动机的结构特点选择润滑油；

（7）忌储存、使用中混入水分；

（8）忌选用劣质冒牌润滑油。

【复习延伸】

1．发动机润滑油的主要作用有哪些？

2．为确保发动机正常工作，对发动机润滑油提出了哪些要求？

3．简述发动机润滑油的主要使用性能指标。

4．国外是如何对发动机润滑油进行分类的？

5．我国是如何对发动机润滑油进行分类的？

6．简述发动机润滑油的规格。

7．如何正确选用发动机润滑油？

8．如何检测发动机润滑油的质量？