汽車發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油以及檢查基礎(chǔ)知識(shí)(中)

◆文/北京 胡建軍

四、發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑條件

在發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的工作過程中，曲軸箱油溫在80～120℃，要不斷流過100～200℃的缸套表面和150～250℃的活塞環(huán)區(qū)，少量竄到2500℃以上的燃燒室，在這些溫度下油與氧氣、燃料燃燒的氣體產(chǎn)物如氮氧化物及硫氧化物、水蒸氣等接觸，在金屬的催化下，會(huì)產(chǎn)生燃燒、氧化、分解、聚合等反應(yīng)，這些反應(yīng)使?jié)櫥徒到庾冑|(zhì)，失去潤(rùn)滑性能，油變稠，對(duì)金屬腐蝕，加劇磨損，在各部位生成的沉積物如積炭、漆膜、油泥等物，輕則使功率下降，使用壽命縮短，重則發(fā)生黏環(huán)拉缸，油路或?yàn)V清器堵塞等事故。這就要求內(nèi)燃機(jī)油有好的氧化穩(wěn)定性，減慢降解過程；有好的清凈分散性，減少沉積物的生成，生成后不附在金屬表面或結(jié)成大顆粒，不致造成危害。

發(fā)動(dòng)機(jī)在持續(xù)高溫高功率下運(yùn)轉(zhuǎn)，積炭和漆膜生成的趨勢(shì)大，若經(jīng)常開開停停下工作，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于較低的溫度下工作，也易于生成大量的油泥；同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油氧化后產(chǎn)生相對(duì)分子質(zhì)量大小不一的酸性氧化產(chǎn)物，使油生成沉積物，性能降解，腐蝕金屬表面。燃料中的硫燃燒后生成硫的氧化物氣體，它與燃料燃燒生成的水蒸氣混合生成液體硫酸、亞硫酸等強(qiáng)腐蝕性酸。這就要求發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油要有一定堿性，其實(shí)因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中添加了大比例的清凈分散劑，這些添加劑中含有堿金屬鹽類，都帶有強(qiáng)堿性(一般柴油機(jī)油的總堿性比汽油機(jī)油要高，船用機(jī)油總堿性更高)，中和上述的酸性化合物，減少對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的危害及減慢油的降解速度。

發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑條件很惡劣，各運(yùn)動(dòng)部件如活塞—缸套、軸承、凸輪—挺桿等的溫度、負(fù)荷、速度都不同，尤其在爆發(fā)沖程時(shí)瞬間負(fù)荷極大，同時(shí)存在各類摩擦狀態(tài)，易發(fā)生拉傷、拋光、燒軸等事故，因此要求發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油要有好的極壓抗磨性。在工業(yè)潤(rùn)滑油中很多極壓抗磨劑由于分解溫度低而不能用于內(nèi)燃機(jī)油，這增加了添加劑配方研究的難度。

發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油在使用中受到不斷的激烈攪動(dòng)，易于產(chǎn)生泡沫，內(nèi)燃機(jī)油中所含的大量清凈分散劑是表面活性劑，會(huì)促使泡沫的生成，油中的沫泡使供油不連續(xù)，成假油面，還增加了油的氧化速度，這就要求油有好的抗泡性。在北方冬天的室外，潤(rùn)滑油油溫很低，油的黏度很大，造成泵送不暢，啟動(dòng)阻力很大。這要求潤(rùn)滑油在低溫下流動(dòng)性好，汽車在不需要任何輔助手段下啟動(dòng)成功。既要在高溫下有一定黏度，又要在低溫下有好的流動(dòng)性，這就是發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的困難之一。

五、發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油指標(biāo)及換油參數(shù)

1.發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油指標(biāo)

發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油除了具有與其他潤(rùn)滑油共有的理化指標(biāo)如黏度、黏度指數(shù)、閃點(diǎn)、傾點(diǎn)等外，還有它特有的指標(biāo)，如高溫高剪切黏度(HTHS)；低溫啟動(dòng)黏度(CCS)和低溫臨界泵送溫度(MRV)；內(nèi)燃機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)。

發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油除了具有與一般潤(rùn)滑油共有的如400C和1000C運(yùn)動(dòng)黏度的要求外，還有高溫高剪切黏度(HTHS)要求。高溫高剪切黏度，是在剪切速度專用的旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)得的，單位為mpa·s。潤(rùn)滑油流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)部位除了進(jìn)行它的主要職責(zé)潤(rùn)滑冷卻以外，還帶來了發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的各種信息我們可以從這些信息當(dāng)中得到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)及故障情況。如它在發(fā)動(dòng)機(jī)中受熱、有害氣體、金屬催化、污染物等作用下不斷劣化，其劣化速度也表示發(fā)動(dòng)機(jī)狀況。由于潤(rùn)滑油過度老化對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)危害很大，因而掌握合適的換油期十分重要，一般制造商在其用戶手冊(cè)上都有推薦值，用什么品種潤(rùn)滑油時(shí)應(yīng)在多少工作小時(shí)或多少里程要換機(jī)油，但這些推薦只具指導(dǎo)性，一般偏于保守，是針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)要求而采取的預(yù)估值，有較大的保險(xiǎn)系數(shù)，潤(rùn)滑油并未接近其使用壽命末期。

試想一下北京市以及全國(guó)的汽車保有量按平均8000千米換一次油，可以想象是一個(gè)多么大的數(shù)值。所以，科學(xué)地對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油進(jìn)行定期檢查，科學(xué)合理地進(jìn)行換油作業(yè)不僅保障汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的健康運(yùn)轉(zhuǎn)，而且能夠節(jié)約能源，減少污染。因此，建議通過對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油品質(zhì)的的鑒定，最終決定是否換油。

2.換油參數(shù)

GB/T8028-1994標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了汽油機(jī)油在使用過程中的換油指標(biāo)當(dāng)檢測(cè)到使用中的機(jī)油黏度、酸值、金屬元素、水分、閃點(diǎn)、不溶物等其中某一項(xiàng)超過指標(biāo)時(shí)就必須換油。換油指標(biāo)主要包括以下參數(shù)。

①100℃運(yùn)動(dòng)黏度：發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，一方面由于剪切可能造成機(jī)油黏度下降，另一方面由于機(jī)油不斷氧化變質(zhì)，可能造成油品黏度增加。機(jī)油黏度過低時(shí)，油膜強(qiáng)度不夠會(huì)增加摩擦磨損；機(jī)油黏度過高時(shí)會(huì)影響泵送，甚至?xí)氯^濾器。因此，在使用過程中應(yīng)當(dāng)對(duì)油晶黏度及時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

②酸值：機(jī)油氧化會(huì)產(chǎn)生酸性物質(zhì)，通過測(cè)定和監(jiān)測(cè)酸值可以測(cè)定機(jī)油的氧化程度。

③鐵、銅、鋁等金屬含量分析：機(jī)油中的這些金屬來源于發(fā)動(dòng)機(jī)部件的磨損，所以測(cè)定金屬含量可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損情況做出判斷。正常情況下，隨著里程數(shù)的增加，機(jī)油中的金屬含量會(huì)平穩(wěn)增加，而當(dāng)金屬含量突然增加時(shí)，可能是發(fā)動(dòng)機(jī)的某些部件發(fā)生了異常磨損。

④閃點(diǎn)：閃點(diǎn)反映了機(jī)油的燃油稀釋度，而導(dǎo)致燃油稀釋的一種原因可能是活塞與活塞環(huán)的磨損。

⑤戊烷不溶物：戊烷不溶物主要是機(jī)油氧化最終生成的氧化沉積產(chǎn)物，同時(shí)也包括灰塵等外來污染物。在機(jī)油性能良好和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí)，一般只對(duì)一個(gè)換油期中的最后一個(gè)油樣的閃點(diǎn)和戊烷不溶物進(jìn)行分析。

在換機(jī)油時(shí)要將舊機(jī)油徹底放凈，以免污染新加入的機(jī)油，導(dǎo)致新油的迅速變質(zhì)，引起發(fā)動(dòng)機(jī)腐蝕性磨損。一般情況下，必須在高溫時(shí)放干凈廢機(jī)油，然后加注專用清洗油，啟動(dòng)后怠速運(yùn)轉(zhuǎn)10～15min，再放凈，清洗干凈后重新加入潔凈的新機(jī)油即可。在加注新機(jī)油的時(shí)候，要保持正常的油面高度，油量不足時(shí)，不僅會(huì)加速機(jī)油變質(zhì)，而且會(huì)因缺油而引起機(jī)件的燒損；相反，油量太多，機(jī)油會(huì)沿汽缸壁和活塞環(huán)之間的間隙竄人燃燒室，造成發(fā)動(dòng)機(jī)燒機(jī)油。此外，油平面過高，增大了機(jī)油的阻力，使油耗增大，磨損加劇。在加注新機(jī)油之前，必須更換機(jī)油濾清器，因?yàn)闄C(jī)油濾清器在使用一定時(shí)期后，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的金屬鐵屑、顆粒等雜質(zhì)就會(huì)在細(xì)濾器里沉積。當(dāng)這些雜質(zhì)沉積到一定數(shù)量的時(shí)候，細(xì)濾器的濾網(wǎng)就會(huì)被堵塞，影響潤(rùn)滑系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

潤(rùn)滑油在降解后各種常規(guī)理化指標(biāo)均發(fā)生變化，性能也隨之變壞，如抗氧化性、抗磨性、抗泡性、抗乳化性以及空氣釋放值等也越來越差，也預(yù)示著故障的發(fā)生，因而需要定時(shí)測(cè)定，一般檢測(cè)方法有紅外光譜分析法、磨損顆粒分析法(或稱鐵譜法)、機(jī)油壓力變化分析法、機(jī)油消耗異常分析法等，另外還有一些在線檢測(cè)方法如水分測(cè)定、斑點(diǎn)試驗(yàn)、酸堿值測(cè)定、污染度和老化測(cè)定以及特殊油壓傳感器、油溫效應(yīng)傳感器、油品老化導(dǎo)電型傳感器等一些新型便攜式檢測(cè)方法。其中，油溫效應(yīng)傳感器、油品老化導(dǎo)電型傳感器作為一種在線監(jiān)測(cè)手段，已在高端車型上開始應(yīng)用。

這里需要提醒的是：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)由于點(diǎn)火不良造成單缸或者多缸不工作時(shí)，尤其這種現(xiàn)象持續(xù)時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，在故障排除后一定注意要更換新的潤(rùn)滑油。

六、發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油指標(biāo)及換油參數(shù)

內(nèi)燃機(jī)油的命名方法為“黏度級(jí)別十質(zhì)量檔次”。黏度分單級(jí)油和多級(jí)油，單級(jí)油如30號(hào)、40號(hào)；多級(jí)油，如10W40、5W30。

1.汽油機(jī)油

質(zhì)量檔次，汽油機(jī)油如SF、SJ，柴油機(jī)油如CF-4、CI-4，若既符合汽油機(jī)油要求，又符合柴油機(jī)油要求，則寫為SJ/CD，一般檔次高的寫在前面，檔次低的寫在后面.這樣一個(gè)油的完整名稱如15W40SJ/CF，表示它的黏度級(jí)為15W40，多級(jí)油，它既達(dá)到汽油機(jī)油SJ，又達(dá)到柴油機(jī)油CF，汽/柴兩用。發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油質(zhì)量檔次是隨著對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的要求而不斷提高的。

汽油機(jī)油質(zhì)量分類較為復(fù)雜。汽油機(jī)油的質(zhì)量分類主要有美國(guó)API、美日ILSAC和歐洲ACEA三大體系。①美國(guó)API質(zhì)量等級(jí)，汽油機(jī)油質(zhì)量等級(jí)的發(fā)展以美國(guó)為首，汽油機(jī)油規(guī)格從SA發(fā)展到目前最高檔的SM，主要是在環(huán)境保護(hù)及節(jié)能要求的推動(dòng)下進(jìn)行的。②美日ILSAC質(zhì)量等級(jí)，以美國(guó)API發(fā)展汽油機(jī)油新質(zhì)量等級(jí)為“引子”，美國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)與日本汽車工業(yè)協(xié)會(huì)推出的ILSACGF產(chǎn)品也隨之發(fā)展。③歐洲ACEA汽油機(jī)油質(zhì)量等級(jí)，歐洲汽油機(jī)油在發(fā)動(dòng)機(jī)的性能方面、抗氧化、抗磨損、油泥分散及揮發(fā)性方面都比美國(guó)苛刻，剪切安定性比美國(guó)苛刻得多。

2.摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)油

摩托車的汽油機(jī)為了輕便而功率大，它沒有專用的潤(rùn)滑系統(tǒng)和進(jìn)排氣系統(tǒng)，沒有油箱、油泵、油管等，而是把汽油與潤(rùn)滑油按一定比例(25:1～50:1)混合后通過燃料系統(tǒng)進(jìn)到機(jī)子內(nèi)，受機(jī)子的溫度和小真空度作用而使汽油進(jìn)到燃燒室燃燒,潤(rùn)滑油霧到汽缸；曲軸等處潤(rùn)滑，因此二沖程汽油機(jī)油首先要易于與汽油混合，其次潤(rùn)滑油潤(rùn)滑后與汽油一起燒掉，無廢機(jī)油，而且二沖程汽油機(jī)油燃燒后積炭要少或生成的積炭松軟易脫落，否則易堵塞火花塞、易提前點(diǎn)火、堵塞排氣口等，油的灰分要低。同時(shí)要有極好的抗磨性，但不要求抗氧抗泡性和低溫流動(dòng)性。

所以摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)油是不能與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)油混用的，而且二沖程和四沖程汽油機(jī)油也是不能混用的。即便是二沖程汽油機(jī)或四沖程汽油機(jī)因?yàn)橛猛静煌瑧?yīng)用的機(jī)油也各不同?？傊痪湓挷煌陌l(fā)動(dòng)機(jī)；同樣的發(fā)動(dòng)機(jī)不同的用途所用的機(jī)油都不一樣。

天然氣、石油液化氣以及混合動(dòng)力車的發(fā)動(dòng)機(jī)都必須使用相應(yīng)的潤(rùn)滑油，短時(shí)間以相應(yīng)的汽油機(jī)油代用也可以，但不得時(shí)間過長(zhǎng)，以免有損機(jī)件。

3.柴油機(jī)油

柴油機(jī)屬于壓燃式內(nèi)燃機(jī)。與汽油機(jī)相比，首先熱效率高，燃料經(jīng)濟(jì)性好。增壓柴油機(jī)熱效率可達(dá)40%以上(汽油機(jī)熱效率在30%左右)，其次功率和轉(zhuǎn)速范圍很大(單機(jī)功率0.6～4560kW，轉(zhuǎn)速50～5000r/min)，故對(duì)潤(rùn)滑油的高溫清掙性要求較高，而對(duì)抗低溫銹蝕和抑制低溫油泥生成的要求不是很高。熱載荷是柴油機(jī)對(duì)潤(rùn)滑油性能要求的最主要因素。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的溫度比汽油機(jī)高得多，隨著技術(shù)進(jìn)步，尤其是增壓技術(shù)的應(yīng)用，柴油機(jī)汽缸區(qū)的溫度比汽油機(jī)會(huì)高得多?；钊谝画h(huán)帶的溫度可達(dá)250～300℃，這樣的溫度會(huì)導(dǎo)致大部分的物質(zhì)氧化或熱分解，容易產(chǎn)生漆膜和沉積物。

柴油機(jī)潤(rùn)滑比汽油機(jī)潤(rùn)滑的要求更高，柴油的燃燒比汽油會(huì)產(chǎn)生更多的煙火，尤其是在發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞和鋼套上，潤(rùn)滑油膜總會(huì)受到柴油燃燒過程中產(chǎn)生的炭黑的影響，因此柴油機(jī)容易在活塞環(huán)區(qū)形成積炭。

燃料中硫含量，即使是高質(zhì)量的柴油，硫含量也為汽油的10倍，某些渣油型柴油機(jī)燃料，其硫含量可為汽油硫含量的100倍以上。柴油中的高硫含量導(dǎo)致活塞環(huán)和缸套的腐蝕磨損，同時(shí)硫的燃燒產(chǎn)物還能加速生成沉積物，要求機(jī)油有較高堿值，以中和硫燃燒后生成的酸。

柴油機(jī)的負(fù)荷大、壓縮比高。如汽油機(jī)主軸承壓力為5～8MPa，而柴油機(jī)主軸承壓力達(dá)10～12MPa。汽油機(jī)的汽缸壓縮比較低，通常在11以下，而柴油機(jī)的汽缸壓縮比較高，一般都在14以上。

柴油機(jī)油中添加劑的含量比汽油機(jī)油要高，也必須看作潛在的污染，例如因活塞環(huán)區(qū)沉積物的聚集會(huì)造成卡環(huán)，酸性物的聚集以及油品的氧化會(huì)導(dǎo)致活塞環(huán)、缸套的嚴(yán)重磨損和油耗量升高，使柴油機(jī)壽命縮短等。這就要求柴油機(jī)油具有良好的高溫清凈性、酸中和性能和熱氧化安定性等。

柴油機(jī)油質(zhì)量分類主要有美國(guó)API和歐洲ACEA兩大體系。美國(guó)API把柴油機(jī)油分為3個(gè)類別：①在越野中使用的中等功率柴油機(jī)油，包括CC、CD和CF等；②二沖程大功率柴油機(jī)油，即CD-Ⅱ和CF-2；③美國(guó)系列8大功率重負(fù)荷下運(yùn)行的非增壓、低增壓或增壓式柴油機(jī)油，如CE、CF-4、CG-4、CH-4和CI-4。(未完待續(xù))