汽车发动机润滑油以及检查基础知识(中)

◆文/北京 胡建军

四、发动机的润滑条件

在发动机润滑油的工作过程中，曲轴箱油温在80～120℃，要不断流过100～200℃的缸套表面和150～250℃的活塞环区，少量窜到2500℃以上的燃烧室，在这些温度下油与氧气、燃料燃烧的气体产物如氮氧化物及硫氧化物、水蒸气等接触，在金属的催化下，会产生燃烧、氧化、分解、聚合等反应，这些反应使润滑油降解变质，失去润滑性能，油变稠，对金属腐蚀，加剧磨损，在各部位生成的沉积物如积炭、漆膜、油泥等物，轻则使功率下降，使用寿命缩短，重则发生黏环拉缸，油路或滤清器堵塞等事故。这就要求内燃机油有好的氧化稳定性，减慢降解过程；有好的清净分散性，减少沉积物的生成，生成后不附在金属表面或结成大颗粒，不致造成危害。

发动机在持续高温高功率下运转，积炭和漆膜生成的趋势大，若经常开开停停下工作，发动机经常处于较低的温度下工作，也易于生成大量的油泥；同时发动机润滑油氧化后产生相对分子质量大小不一的酸性氧化产物，使油生成沉积物，性能降解，腐蚀金属表面。燃料中的硫燃烧后生成硫的氧化物气体，它与燃料燃烧生成的水蒸气混合生成液体硫酸、亚硫酸等强腐蚀性酸。这就要求发动机润滑油要有一定碱性，其实因为发动机润滑油中添加了大比例的清净分散剂，这些添加剂中含有碱金属盐类，都带有强碱性(一般柴油机油的总碱性比汽油机油要高，船用机油总碱性更高)，中和上述的酸性化合物，减少对发动机的危害及减慢油的降解速度。

发动机的润滑条件很恶劣，各运动部件如活塞—缸套、轴承、凸轮—挺杆等的温度、负荷、速度都不同，尤其在爆发冲程时瞬间负荷极大，同时存在各类摩擦状态，易发生拉伤、抛光、烧轴等事故，因此要求发动机润滑油要有好的极压抗磨性。在工业润滑油中很多极压抗磨剂由于分解温度低而不能用于内燃机油，这增加了添加剂配方研究的难度。

发动机润滑油在使用中受到不断的激烈搅动，易于产生泡沫，内燃机油中所含的大量清净分散剂是表面活性剂，会促使泡沫的生成，油中的沫泡使供油不连续，成假油面，还增加了油的氧化速度，这就要求油有好的抗泡性。在北方冬天的室外，润滑油油温很低，油的黏度很大，造成泵送不畅，启动阻力很大。这要求润滑油在低温下流动性好，汽车在不需要任何辅助手段下启动成功。既要在高温下有一定黏度，又要在低温下有好的流动性，这就是发动机润滑油的困难之一。

五、发动机润滑油指标及换油参数

1.发动机润滑油指标

发动机润滑油除了具有与其他润滑油共有的理化指标如黏度、黏度指数、闪点、倾点等外，还有它特有的指标，如高温高剪切黏度(HTHS)；低温启动黏度(CCS)和低温临界泵送温度(MRV)；内燃机台架试验。

发动机润滑油除了具有与一般润滑油共有的如400C和1000C运动黏度的要求外，还有高温高剪切黏度(HTHS)要求。高温高剪切黏度，是在剪切速度专用的旋转黏度计测得的，单位为mpa·s。润滑油流经发动机的各个运转部位除了进行它的主要职责润滑冷却以外，还带来了发动机内部的各种信息我们可以从这些信息当中得到发动机内部的运转状态及故障情况。如它在发动机中受热、有害气体、金属催化、污染物等作用下不断劣化，其劣化速度也表示发动机状况。由于润滑油过度老化对发动机危害很大，因而掌握合适的换油期十分重要，一般制造商在其用户手册上都有推荐值，用什么品种润滑油时应在多少工作小时或多少里程要换机油，但这些推荐只具指导性，一般偏于保守，是针对发动机设计要求而采取的预估值，有较大的保险系数，润滑油并未接近其使用寿命末期。

试想一下北京市以及全国的汽车保有量按平均8000千米换一次油，可以想象是一个多么大的数值。所以，科学地对发动机润滑油进行定期检查，科学合理地进行换油作业不仅保障汽车发动机的健康运转，而且能够节约能源，减少污染。因此，建议通过对汽车发动机润滑油品质的的鉴定，最终决定是否换油。

2.换油参数

GB/T8028-1994标准规定了汽油机油在使用过程中的换油指标当检测到使用中的机油黏度、酸值、金属元素、水分、闪点、不溶物等其中某一项超过指标时就必须换油。换油指标主要包括以下参数。

①100℃运动黏度：发动机运转过程中，一方面由于剪切可能造成机油黏度下降，另一方面由于机油不断氧化变质，可能造成油品黏度增加。机油黏度过低时，油膜强度不够会增加摩擦磨损；机油黏度过高时会影响泵送，甚至会堵塞过滤器。因此，在使用过程中应当对油晶黏度及时进行监控，以确保发动机运转正常。

②酸值：机油氧化会产生酸性物质，通过测定和监测酸值可以测定机油的氧化程度。

③铁、铜、铝等金属含量分析：机油中的这些金属来源于发动机部件的磨损，所以测定金属含量可以对发动机的磨损情况做出判断。正常情况下，随着里程数的增加，机油中的金属含量会平稳增加，而当金属含量突然增加时，可能是发动机的某些部件发生了异常磨损。

④闪点：闪点反映了机油的燃油稀释度，而导致燃油稀释的一种原因可能是活塞与活塞环的磨损。

⑤戊烷不溶物：戊烷不溶物主要是机油氧化最终生成的氧化沉积产物，同时也包括灰尘等外来污染物。在机油性能良好和发动机运转正常时，一般只对一个换油期中的最后一个油样的闪点和戊烷不溶物进行分析。

在换机油时要将旧机油彻底放净，以免污染新加入的机油，导致新油的迅速变质，引起发动机腐蚀性磨损。一般情况下，必须在高温时放干净废机油，然后加注专用清洗油，启动后怠速运转10～15min，再放净，清洗干净后重新加入洁净的新机油即可。在加注新机油的时候，要保持正常的油面高度，油量不足时，不仅会加速机油变质，而且会因缺油而引起机件的烧损；相反，油量太多，机油会沿汽缸壁和活塞环之间的间隙窜人燃烧室，造成发动机烧机油。此外，油平面过高，增大了机油的阻力，使油耗增大，磨损加剧。在加注新机油之前，必须更换机油滤清器，因为机油滤清器在使用一定时期后，发动机内部产生的金属铁屑、颗粒等杂质就会在细滤器里沉积。当这些杂质沉积到一定数量的时候，细滤器的滤网就会被堵塞，影响润滑系统正常运转。

润滑油在降解后各种常规理化指标均发生变化，性能也随之变坏，如抗氧化性、抗磨性、抗泡性、抗乳化性以及空气释放值等也越来越差，也预示着故障的发生，因而需要定时测定，一般检测方法有红外光谱分析法、磨损颗粒分析法(或称铁谱法)、机油压力变化分析法、机油消耗异常分析法等，另外还有一些在线检测方法如水分测定、斑点试验、酸碱值测定、污染度和老化测定以及特殊油压传感器、油温效应传感器、油品老化导电型传感器等一些新型便携式检测方法。其中，油温效应传感器、油品老化导电型传感器作为一种在线监测手段，已在高端车型上开始应用。

这里需要提醒的是：当发动机出现由于点火不良造成单缸或者多缸不工作时，尤其这种现象持续时间过长时，在故障排除后一定注意要更换新的润滑油。

六、发动机润滑油指标及换油参数

内燃机油的命名方法为“黏度级别十质量档次”。黏度分单级油和多级油，单级油如30号、40号；多级油，如10W40、5W30。

1.汽油机油

质量档次，汽油机油如SF、SJ，柴油机油如CF-4、CI-4，若既符合汽油机油要求，又符合柴油机油要求，则写为SJ/CD，一般档次高的写在前面，档次低的写在后面.这样一个油的完整名称如15W40SJ/CF，表示它的黏度级为15W40，多级油，它既达到汽油机油SJ，又达到柴油机油CF，汽/柴两用。发动机润滑油质量档次是随着对发动机排放的要求而不断提高的。

汽油机油质量分类较为复杂。汽油机油的质量分类主要有美国API、美日ILSAC和欧洲ACEA三大体系。①美国API质量等级，汽油机油质量等级的发展以美国为首，汽油机油规格从SA发展到目前最高档的SM，主要是在环境保护及节能要求的推动下进行的。②美日ILSAC质量等级，以美国API发展汽油机油新质量等级为“引子”，美国汽车工业协会与日本汽车工业协会推出的ILSACGF产品也随之发展。③欧洲ACEA汽油机油质量等级，欧洲汽油机油在发动机的性能方面、抗氧化、抗磨损、油泥分散及挥发性方面都比美国苛刻，剪切安定性比美国苛刻得多。

2.摩托车发动机油

摩托车的汽油机为了轻便而功率大，它没有专用的润滑系统和进排气系统，没有油箱、油泵、油管等，而是把汽油与润滑油按一定比例(25:1～50:1)混合后通过燃料系统进到机子内，受机子的温度和小真空度作用而使汽油进到燃烧室燃烧,润滑油雾到汽缸；曲轴等处润滑，因此二冲程汽油机油首先要易于与汽油混合，其次润滑油润滑后与汽油一起烧掉，无废机油，而且二冲程汽油机油燃烧后积炭要少或生成的积炭松软易脱落，否则易堵塞火花塞、易提前点火、堵塞排气口等，油的灰分要低。同时要有极好的抗磨性，但不要求抗氧抗泡性和低温流动性。

所以摩托车发动机油是不能与汽车发动机油混用的，而且二冲程和四冲程汽油机油也是不能混用的。即便是二冲程汽油机或四冲程汽油机因为用途不同应用的机油也各不同。总之一句话不同的发动机；同样的发动机不同的用途所用的机油都不一样。

天然气、石油液化气以及混合动力车的发动机都必须使用相应的润滑油，短时间以相应的汽油机油代用也可以，但不得时间过长，以免有损机件。

3.柴油机油

柴油机属于压燃式内燃机。与汽油机相比，首先热效率高，燃料经济性好。增压柴油机热效率可达40%以上(汽油机热效率在30%左右)，其次功率和转速范围很大(单机功率0.6～4560kW，转速50～5000r/min)，故对润滑油的高温清挣性要求较高，而对抗低温锈蚀和抑制低温油泥生成的要求不是很高。热载荷是柴油机对润滑油性能要求的最主要因素。柴油发动机内部的温度比汽油机高得多，随着技术进步，尤其是增压技术的应用，柴油机汽缸区的温度比汽油机会高得多。活塞第一环带的温度可达250～300℃，这样的温度会导致大部分的物质氧化或热分解，容易产生漆膜和沉积物。

柴油机润滑比汽油机润滑的要求更高，柴油的燃烧比汽油会产生更多的烟火，尤其是在发动机的活塞和钢套上，润滑油膜总会受到柴油燃烧过程中产生的炭黑的影响，因此柴油机容易在活塞环区形成积炭。

燃料中硫含量，即使是高质量的柴油，硫含量也为汽油的10倍，某些渣油型柴油机燃料，其硫含量可为汽油硫含量的100倍以上。柴油中的高硫含量导致活塞环和缸套的腐蚀磨损，同时硫的燃烧产物还能加速生成沉积物，要求机油有较高碱值，以中和硫燃烧后生成的酸。

柴油机的负荷大、压缩比高。如汽油机主轴承压力为5～8MPa，而柴油机主轴承压力达10～12MPa。汽油机的汽缸压缩比较低，通常在11以下，而柴油机的汽缸压缩比较高，一般都在14以上。

柴油机油中添加剂的含量比汽油机油要高，也必须看作潜在的污染，例如因活塞环区沉积物的聚集会造成卡环，酸性物的聚集以及油品的氧化会导致活塞环、缸套的严重磨损和油耗量升高，使柴油机寿命缩短等。这就要求柴油机油具有良好的高温清净性、酸中和性能和热氧化安定性等。

柴油机油质量分类主要有美国API和欧洲ACEA两大体系。美国API把柴油机油分为3个类别：①在越野中使用的中等功率柴油机油，包括CC、CD和CF等；②二冲程大功率柴油机油，即CD-Ⅱ和CF-2；③美国系列8大功率重负荷下运行的非增压、低增压或增压式柴油机油，如CE、CF-4、CG-4、CH-4和CI-4。(未完待续)