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文檔簡介
第五章發動機機油掌握發動機機油的使用性能以及評價指標,了解發動機機油的評價方法及機油的選擇方法。1.發動機油的主要作用潤滑冷卻清凈密封防蝕(1)潤滑作用。將發動油輸送到發動機各相對運動摩擦表面,形成潤滑油膜,以減少零件的摩擦阻力和磨損。(2)冷卻作用。為保證發動機的正常工作溫度,除冷卻系的散熱作用外,發動機油也起冷卻作用。發動機工作時,發動機油不斷地從氣缸、活塞、曲軸等摩擦表面吸取熱量,一部分熱量隨著發動機油的循環而消散在曲軸箱中。(3)清凈作用。燃料燃燒后生成的炭質物、發動機氧化生成的膠狀物形成積炭、漆膜、油泥等發動機沉積物,摩擦副中還會存在金屬磨粒。發動機油具有抑制沉積物生成或對沉積物洗滌、清洗的作用。(4)密封作用。發動機油填充活塞、活塞環與氣缸壁間的間隙,形成油封,提高了氣缸的密封性,減少了漏氣,從而保證了發動機的輸出功率。(5)防蝕作用。發動機油還可以將零件表面與空氣或其他腐蝕性物質隔開,減少或防止零件表面銹蝕或其他腐蝕。2、發動機油在發動機中的工作條件是非常苛刻的(1)溫度變化大第一道活塞環處約為200℃-300℃,活塞裙部約為110℃~115℃,曲軸主軸承處約為85℃~100℃。冬季室外停車后,油底殼里發動機油的溫度可降至與大氣溫度一樣低。(2)壓力高,活塞速度變化大。燃氣最高壓力可達5~9MPa,活塞環對氣缸的側壓力約為2~5MPa,活塞裙部對氣缸的側壓力為1.0~1.2MPa。現代發動機的最高轉速可達3000~6000r/min活塞每秒要行經約100~200個行程;活塞平均速度可達10~15m/s;活塞在上下止點時速度為0。活塞速度變化大壓力高(3)發動機零件易腐蝕。與可燃混合氣和燃燒廢氣接觸的零件(例如氣缸、氣缸蓋、活塞組等)將受到化學腐蝕。(4)發動機油易變質。發動機油的高溫氧化、曲軸箱竄氣、雜質和沉積物的混入,會促進發動機油劣化變質。(5)發動機凈化裝置的采用使發動機油工作條件惡化。PCV裝置(曲軸箱強制通風裝置)EGR裝置(廢氣再循環裝置)排氣凈化裝置1發動機油的使用性能1.1潤滑性(1)、發動機油的潤滑性概念:降低摩擦減緩磨損防止金屬燒結的能力在各種條件下,發動機油(2)摩擦分類:根據摩擦物體的表面潤滑程度,摩擦可分為①干摩擦
在兩個滑動摩擦表面之間不加潤滑劑,使兩表面直接接觸,這時的摩擦稱為干摩擦。②邊界摩擦(又叫邊界潤滑)在兩個滑動摩擦表面之間,由于潤滑劑供應不充足,無法建立液體摩擦,只能依靠潤滑劑中的極性分子在摩擦表面上形成一層極薄的(0.1~0.2μm)“絨毛”狀油膜潤滑。這層油膜能很牢固地吸附在金屬的摩擦表面上。這時,相互接觸的不是摩擦表面本身(或有個別點直接接觸),而是表面的油膜。③流體摩擦(又叫液體潤滑)在滑動摩擦表面之間,充滿潤滑劑。表面不直接接觸,這時摩擦表面不發生摩擦,而是在潤滑劑的內部產生摩擦,所以稱為流體摩擦。流體摩擦時其摩擦系數最小,摩擦表面不發生磨損,是理想的摩擦狀態。所以在機器零件的摩擦表面上應盡量建立流體摩擦,這樣才能延長零件的使用壽命。潤滑油中極性分子定向排列吸附在金屬表面上形成吸附膜。(3)、潤滑油的化學性質,即潤滑油的:I、油性是潤滑油在摩擦金屬表面上的吸附性。只能在中溫、中速、中負荷或低壓情況下,才能保護邊界潤滑。當高溫、高速、高壓時,吸附膜脫附,油性失效。這種吸附膜油性極壓性II、極壓性是潤滑油在摩擦表面的化學反應性質。當潤滑油中加人含硫、磷等化合物添加劑時,高溫下這些化合物分解生成的活性元素與金屬形成化學反應膜,該反應膜的熔點和剪切強度比較低,能降低摩擦和磨損。(4)潤滑油的對發動機零件在不同潤滑狀態的潤滑作用有重要影響。粘度性能化學性質式中:D——零件直徑;h——油膜厚度;n——零件轉速;P——零件承受的壓力;
——潤滑油的粘度;
——索莫菲爾德(Sommerfeld)準數。摩擦系數f可表示為:(5)、借助圖5-1所示的斯萃貝克(Stribeck)曲線可分析粘度對摩擦系數的影響。液體潤滑:僅與潤滑油粘度有關混合潤滑:邊界潤滑:僅與潤滑油化學性質有關粘度與潤滑油有關粘度化學性質(6)、汽車發動機摩擦副:軸承(曲軸軸承和連桿軸承)缸套活塞組氣門凸輪機構。I、這3部分的潤滑狀態各不相同。II、從發動機整體看,總是同時存在液體潤滑混合潤滑邊界潤滑3種狀態III、曲軸軸承和連桿軸承主要處于流體潤滑狀態,V、配氣機構大負荷運轉時摩擦面處于邊界潤滑狀態。IV、缸套活塞組邊界潤滑主要發生在第一道活塞環和它在上止點時對應的氣缸部位。1.2低溫操作性(1)低溫操作性:從發動機油方面保證發動機在低溫條件下容易起動可靠供油的性能(2)、氣溫發動機油粘度轉動曲軸的阻力矩曲軸轉速發動機起動困難(3)、一般認為活塞式發動機在起動時的最大粘度約為7600mm2/s(4)、發動機油的低溫操作性包括有利于低溫起動降低起動磨損(5)評定指標低溫動力粘度邊界泵送溫度傾點1.3.粘溫性(1)、粘溫性:潤滑油這種由于溫度升降而改變粘度的性質。溫度粘度溫度粘度(2)、良好的粘溫性是指油品的粘度隨溫度的變化程度小。高溫時,能保持一定的粘度,以形成足夠厚度的油膜,確保潤滑效果。低溫時,粘度又不致變的太大,以維持一定的流動性。(3)、多粘度發動機油:用低粘度的基礎油和粘度指數改進劑調配而成,具有良好粘溫性,能同時滿足高、低溫使用要求的發動機油。俗稱稠化機油。(4)、評定指標是粘度指數。1.4清凈分散性
(1)、清凈分散性:發動機油能抑制積炭、漆膜和油泥生成或將這些沉積物清除的性能。
(2)、積炭:覆蓋在氣缸蓋、火花塞、噴油器、活塞頂等高溫區域,厚度較大的固體炭狀物。它是燃燒不完全或是發動機油竄人燃燒室在高溫下分解的煙矣等物質在高溫零件上的沉積而形成的。
(3)、積炭對發動機工作的危害是:1)使發動機產生爆燃的傾向增大。試驗表明,發動機不及時清除積炭,要使其不產生爆燃,汽油的辛烷值應提高5%~10%。2)積炭形成高溫源,局部產生表面點火,可使發動機功率損失2%~15%。3)積炭沉積在火花塞電極之間,會使火花塞短路,造成功率降低、油耗增加。4)使氣門關閉不嚴,高溫炭粒還會使氣門和氣門座燒蝕。5)積炭迸人曲軸箱中,引起發動機油變質,堵塞濾清器。
(5)、漆膜的危害是:
1)降低活塞環的靈活程度,甚至造成粘環,使活塞環喪失密封作用,造成功率降低。2)漆膜導熱性差,致使活塞過熱,產生拉缸。
(4)、漆膜:一種堅固的、有光澤的漆狀薄膜,主要產生在活塞環區和活塞裙部。漆膜主要是烴類在高溫和金屬的催化作用下,經氧化、聚合生成的膠質、瀝青質等高分子聚合物。
(6)、積炭和漆膜生成原理積炭和漆膜都屬于高溫沉積物。I、發動機的設計和操作條件;II、燃料和發動機油的性質。生成因素I、增壓發動機,或發動機冷卻液和發動機油溫度高,燃料的餾分重,鉛含量、硫含量大。II、潤滑油的餾分或添加劑的金屬元素含量多。促進積炭和漆膜的生成
(8)、油泥的危害主要是:1)促使發動機油老化、變質、潤滑性下降。2)堵塞潤滑系統。(7)、油泥:一種比較穩定的油水乳狀體與多種雜質的凝聚物。油泥屬于低溫沉積物。(9)、影響油泥生成的因素主要:發動機的操作條件燃料發動機油的組成。曲軸箱竄氣量越多冷卻液和發動機油溫度越低越容易生成油泥。發動機時開時停怠速發動機溫度較低水蒸氣CO2CONOx炭末燃料的重質餾分燃燒后生成的落入油底殼不溶物(油泥)(10)、油泥的生成1.5抗氧性
(1)、發動機油氧化:發動機油與氧相互作用,反應生成氧化產物,改變其物理化學性質的過程。
(2)、發動機油抗氧性:發動機油抵抗氧化的能力。
(3)、發動機油的氧化過程的兩個階段:1)輕度氧化。在這個階段里烴類的化合物被氧化生成不同類別的酸性產物。2)深度氧化。某些酸性產物再度縮合沉淀形成膠質、瀝青質和油焦質等。(4)、發動機油的氧化的兩種情況:1)厚油層氧化。發動機油底殼的發動機油是處在厚油層、低壓、低溫的情況下,所以它的氧化反應屬于輕度氧化,主要是生成各種類型的酸性物質。2)薄油層氧化。在發動機的活塞與氣缸壁部分,發動機油處在薄油層、高溫、高壓和有金屬催化作用的影響下,顯然這種氧化屬于深度氧化,生成物是膠質沉淀。(5)、影響發動機油氧化的因素:(1)發動機油的化學組成。(2)溫度。常溫下很安定高溫下氧化速度很快3)發動機油與空氣接觸表面。4)硫和金屬等。腐蝕和催化作用。(6)、從油品方面減緩發動機油的氧化變質的主要途徑:
I、選擇合適的餾分和組成,合理精制;II、添加抗氧劑或抗氧抗腐劑。1.6抗腐性(1)、發動機油的抗腐性:發動機油抵抗腐蝕性物質對金屬腐蝕的能力。發動機油被氧化有機酸金屬腐蝕(2)、腐蝕機理金屬氧化產物(過氧化物)金屬氧化物有機酸金屬鹽發動機油的腐蝕性大小發動機油被氧化的程度一致(3)、腐蝕性與被氧化程度關系(4)、提高發動機油抗腐性的途徑:(5)、評定指標:加深發動機油的精制程度,減小酸值,同時要添加抗氧抗腐劑。中和值;通過相應的發動機試驗來評定。1.7抗泡沫性(1)、抗泡沫性:發動機油消除泡沫的性質。(2)、泡沫:會產生氣阻供油不足(3)、評定指標:泡沫性。(2)、低溫動力粘度(表觀粘度):非牛頓流體流動時其內部阻力特性的量度,其值為在規定的剪切速率下,剪應力與剪切速率之比2發動機油使用性能的評定指標使用性能的評定包括評定指標評定試驗2.1低溫動力粘度(1)、流體(按流體粘度特性)分類牛頓流體:遵循牛頓粘性定律的流體。非牛頓流體:不遵循牛頓粘性定律的流體。牛頓粘性定律:剪切應力與剪切速率成正比(3)、潤滑劑在低溫狀態下具有非牛頓流體特性,其粘度為低溫動力粘度,也稱表觀粘度。(4)、低溫動力粘度是劃分冬用發動機油粘度級別的依據之一。(5)發動機潤滑油低溫動力黏度的測定按照GB/T6538-2010《發動機油表觀黏度的測定冷起動模擬機法》的規定,采用如圖5-8所示的發動機潤滑油表觀黏度全自動測定儀進行。發動機潤滑油表觀黏度全自動測定儀(冷起動模擬機法)(1)、邊界泵送溫度的概念:能將發動機油連續地、充分地供給發動機機油泵入口的最低溫度。2.2邊界泵送溫度(3)、邊界泵送溫度也是劃分冬用發動機油粘度級別的依據之一。(2)、邊界泵送溫度是衡量發動機在起動階段發動機油是否易于流到機油泵入口并提供足夠壓力的性能。(4)發動機潤滑油邊界泵送溫度的測定按照GB/T9171-1988《發動機油邊界泵送溫度測定法》的規定,采用發動機潤滑油邊界泵送溫度測定儀進行。發動機潤滑油邊界泵送溫度測定儀(3)現行發動機油規格均采用傾點作為發動機油低溫操作性的評定指標之一。2.3傾點(1)傾點的概念:試樣在規定的條件下冷卻時,能夠流動的最低溫度。(2)同一試樣的凝點比傾點略低。2.4粘度指數(1)、粘度指數:潤滑油粘度隨溫度變化程度與標準袖粘度隨溫度變化程度比較所得的相對值。粘度指數縮寫為VI(ViscosityIndex)。(2)、把試油與在100℃和試油粘度相同,但粘溫性截然不同(高標準油VI=100;低標準油VI=0)的兩種標準油對比,試油在40℃時的運動粘度越接近高標準油,則粘度指數越高,即粘溫性越好。2.5開口閃點
開口閃點:石油產品用開口杯在規定條件下加熱到它的蒸氣與空氣的混合氣接觸火焰發生閃火時的最低溫度。發動機油車輛齒輪油在其規格中規定了開口閃點。2.6中和值(1)中和值:中和1g試油中含有酸性或堿性組分所需的堿量。中和值用mgKOH/g表示。(2)中和值表示油品在使用期間,經過氧化后酸、堿值的相對變化。(3)酸值:中和1g試油中的酸性組分所需要氫氧化鉀的毫克數,以mgKOH/g表示。(4)堿值:中和1g試油中的堿性組分所需要的酸量,換算為相當的堿量。因此,中和值的單位是mgKOH/g。有機酸無機酸醋類酚類化合物內醋樹脂重金屬鹽類胺鹽其他弱堿的鹽某些抗氧和清凈添加劑。酸性組分有機堿無機堿胺化物弱酸的鹽類(皂化物)多元堿的堿式鹽重金屬鹽某些抗氧和清凈添加劑。堿性組分(5)中和值的測定按照GB/T7304-2000《石油產品和潤滑劑酸值測定法(電位滴定法)》的規定,采用電位滴定儀進行。(3)、發動機油中添加有灰型清凈分散劑后,殘炭量也增大,則在發動機油中是限制加劑前的殘炭。2.7、殘炭(1)、殘炭:油品在規定條件下受熱蒸發后剩下的黑色殘留物。(2)、殘炭值:殘炭占油品總質量的百分數。殘炭量的大小判斷發動機油在發動機中結炭的傾向精制深的基礎油殘炭量小含氧、硫、氧化物較多殘炭量增大(4)我國發動機潤滑油殘炭測定的標準是GB/T268-1987《石油產品殘炭測定法(康氏法)》。硫酸鹽灰分:試油在燃燒后灼燒灰化之前加人少量的濃硫酸,使添加劑的金屬元素最后轉化為硫酸鹽,硫酸鹽灰分的多少以質量分數表示。2.8、硫酸鹽灰分
硫酸鹽灰分的測定按照GB/T2433-2001《添加劑和含添加劑潤滑油硫酸鹽灰分測定法》的規定,采用如圖5-14所示的石油產品灰分測定器進行。2.9、泡沫性泡沫性指油品生成泡沫的傾向和生成泡沫的穩定性能。泡沫性主要用于評定發動機潤滑油和循環用油(如液壓油、壓縮機油等)的起泡性。
潤滑油泡沫性的測定按照GB/T12579-2002《潤滑油泡沫特性測定法》的規定,采用如圖所示的潤滑油泡沫特性測定器進行。
泡沫性測定要進行三次,第一次試驗溫度為24℃,做完后將試油加熱到93.5℃,再做一次;然后再將試油冷卻到24℃,再進行第三次檢測。方法:在1000mL的量筒內注入試油190mL,以(94±5)mL/min的流量特制的氣體擴散頭,將空氣通入試油中,經過5分鐘記下量筒氣泡體積,即為氣泡傾向性,量筒靜止5分鐘在記下氣泡體積,即為氣泡的穩定性3.1.L系列試驗方法L系列發動機潤滑油試驗方法是美國研究協調委員會在卡特比勒(Catterpillar)發動機潤滑油使用性能試驗方法的基礎上發展起來的。最初包括L-1、L-2至L-5等系列試驗方法,目前只保留了L-1系列柴油機試驗和L-4系列汽油發動機試驗。L-1系列試驗方法主要用來評價CC、CD級柴油發動機潤滑油和SD/CC、SE/CC、SF/CD汽油/柴油發動機通用潤滑油的高溫清凈性和抗磨性。L-4系列試驗方法主要用來評定SC、SE、SF、CC、CD級發動機潤滑油和SD/CC、SE/CC、SF/CC汽油/柴油發動機通用潤滑油的抗高溫氧化和抗軸瓦腐蝕性能。3發動機潤滑油使用性能的評定試驗3.2.MS程序試驗方法MS程序試驗法是1958年為評定發動機潤滑油API舊分類中的MS級發動機潤滑油而制訂的試驗方法。當初,該試驗是按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ5個程序,以不同目的在多缸試驗機上進行的。隨著發動機潤滑油使用性能級別的提高,各程序的試驗規范也在不斷修改,以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ每個程序后面注A、B、C、D…來表示。目前,評定SE、SF級汽油發動機潤滑油和SE/CC、SF/CD汽油/柴油發動機通用潤滑油,均采用ⅡD、ⅢD、VD等試驗方法。ⅡD法的試驗目的是評定發動機潤滑油的低溫防銹蝕性能,ⅢD法是為了評定發動機潤滑油的抗高溫氧化和抗腐蝕性能,VD法是為了評定發動機潤滑油的防低溫沉積物的性能。3.3.皮特試驗方法在美國的發動機潤滑油試驗方法基礎上,歐洲共同市場汽車制造商委員會(CCMC)發展了皮特試驗方法,具體分為皮特W-1法和皮特AVB法。在我國發動機潤滑油規格中,多采用皮特AVB法來評定CC、CD、SC、SD、SE、SF級發動機潤滑油和SD/CC、SE/CC,SF/CD汽油/柴油發動機通用潤滑油的抗高溫氧化和抗軸瓦腐蝕性能。3.4.我國的試驗方法我國從20世紀80年代末開始逐步完善發動機潤滑油試驗評定方法。目前,發動機潤滑油評定試驗的技術標準己經頒布。國際方法我國技術標準L-1系列GB/T9932-1988(卡特比勒1H2法)GB/T9933—1988(卡特比勒1G2法)L-4系列SH/T0265—1992(卡特比勒1G2法)MS程序試驗方法SH/T0512—1992汽油發動機潤滑油低溫銹蝕評定法(MS程序ⅡD法)SH/T0513-1992汽油發動機潤滑油高溫氧化和磨損評定法(MS程序ⅢD法)SH/T0514-1992汽油發動機潤滑油低溫沉積物評定法(MS程序ⅤD法)SH/T0515—1992EQC汽油發動機潤滑油性能評定法(MS程序Ⅱ、Ⅲ、ⅤD法)SH/T0516—1992EQD汽油發動機潤滑油性能評定法(MS程序Ⅱ、Ⅲ、ⅤD法)皮特試驗方法SH/T0264-1992發動機潤滑油高溫氧化和軸瓦腐蝕試驗評定法(皮特W-1法)SH/T0263—1992發動機潤滑油高溫氧化和軸瓦腐蝕試驗評定法(皮特AVB法)4發動機潤滑油的分類與規格美國的SAE黏度分類法和API使用性能分類法已被世界各國所公認和廣泛采用,我國也參照這兩種潤滑油分類方法制定了相應的國家標準。圖發動機潤滑油的分類4.1發動機潤滑油的煉制工藝分類按照基礎油的類別不同,可將發動機潤滑油分為以礦物油為基礎油的發動機潤滑油(簡稱礦物油機油)和以合成油為基礎油的發動機潤滑油(簡稱合成油機油)兩大類。合成油機油又分為全合成油機油和半合成油機油兩類。(1).礦物油機油礦物油機油(MineralOil)是從原油(石油)中通過物理的方法得出的,煉制工藝比較簡單,能滿足大多數汽車發動機的使用性能需求,但其總體性能水平已經遠遠不及全合成機油。(2).半合成合成油機油是在礦物油的基礎上經過加氫裂變技術提純后的產物,半合成油的純度非常接近全合成油,但其成本較礦物油略高是礦物油向合成油的理想過渡產品。(2).全合成油機油全合成機油(FullySyntheticOil,圖5-17)是以全合成油作為基礎油調配而成的發動機潤滑油,這類機油的外包裝上往往有100%Synthetic、FullySynthetic之類的標識。全合成機油采用聚烯類(Poly-Alfa-Olefine)或酯類(Easter)的化合物作為基礎油,這種基礎油最大的特點是抗氧化能力強,并具有天然的清凈劑,所以全合成機油能確保潤滑油在相當長的使用時間內,潤滑性能穩定如一,發動機不易產生油泥。鑒于全合成機油擁有礦物油機油不可比擬的優勢,其應用日益廣泛,并有逐步取代礦物油機油的趨勢。采用廢氣渦輪增壓發動機的汽車(如帕薩特1.8T、寶來1.8T、途安1.4T等)必須使用全合成機油(如殼牌超凡喜力或非凡喜力等),其他安裝高性能發動機的車輛(如奧迪、本田等),也可根據車主需要選擇全合成機油或高性能的APISL級礦物油機油(如特級喜力等)。4.2國外發動機潤滑油的分類(1).SAE的發動機潤滑油黏度分類法SAE黏度等級低溫動力黏度/(mPa·s)(最大)低溫泵送黏度/(mPa·s)(在無屈服應力時,最大)低剪切運動黏度/(mm2·s-1)(100℃)高剪切黏度/(mPa·s)(150℃,最小〕最小最大0W6200(-35℃)60000(-40℃)3.8——5W6600(-30℃)60000(-35℃)3.8——10W7000(-25℃)60000(-30℃)4.1——15W7000(-20℃)60000(-25℃)5.6——20W9500(-15℃)60000(-20℃)5.6——25W13000(-10℃)60000(-15℃)9.3——20——5.6<9.32.630——9.3<12.52.940——12.5<16.33.5(0W-40,5W-40,10W-40)——12.5<16.33.7(15W-40,20W-40,25W-40,40)50——16.3<21.93.760——21.9<26.13.7試驗方法ADTMD5293ASTMD4684ASTMD445ASTMD4683(ASTMD4741)表5-2國外發動機潤滑油黏度分類(SAEJ300-2009)SAEJ300-2009采用含字母W和不含字母W兩組系列黏度等級號劃分,前者是以最大低溫動力黏度、邊界泵送溫度和100℃時的最小低剪切運動黏度劃分的;后者是以100℃時的最小低剪切運動黏度、最大低剪切運動黏度和150℃時的最小高剪切黏度劃分的。
適合冬季使用的發動機潤滑油黏度等級以6個含W(W為英文冬季Winter的首字母)的低溫黏度級號(0W、5W、10W、15W、20W和25W)表示;適合夏季使用的發動機潤滑油黏度等級以5個不含W的100℃時的低剪切運動黏度級號(20、30、40、50和60)表示。多黏度級發動機潤滑油以低溫黏度級號與高溫黏度級號組合的方式來表示。在SAEJ300-2009的黏度分類體系中,多黏度級發動機潤滑油分為0W-40、5W-40、10W-40、15W-40、20W-40和25W-40六種。在多黏度級發動機潤滑油牌號標記中,W前面的數字越小表示潤滑油的低溫流動性越好,可適用的外界環境溫度越低,在冷起動時對發動機的保護能力越好;W后面的數字則是潤滑油的耐高溫性能指標,數值越大表示潤滑油在高溫下對發動機的保護性能越好。圖5-18多黏度級發動機潤滑油低溫流動性能及黏度的比較多黏度級發動機潤滑油可以在春夏秋冬四季通用,不必按照季節換油,可以有效地延長發動機潤滑油的使用壽命。(2).API的發動機潤滑油使用性能分類法API的發動機潤滑油使用性能分類法是根據發動機潤滑油在油品(試油)使用性能評定試驗中所表現出來的抗磨性、清凈分散性和抗氧化腐蝕性等使用性能確定其質量(品質)等級的。
API的發動機潤滑油使用性能分類法將汽油發動機潤滑油歸類為S系列,將柴油發動機潤滑油歸類為C系列。在S系列中又細分為SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG等多個質量(品質)等級,S后邊的字母越靠后,則表示潤滑油的質量等級越高,使用性能越好;在C系列中又細分為CA、CB、CC、CD、CE等多個質量(品質)等級,C后邊的字母越靠后,則表示潤滑油的質量等級越高,使用性能越好。其宗旨是按發動機潤滑油強化程度和工作條件的苛刻程度來劃分發動機潤滑油的質量等級,以保證潤滑油的使用性能能夠滿足不同發動機的實際需求。(1).黏度分類法我國發動機潤滑油的黏度分類法是參照美國汽車工程師學會SAEJ300-2000《發動機潤滑油黏度分類》的標準進行的。SAEJ300-2000在美國早已廢止,美國的現行標準是SAEJ300-2009。目前,我國發動機潤滑油的黏度分類法是GB/T14906-1994《內燃機油黏度分類》,該標準于1994年10月1日開始實施,2004年10月14日通過復審,為現行標準。我國發動機潤滑油的黏度分類見表5-8。4.3我國發動機潤滑油的分類參照國外發動機潤滑油的分類原則,我國發動機潤滑油的分類,也包括黏度分類法和使用性能分類法兩個系列。SAE黏度等級低溫黏度/(mPa·s)(不大于)邊界泵送溫度/℃(不高于)100℃運動黏度/(mm2·s-1)高溫高剪切黏度/(mPa·s)(150℃,106s-1)(不低于〕不低于不高于0W3250(-30℃)-403.8——5W3500(-25℃)-353.8——10W3500(-20℃)-304.1——15W3500(-15℃)-255.6——20W4500(-10℃)-205.6——25W6000(-5℃)-159.3——20——5.6<9.32.630——9.3<12.53.940——12.5<16.32.9(1)——12.5<16.33.7(2)50——16.3<21.93.760——21.9<26.13.7表5-8我國發動機潤滑油的黏度分類(GB/T14906—1994)
(2).使用性能分類法我國發動機潤滑油使用性能分類法的現行國家標準是GB/T7631.3-1995《內燃機油分類》。GB/T7631.3-1995《內燃機油分類》是非等效地采用美國SAEJ183-1991《發動機潤滑油性能及發動機潤滑油使用分類》標準制訂的。四沖程發動機潤滑油的詳細分類是根據產品特性、使用場合和使用對象確定的。GB/T7631.3-1995《內燃機油分類》規定,我國發動機潤滑油品種代號由兩個大寫英文字母及數字組成。該代號的第一個英文字母S代表汽油發動機機油,英文字母C代表柴油發動機機油;第一個英文字母與第二個英文字母或與第二個英文字母及數字相結合代表機油的質量等級。在發動機潤滑油質量等級代號中,第二個字母的順序越靠后,則其質量等級(使用性能)越高。根據GB/T7631.3-1995《內燃機油分類》的規定,我國汽油發動機潤滑油的詳細分類及使用特性見表5-9,我國柴油發動機潤滑油的詳細分類及使用特性見表5-10。根據GB/T7631.3-1995《內燃機油分類》生產的我國各類發動機潤滑油產品,其使用性能與美國API分類的對應關系見表5-11。序號對應關系1SC(中國)≠SC(API)2SD(中國)≠SD(API)3SE(中國)≠SE(API)4SF(中國)=SF(API)5CC(中國)=CC(API)6CD(中國)=CD(API)表5-11我國發動機潤滑油分類與API分類的對應關系品種代號分類及使用特性SC用于貨車、客車或其他汽油發動機以及要求使用API-SC級發動機潤滑油的汽油發動機,可控制汽油發動機工作時的高低溫沉積物、磨損、銹蝕和腐蝕等指標SD用于貨車、客車和某些轎車的汽油發動機以及要求使用API-SE、SC級發動機潤滑油的汽油發動機。此種油品控制汽油發動機高低溫沉積物、磨損、銹蝕和腐蝕的性能優于SC級潤滑油,并可替代SC級潤滑油SE用于轎車和某些貨車的汽油發動機以及要求使用API-SE、SD級汽油發動機潤滑油的汽油發動機。此種油品的抗氧化性能及控制汽油發動機高溫沉積物、腐蝕和銹蝕的性能優于SD或SC級潤滑油,并可代替SD或SC級潤滑油SF用于轎車和某些貨車的汽油發動機以及要求API-SG級發動機潤滑油的汽油發動機.此種油品的抗氧化性和抗磨損性優于SE級潤滑油,還具有控制汽油發動機沉積物、銹蝕和腐蝕的性能,并可代替SE、SD或SC級潤滑油SG用于轎車和某些貨車的汽油發動機以及要求使用API-SG級汽油發動機潤滑油的汽油發動機。SG級潤滑油質量還包括CC(或CD)級潤滑油的使用性能。此種油品改進SF級潤滑油控制發動機潤滑油沉積物、磨損和油品的氧化性能,具有抗銹蝕和腐蝕的性能,并可代替SF、SF/CD、SE或CC級潤滑油SH用于轎車和輕型貨車的汽油發動機以及要求使用API-SH級汽油發動機潤滑油的汽油發動機。SH級潤滑油質量在汽油發動機磨損、銹蝕、腐蝕及沉積物的控制和潤滑油的抗氧化方向優于SC級潤滑油,并可代替SG級潤滑油品種代號特性與使用CC用于在中到重負荷下運行的非增壓、低增壓或增壓式柴油發動機,并包括一些重負荷汽油發動機。對于柴油發動機,具有控制高溫沉積物和軸瓦腐蝕的性能;對于汽油發動機,具有控制腐蝕、銹蝕和高溫沉積物的性能,并可代替CA、CB級潤滑油CD用于需要高效控制磨損和沉積物或使用包括高硫燃料非增壓、低增壓及增壓式柴油發動機,以及國外要求使用APICD級潤滑油的柴油發動機,具有控制軸承腐蝕和高溫沉積物的性能,并可代替CC級潤滑油CD-Ⅱ用于要求高效控制磨損和沉積物的重負荷二沖程柴油發動機以及要求使用APICD-II級柴油發動機潤滑油的柴油發動機,同時也可以滿足CD級潤滑油的性能要求CE用于低速高負荷和高速高負荷條件下運行的低增壓及增壓式重負荷柴油發動機,以及要求使用APICE級潤滑油的柴油發動機,同時也滿足CD級潤滑油的性能要求CF-4用于高速四沖程以及要求使用APICF-4級柴油發動機潤滑油的柴油發動機。在油耗和活塞沉積物控制方面性能優于CE級潤滑油,并可代替CE級潤滑油。此種潤滑油油品特別適用于高速公路行駛的重負荷貨車4.4發動機潤滑油的規格(1).汽油發動機潤滑油規格我國的現行國家標準GB11121-2006《汽油機油》包括SE、SF、SG、SH、GF-1、SJ、GF-2、SL和GF-3九個汽油發動機潤滑油品種。油品的黏度等級按照GB/T14906或SAEJ300劃分。汽油發動機潤滑油的產品標記為:圖SF15W-40汽油機油圖SG40汽油機油1)汽油發動機潤滑油的質量等級和黏度等級GB11121-2006《汽油機油》對汽油發動機潤滑油的質量等級和黏度等級做出了明確的規定,見表5-12和表5-13。2)汽油發動機潤滑油技術要求汽油發動機潤滑油的技術要求包括理化性能要求和發動機試驗要求兩個方面。現行國家標準GB11121-2006《汽油機油》對汽油發動機潤滑油的模擬性能和理化性能提出了明確要求,詳見表5-14和表5-15;對各個質量級別的汽油發動機潤滑油的發動機試驗要求也作出了明確的規定,詳見表5-16~表5-24。我國的現行國家標準GB11122-2006《柴油機油》包括CC、CD、CF、CF-4、CH-4和CI-4六個柴油發動機潤滑油品種。油品的黏度等級按照GB/T14906或SAEJ300劃分。(2).柴油發動機潤滑油規格柴油發動機潤滑油的產品標記為:圖CD20W-50柴油機油圖CH-420W-50柴油機油1)柴油發動機潤滑油的質量等級和黏度等級GB11122-2006《柴油機油》對柴油發動機潤滑油的質量等級和黏度等級做出了明確的規定2)柴油發動機潤滑油技術要求柴油發動機潤滑油的技術要求包括理化性能要求和發動機試驗要求兩個方面。現行國家標準GB11122-2006《柴油機油》對柴油發動機潤滑油的理化性能提出了明確要求對各個質量級別的柴油發動機潤滑油的發動機試驗要求也作出了明確的規定,(3).汽油發動機/柴油發動機通用潤滑油的規格現行國家標準GB11121-2006《汽油機油》和GB11122-2006《柴油機油》對汽油發動機/柴油發動機通用潤滑油(亦稱通用內燃機油)的品種、規格未作具體規定。通用內燃機油的品種、規格可在GB11121-2006《汽油機油》規定的九個汽油機油品種和GB11122-2006《柴油機油》規定的六個柴油機油品種中進行組合。汽油發動機/柴油發動機通用潤滑油(通用內燃機油)的產品標記為:任何一個通用內燃機油的品種、規格都應同時滿足其汽油機油品種、規格和柴油機油品種、規格的所有技術指標要求。CH-4/SL20W-50通用內燃機油SF/CD15W-40通用內燃機油5發動機潤滑油的選用
汽車使用者(用戶)應熟悉發動機潤滑油的作用、類別、規格、牌號及特性等相關知識,掌握正確選擇和合理使用發動機潤滑油的基本方法,確保充分發揮發動機潤滑油的潤滑作用,提高發動機及整車的運行經濟性。
5.1發動機潤滑油的選擇
正確選擇發動機潤滑油要按照“選擇發動機潤滑油的類型→選擇發動機潤滑油的質量等級→選擇發動機潤滑油的黏度等級→選擇發動機潤滑油的品牌(生產商)→最終確定與發動機的潤滑要求相適應的發動機潤滑油的具體油品”的“五部曲”步驟來進行選擇。(1).選擇發動機潤滑油的類型
要根據發動機類型選擇發動機潤滑油。原則上,汽油發動機應選擇、使用汽油發動機潤滑油;柴油發動機應選擇、使用柴汽油發動機潤滑油。(2).選擇發動機潤滑油的質量等級
發動機潤滑油質量等級(使用性能級別)的選擇,主要根據發動機的結構特性、工作條件、強化程度、燃料品質等因素進行選擇。1)汽油發動機潤滑油質量等級的選擇
選擇汽油發動機潤滑油的質量等級時,應注意汽油發動機工作的苛刻程度和進、排氣系統中的附加裝置及生產年代。①發動機的壓縮比、排量、峰值功率、峰值轉矩。②發動機潤滑油負荷的大小,即發動機功率(kW)與曲軸箱機油容量(L)之比。③曲軸箱強制通風、廢氣再循環等排氣凈化裝置的采用對發動機機油的影響。④城市汽車運行工況對生成沉積物和潤滑油氧化的影響等。⑤生產年代。⑥按發動機廠家推薦使用,可以比廠家推薦等級高2)柴油發動機潤滑油質量等級的選擇選擇柴油發動機潤滑油的質量等級時,應注意發動機的強化程度、使用條件和柴油含硫量等因素,同時考慮發動機工作的苛刻程度和進、排氣系統中的附加裝置等因素,并結合排放水平(法規)對柴油發動機潤滑油的要求進行選擇。商用車柴油發動機潤滑油質量等級的選擇(推薦)要求滿足的排放法規機構特點推薦油品質量等級推薦換油周期/km國Ⅰ及以下—CD6000~8000國Ⅱ—CF-410000~15000國Ⅲ未裝備EGR系統CH-410000~20000國Ⅲ裝備EGR系統CI-410000~20000國Ⅳ裝備SCR系統CI-4/CI-4+10000~20000國Ⅳ裝備DPF和EGR系統CJ-410000~20000(3).選擇發動機潤滑油的黏度等級發動機潤滑油黏度等級選擇要適當,一般要遵循以下原則:①應根據行車地區的外界環境溫度、發動機負荷、工作轉速選擇黏度等級適宜的發動機潤滑油,以保證摩擦副的正常潤滑。②應盡量選用黏溫特性好、黏度指數高的多黏度等級潤滑油(多級油)。
③發動機潤滑油黏度等級的選擇,還與發動機的技術狀況有關。新發動機或大修后處于磨合期的發動機,應選擇黏度等級較低(較稀)的發動機潤滑油(有利于節能);磨損嚴重的舊發動機應選擇黏度等級較高(較稠)的發動機潤滑油(有利于密封)。④發動機潤滑油黏度等級的選擇,還與發動機的運行工況有關。黏度變化趨勢SAE黏度等級適用氣溫/℃我國適用地區稀↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓稠0W-30-35~30東北地區和西北地區5W/30-30~3010W/30-25~30華北地區、中西部地區、黃河以北地區及新車15W-20-20~2015W-30-20~30黃河以南、長江以北地區15W-40-20~4020/20W-15~20長江以南地區20W-30-15~3030-10~30南方地區(貴州、湖南、江西、福建、臺灣)40-5~40以上南方地區(廣東、廣西、海南)及磨損嚴重的舊車表5-33SAE黏度等級與適用氣溫、地區對照表(推薦)(4).選擇發動機潤滑油的品牌(生產商)鑒于目前國內發動機潤滑油市場比較混亂,魚龍混雜,建議汽車用戶在選擇潤滑油品牌(生產商)時,盡量選擇那些市場信譽度好的知名品牌,并盡量到信譽良好的大中型汽車配件商店購買,以期在品牌(生產商)選擇這一環節上確保油品質量。序號公司名稱主打產品所屬國家1中國石油(CNPC)昆侖系列潤滑油中國2中國石化(Sinopec)長城系列潤滑油中國3殼牌統一(北京)石化公司統一系列潤滑油中國、殼牌集團4青島康普頓石油化學公司康普頓(COPTON)系列潤滑油中國、美國5荷蘭皇家/殼牌集團殼牌(SHELL)系列潤滑油荷蘭、英國6??松梨冢‥xxonMobil)埃克森美孚(ExxonMobil)系列潤滑油美國7BP-嘉實多(BP-Castrol)BP-嘉實多(BP-Castrol)系列潤滑油英國8道達爾(TOTAL)道達爾(TOTAL)系列潤滑油法國9福斯(FUCHS)福斯(FUCHS)系列潤滑油德國表5-34國內市場上常見的大品牌潤滑油一覽表(5).最終確定發動機潤滑油的具體油品
在完成發動機潤滑油的類型、質量等級、黏度等級、生產商(品牌)選擇之后,就可以最終確定與發動機潤滑要求相適應的發動機潤滑油的具體油品了。
汽車用戶和車主在進行機油選擇時,應特別注意:質量等級高的潤滑油,可代替質量等級低的潤滑油,但經濟上不合算(質量等級高的潤滑油要貴一些);但質量等級低的潤滑油絕不能代替質量等級高的潤滑油。因此,應按汽車使用說明書的規定進行合理選用。
使用經驗表明,優質全合成機油的換油周期要比礦物油機油的換油周期長得多,盡管全合成機油要貴一些,但總體看來,使用優質全合成機油是經濟合理的。
對于一般的汽車用戶和車主而言,完全可以按照汽車使用說明書的要求或推薦進行潤滑油的選擇。
6發動機潤滑油的質量與更換為減緩發動機潤滑油變質的時限,使其盡可能在一個良好的質量指標下較長時間地工作,延緩其換油期,必須對使用者提出以下幾點基本要求:6.1發動機潤滑油的質量①根據發動機潤滑油型號及其工作環境溫度,選擇合適的使用性能級別和黏度級別的發動機潤滑油。②發動機潤滑油技術狀況和使用情況正常。③根據有關規定對汽車進行強制維護。發動機潤滑油的更換依據有三種方式:一是根據車輛的行駛里程(或發動機潤滑油的工作時間)確定,稱為定期換油;二是根據發動機潤滑油的使用性能降低程度確定,稱為按質換油;三是采用在發動機潤滑油油質監測下的定期換油。6.2發動機潤滑油的更換定期換油就是按行駛里程或使用時間對發動機潤滑油使用性能變化的影響規律來換油。換油期依據發動機潤滑油使用性能變化的影響規律來確定。(1).定期換油汽車型號參考換油里程(×104km)北京切諾基桑塔納2000奧迪100捷達紅旗CA7200E、紅旗CA7220E凱迪拉克(CADILAC)雪佛蘭(CHEVROLET)奔馳(BENZ)5600.60.750.750.750.750.5或6個月0.5或6個月0.75或6個月部分柴油發動機潤滑油參考換油期車輛或機型柴油機型號強化系數使用油品使用條件換油期/km黃河JN1172(JN162)X61303.9CC3、4級路面12000~15000黃河JNl173(JN163)6130Q3.9
2000~15000解放CA15K6100A4.220000五十鈴TXD50DA-1203.98000~10000五十鈴NPR5954BD14.48000~10000太脫拉T815-2T3A-930-604.0SF/CC3、4級路面10000金龍XMQ61006BT5.94.8
5000此原則是依據發動機潤滑油質量的一些有代表性理化指標,來決定是否換油。在用發動機潤滑油中有一項指標達到換油指標時應更換新油。GB/T8028-1994《汽油機油換油指標》GB/T7607-2002《柴油機油換油指標》(2).按質換油汽油機油換油指標項目換油指標試驗方法L-EQBL-EQCL-EQDL-EQE100℃運動黏度變化率(%)
>±25>±25>±25>±25GB/T265GB/T11137水分(%)
>0.2>0.2>0.2>0.2GB/T260閃點(開口)/℃低于單級油165單級油165單級油165單級油165GB/T267GB/T3536多級油150多級油150多級油150多級油150酸值增加值/mgKOH·g-1
>2.0>2.0>2.0>2.0GB/T7304鐵含量/mg·kg-1>250>250>200>150SH/T0197SH/T0077正戊烷不溶物(%)>1.5>1.5>1.5>2.0GB/T8926A法汽油機油換油指標項目換油指標試驗方法L-EQBL-EQCL-EQDL-EQE100℃運動黏度變化率(%)
>±25>±25>±25>±25GB/T265GB/T11137水分(%)
>0.2>0.2>0.2>0.2GB/T260閃點(開口)/℃低于單級油165單級油165單級油165單級油165GB/T267GB/T3536多級油150多級油150多級油150多級油150酸值增加值/mgKOH·g-1
>2.0>2.0>2.0>2.0GB/T7304鐵含量/mg·kg-1>250>250>200>150SH/T0197SH/T0077正戊烷不溶物(%)>1
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