发动机润滑油.ppt

第4章 发动机润滑油 发动机油是润滑系的工作液，它的主要作用是润滑、冷却、清净、密封和防腐蚀。由于发动机油在发动机工作 过程中温度变化大、压力高机件的相对运动速度快等原因，使发动机油的工作条件非常苛刻，容易老化变质。如果发 动机零件摩擦表面得不到良好的润滑，就会产生异常磨损 或擦伤。为保证发动机油的作用，应对发动机油的使用性 能提出严格的要求。机油的作用：润滑、冷却、清净、密 封和防腐蚀。,4.1 发动机油的使用性能 发动机油的使用性能对于发动机润滑系的工作状况影响很 大。在发动机上，强制润滑的零部件其工作条件比较苛刻，具 有速度高，承受力(或力矩)大，高温、高压等特点，并且有些 零件远离油底壳，泵送距离远，阻力大。因此，发动机油的使 用性能应满足如下要求：1）在工作期间必须能及时可靠地输送到各摩擦零件的表面；2）在各种不同的发动机润滑油工况下都能在摩擦面上形成 足够牢固的油膜或其他形式的抗磨保护膜，从而减少摩擦和磨 损；3）及时导出摩擦生成的热，使机件维持正常温度；4）可靠地密封发动机润滑油所有的间隙；,5）从摩擦面带走磨屑和其他外来的机械杂质；6）本身不具有腐蚀性，并且能保护发动机润滑油零件不受 外界腐蚀性介质的作用，以免发生腐蚀或腐蚀性磨损；7）在发动机润滑油零件表面形成的沉积物要少；8）理化性质稳定，在发动机润滑油工作过程中油的性质变 化缓慢；9）发动机润滑油若实现以上功能要求，主要取决于自身所 具有的润滑性、黏温性、低温操作性、抗氧化性、抗腐性、清 净分散性、抗泡性。,4.1.1润滑性 定义：在各种条件下，发动机油降低摩擦、减缓磨损和防 止金属烧结的能力，叫做发动机油的润滑性。发动机油应具有良好的润滑性。润滑油的黏度对发动机零 件在不同润滑状态的润滑作用有重要影响。润滑油具有一定的 黏度是形成液体润滑的基本条件之一。而黏度是液体流动时内 摩擦力的量度。发动机油黏度是评定润滑性的重要指标。但是，对于边界润滑，主要是油性和极压性起作用，所以发动机油的 润滑性还要通过相关的发动机试验来评定。润滑油的黏度和化学性质对发动机零件在不同润滑状态的 润滑作用有重要影响。以下图所示的斯萃贝克（Stribeck）曲线来分析黏度对润 滑系数的影响。该曲线可以清楚的分析在不同润滑状态下，黏 度、零件转速、油膜厚度和零件工作压力等因素，对摩擦系数 的综合影响。,润滑油黏度对润滑状态影响的Stribeck曲线h-油膜厚度-运动副表面粗糙度,一般情况下，摩擦因数f 可表示为,式中，D 零件直径；润滑油的黏度；h 油膜厚度；n 零件的转速；p 零件承受的压力；索莫范尔德（Sommerfeld）准数。,（式5-1）,索莫范尔德准数考虑了发动机润滑油和发动机润滑油工况 两方面因素对于摩擦因数的影响，在索莫范尔德准数中，惟一 与润滑性能有关的润滑油自身因素仅为润滑油的黏度。,在右图，自左至右包括3种润滑状态，其中右侧的区域为液体润滑，油膜厚度h大于运动副表面粗糙度时，润滑油所具有一定的黏度是形成液体润滑状态的基本条件。,润滑油黏度对润滑状态影响的Stribeck曲线h-油膜厚度-运动副表面粗糙度,发动机润滑油黏度与其流动时内摩擦力的大小密切相关。在液体润滑区域，摩擦因数随润滑油黏度降低而减小。,当油膜厚度h小于运动副表面粗糙度时，润滑性质为图中左侧区域所示边界润滑状态。,此时起润滑作用的不再是润滑油的黏度，其作用完全由润滑油所具有的油性和极压性两种化学性质所承担。,润滑油黏度对润滑状态影响的Stribeck曲线h-油膜厚度-运动副表面粗糙度,油性是润滑油在摩擦金属表面上的吸附性。润滑油中极性分子定向排列吸附在金属表面形成吸附膜。,值得注意的是这种吸附膜只能在中温、中速、中负荷，或更平和的摩擦情况下才能完成边界润滑任务。,当高温、高压、高速时，油性吸附膜将从金属摩擦表面脱附，致使其承担的边界润滑功能失效，在此种苛刻的润滑条件下，边界润滑由润滑油的极压性来完成。,极压性是润滑油在摩擦表面所具有的一种化学反应性质。,极压膜的熔点和剪切强度相比摩擦表面金属较低，在摩擦过程中能降低金属零件的摩擦和磨损。,因剪切强度较低，极压膜易于在摩擦过程中脱离摩擦金属表面。但新的极压膜会在金属摩擦表面及时生成。,当润滑油中加入含有硫、磷等元素的化合物添加剂时，高温下这些化合物将分解出硫、磷等活性元素与摩擦表面金属形成化学反应膜，被称之为极压膜。,当润滑油黏度低到一定程度时，油膜厚度h 降低到与运动副表面粗糙度近似相等，即中间区域表征的状态，称为混合润滑状态。,此时，润滑油的黏度和化学性质对摩擦因数都有影响，使得摩擦因数处于相对较低的状态。,发动机润滑油黏度是评定润滑性的重要指标。但是，对于边界润滑，主要是油性剂和极压剂起作用。所以，发动机润滑油的润滑性还必须通过相应的发动机润滑油试验来评定。,润滑油黏度对润滑状态影响的Stribeck曲线h-油膜厚度-运动副表面粗糙度,4.1.2 低温操作性,发动机润滑油自身保证发动机润滑油在低温条件下容易冷启动和可靠供给发动机润滑油的性能，称为发动机润滑油的低温操作性。,发动机润滑油应具有良好的低温操作性。,由于发动机润滑油黏度随气温降低而增加，因此使得发动机随着启动温度的降低，转动曲轴的阻力矩随之增加，曲轴转速下降，如右图所示，从而造成发动机启动困难。,曲轴转速n和转动阻力矩T与发动机润滑油黏度的关系,发动机油黏度随气温降低而增大，发动机低温起动时转动 曲轴的阻力矩增加，曲轴转速下降，从而造成发动机起动困难。发动机油黏度增加后，流动困难，供油不足，造成磨损严重。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 动磨损两方面要求。,评定发动机润滑油低温操作性的主要指标是发动机润滑油的低温动力黏度、边界泵送温度和倾点等。,4.1.3黏温性,温度对润滑油黏度有着显而易见的影响。,温度升高黏度降低，温度降低黏度增大。,润滑油的这种随着温度升降而改变其黏度的性质，称为润滑油的黏温性。,发动机油应具有良好的黏温性。良好的黏温性是指油品的 黏度随温度的变化而变化的程度小。发动机油所接触到的各润 滑部位的工作温度变化差别很大。因此，要求发动机油在高温 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，黏度又不至于变得过大，以维持一 定的流动性，使发动机低温时容易起动和减小零件磨损。在基础油中加人黏度指数改进剂可改善油品的黏温性。用 低黏度的基础油和黏度指数改进剂调配而成，具有良好黏温性，能同时满足低高温使用要求的发动机油，叫做多黏度级发动机 油，俗称稠化机油。评定发动机油黏温性的指标是发动机润滑油的黏度指数。,4.1.4清净分散性 发动机润滑油能抑制积炭、漆膜和油泥生成，或将这些已 经生成的沉积物冲入润滑油中予以清除的性能，叫做发动机润 滑油的清净分散性。发动机润滑油应具有良好的清净分散性。积炭是覆盖在汽缸盖、火花塞、喷油器、活塞顶等高温区 域，厚度较大的固体炭状物。它是燃烧不完全或是发动机油窜 人燃烧室在高温下分解的炭粒等物质在高温零件上沉积而形成 的。漆膜是一种坚固具有光泽的漆状薄膜，主要产生在活塞环 区和活塞裙部。漆膜主要是烃类在高温和金属催化作用下，经 氧化、聚合生成的胶质沥青质等高分子聚合物。从生成机理看，漆膜和积炭都属于高温沉积物。影响高温沉积物生成的因素一 方面是发动机的设计和工作条件；另一方面是燃料和发动机润 滑油的性质。发动机润滑油重质馏分或添加剂的金属元素含量 多，也会促进积炭和漆膜的生成。,油泥是一种比较稳定的油水乳状体与多种杂质的凝聚物。油泥属于低温沉积物。城市中行驶的汽车时停时开，发动机长 时间处于低温条件下运行，易在油底壳中产生油泥。影响油泥 生成的因素主要是发动机的操作条件和燃料、发动机油的性质。发动机油基础油本身是不具备清净分散性的，而是通过添 加清净剂和分散剂而获得的。现代发动机的性能逐渐强化，工 作条件越加苛刻。从一定意义上说，发动机油使用性能高低，表现在清净剂和分散剂的性能和添加量上。我国新的发动机油分类中已废除了使用性能较低的发动机 润滑油，所以发动机润滑油的清净分散性主要通过相应的发动 机润滑油试验来评定。4.1.5抗氧性 在一定的条件下，发动机油抵抗氧化变质的能力，叫做发 动机油的抗氧性。发动机油应具有良好的抗氧性。,发动机油在一定条件下便会发生化学反应，由于氧化使颜 色变深、黏度增加、酸性增大，并析出沉积物。发动机油的氧 化是发动机沉积物生成、发动机油变质的前提，抗氧性也是发 动机油的重要性质。它决定发动机油在使用中是否容易变质、对零件腐蚀和生成沉积物的倾向，是决定发动机油使用期限的 重要因素。发动机油的氧化过程分两个阶段:（1）轻度氧化。在这个阶段里烃类的化合物被氧化生成不 同类别的酸性产物。（2）深度氧化。某些酸性产物再度缩合沉淀形成胶质和油 焦质等。发动机油的氧化有两种情况：（1）厚油层氧化。（2）薄油层氧化。从油品方面减缓发动机油的氧化变质的途径主要有：选择 合适的馏分、合理精制；添加抗氧化剂或抗氧抗腐剂。,4.1.6抗腐性 发动机油抵抗腐蚀性物质对金属腐蚀的能力叫做发动机油 的抗腐性。发动机油应具有良好的抗腐性。发动机油在使用过程中不可避免地被氧化而生成各种有机 酸，这些有机酸将对金属产生腐蚀作用。腐蚀机理是：金属先 与氧化产物作用，生成金属氧化物，金属氧化物与有机酸反应 生成金属盐。特别是高速柴油机使用的铜铅、银镉轴承，抗腐 蚀性差，在发动机油中即使只有微量的酸性物质也会引起严重 腐蚀，使轴承出现斑点、麻坑、甚至整块金属剥落。提高发动机油抗腐性的途径是：加深发动机油的精制程度，减小酸值；同时要添加抗氧抗腐剂。评定发动机油抗腐性的指标是中和值或酸值，同时通过相 应的发动机试验来评定。,4.1.7抗泡性 发动机油消除泡沫的性质，叫做发动机油的抗泡性。发动 机油应具有良好的抗泡性。当发动机油受到激烈搅动，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，导致供油不足等 故障。评定发动机油抗泡性的指标是生成泡沫倾向和泡沫稳定性。,4.2 发动机油使用性能的评定指标 1.低温动力黏度 黏度就是液体流动时内摩擦力的度量指标。黏度的基本表 示方法分为绝对黏度和相对黏度，其中绝对黏度又可分为动力 黏度和运动黏度。动力黏度表示液体在一定切应力作用下流动 时内摩擦力的量度，而运动黏度则表示液体在重力作用下流动 时内摩擦力的量度。相对黏度又称为条件黏度，指工业上的某 种液体通过各种特定仪器计量的黏度。我们通常所说的黏度是指牛顿液体的黏度，其含义是指作 用于液体上的剪应力与剪切速率之比（在任何切应力和剪切速 率下都显示出恒定黏度的液体，称为牛顿液体。其黏度在一定 温度时为常数，不随油层间的剪切速率而变化。在同一温度下，剪切速率不同，黏度也不同，有这种黏度特性的液体，叫做非 牛顿液体）低温动力黏度也称为表观黏度，它表示非牛顿液体流动时 内摩擦特征的描述。低温动力黏度是划分冬用发动机润滑油黏 度级别的依据之一。,发动机润滑油在低温下的黏度并不具有与温度成比例的变化关系，它在很大程度上与剪切速率有关，在不同的剪切速率下的黏度不为常数，如下图所示。,液体低温动力黏度与液体剪切速率的关系a）牛顿液体 b）非牛顿液体,发动机润滑油低温动力黏度的测定按照GBT 65382000发动机油表观黏度测定法（冷启动模拟机法）的规定，采用如右图所示的发动机油表观黏度全自动测定仪进行。,发动机油表观黏度全自动测定仪（冷启动模拟机法）,2.边界泵送温度 能将发动机润滑油连续和充分地供给发动机润滑系统机油 泵入口的最低温度，称为边界泵送温度。它是衡量在启动阶段 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。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。发动机润滑油边界泵送温度的测定按照GBT91711988发动 机油边界泵送温度测定法的规定，采用如下图所示的发动机 油边界泵送温度测定仪进行。,3.倾点 在规定冷却条件下试验时，某种润滑油能够流动的最低温 度，称为该油品的倾点。在相同试验条件下，同一润滑油的凝 点比倾点略低。现行发动机润滑油规格中，均采用倾点作为评 定发动机润滑油低温操作性的指标之一。倾点的测定按照GB/T 35351983石油倾点测 定法的规定，采用如图 所示的石油倾点测定仪进 行。,4.黏度指数 在一定的试验条件下，将某种发动机润滑油的黏温性与标 准润滑油的黏温性进行比较所得出的相对数值，称为黏度指数（Viscosity Index）。黏度指数一般用VI（Viscosity Index)表示。黏度指数的概念可 用右图所示试验曲线予 以具体说明。,把试油与在100和试油黏度相同，但黏温性截然不同（高标 准油VI=100；低标准油VI=0）的两种标准油对比，试油在40 时的运动黏度越接近高标准油，则黏度指数越高。对于黏度指数小于100的润滑油，黏度指数按下式计算：VI=100（L-）/（L-H）式中：VI 黏度指数；L 黏度指数为0的低标准油在40的运动黏度（该 种油在100时的运动黏度与试油相同）；试油在40时的运动黏度；H 黏度指数为100的高标准油在40时的运动黏度（该种油在100时的运动黏度与试油相同）。黏度指数可根据GB/T 1995-1998石油产品黏度指数计算 法或GB/T 2541-1981石油产品黏度指数计算法来计算。,5.中和值和酸值 中和值或酸值是评定发动机润滑油抗腐性的指标。中和1g 试验用某种润滑油中含有的酸性或碱性组分所需的碱量，称为 中和值，单位用mgKOH/g表示。,中和值的测定按照GBT73042000石油产品和润滑剂酸值测定法（电位滴定法）的规定，采用如右图所示的电位滴定仪进行。,梅特勒-托利多电位滴定仪,6.残炭,油品在试验条件下，受热蒸发或燃烧后残余的炭渣，称为残炭。,残炭的测定标准是GB/T2681987石油产品残炭测定法（康氏法）。,残炭测定按加热方法不同分为康氏残炭测定法和兰氏残炭测定法。康氏残炭测定法用喷灯加热；兰氏残炭测定法用高温电炉加热。,7.硫酸盐灰分,润滑油在进行硫酸盐灰分试验时，燃烧以后灰化之前加入少量的浓硫酸，使产生的金属化合物成为硫酸盐，这样的灰分称为硫酸盐灰分。,硫酸盐灰分的测定按照GBT24332001添加剂和含添加剂润滑油硫酸盐灰分测定法的规定，采用如下图所示的石油产品灰分测定器进行。,石油产品灰分测定器,8.泡沫性,泡沫性是指油品生成泡沫的倾向和生成泡沫的稳定性能。,泡沫性的测定按照GBT125792002润滑油泡沫特性测定法的规定，采用如图所示的润滑油泡沫特性测定器进行。,润滑油泡沫特性测定器,4.3 发动机润滑油使用性能的评定试验,发动机润滑油试验要求是保证发动机润滑油使用性能的重要手段，也是发动机润滑油规格的主要内容之一。,发动机润滑油试验评定采用标准的单缸或多缸发动机。符合某一使用性能级别的发动机润滑油必须通过该级别规定的发动机试验评定项目。,目前，国际上广泛采用的发动机润滑油使用性能的发动机试验方法，主要是美国有关组织设立的两个系列，其一是美国研究协调委员会（CRC）采用的L系列；另一个是以美国材料试验协会（ASTM）和美国石油协会（API）为中心制订的MS程序试验系列。另外，英国的皮特（Petter）法在国际上的影响在逐步扩大。根据这些试验方法，我国已制订了相应的标准。,4.3.1 L系列试验方法,L系列发动机润滑油试验方法是美国研究协调委员会在卡特比勒（Catterpillar）发动机润滑油使用性能试验方法的基础上发展起来的。最初包括L-1、L-2至L-5等系列试验方法，目前只保留了L-1系列柴油机试验和L-4系列汽油发动机试验，而且这两个系列的试验方法还在不断演变。,L-1系列试验方法相继演变为1D、1G2和1H2试验方法。该系列试验方法主要用来评价CC、CD级柴油发动机润滑油和SD/CC、SE/CC、SFCD汽油柴油发动机通用润滑油的高温清净性和抗磨性。L-4系列试验方法相继演变为L-38试验方法。主要用来评定SC、SE、SF、CC、CD级发动机润滑油和SD/CC、SE/CC、SF/CC汽油柴油发动机通用润滑油的抗高温氧化和抗轴瓦腐蚀性能。,4.3.2 MS程序试验方法,MS程序试验法是1958年为评定发动机润滑油API旧分类中的MS级发动机润滑油而制订的试验方法。当初，该试验是按、5个程序，以不同目的在多缸试验机上进行的。随着发动机润滑油使用性能级别的提高，各程序的试验规范也在不断修改，以、每个程序后面注A、B、C、D来表示。目前，评定SE、SF级汽油发动机润滑油和SE/CC、SF/CD汽油/柴油发动机通用润滑油，均采用D、D、VD等试验方法。D法的试验目的是评定发动机润滑油的低温防锈蚀性能，D法是为了评定发动机润滑油的抗高温氧化和抗腐蚀性能，VD法是为了评定发动机润滑油的防低温沉积物的性能。为评定SG汽油发动机润滑油，MS程序试验已发展为E、E、VE等试验方法。,4.3.3 皮特试验方法,在美国的发动机润滑油试验方法基础上，欧洲共同市场汽车制造商委员会（CCMC）发展了皮特试验方法，具体分为皮特W-1法和皮特AVB法。目前，在我国发动机润滑油规格中，多采用皮特AVB法来评定CC、CD、SC、SD、SE、SF级发动机润滑油和SD/CC、SE/CC，SF/CD汽油柴油发动机通用润滑油的抗高温氧化和抗轴瓦腐蚀性能。,4.3.4我国的试验方法,为发展和评价高使用性能级别的发动机润滑油，我国从20世纪80年代末开始逐步完善发动机润滑油试验评定方法。目前，相当于国际的L-1系列和L-4系列、MS程序试验、皮特试验方法等发动机润滑油评定试验的技术标准己经颁布，如下表所示。,我国发动机润滑油的试验标准,4.4 国内外发动机油的分类和规格 发动机油分类包括按黏度分类和按使用性能分类，国际上 广泛采用美国汽车工程师协会(SAE)黏度分类法和美国石油协会(API)使用性能分类法。4.4.1 发动机油的SAE黏度分类 1911年，美国汽车工程师协会（Society of Automotive Engineers，简称SAE）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 J3002000发动机润滑油黏 度分类，如表5-1所示。该标准采用冬季用油（含字母W）和夏季用油（不含字母W）两组系列黏度等级号划分，前者以最大低温黏度、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。,冬用发动机油黏度等级以6个含W的低温黏度级号（0W、5W、10W、15W、20W和25W）表示；夏用发动机油黏度等级以5个不含 W的100的运动黏度级号（20、30、40、50和60）表示。按美国汽车工程师协会（SAE）黏度分类的发动机油，还有 单黏度级和多黏度级（稠化机油）之分。只能满足低温或高温 一种黏度级别要求的发动机润滑油，称为单黏度级发动机润滑 油。而既能满足低温工作时黏度级别要求，又能满足高温工作 时黏度级要求的发动机润滑油，称为多黏度级发动机润滑油。多级油是由一些经黏度指数改进剂调配，具有多黏度等级的内 燃机油，其低温黏度小，100运动黏度较高。目前多级油主要有：5W/20、5W/30、10W/30、15W/40、20W/40。牌号标记的分子5W、10W、15W、20W等表示低温黏度 等级，牌号标记的分母20、30、40等表示100时的运动黏度 等级。,发动机油SAE粘度分类,市场上常见的几种发动机润滑油,例如5W/30，其含义为一种多黏度级发动机润滑油，这种油在低温使用时符合SAE5W黏度级；在100时运动黏度符合SAE30黏度级。可见多级油可以四季通用。,4.4.2 API使用性能分类法：30年代后期，由于发动机功率增大、体积减小、结构趋于 紧凑、热负荷增加，屡屡出现粘环、铜铅合金轴承腐蚀，以及 机油迅速变质等与润滑油性能有关的故障，为解决这些问题开 始发展各种添加剂来提高机油的使用性能。发动机润滑油API使用性能分类开始于1947年，当时只将发 动机润滑油分为普通、优质和重负荷3个级别。1970年，美国石 油协会（American Petroleum Institute，简称API）、美国汽 车工程师协会（SAE）和美国材料试验协会（American society for Testing andMaterials，简称ASTM），共同提出了发动机 润滑油的使用性能必须通过规定的发动机试验来确定，即API使 用性能分类法。后来经过多次修订、补充，根据油品的性能和使用场合不 同，把机油分为S系列（汽油机系列，SERVICE STATION CLASSIFICATION，即加油站分类），迄今有SA、SB、SC、SD、,SE、SF、SG、SH、GF-1、SJ、GF-2、SL和GF-3等级别；C系列（柴油机系列，COMMERCIAL CLASSIFICATION，即工商业 分类），迄今有CA、CB、CC、CD、CE、CF-4、CH-4和CI-4 等级别，各个级别机油的性能特点、适用场合及试验方法和标 准均有许多详细的规定，此分类法也称为质量分类或性能分类。划分发动机润滑油等级的宗旨：按照发动机润滑油强化程 度和工作条件的苛刻程度来划分发动机润滑油的等级，以保证 润滑油的使用性能。以上两个系列的各级油品质量除应符合各自规定的理化性 能要求外，还必须通过规定的发动机试验。API使用性能分类法今后将随着发动机和发动机润滑油技术 的发展，还会循序渐进地增加新级别的油品。,汽油机油的使用性能分类,柴油机油的使用性能分类,4.4.3发动机润滑油的规格,在我国现行的有关标准中，GB111212006汽油机油规定了SE、SF、SG、SH、GF-1、SJ、GF-2、SL和GF-3等九个级别的汽油机油规格。GB111222006柴油机油规定了CC、CD、CE、CF-4、CH-4和CI-4等六个级别的柴油机油规格。1.汽油发动机润滑油的规格、使用性能及技术要求 GB111212006汽油机油中包括SE、SF、SG、SH、GF-1、SJ、GF-2、SL和GF-3等九个汽油机油品种。本教材以SE、SF级油为例列出了汽油机油的黏温性能要求、模拟性能和理化性能、发动机试验要求。分别见表5-8、5-9、5-10。2.柴油发动机润滑油的规格、使用性能及技术要求 GB111222006柴油机油中包括CC、CD、CE、CF-4、CH-4和CI-4等六个柴油机油品种。本教材以CC、CD级油为例列出了柴油机油的黏温性能要求、模拟性能和理化性能、发动机试验要求。分别见表5-11、5-12、5-13。,4.5 发动机润滑油的选用,4.5.1 发动机润滑油的选择 选挥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、发动机工况和技术状况，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.使用性能级别的选择 发动机润滑油使用性能级别，主要根据发动机的结构特性、工作条件和燃料品质来选择。汽油发动机润滑油的使用性能选择时，应注意汽油发动机工况的苛刻程度和进排气系统中的附加装置及生产年代。,汽油发动机润滑油使用性能级别的选择一般应考虑如下 具体因素：（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）城市汽车时开、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。下表列出了部分汽油车发动机的技术特征和要求的汽油机油规格,部分汽油车发动机的技术特征和要求的汽油机油规格,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下表所示。,柴油机的强化程度对柴油发动机润滑油使用性能级别的要求,部分柴油车发动机的技术特性和要求的柴油机油规格,2.黏度级别的选择 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。黏度是评价发动机润滑油品质的一个重要指标。它的大小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。发动机润滑油黏度选用要适当，一般要遵循以下原则：1）机油黏度的选择主要是根据工作地区的环境温度、发动机工况和发动机的技术状况选用适宜黏度等级的发动机润滑油，以保证零件正常润滑。2）机油的黏度要保证发动机在低温条件下容易起动，在热状态下又能维持足够的黏度以保证正常润滑。3）机油黏度的选择与发动机的技术状况有关。新发动机应选择黏度较小的机油；磨损严重的发动机应选择黏度较大的机油。,4）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。5）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宽，具有低温黏度油和高温黏度油的双重特性。如5W/30多级油同时具有5W、30两种单级油的特性其使用温度区间由5W级油的-30-10和30级油的030组合成-3030。我国北方地区冬季气温低，应选用低黏度机油，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选择可参考下表。,各级机油的适用地区 粘度级别 适用的气温范围 季节 我国地域 30-1030 夏季 东北西北 40-540 夏季 全国各地 50 050 夏季 南方 5W/30-3030 冬夏通用 东北西北 5W/40-3040 冬夏通用 东北西北 10W/30-2530 冬夏通用 华北中西部 10W/40-2540 冬夏通用 华北中西部 15W/40-2040 冬夏通用 华北中西部 20W/50-1550 冬夏通用 黄河以南 长 江以北 也就是说，5W的润滑油可以用于空气温度不低于-30摄 氏度的环境中，其余以此类推。,4.5.2 发动机润滑油的使用,1.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。为此，在使用中应注意以下几个方面：1）使用中要注意润滑油颜色、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、气味以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。3）加注发动机润滑油要注意适量。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。,2.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）忌贮存、使用中混入水分 8）忌选用劣质胃牌润滑油,4.6 发动机润滑油的质量与更换,4.6.1发动机润滑油的质量 为减缓发动机润滑油变质的时限，使其尽可能在一个良好的质量指标下较长时间地工作，延缓其换油期，必须对使用者提出以下几点基本要求：根据发动机润滑油型号及其工作环境温度，选择合适的使用性能级别和黏度级别的发动机润滑油。发动机润滑油技术状况和使用情况正常。根据有关规定对汽车进行强制维护。,4.6.2发动机润滑油的更换 发动机润滑油的更换依据以下三条原则：一是根据车辆的行驶里程（或发动机润滑油的工作时间）确定，称为定期换油；二是根据发动机润滑油的使用性能降低程度确定，称为按质换油；三是采用在发动机润滑油油质监测下的定期换油。,1.定期换油 定期换油就是按行驶里程或使用时间对发动机润滑油使用性能变化的影响规律来换油。换油期依据发动机润滑油使用性能变化的影响规律来确定。换油期与发动机润滑油使用性能级别、发动机技术状况和运行条件有关。德国大众汽车为 750010000公里，但随着发动机制造技术的不断提高，德国一些汽车公司生产的最新一代轿车，换油周期已经提高到3万公里。国内生产的多数轿车是7000公里换一次机油。影响换油周期因素：低气温要勤换油，车辆如果在气温低于20的地区行驶应缩短换油周期。多尘天气，如果连续在多尘地区行驶，即使使用高品质的润滑油，还是5000公里更换为好。汽油发动机润滑油参考换油里程如下表所示：,部分汽车发动机油的参考换油里程,下表列出了GB/T76072002柴油机油换油指标的附录A中规定的部分柴油发动机润滑油参考换油里程或换油期。,柴油发动机润滑油参考换油里程或换油周期,2.按质换油 此原则是依据对能够反映在用发动机润滑油质量的一些有代表性理化指标的测试评定，来作出是否换油的决定。在用发动机润滑油中有一项指标达到换油指标时应更换新油。现行的在用发动机润滑油换油指标国家标准有GB/T80281994汽油机油换油指标和GB/T76072002柴油机油换油指标。,GB/T80281994汽油机油换油指标,3.在油质监测下的定期换油 这种方法在规定了发动机润滑油换油期的同时也监测在用油的综合指标，必要时可提前报废。随着对在用发动机润滑油油质分析技术的进步，特别是油质快速分析方法的出现与广泛应用，使原来在用发动机润滑油的定期换油法，倾向于同时采用简易快速在用发动机润滑油分析法作为定期换油合理性的监测手段。目前，我国多采用滤纸斑点试验法和仪器测定法。1）滤纸斑点试验法。按GB/T80301987润滑油现场检验法规定的有关方法，在取得带有油污斑点的测试用滤纸后，将测试滤纸斑点与典型斑点进行对比分析，以判断含有清净剂和分散剂的发动机润滑油的清净分散性，分析发动机润滑油的清净剂和分散剂功能的丧失程度。典型斑点形态基本分为3个环，如图所示。,滤纸斑点形态示意图,沉积环。在斑点中心，呈淡灰至黑色，为大颗粒不溶物沉积区。发动机润滑油接近报废时，清净剂和分散剂消失，沉积环直径小，颜色黑。扩散环。在沉积环外圈呈淡灰色到灰色的环带，它是悬浮在油内的细颗粒杂质向外扩散留下的痕迹。环带宽度越宽，,分散性越好。环带窄或消失，表示清净剂和分散剂已耗尽。油环。在扩散环外圈，是颜色由淡黄到棕红色的浸油区。此环可反映发动机润滑油的氧化程度。新油的油环透明，氧化越深，颜色越暗。,滤纸斑点图谱一般分为4级：1级。油斑的沉积环与扩散环之间没有明显界限，整个油斑颜色均匀，油环色浅而明亮，说明发动机润滑油油质良好。2级。沉积环颜色深，扩散环较深，沉积环与扩散环间没有明显界限，油环颜色变黄，说明发动机润滑油已污染，应加强滤清，但可继续使用。3级。沉积环呈黑色，扩散环变窄，油环颜色变深，说明发动机润滑油接近报废，应更换新油。4级。油斑只有沉积环和油环，无扩散环，沉积环乌黑，稠厚而不易干燥，说明发动机润滑油已严重污染，应更换新油。,2）仪器测定法。油质测定仪的基本原理是，通过测定在用发动机润滑油的介电系数反映其污染程度。发动机润滑油是电介质，具有一定的介电系数。发动机润滑油的介电系数值取决于发动机润滑油中的添加剂或污染物。发动机润滑油劣化时，过氧化物、酸和其他原子团在油粒子上形成，从而引起油粒子极性变化（一端变正，一端变负）。当一些极化了的粒子逐渐增大时，发动机润滑油的介电系数随之增大。也就是说，发动机润滑油污染严重，介电系数越大。通过对新旧发动机润滑油介电系数变化的测定，来分析发动机润滑油的污染程度。下图所示的快速油质分析仪就是依据这一原理实现对油质的快速分析的。,取一小滴油样即可快速测定和显示杂质对润滑油介电常数的影响，判断润滑油的品质好坏，决定是否换油。,同时，利用快速油质分析仪对油质作定性分析，还可以帮助维修技术人员检测和判断、确定润滑故障或机械故障等情况。,HF-1快速油质分析仪,4.6.3换油操作注意事项,当车辆达到换油期限或者汽车仪表盘上的机油保养灯显示为橘红色（如图所示）时，必须及时换油。,机油保养灯显示为橘红色,目前，只有某些高级轿车（如奔驰、宝马E60、奥迪Q7等）具备以机油保养灯颜色提示换油时机，而大部分车辆仍然按照定期换油原则进行机油保养作业。,机油加注口盖,2.更换机油滤清器。更换机油时，必须同步更换机油滤清器。否则，旧机油滤清器滤网中积存的磨屑、胶质和脏物会使新机油品质迅速恶化，换油的作用就大打折扣了。,1.热车放油。为确保放油干净、彻底，应尽量在热车状态下放油。拧开油底壳上的放油螺塞后，应将机油加注口盖（如图所示）也拧开，确保放油流畅，油流不间断，不冲击。,3.加注新机油。拧紧放油螺塞，机油滤清器更换完毕之后，就可以加注新机油了。如图所示，加注机油时一定要少量的缓缓加注，避免加注过多。,加注机油,4.检查机油加注量。加注完毕后，拔出机油尺（如图5.17所示），擦拭干净后将机油尺再次插入发动机中，检查机油加如量。机油尺上有最大和最小两个刻度（如图5.18所示），加注机油在最大和最小之间最合适。注意，上述检查应在冷车和热车状态下各检验一次，确保机油加注量不多不少，符合要求。,机油尺,机油尺上的最大和最小刻度,复习思考题,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.如何正确选择发动机润滑油？,8.如何正确使用发动机润滑油？,9.如何检测发动机润滑油的质量？,