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机油百科全书

发表于:2020/9/16

机油是指专门用在内燃机中的润滑油,由占重量67%~90%的基础油及10%~33%的添加剂组成,除润滑外,还有清洁、防锈、冷却、气密等功能。以Yamaha原厂机油YAMALUBE为例,通常润滑添加剂有黏度指数向上剂、清净分散剂、抗氧化剂、油性剂、防锈剂、腐蚀防止剂、消泡剂、摩擦调整剂、流动点降下剂、磨耗防止剂。

现今使用的机油其基础油是由烃类、聚-α-烯烃(PAO)或聚内烯烃(PIO)等成分所组成,均为只由碳及氢所组成的有机化合物。有些高级的机油中会包括20%以下的酯类。



分级
不同种类和性能的机器需要不同黏度的机油,国际汽车工程师学会(SAE:Society of Automotive Engineers)依照机油黏度特性的不同,制定机油的黏度级数标准(SAE J300标准)。黏度级数包括0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W, 8, 12, 16, 20, 30, 40, 50, 及 60,数字越大表示黏度越高。数字0W, 5W, 10W, 15W, 20W 及 25W 后面加一个字母W (Winter) 代表冬季,表示其为冬季或是冷车低温启动时的黏度级数,数字20后面可能会加一个字母W,也可能不加,依其表示的是低温或高温下的黏度指数而定。SAE J300 文件定义有关黏度指数分级的黏度检测方式。
动黏度的分级是依标准温度下,标准量的机油需多少时间流过一标准大小的孔径而定,若时间越长,其动黏度及SAE黏度级数也就越高。美国汽车工程师协会针对齿轮、轴及手动传动使用的油脂订定SAE J306标准,其定义和机油的SAE J300标准不同,因此编号较高的齿轮油(如75W-140)不代表其黏度较编号较低的机油要高。

单级机油
单级机油指的是黏度指数约85~105的机油,因此各种不同黏度级数的单级机油具有非常接近的黏度--温度变化曲线。SAE J300 标准所定义的单级机油,不能使用聚合类的黏度指数提升剂。SAE J300 标准定义了14级的黏度等级,其中六级是针对冬季使用的黏度等级(冬季级别),分级后的数字后会加上英文字母W,14级的黏度特性分别为0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W, 8, 12, 16, 20, 30, 40, 50, 及 60。
非冬季级别机油的动力黏度是在温度100 °C(212 °F)下量测,动力黏度的单位为mm2/s或是等效的非SI制单位 cSt,根据在该温度下的动力黏度数值来决定其对应的机油级别,其数值越高,其机油级别也越高,另外也会依级别要求150 °C(302 °F)及高剪切速率下的最小动态黏度(动黏滞系数,HTHS),动态黏度单位为mPa·s或等效的非SI制单位釐泊(简称cP)。
冬季级别机油是以动态黏度来加以分级,量测温度也较低,SAE J300标准规范了不同级别机油的量测温度,测试方式可分为二种, 分别是冷起动模拟(Cold Cranking Simulator,ASTM D5293)及微型旋转黏度计(Mini-Rotary Viscometer,ASTM D4684)。机油依其可通过测试的最低温度会分为0W, 5W, 10W, 15W, 20W 或 25W。其级别越低,表示可通过测试的温度越低。例如一机油可通过10W及5W的测试,但无法通过0W的测试,机油需标示为SAE 5W,不能标示为0W或10W。
对于环境温度变化不大的应用,使用单级机油即可,例如割草机引擎、工业应用或是老爷车。

多级机油
机油也有可能应用在温度变化很大的环境下,从寒冬车辆尚未暖车的低温,一直到酷夏车辆高速运转时的高温。一般机油在低温时黏度会上升,造成低温时的流动性不佳,而当温度到达引擎运转温度时,黏度会下降,使得高温时的润滑效果不佳。一般单级机油在高温及低温时,黏度的差异太大。为了缩小高低温时黏度的差异,机油中会加入一些称为黏度指数提升剂的聚合物,这类的机油就称为多级机油,不过有些机油使用高黏度指数的基础油,不需添加黏度指数提升剂就可以达到多级机油的规格。
多级机油即黏度指数明显高于100的机油,在高温时40级的单级机油低温时黏度约在20W~25W(亦即单级机油亦可标识成20W40,不过这没有意义),而多级机油可制成10W40或5W40等。
多级机油标明的二种黏度等级,前一个是在低温可达到的黏度指数,后一个则是在在高温可达到的黏度指数,因此这类的机油在高低温差大的环境下较为适用。多级机油的黏度仍然会随温度而变化,只是变化率较小而已。此变化率会依路基础油本身特性及所加入黏度指数提升剂的比例而不同。
SAE对于多级机油的标示包括二种黏度等级,例如10W-30是一种常用的多级机油,低温时黏度指数为10W,高温时黏度指数为30,其中的二种级数定义都依照SAE J300针对单级机油的规范。因此,10W-30的机油需同时符合SAE J300针对10W及30的黏度特性要求,同时也要符合所有和黏度等级有关的要求(例如,10W-30的机油不能通过J300对5W的要求)。若一机油未添加黏度指数提升剂即可通过多级机油的要求,此机油可以标示为多级机油,或其二种个别的单级机油中的任何一种。例如利用单级机油,不加黏度指数提升剂即可制成20W-20的多级机油,此机油可以标示为20W-20、20或20W。相反的,含有黏度指数提升剂的多级机油一定要标示为多级机油,不能标示为单级机油。
在低温时,当机油注入曲柄轴或泵浦后,其润滑能力就会开始下降。特定车辆使用机油的级数一般会由车辆制造商所订定,但在考虑气候及燃料效率等限制后,实际使用机油的规格还是会有所不同。

机油质素标准
如何评定机油的提炼工艺与理化性能,在不同国家则有不同的标准。目前世界上主流标准有两个,一个是美国石油学会API(American Petroleum Institute)的标准,还有一个是欧洲汽车制造商协会ACEA(European Automobile Manufacturers' Association)的标准。此外还有国际润滑油规范及认证委员会ILSAC(International Lubricant Standardization and Approval Committee)及日本自动车技术会规格JASO(Japanese Automotive Standards Organization)的标准。

API
目前API标准适用于绝大多数汽车。API标准分为 火花塞发动机(S)和压缩发动机(C)。两者均以拉丁字母顺序评定提炼等级。例如火花塞发动机机油的早期级别为SA,SB,SC... 字母顺序越往后,说明机油越好。目前最新级别是SP, 而市场上SN、SM、SL级别仍然占据一定地位。压缩发动机机油的最新标准是CK-4。S和C机油完全不同,两者不能混用,但是压缩发动机机油往往同时标注S等级,这说明是汽柴油两用机油。
市场上机油有,矿物油 (Mineral Oil),合成油 (Synthetic Oil) 或 半合成油 (Semi-Synthetic Oil) 和全合成油 (Fully Synthetic Oil) 的说法。这种分类在严格的化工标准下没有任何意义,只是商业宣传的手段。例如有些半合成机油的成分,矿物机油占95%,全合成机油仅占5%左右,但是价格却大大高于矿物机油,这对于商业利润大有裨益。而SN级别机油既有可能是合成机油也有可能是矿物机油,这是每一家机油商对于机油调配成分比例不同,鉴别一种机油是否达到SN级别,其依据是机油的理化指标如氧化时间,抗磨,乳化能力,清洁能力,流动性等,与机油提炼途径无关

ACEA
JASO
JASO为日本汽车标准组织制定的缩写,机车机油规格于1998年制定,用于规范机车机油测试基准。
JASO MA
JASO MA1
JASO MA2
JASO MB
JASO MB最早于1998年制定,而后于2006年改订为机车专用的机油测试规格。

机油更换与发动机保养
引擎需要定期更换机油,这成为内燃机使用者的必备常识。多久更换机油,则依制造商、型号有所不同。例如美国销售的2020年式现代Elantra 2.0汽油版使用手册规定12,070千米(7,500英里)或者一年(先到为准)换油、2020年式丰田RAV4维护手册规定使用原厂全合成机油时16,100千米(10,000英里)或者一年(先到为准)换油




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