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機(jī)油的功能和原理

作者:道野潤(rùn)滑油  發(fā)表時(shí)間:2019-11-04 16:26:50

 經(jīng)常聽(tīng)到有卡友說(shuō):“我這車(chē)換新機(jī)油以后車(chē)子聲音好聽(tīng)多了”或者是:“我這次換了機(jī)油以后發(fā)動(dòng)機(jī)聲音沒(méi)有以前安靜”。
       其實(shí),通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)聲音是可以知道發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑效果如何的。剛剛看了殼牌一篇文章,它說(shuō)活塞裙部潤(rùn)滑效果差異會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音與震動(dòng)NVH值的不同。所以想寫(xiě)篇文章分析分析機(jī)油的潤(rùn)滑性能。
       作為機(jī)油的基本功能——潤(rùn)滑性能是保證發(fā)動(dòng)機(jī)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)和長(zhǎng)壽命使用的根本。下面來(lái)分析一下機(jī)油的潤(rùn)滑原理與我們需要注意的一些問(wèn)題。
     一:油膜潤(rùn)滑


       1) 什么是油膜潤(rùn)滑       老司機(jī)都知道開(kāi)車(chē)要看住機(jī)油壓力,機(jī)油壓力是保證軸瓦正常工作的前提,機(jī)油的油膜將軸瓦隔開(kāi)避免相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)部件直接接觸,達(dá)到減磨的目的。這種潤(rùn)滑方式就叫:“油膜潤(rùn)滑”,也叫“全膜潤(rùn)滑”。
       2) 機(jī)油粘度與節(jié)油
       機(jī)油在流動(dòng)的時(shí)候分子之間有摩擦阻力,分子內(nèi)部摩擦阻力較大的機(jī)油我們就說(shuō)它的粘度很大,分子之間摩擦阻力小的機(jī)油我們就會(huì)說(shuō)這款機(jī)油較稀,機(jī)油內(nèi)部分子間的摩擦阻力對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)說(shuō)完全是副作用。       所以我們應(yīng)該在保證潤(rùn)滑效果(機(jī)油壓力)的情況下盡量選擇粘度低的機(jī)油,以保證發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能與節(jié)油。
      3) 抗剪切性能是選擇機(jī)油的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)      機(jī)油在受到兩個(gè)摩擦面擠壓的過(guò)程中會(huì)變稀,同時(shí)機(jī)油溫度也會(huì)升高。這個(gè)對(duì)于機(jī)油的擠壓力就叫“剪切力”。機(jī)油對(duì)于這個(gè)剪切力的抵抗值就叫“抗剪切值”。對(duì)于機(jī)油的抗剪切數(shù)值有兩個(gè)指標(biāo):
      (1)150攝氏度條件下的抗剪切性能;
       (2)抗連續(xù)剪切穩(wěn)定性。
         不要以為這倆數(shù)值離我們很遙遠(yuǎn),可以簡(jiǎn)單理解就是抗剪切性能差的機(jī)油看起來(lái)很黏,實(shí)際用一用就變得很稀很稀了。
         在我們實(shí)際使用中很多時(shí)候會(huì)遇到?jīng)鲕?chē)機(jī)油壓力很高,機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)一會(huì)機(jī)油壓力就會(huì)很低?;蛘邲鲕?chē)發(fā)動(dòng)機(jī)聲音很安靜,熱車(chē)聲音很吵。這個(gè)時(shí)候就需要考慮是否機(jī)油的抗剪切性能不過(guò)關(guān)。
      4) 合成機(jī)油可以保證更佳的油膜質(zhì)量       上圖左邊是礦物油的分子排列,右邊是合成機(jī)油的分子排列??梢钥吹阶髠?cè)礦物基礎(chǔ)油的分子大小不一,疏密無(wú)致。右側(cè)的合成基礎(chǔ)油分子大小一致,排列有序。遇到高溫或者高剪切的時(shí)候礦物油分子會(huì)很快分開(kāi),使油變稀。       而合成機(jī)油在高溫或者高剪切的時(shí)候油分子不會(huì)很快分開(kāi),粘度不容易下降。同時(shí),低溫條件下礦物油分子會(huì)緊密的膩在一起,使粘度變大。
       而合成機(jī)油因?yàn)榉肿娱g一直都有合適的距離,在低溫條件下粘度變化不大。所以我們說(shuō)合成機(jī)油高溫不稀低溫不稠,油膜質(zhì)量受溫度影響較小。可以給發(fā)動(dòng)機(jī)提供更好的潤(rùn)滑效果。
       5) 機(jī)油粘度的選擇
       如果軸瓦負(fù)荷過(guò)大,則需要將它倆隔開(kāi)的壓力要更大,也就是說(shuō)大負(fù)荷需要高的機(jī)油壓力。
       比如大負(fù)荷車(chē)輛一般油門(mén)都比較大,發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷也很大,就需要選擇粘度較大的機(jī)油才能保證較高的機(jī)油壓力。如果軸瓦等需要油膜潤(rùn)滑的部位配合間隙更大,則機(jī)油越容易流失。選擇內(nèi)部摩擦阻力大的機(jī)油(高粘度機(jī)油)就可以保證機(jī)油流失少,來(lái)保證需要的機(jī)油壓力。      對(duì)于合成機(jī)油很多人都認(rèn)為它看上去“太稀”,機(jī)油壓力會(huì)低。這是不正確的觀點(diǎn)。相同粘度等級(jí)的礦物油和合成機(jī)油(比如同為40粘度等級(jí)機(jī)油)在發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的“高溫”下(機(jī)油溫度80-100度)其運(yùn)動(dòng)粘度指標(biāo)是一樣的。你停機(jī)拔機(jī)油尺或在機(jī)油桶里倒出來(lái)所看到的機(jī)油粘度一般都是低于這個(gè)溫度的粘度,并不是發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)候機(jī)油粘度的實(shí)際表現(xiàn),沒(méi)有太實(shí)際意義。     對(duì)于我們卡友來(lái)說(shuō)選擇機(jī)油粘度等級(jí)就應(yīng)該是:看熱車(chē)條件下的怠速機(jī)油壓力。比方說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)重載爬完一個(gè)大坡,看松開(kāi)油門(mén)怠速的時(shí)候的機(jī)油壓力有多少。只要不低于使用手冊(cè)介紹的機(jī)油壓力,就可以認(rèn)為這款機(jī)油是合格的。(需排除其它因素,比如發(fā)動(dòng)機(jī)故障)       好的機(jī)油應(yīng)該是:涼車(chē)和熱車(chē)機(jī)油壓力變化越小越好,涼車(chē)機(jī)油壓力不太高,熱車(chē)機(jī)油壓力不太低才是一款好機(jī)油。而這恰恰是合成機(jī)油的優(yōu)點(diǎn)。所以,不考慮價(jià)格的話盡量一年四季選擇合成機(jī)油??梢赃_(dá)到減輕磨損,節(jié)油的效果。二:邊界潤(rùn)滑

      1) 哪些地方需要邊界潤(rùn)滑

      前面提到過(guò)一個(gè)名詞:150攝氏度高溫抗剪切值;SAE(美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)要求的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油油膜耐溫度剪切限值是150攝氏度。也就是說(shuō)機(jī)油油膜質(zhì)量在150攝氏度的條件以下是可以保證***使用的,超過(guò)這個(gè)溫度機(jī)油油膜質(zhì)量是沒(méi)有保證的。而發(fā)動(dòng)機(jī)很多需要潤(rùn)滑的地方溫度會(huì)超過(guò)攝氏150度,比如**道活塞環(huán)環(huán)背與缸筒之間的潤(rùn)滑,凸輪軸凸輪部位的潤(rùn)滑,氣門(mén)與氣門(mén)導(dǎo)管之間的潤(rùn)滑等等。       這些部位因?yàn)楦邷馗呒羟泻苋菀讜?huì)超過(guò)150攝氏度,在這樣一些部位油膜質(zhì)量是無(wú)法保證足夠的潤(rùn)滑。那么就需要機(jī)油的另外一種潤(rùn)滑方式了:邊界潤(rùn)滑。
      2) 邊界潤(rùn)滑是個(gè)啥東西?
      先講一個(gè)我們大家都懂的現(xiàn)象:小孩子拿鉛筆在墻上涂抹過(guò)的地方我們用手摸感覺(jué)會(huì)滑滑的,這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)力將碳涂抹在墻體表面的緣故。假如將鉛筆芯磨成粉用力擠壓涂抹在墻體表面會(huì)是什么樣子?可想而知肯定是一大片滑滑的感覺(jué),并且墻體越硬越光滑需要涂抹的力度會(huì)越大。知道了這個(gè)現(xiàn)象以后我們來(lái)看看“邊界潤(rùn)滑”。       發(fā)動(dòng)機(jī)邊界潤(rùn)滑的機(jī)理是:當(dāng)兩個(gè)摩擦表面以極高的壓力擠壓的條件下,摩擦表面會(huì)產(chǎn)生高熱,附著在摩擦表面上的機(jī)油里面所含的極壓添加劑硫、磷、鋅等元素(英文名:ZDDP;學(xué)名:二烷基二硫代磷酸鋅)。與金屬表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)迅速地生成無(wú)機(jī)物膜,這種化學(xué)反應(yīng)膜的熔點(diǎn)高,剪切強(qiáng)度低,與金屬表面連結(jié)牢固,可以保護(hù)表面不發(fā)生粘著磨損。在滑動(dòng)過(guò)程中,反應(yīng)膜被磨去后將迅速生成新膜,有效地防止兩摩擦表面的直接接觸。       這里有幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)**注意:
       1) 極壓條件下的潤(rùn)滑是依靠機(jī)油里面的添加劑來(lái)保證潤(rùn)滑的。       2) 邊界潤(rùn)滑只需要極少量的機(jī)油添加劑來(lái)涂抹接觸面,所以飛濺潤(rùn)滑可以滿足,不一定需要機(jī)油壓力來(lái)保證潤(rùn)滑效果。
       3) 擠壓產(chǎn)生的高溫使添加劑融化才能保證潤(rùn)滑效果。
        4) 擠壓產(chǎn)生的潤(rùn)滑膜會(huì)不斷脫落不斷補(bǔ)充。
        這樣理解:機(jī)油里面的極壓添加劑受到擠壓后在兩個(gè)摩擦表面形成一層膜從而達(dá)到降低摩擦的目的。比如活塞環(huán)在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候會(huì)在缸筒表面來(lái)來(lái)回回的刷上一層膜來(lái)減輕磨損,這層膜是不斷脫落并不斷的形成新的膜。       邊界潤(rùn)滑利用硫磷鋅合劑在摩擦表面成膜的技術(shù)從二十世紀(jì)四十年代發(fā)明以來(lái)經(jīng)過(guò)了七十年的實(shí)踐,這是一個(gè)相當(dāng)成熟的技術(shù)了,人們一直試圖利用更先進(jìn)的技術(shù)來(lái)代替它。時(shí)至今日硫磷鋅合劑依然是機(jī)油產(chǎn)品極壓條件下保證潤(rùn)滑效果的手段,但是因?yàn)榄h(huán)保的原因。CJ,CK級(jí)別的機(jī)油產(chǎn)品會(huì)減少硫磷鋅的含量,加入部分別的材料來(lái)保證潤(rùn)滑效果。        這里有幾個(gè)字要注意“為了達(dá)到以前的極壓潤(rùn)滑效果”。所以,對(duì)于不帶DPF的發(fā)動(dòng)機(jī)CI級(jí)別機(jī)油是選擇。一個(gè)例證就是,現(xiàn)在世面上長(zhǎng)換油的機(jī)油幾乎都是CI/E4,E7級(jí)別。(對(duì)于CJ,CK/E6,E9級(jí)別的機(jī)油的長(zhǎng)換油需要滿足更多的條件)
      3) 機(jī)油的坑你進(jìn)過(guò)幾個(gè)?
     正是基于活塞環(huán)在缸筒表面不斷的“涂膜”這一機(jī)油潤(rùn)滑的常識(shí)。所以市面上有許多號(hào)稱(chēng)可以提高潤(rùn)滑效果,減輕摩擦阻力達(dá)到節(jié)油目的的產(chǎn)品。
      比如,前幾天還有網(wǎng)友問(wèn)我,有人推薦他使用“缸筒磨損修復(fù)劑”。我給他講了上面機(jī)油“邊界潤(rùn)滑”的基礎(chǔ)知識(shí),讓他自己決定買(mǎi)還是不買(mǎi)。
突然想起“抗磨機(jī)”這個(gè)梗來(lái)了:
       經(jīng)常見(jiàn)到有用抗磨演示機(jī)演示自己的添加劑產(chǎn)品性能:用鋼珠與磨輪模擬發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)的元件,不斷用增加砝碼的方法來(lái)演示兩個(gè)元件之間不斷增強(qiáng)的摩擦。
這是非?!爸庇^”的抗磨試驗(yàn),再演示自己的產(chǎn)品連壓N個(gè)砝碼依然能夠讓鋼珠不磨損,瞬間會(huì)讓消費(fèi)者“折服”。潤(rùn)滑油是在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部使用,屬于高溫高壓的環(huán)境,這種試驗(yàn)機(jī)一直是在常溫常壓下實(shí)驗(yàn),的數(shù)據(jù)沒(méi)有丁點(diǎn)依據(jù)性。
       近些年這種情況又有愈演愈烈之勢(shì),更有甚者,利用網(wǎng)絡(luò)大肆宣揚(yáng)這些偽科學(xué),偽實(shí)驗(yàn)來(lái)宣傳產(chǎn)品。
       國(guó)內(nèi)近比較火的是打著石墨烯口號(hào)銷(xiāo)售石墨烯潤(rùn)滑油大肆渲染石墨烯功效不禁讓人想起了當(dāng)年的納米機(jī)油,陶瓷機(jī)油。殊不知石墨烯有團(tuán)聚的特性,真不知道他們到底有沒(méi)有加入石墨烯。
三:總結(jié)

       除了油膜潤(rùn)滑與邊界潤(rùn)滑之外還有第三種狀態(tài):混合潤(rùn)滑。就是摩擦表面既有油膜潤(rùn)滑也有邊界潤(rùn)滑。這里就不展開(kāi)談了!

        潤(rùn)滑油是一種講究綜合性能的產(chǎn)品,潤(rùn)滑只是機(jī)油的功能之一,還包括密封、清潔、散熱等等功能。如果需要了解機(jī)油只需要看看國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上幾家頭牌機(jī)油制造商的產(chǎn)品就可以了!


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