機油

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潤滑油

機油是指專門用在內燃機中的潤滑油,除潤滑外,还有清潔、防鏽、冷卻等功能。[1]

現今使用的機油其基礎油是由烴類聚-α-烯烃(PAO)及聚內烯烃(PIO)等成分所組成[2],均為只由所組成的有機化合物。有些高級的機油中會包括20%以下的酯類[3]

分級[编辑]

各種不同的機油

不同種類和性能的機器需要不同黏度的機油,汽車工程師協會英语SAE International(SAE)依機油黏度特性的不同,制定機油的黏度級數標準。黏度級數包括0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 或 60,數字越大表示黏度越高。數字0, 5, 10, 15 及 25後面會加一個字母W,表示其為冬季或是冷車低溫啟動時的黏度特性,數字20後面可能會加一個字母W,也可能不加,依其表示的是低溫或高溫下的黏度指數而定。SAE J300 文件定義有關黏度指數分級的黏度檢測方式。

動黏度的分級是依標準溫度下,標準量的機油需多少時間流過一標準大小的孔徑而定,若時間越長,其動黏度及SAE黏度級數也就越高。汽車工程師協會針對齒輪、軸及手動傳動使用的油脂訂定SAE J306標準,其定義和機油的標準不同,因此編號較高的齒輪油(如75W-140)不代表其黏度較編號較低的機油要高。

單級機油[编辑]

單級機油指的是黏度指數約85~105的機油[4],因此各種不同黏度級數的單級機油具有非常接近的黏度--溫度變化曲線。SAE J300 標準所定義的單級機油,不能使用聚合類的黏度指數提昇劑。SAE J300 標準定義了11級的黏度等級,其中六級是針對冬季使用的黏度等級(冬季級別),分級後的數字後會加上英文字母W,11級的黏度特性分別為0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W, 20, 30, 40, 50, 及 60。

非冬季級別機油的動力黏度是在溫度100 °C(212 °F)下量測,動力黏度的單位為mm²/s或是等效的非SI制單位 cSt,根據在該溫度下的動力黏度數值來決定其對應的機油級別,其數值越高,其機油級別也越高,不過 SAE 20, 30及40的機油也會要求150 °C(302 °F)及高剪切速率下的最小動態黏度(動黏滯係數),動態黏度單位為mPa·s或等效的非SI制單位釐泊(簡稱cP)。

冬季級別機油是以動態黏度來加以分級,量測溫度也較低,SAE J300標準規範了不同級別機油的量測溫度,測試方式可分為二種, 分別是冷起動模擬(Cold Cranking Simulator,ASTM D5293)及微型旋轉黏度计(Mini-Rotary Viscometer,ASTM D4684)。機油依其可通過測試的最低溫度會分為0W, 5W, 10W, 15W, 20W 或 25W。其級別越低,表示可通過測試的溫度越低。例如一機油可通過10W及5W的測試,但無法通過0W的測試,機油需標示為SAE 5W,不能標示為0W或10W。

對於環境溫度變化不大的應用,使用單級機油即可,例如割草機引擎、工業應用或是老爺車

多級機油[编辑]

機油也有可能應用在溫度變化很大的環境下,從寒冬車輛尚未暖車的低溫,一直到酷夏車輛高速運轉時的高溫。一般機油在低溫時黏度會上昇,造成低溫時的流動性不佳,而當溫度到達引擎運轉溫度時,黏度會下降,使得高溫時的潤滑效果不佳。一般單級機油在高溫及低溫時,黏度的差異太大。為了縮小高低溫時黏度的差異,機油中會加入一些稱為黏度指數提昇劑的聚合物,這類的機油就稱為多級機油,不過有些機油使用高黏度指數基礎油,不需添加黏度指數提昇劑就可以達到多級機油的規格。

多級機油即黏度指數明顯高於100的機油,在高溫時40級的單級機油低溫時黏度約在20W~25W(亦即單級機油亦可標識成20W40,不過這沒有意義),而多級機油可製成10W40或5W40等。

多級機油標明的二種黏度等級,前一個是在低溫可達到的黏度等級,後一個則是在在高溫可達到的黏度等級,因此這類的機油在高低溫差大的環境下較為適用。多級機油的黏度仍然會隨溫度而變化,只是變化率較小而已[5]。此變化率會依路基礎油本身特性及所加入黏度指數提昇劑的比例而不同。

SAE對於多級機油的標示包括二種黏度等級,例如10W-30是一種常用的多級機油,低溫時黏度等級為10W,高溫時黏度等級為30,其中的二種級數定義都依照SAE J300針對單級機油的規範。因此,10W-30的機油需同時符合SAE J300針對10W及30的黏度特性要求,同時也要符合所有和黏度等級有關的要求(例如,10W-30的機油不能通過J300對5W的要求)。若一機油未添加黏度指數提昇劑即可通過多級機油的要求,此機油可以標示為多級機油,或其二種個別的單級機油中的任何一種。例如利用單級機油,不加黏度指數提昇劑即可製成20W-20的多級機油,此機油可以標示為20W-20、20或20W。相反的,含有黏度指數提昇劑的多級機油一定要標示為多級機油,不能標示為單級機油。

在低溫時,當機油注入曲柄軸或泵浦後,其潤滑能力就會開始下降。特定車輛使用機油的級數一般會由車輛製造商所訂定,但在考慮氣候及燃料效率英语fuel efficiency等限制後,實際使用機油的規格還是會有所不同。

机油质量等级[编辑]

機油注入

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,一个是美国石油协会(API)的标准,还有一个是欧洲标准ACEA。目前API标准适用于绝大多数汽车。API标准分火花塞发动机(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标准为SA,SB,SC... 字母顺序越靠后,说明机油越好。目前最新标准是SN, 而市场上SM级别仍然占据一定地位。压缩发动机机油的最新标准是CJ-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,这说明是汽柴两用机油。

市场上,往往有合成机油,半合成机油和矿物机油的说法。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。例如半合成机油中,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机油既有可能是合成机油也有可能是矿物机油,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。

机油更换与发动机保养[编辑]

四行程内燃机需要定期更换机油,这成为内燃机使用者的必备常识。多久更换机油,则存在巨大分歧。例如目前别克凯越(Buick Excelle)说明书明确规定换油周期为5,000公里(3,100英里)或者三个月,但是保时捷(Porsche)的说明书则规定换油周期为20,000公里(12,000英里)或者两年。

目前化工方面较为严肃的学术著作往往推荐较为漫长的换油周期,例如《实用汽车润滑技术手册》推荐SM级别的机油换油周期为两万公里。而很多修车手册则推荐较短的换油周期,例如Haynes系列汽车修理手册推荐换油周期为3,000英里(4,800公里)。

美国Edmunds网站发布了一篇文章[1],他们做过一个实验,即使13,000英里(21,000公里)更换机油,废旧机油仍被证明可以继续使用至少2,000英里(3,200公里)。他们认为,3000英里换机油是汽车维修业为了维持用户而采取的营销策略。

參考資料[编辑]

  1. ^ Klamman, Dieter, Lubricants and Related Products, Verlag Chemie, 1984, ISBN 0-89573-177-0
  2. ^ G. Corsico, L. Mattei, A. Roselli and C. Gommellini, Poly(internal olefins)- Synthetic Lubricants and high-performance functional fluids,, Marcel Dekker, 1999,Chapter 2, p. 53-62, ISBN 0-8247-0194-1
  3. ^ R.H. Schlosberg, J.W. Chu, G.A. Knudsen, E.N. Suciu and H.S. Aldrich, High stability esters for synthetic lubricant applications, Lubrication Engineering, February 2001, p. 21-26motor oil is bad for the environment.
  4. ^ Dave Wills, Significance of tests for petroleum products, P.131, ISBN 0-8031-2097-4
  5. ^ Audizine - Audi oil reference - all you ever wanted to know