机油
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。[1]机油的添加剂通常含有润滑性添加剂 ( 减摩剂、固体润滑剂、抗磨剂 ) 以及物性添加剂 (抗氧化剂、清净剂、分散剂、抗蚀防锈剂、黏度指数提升剂、倾点降低剂、橡胶膨胀剂、消泡剂 )。
现今机油的基础油是由烃类 ( 矿物油、氢化裂解、GTL )、聚-α-烯烃 ( PAO ) 或聚内烯烃 ( PIO ) 等成分所组成[2]，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[3]。
黏度级数[编辑]
SAE J300[编辑]
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。0W, 5W, 10W, 15W, 20W及25W表示低温黏度，后面加注字母W (Winter) 代表冬季，为冷车低温启动时视黏度的黏度级数；8, 12, 16, 20, 30, 40, 50及60表示一般黏度，为100 °C动力黏度的黏度级数，另外同时要求150 °C高温高剪切（HTHS）最低黏度。SAE J300文件定义有关黏度级数的检测标准。动力黏度检测方式为ASTM D445，是依指定温度下，标准量的机油需多少时间流过一标准大小的毛细管而定，若时间越长，其动力黏度及SAE一般黏度级数也就越高。[4][5][6][7]
国际汽车工程师协会针对齿轮、轴及手动传动使用的润滑油订定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。[8][9]
机油黏度级数列表(SAE J300_201501)[4][5][6]
| SAE 黏度级数 | 冬季低温启动黏度 | 一般情况使用及高温高剪切黏度 | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 曲动[10] | 泵动[11] | 100°C 动力黏度[7], cSt | 150 °C 高温高剪切(HTHS)最低黏度[12][13][14], cP | ||
| 最高黏度, cP, 于指定温度时 | 最低 | 最高 | |||
| 0W | 6200@−35°C | 60000@−40°C | 3,8 | - | - |
| 5W | 6600@−30°C | 60000@−35°C | 3,8 | - | - |
| 10W | 7000@−25°C | 60000@−30°C | 4,1 | - | - |
| 15W | 7000@−20°C | 60000@−25°C | 5,6 | - | - |
| 20W | 9500@−15°C | 60000@−20°C | 5,6 | - | - |
| 25W | 13000@−10°C | 60000@−15°C | 9,2 | - | - |
| 8 | - | - | 4 | <6,1 | 1,7 |
| 12 | - | - | 5 | <7,1 | 2,0 |
| 16 | - | - | 6,1 | <8,2 | 2,3 |
| 20 | - | - | 6.9 | <9,3 | 2,6 |
| 30 | - | - | 9,3 | <12,5 | 2,9 |
| 40 | - | - | 12,5 | <16,3 | 3,5(0W/5W/10W-40) |
| 40 | - | - | 12,5 | <16,3 | 3,7(15W/20W/25W-40;单级40) |
| 50 | - | - | 16,3 | <21,9 | 3,7 |
| 60 | - | - | 21,9 | <26,1 | 3,7 |
单级机油[编辑]
单级机油的黏度指数通常约85~105[15]，因此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级的黏度级别，分别为0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W, 8, 12, 16, 20, 30, 40, 50, 及 60，其中六级数字后加上英文字母W的是针对冬季低温启动的黏度级别（冬季级别），其余不加英文字母W的是针对一般情况使用的黏度级别（非冬季级别），单级机油又分为冬季级别及非冬季级别。
冬季级别单级机油是以视黏度来分级，量测温度较低，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）[10]及微型旋转黏度计（Mini-Rotary Viscometer，ASTM D4684）[11]。机油依其可通过测试的最低温度标示为SAE 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5W及10W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SAE 0W或10W。
非冬季级别单级机油是以100 °C动力黏度来分级，动力黏度的单位为mm²/s或是等效的非SI制单位 cSt，依其100 °C动力黏度来决定其对应的机油级别，标示为SAE 8, 12, 16, 20, 30, 40, 50, 或 60，其数值越高，其机油级别也越高，另外同时依非冬季级级别要求150 °C高温高剪切（HTHS）最低黏度，单位为mPa·s或等效的非SI制单位釐泊（简称cP）。
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[编辑]
多级机油通常应用在温度变化较大的环境下，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。一般单级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。
多级机油黏度指数通常高于120，多级机油同时符合标明的二种黏度级数，例如10W-30，前面10W是在冬季低温启动可达到的黏度级数，后面30则是在一般情况使用可达到的黏度级数，因此多级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，只是变化率较单级机油小而已[16]。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 J300对于多级机油的标示包括二种黏度级数，例如SAE 10W-30，冬季低温启动时黏度级数为10W，一般情况使用时黏度级数为30，其中的二种级数定义都分别依照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单级机油的黏度特性要求，同时也要符合所有和黏度级数有关的要求（例如，10W-30的机油不能通过SAE 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，此机油也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，高比率利用PAO、mPAO、特定酯类等高黏度指数的合成基础油，不加黏度指数提升剂即可制成5W-20的多级机油，此机油可以标示为5W-20、20或5W）。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。若一含有黏度指数提升剂的多级机油低温启动视黏度及100 °C动力黏度皆符合SAE J300，但高温高剪切（HTHS）黏度却不符合SAE J300，则不得标示任何SAE黏度级数。
机油标准[编辑]
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[编辑]
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基础油成分，矿物基础油占90%，合成基础油仅占10%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SP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SP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[编辑]
JASO[编辑]
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。日本汽车标准组织(Japan Automobile Standards Organization)，简称JASO，
系由SAE日本分会所组成其在1978年以前的规格完全依赖API，所以其规范未如API齐全，
其成员包括： 汽车厂商、石油业、添加剂供应商还有日本政府机构的直接加入为会员所以其中立性远不如其他规范。
因近年来AOI/ILSAC等油品配方中，参有摩擦修饰剂(润滑剂)的比例趋高，导致摩擦系数过低，对某些四行程机车的湿式离合器片滑动和动能耗损的问题，
所以JASO另立四行程机车引擎油品规范，系以通过API SE等级以上或ACEA A1以上的性能规范为基础，
再加上硫酸盐灰份、挥发度，消泡性，剪切稳定性与高温高剪切黏度的限制，
以其油品中的摩擦修饰剂(润滑剂)比例,分成高动静摩擦指数的MA 类和低摩擦指数的MB类两种。
一般是JASO MA在台灣最常見到還有一種是JASO MB，MB跟MA的差異是在『磨擦系數添加劑』；
MA是‘高磨擦系数添加剂’而MB是‘低磨擦系数添加剂’。
参考来源:https://jakey172.pixnet.net/blog/post/458313959 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
JASO MA[编辑]
一般认为使用于湿式离合器(如:档车)等变速箱需浸泡于机油内之车辆。 MA标准相较于MB标准添加了磨擦改进剂，避免换档时变速箱的打滑。 MA标准则可细分为MA1与MA2；且MA2>MA1，通常排气量小于500立方公分之车辆使用MA1之机油就足以
JASO MA1[编辑]
JASO MA2[编辑]
JASO MB[编辑]
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。一般认为干式离合器(如:速克达等非打档车)应使用摩擦系数较低的MB做为主要用油，但目前一般厂牌的机油都会符合其他基础标准下如SAE J300标准(黏度级数标准 Example.10w-40)或API(如:SN、SL、最新为SP)标准之下再来区分MA或MB，所以在干式离合器车辆下使用符合基本标准之MA标准机油，并不会对引擎有额外耗损。
机油更换与发动机保养[编辑]
机油更换周期[17][编辑]
依照制造商使用手册：[编辑]
依照制造商发行的使用手册来进行更换，例如台湾市场贩售的三菱Eclipse Cross使用手册，使用合成机油时每10,000公里或6个月更换机油，使用一般矿物机油时每5,000公里或3个月更换机油。[18]有些使用手册建议在严峻的运作情况时减半更换周期。
依照车辆运作情况：[编辑]
燃油品质[编辑]
燃油不会完全燃烧掉而产生污染物，燃油品质愈差，污染物愈多。燃油在运输及储存时的条件也会影响燃油品质。
短距离行驶[编辑]
短距离行驶的引擎未有足够的时间达到工作温度，导致清净剂及分散添加剂中和燃烧污染物的速度较慢；混入机油的水分未能及时全部蒸散。
多尘路段行驶[编辑]
空气滤芯无法过滤所有的尘土分子，进而混入机油，机油内过多的尘土会增加零件磨损、降低机油的抗磨能力。
塞车、长时间低速、长时间怠速行驶[编辑]
持续加速又减速，对引擎负载最大，降低机油寿命较快；引擎怠速时，机油流速数倍小于行驶高速公路时的机油流速，这在长时间低速行驶时也会发生。
过高温、过低温环境行驶[编辑]
过高温环境行驶，使油膜变薄并加大摩擦系数，且增加油膜破裂的可能；也会加速机油氧化、影响燃烧污染物的生成。
重物附载、山区行驶[编辑]
增加重物附载及山区行驶，也会增加燃烧污染物的生成。
使用什么机油：[编辑]
如果使用矿物机油，通常机油寿命会较短，决定更换周期时应打折；使用合成机油时，通常机油寿命会较长。除了基础油之外，添加剂规格也会影响机油寿命，这与矿物机油或是合成机油无关，TBN较低的机油(例如TBN=5~6 mgKOH/g)，就不建议使用较长的更换周期。
引擎规格：[编辑]
涡轮引擎产生污染物的速度通常较自然进气引擎快，有些制造商建议涡轮引擎在严峻的运作情况时，更换周期为2,500公里。
旧油化验[19][编辑]
以使用手册、运作情况、机油型号、引擎规格只能大略预估机油更换周期，以物性及化性检验较能准确预估机油更换周期。
TBN：[编辑]
车用机油新油的TBN依型号不同大约在5~12 mgKOH/g之间，引擎运转的同时，TBN就开始下降，下降到剩2.5~3 mgKOH/g时，下降速率开始减缓－代表清净添加剂中最主要及最有活性的成分都已经跟酸性污染物中和，若此时不换油继续运转引擎，机油将无法再有效中和酸性污染物，TAN会开始增加。
TAN：[编辑]
动力黏度：[编辑]
磨耗元素：[编辑]
参考资料[编辑]
- ^ Klamman, Dieter, Lubricants and Related Products, Verlag Chemie, 1984, ISBN 0-89573-177-0
- ^ 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
- ^ 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.
- ^ 4.0 4.1 J300: Engine Oil Viscosity Classification - SAE International. www.sae.org. [2021-02-09]. （原始内容存档于2020-08-04）.
- ^ 5.0 5.1 SAE J300. Widman International SRL. [2021-02-09] （英语）.[失效链接]
- ^ 6.0 6.1 台灣中油股份有限公司-車用機油 SAE J300黏度標準. [2021-02-09]. （原始内容存档于2021-02-10）.
- ^ 7.0 7.1 ASTM D445 - 19a Standard Test Method for Kinematic Viscosity of Transparent and Opaque Liquids (and Calculation of Dynamic Viscosity). www.astm.org. [2021-02-09]. （原始内容存档于2021-01-20）.
- ^ J306: Automotive Gear Lubricant Viscosity Classification - SAE International. www.sae.org. [2021-02-09]. （原始内容存档于2021-02-17）.
- ^ SAE J306. Widman International SRL. [2021-02-09] （英语）.[失效链接]
- ^ 10.0 10.1 ASTM D5293 - 20 Standard Test Method for Apparent Viscosity of Engine Oils and Base Stocks Between –10 °C and –35 °C Using Cold-Cranking Simulator. www.astm.org. [2021-02-10]. （原始内容存档于2021-01-22）.
- ^ 11.0 11.1 ASTM D4684 - 20a Standard Test Method for Determination of Yield Stress and Apparent Viscosity of Engine Oils at Low Temperature. www.astm.org. [2021-02-10]. （原始内容存档于2021-02-13）.
- ^ ASTM D5481 - 21 Standard Test Method for Measuring Apparent Viscosity at High-Temperature and High-Shear Rate by Multicell Capillary Viscometer. www.astm.org. [2021-02-10]. （原始内容存档于2021-02-15）.
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- ^ FAQ по лабораторным анализам | Oil-club.ru. [2021-02-10]. （原始内容存档于2021-02-12） （ru-RU）.
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