發動機機油相關知識-全解析

每當四季更迭時汽車用戶們總會考慮如何保養汽車,是否需要換油、是否需要保養漆面、是否需要避光防曬等等。然而這些顧慮基本都是因為不太懂車所致,汽車的適應能力遠不是人可比,尤其是發動機的“血液”機油的適應能力很強,因環境溫度的變化更換機油是沒有必要性的,除非選錯了機油。本篇將分為三章解析機油的相關知識,首先從“四季通用”的概念作為切入點。

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機油與溫度

以【5W-30】為參考:W_winter,釋義為冬季或低溫,在機油領域中代表凝固點,與數字組合代表不同的冰點等級。但數字並不是冰點溫度的數值,而是計算公式中的數據,計算方式為{5+(-35)=-30};這是【5W-30】的冰點標準,其他標準的機油只需要通用公式計算。

  • 0W-20=-35℃
  • 0W-30=-35℃
  • 10W-30=-25℃
  • 20W-30=-15℃

按照公式計算得出的結論已經很清晰,不過有兩點仍然需要解析,參考下圖。

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首先需要說明的是冰點溫度的極值與流動性,簡而言之環境溫度越接近機油的凝固點,機油的流動性就會越差。通俗的解釋可以這樣理解:假設用車的冬季的最低溫是-25攝氏度(零下25度),車輛選擇【5W】標準的機油可以滿足需求,因為機油冰點溫度是-30℃;但如果選擇【0W】-35℃的機油則會有更理想的用車體驗,因為在極限低溫啟動發動機時機油的流動性更強,啟動的順暢程度就會越好。所以機油的冰點溫度選擇建議冗餘,機油冰點溫度建議大於環境最低溫10℃左右。

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知識點:5W-30的橫槓後的【30】是機油高溫粘度,這一標準與低溫冰點(流動性/粘度標準)無關,也就是說機油具備兩個性能——滿足低溫啟動,滿足高溫有效潤滑。低溫標準需要按照用車地的環境最低溫決定,但高溫標準是不能盲目改動的;因為發動機正常熱機狀態下的運行溫度是相對恆定的,比如某些NA自吸發動機會在95℃左右,某些Turbo高性能渦輪機就會在110℃上下,通過運行溫度對機油性能的影響而計算出對機油高溫標準的要求,這是工程師的任務且總能算出最科學的結果。所以選擇機油必須參考用戶手冊中的建議標準,確定機油高溫粘度後,再對低溫標準進行調整。

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機油高溫粘度實際指的也是流動性,因為核心位置的活塞與缸壁潤滑依靠的是飛濺或噴射,機油噴射到缸壁上依靠活塞下行運動擠壓,以碾壓形成油膜的方式進行潤滑。假設某臺發動機建議使用30高溫粘度的機油,此時噴射機油在缸壁上因地心引力往下流動的速度假設為【5】,噴射後活塞在機油往下流動後可以擠壓的機油是可以形成高質量(厚度)油膜的。

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但如果將粘度標準降低只20級,機油的流速可能就是【3】,那麼活塞在下行時擠壓到的機油就會變少,因為“稀”的機油在引力影響下過量的流走了,於是降低標準就會造成發動機的磨損。而如果將機油粘度升級為40級,此時機油流走的部分太少則會造成活塞碾壓的機油太多,結果是活塞運行的阻力變大導致發動機扭矩下降,直觀感受是車輛的動力變差且油耗升高。

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綜上所述,發動機機油的低溫粘度數值需要按照不同用車區域的溫度適時調整,但是高溫粘度標準既不應該升高更不能降低。且機油的低溫與高溫粘度標準可理解為“兩個功能”,是互相不干涉或不影響的功能;說白了就是低溫標準不論有多低,只要高溫粘度標準符合發動機所需,那麼在任何季節用車就都能夠勝任了。

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如何選擇機油的等級

關於機油的品牌本篇不討論,簡而言之為大牌不見得都很好,小品牌也不見得都會差。重點說明的是機油的三個“品質等級”標準,具體如下。

  • 礦物質機油
  • 全合成機油
  • 半合成機油

知識點:三種機油都會有相同的高低溫粘度標準,比如5W-30。那麼機油的潤滑與其他各種性能,是不是會按照礦物與合成進行區分呢?——答案是否定的,只要機油的參數相同,不論機油是礦物質還是全合成,其潤滑能力至少在各自理想工況的階段都是相同的;三種機油區別的只是性能的“抗熱衰能力”,什麼是抗熱衰?

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油動車裝備的內燃式發動機統稱為“熱機”,是通過燃燒燃油產生熱能,利用熱能轉化為動能的發動機。燃燒必然會產生高溫,高溫會造成機油各種性能的緩慢下降,這就是機油性能的【熱衰】。礦物質機油的基礎油是石油提煉的產物,其抗熱衰能力是最差的;在性能平平的NA自然吸氣發動機中也只是可以用到5000公里——這是礦物機油的建議使用機型與更換週期標準,那麼合成油與半合成呢?參考下圖,先了解概念最重要。

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全合成機油指基礎油利用人工化學合成的方式打造,毫無疑問,這是性能抗熱衰最強的類型。在高性能的渦輪增壓機中,礦物機油的最佳潤滑能力也許只能持續2000公里,但是全合成機油就能用到10000公里;這是【5W-30】參數相同且潤滑能力相同,礦物機油與全合成機油抗熱衰能力差異帶來的實際用車影響,一言以蔽之:全合成機油減少更換頻率反而省錢。不過全合成機油的性能過於強了,一些動力中規中矩的增壓機或自然吸氣發動機沒有必要用這種機油,而且全合成機油的價格也過於高;於是出現了以“礦物基礎油”和“合成基礎油”調和的半合成油,這種機油的性能可以滿足一般增壓機用5000公里,NA機頭能用到7500公里,關於機油等級的本質差異就聊這麼多。

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最後一節:機油的更換週期參考

  • 里程
  • 時間

這兩個標準應該參考哪個?正確的答案應該是里程,因為時間不會那麼輕易的讓機油變質。內燃式發動機是一個相對密封的機體,機油加註位置是曲軸箱;發動機熄火時曲軸箱真的沒有什麼空氣,機油加註口是密封的、機油尺位置是密封的、氣門基本關閉且活塞環本也有一定密封性,所以空氣不會持續地與曲軸箱內部空氣進行交換。那麼在小小的箱體內的空氣中,其中的氧氣佔比又只有20.95%,這些空氣有什麼能力與添加了抗氧化物的機油產生所謂的“超級反應”,導致機油的變質呢?

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正常機油的建議更換週期最多為一年,理論上用超過1年也什麼問題,只要發動機運行時的聲線沒有變化、機油的色澤與擴散環沒有異常,那麼對於行駛里程極少的汽車而言就能繼續使用。更換的標準按照里程判斷即可,上文提及的擴散環指利用機油試紙進行測試,這種試紙很容易買得到,成本僅僅為幾分錢一張。關於機油的相關知識本篇就講這麼多,供參考。

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編輯:天和Auto-汽車科學島

責編:天和MCN

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