汽车运行材料（第3版）课件-发动机润滑油

发动机润滑油发动机润滑的使用性能发动机润滑油使用性能的评定指标发动机润滑油使用性能的评定试验发动机润滑油的分类第一节第二节第三节第四节我国发动机润滑油的规格第五节发动机润滑油的选用第六节发动机润滑油的质量与更换第七节第一节发动机润滑油的使用性能发动机润滑油的主要作用是润滑、冷却、清净、密封和防蚀。（1）润滑作用。将发动机润滑油输送到发动机各相对运动摩擦表面，形成润滑油膜，以减少零件的摩擦阻力和磨损。（2）冷却作用。为保证发动机的正常工作温度除冷却系的散热作用外，发动机润滑油也起冷却作用。发动机工作时，发动机润滑油不断地从气缸、活塞、曲轴等摩擦表面吸取热量，一部分热量随着发动机润滑油的循环而消散在曲轴箱中。（3）清净作用。燃料燃烧后生成的炭质物、发动机氧化生成的胶状物形成积炭、漆膜、油泥等发动机沉积物，摩擦副中还会存在金属磨粒。发动机润滑油具有抑制沉积物生成或对沉积物洗涤、清洗的作用。（4）密封作用。发动机润滑油填充活塞、活塞环与气缸壁间的间隙，形成油封，提高了气缸的密封性，减少了漏气，从而保证了发动机的输出功率。（5）防蚀作用。发动机润滑油还可以将零件表面与空气或其他腐蚀性物质隔开，减少或防止零件表面锈蚀或其他腐蚀。第一节发动机润滑油的使用性能一、润滑性

在各种条件下，发动机润滑油降低摩擦、减缓磨损和防止金属烧结的能力，叫做发动机润滑油的润滑性。发动机润滑油应具有良好的润滑性。粘度对润滑状态的影响如下图。发动机润滑油黏度是评定润滑性的重要指标。但是，对于边界润滑，主要是油性剂和极压剂起作用，所以发动机的润滑性还通过相应的发动机试验来评定。图5-1润滑油的黏度对润滑状态的影响h-油膜厚度；

-两表面的粗糙度第一节发动机润滑油的使用性能二、低温操作性

从发动机润滑油方面保证发动机在低温条件下容易起动和可靠供油的性能，叫做发动机润滑油的低温操作性。发动机润滑油应具有良好的低温操作性。发动机润滑油黏度随气温降低而增加。因此，使发动机低温起动时转动曲轴的阻力矩增加，曲轴转速下降（图5-2），从而造成发动机起动困难。

发动机润滑油低温操作性的评定指标主要有低温动力黏度、边界泵送温度和倾点等。图5-2发动机曲轴转动阻力矩（T），转速（n）与发动机润滑油动力黏度（

）的关系

第一节发动机润滑油的使用性能三、黏温性

润滑油这种由于温度升降而改变黏度的性质，叫做黏温性。发动机润滑油应具有良好的黏温性。良好的黏温性是指油品的黏度随温度的变化程度小。

在基础油中加入黏度指数改进剂可提高油品的黏温性。用低黏度的基础油和黏度指数改进剂调配而成，具有良好黏温性，能同时满足低高温使用要求的发动机润滑油，叫做多黏度发动机润滑油，俗称稠化机油。

发动机润滑油黏温性的评定指标是黏度指数。第一节发动机润滑油的使用性能四、清净分散性

发动机润滑油能抑制积炭、漆膜和油泥生成或将这些沉积物清除的性能，叫做发动机润滑油的清净分散性。发动机润滑油应具有良好的清净分散性。

发动机润滑油基础油本身是不具备清净分散性的，而是通过添加清净剂和分散剂而获得的。现代发动机的性能逐渐强化，工作条件越加苛刻。从一定意义上说，发动机润滑油使用性能的高低，表现在清净剂和分散剂的性能和添加量上。

发动机润滑油的清净分散主要通过相应的发动机试验来评定。第一节发动机润滑油的使用性能五、抗氧性

发动机润滑油抵抗氧化的能力，叫做发动机润滑油抗氧性。发动机润滑油应具有良好的抗氧性。

油品方面减缓发动机润滑油的氧化变质的主要途径有：选择合适的馏分和组成，合理精制；添加抗氧剂或抗氧抗腐剂。

发动机润滑油的抗氧性通过相应的发动机试验来评定。第一节发动机润滑油的使用性能六、抗腐性

发动机润滑油抵抗腐蚀性物质对金属腐蚀的能力，叫做发动机润滑油的抗腐性。

发动机润滑油抗腐性的评定指标是中和值，同时通过相应的发动机试验来评定。七、抗泡沫性

发动机润滑油消除泡沫的性质，叫做发动机润滑油的抗泡沫性。

发动机润滑油抗泡沫性的评定指标是泡沫性。第二节发动机润滑油使用性能的评定指标一、低温动力黏度1．低温动力黏度的概念

按照流体黏度特性，流体分为牛顿流体和非牛顿流体两类。

遵循牛顿黏性定律的流体，即剪切应力与剪切速率成正比的流体，叫做牛顿流体。

不遵循牛顿黏性定律的流体，即剪切应力与剪切速率不成正比的流体，叫做非牛顿流体。

润滑剂在低温状态下具有非牛顿流体特性，其黏度为低温动力黏度，也称表观黏度。

非牛顿流体流动时其内部阻力特性的量度，其值为在规定的剪切速率下，剪应力与剪切速率之比，叫做表观黏度，即低温动力黏度。

低温动力黏度是划分冬用发动机润滑油黏度级别的依据之一。第二节发动机润滑油使用性能的评定指标一、低温动力黏度1．低温动力黏度的概念

按照流体黏度特性，流体分为牛顿流体和非牛顿流体两类。

遵循牛顿黏性定律的流体，即剪切应力与剪切速率成正比的流体，叫做牛顿流体。

不遵循牛顿黏性定律的流体，即剪切应力与剪切速率不成正比的流体，叫做非牛顿流体。

润滑剂在低温状态下具有非牛顿流体特性，其黏度为低温动力黏度，也称表观黏度。

非牛顿流体流动时其内部阻力特性的量度，其值为在规定的剪切速率下，剪应力与剪切速率之比，叫做表观黏度，即低温动力黏度。

低温动力黏度是划分冬用发动机润滑油黏度级别的依据之一。第二节发动机润滑油使用性能的评定指标一、低温动力黏度2．发动机润滑油表观黏度测定法

发动机润滑油表观黏度测定按照《发动机油表观黏度的测定冷启动模拟机法》（GB/T6538—2010）的规定进行。

方法概要是，用直流电机驱动一个与定子紧密配合的转子，在转子和定子的空隙间充满样品，通过调节流过定子的冷却剂的流量来维持试验温度，并在靠近定子内壁处测定这一温度。校正直流电机的转速使之作为黏度的函数。由校正的结果和直流电机的转速来确定样品的黏度。

第二节发动机润滑油使用性能的评定指标二、边界泵送温度

1．边界泵送温度是指能将发动机润滑油连续地、充分地供给发动机机油泵入口的最低温度。边界泵送温度是衡量发动机在起动阶段发动机润滑油是否易于流到机油泵入口并提供足够压力的性能。边界泵送温度也是划分冬用发动机润滑油黏度级别的依据之一。2．边界泵送温度测定法

发动机润滑油的边界泵送温度测定按照《发动机油边界泵送温度测定法》（GB/T9171—1988）的规定进行。本标准的方法适用于预测发动机油在0~40℃范围内的边界泵送温度。

方法概要是，试样在10h内，以非线性程序冷却速率，由80℃冷却到试验要求温度，恒温16h。然后在旋转黏度计上，逐步施加规定的扭矩，观察并测定其转动速度，再计算该温度的屈服应力（试样刚刚开始流动所需的剪应力）和表观黏度。由三个或三个以上试验温度所得的结果，便可确定该试样的边界泵送温度

第二节发动机润滑油使用性能的评定指标三、倾点

1．倾点的概念

试样在规定的条件下冷却时，能够流动的最低温度，叫做倾点。

同一试样的凝点比倾点略低。现行发动机润滑油规格均采用倾点作为发动机润滑油低温操作性的评定指标之一。

2．倾点测定法

油品的倾点测定应按照《石油倾点测定法》（GB/T3535—2006）的规定进行，倾点试验器见图5-3。方法概要是，试样经预加热后，在规定的速率下冷却，每间隔3℃检查一次试样的流动性。记录观察到试样能够流动的最低温度作为倾点。图5-3倾点测定器第二节发动机润滑油使用性能的评定指标四、黏度指数

润滑油黏度随温度变化程度与标准油黏度随温度变化程度比较所得的相对值，叫做黏度指数。黏度指数缩写为VI（ViscosityIndex）。

黏度指数可根据《石油产品黏度指数计算法》（GB/T1995—1998（2004））或《石油产品黏度指数计算表》（GB/T2541—1981）计算。

标准规定了由40℃和100℃运动黏度计算润滑油及有关物质黏度指数的两种方法。方法一适用于黏度指数小于100和等于100的石油产品；方法二适用于黏度指数大于和等于100的石油产品。第二节发动机润滑油使用性能的评定指标五、开口闪点

发动机润滑油、车辆齿轮油在其规格中规定了开口闪点。

石油产品用开口杯在规定条件下加热到它的蒸气与空气的混合气接触火焰发生闪火时的最低温度，叫做开口闪点。

关于油品的开口闪点测定法，在发动机润滑油的质量与更换一节中阐述。第二节发动机润滑油使用性能的评定指标六、中和值

中和1g试油中含有酸性或碱性组分所需的碱量，叫做中和值。中和值用mgKOH/g表示。

中和值表示油品在使用期间，经过氧化后酸、碱值的相对变化。酸值是中和1g试油中的酸性组分所需要氢氧化钾的毫克数，以mgKOH/g表示。碱值是中和1g试油中的碱性组分所需要的酸量，换算为相当的碱量。

因此，中和值的单位是mgKOH/g。关于油品的中和值测定法在发动机润滑油的质量与更换一节中阐述。

第二节发动机润滑油使用性能的评定指标七、残炭

油品在规定条件下受热蒸发后剩下的黑色残留物，叫做残炭。残炭占油品总质量的百分数，叫做残炭值。

根据残炭量的大小，可以大致判断发动机润滑油在发动机中结炭的倾向。一般精制深的基础油，残炭量小。发动机润滑油中，含氧、硫、氧化物较多时，残炭量增大。发动机润滑油中添加有灰型清净分散剂后，残炭量也增大，则在发动机润滑油中是限制加剂前的残炭。

残炭的测定方法见第三章第五节。第二节发动机润滑油使用性能的评定指标八、硫酸盐灰分

试油在燃烧后灼烧灰化之前加入少量的浓硫酸，使添加剂的金属元素最后转化为硫酸盐，这样的灰分叫做硫酸盐灰分。硫酸盐灰分可以用来表明新润滑油中已知的含金属添加剂的浓度。

硫酸盐灰分的测定按照《添加剂和含添加剂润滑油硫酸盐灰分测定法》（GB/T2433—2001）的规定进行。

方法概要是，点燃试样，并烧至只剩下灰分和碳为止。冷却后用硫酸处理残留物并在775℃下加热，直到碳完全氧化，待灰分冷却后再用硫酸处理，在775℃下加热并恒重，即可算出硫酸盐灰分的质量分数。第二节发动机润滑油使用性能的评定指标九、泡沫性

泡沫性指油品生成泡沫的倾向和生成泡沫的稳定性能。润滑油泡沫性的测定按照《润滑油泡沫特性测定法》（GB/T12579—2002）的规定进行。方法概要是，在1000mL的量筒中注入试油190mL，以94±5mL/min的流量用特制的气体扩散头把空气通入试油中，经过5min后，记下量筒中泡沫的体积，即为泡沫倾向，量筒静止10min后再记下泡沫体积，即为泡沫稳定性。试验温度为24℃、93.5℃，再冷却到24℃重做一遍。泡沫性用分数形式表示，分子是泡沫倾向，分母是泡沫稳定性。第二节发动机润滑油使用性能的评定指标九、泡沫性

《润换油高温泡沫特性测定法》（SH/T0722-2002）标准中规定了测定润滑油（特指传动液和发动机油）在150℃时泡沫特性的方法。

方法概要是：将试样加热到49℃，恒温30min后冷却至室温，然后将试样转移至带刻度的1000mL量筒内，并加热到150℃，以200mL/min的流速向金属扩散头内通入干燥空气，通气5min，测定停止通气前瞬间的静态泡沫量、运动泡沫量以及停止通气后规定时间的静态泡沫量、泡沫消失的时间和总体积增加百分数。第三节发动机润滑油使用性能的评定试验

一、L系列试验方法

L系列发动机试验方法，目前只保留了L-1系列柴油机试验和L-4系列汽油机试验，而且这两个系列的试验方法不断演变。二、MS程序试验方法

目前，评定SE、SF级汽油机润滑油和SE/CC、SF/CD汽油机/柴油机通用油均采用ⅡD、ⅢD、ⅤD法。三、皮特（Pettar）试验方法

在美国的发动机试验方法基础上，欧共体市场车辆制造商委员会（CCMC）发展了皮特（Pettar）试验方法，具体分为皮特W-1法和皮特AVB法。第三节发动机润滑油使用性能的评定试验四、我国的试验方法

为发展和评价高使用性能级别的发动机润滑油，我国从20世纪80年代末开始逐步完善发动机润滑油实机评定方法。目前，相当于国际的L-1系列、L-4系列、MS程序试验方法和皮特试验方法的技术标准已经颁布，见下表。第四节发动机润滑油的分类

发动机润滑油的分类，包括使用性能分类和黏度分类两个方面。一、国外发动机润滑油的分类1．发动机润滑油的使用性能分类

世界上许多国家采用美国石油学会（API）的发动机润滑油使用性能分类法。

（1）发动机润滑油API使用性能分类法：汽油机润滑油定为S系列（SERVICESTATIONCLASSIFICATION即供应分类）；把柴油机润滑油定为C系列（COMMERCIALCLASSIFICATION即工商业分类)。

（2）发动机润滑油ILSAC使用性能分类法。国际润滑油标准化和认可委员会（ILSAC）把汽油机润滑油分为GF-1、GF-2、GF-3、GF-4和GF-5五个规格。

（3）发动机润滑油CCMC和ACEA使用性能分类法。第四节发动机润滑油的分类发动机润滑油的分类，包括使用性能分类和黏度分类两个方面。一、国外发动机润滑油的分类2．发动机润滑油的黏度分类

世界上广泛采用美国汽车工程师学会（SAE）的发动机润滑油黏度分类法。

黏度等级以6个含W的低温黏度级号（0W、5W、10W、15W、20W、25W）和8个不含W的100℃运动黏度级号（8、12、16、20、30、40、50、60）表示。第四节发动机润滑油的分类二、我国发动机润滑油的分类1．发动机润滑油的使用性能分类

《内燃机油分类》（GB/T28772—2012）参考了美国石油协会《发动机润滑油认证体系》（API1509-2007）及其技术公告1（英文版）和美国汽车工程师协会标准《发动机油性能及发动机使用分类》（SAEJ183-1991）（英文版）。

增加GF-1、SJ、GF-2、SL、GF-3、SM、GF-4、SN、GF-5汽油机润滑油品种和CF、CF-2、CG-4、CH-4、CI-4、CJ-4柴油机润滑油品种以及农用柴油机润滑油品种。第四节发动机润滑油的分类二、我国发动机润滑油的分类2．发动机润滑油的黏度分类

《内燃机油黏度分类》（GB/T14906-1994）确定了发动机润滑油的黏度等级。第五节发动机润滑油的规格一、我国汽油机润滑油规格

《汽油机油》（GB11121—2006）包括SE、SF、SG、SH、GF-1、SJ、GF-2、SL和GF-3等9个汽油机润滑油品种。质量等级黏度等级汽油机润滑油汽油机油产品标记为：例如：SF10W-30汽油机润滑油、SE30汽油机润滑油。第五节发动机润滑油的规格二、我国柴油机润滑油规格

《柴油机油》（GB11122—2006）包括CC、CD、CF、CF-4、CH-4和CI-4等6个柴油品种。例如：CD10W-30柴油机润滑油、CC30柴油机润滑油。第六节发动机润滑油的选用

发动机润滑油的选择应兼顾使用性能级别的选择和黏度级别的选择两个方面。一、使用性能级别的选择一般应考虑以下因素。（1）发动机压缩比、排量、最大功率、最大扭矩。（2）发动机润滑油负荷，即发动机功率（kW）与曲轴箱机油容量（L)之比。（3）曲轴箱强制通风、废气再循环等排气净化装置的采用对发动机润滑油的影响。（4）城市汽车时开时停等运行工况对生成沉积物和机油氧化的影响等。第六节发动机润滑油的选用二、黏度级别的选择