发动机油及齿轮油知识

martin0335

1　对于油的需求
1-1　什么是”黏度”与”SAE”？
2　关于引擎机油
2-1　复合油
2-1-1　复合油的优点
2-2　重型涡轮柴油引擎用油
2-2-1　重型引擎用油正确使用方法
2-3机油对于引擎之功能
2-3-1机油压力高低，孰好孰坏？
2-3-2机油压力警示灯
2。3。3机油的消耗
2-3-4机油水平
2-3-5机油更换与机油等级更换
2-4润滑油与引擎寿命之关系
2-5冷车发动的缺点
3最后但并非最不重要的一项：齿轮油

1　对于油的需求
许多在定点操作或移动性的工程机具对于润滑油都有极大之需求，因为其并不像在道路上奔驰的大卡车一般可经由冷空气的进入而达到降温的效果，反倒是长期在高温的状态下运转着。面对着如此不理想的工作环境，尤其是在夏令时期或空气不流通的环境里，温度就会增高，也就成为影响机油与齿轮油功能的首要因素。换句话说，在冬天时，在夜间空旷地较薄的机油系数可让机具较好发动，且能保障较短的润滑时间。
由于这些严苛的要求，相关建设工业都需要高品质的润滑油来提高机具与车辆的信赖度与效率。
机油的更换应与特定的环境，操作人员的经验与原制造商之建议相结合。为了在机油的选择上做正确的决定，相关术语应完全被了解。这本指南手册立意之目的也正在此。

1-1　什么是”黏度”与”SAE”？
这两种名词是用来将机油分类。黏度代表的是液体的内部摩擦情形或流动的阻力。对于纯矿物油或没有任何添加物的油来说，黏度通常取决于温度与压力。温度高则黏度降低。温度与黏度间的交互作用可经由特定的矿物油添加物来达到修正的效果。而不同的矿物油黏度与温度作用状态可经由图表得知。
美国汽车工程师学会对引擎机油黏度等级发展了一套特殊的系统。而此套系统亦供全球的齿轮油做分级参考。“SAE引擎机油黏度等级”相等于德国”DIN51511”分级系统。DIN51511将SAE分级取名为OW，5W，10W，15W，20W，25W以及20，30，40and50。这些SAE分级仅限于对于黏度的叙述范畴之内，完全与品质无干系。之前有观念认为SAE油品不含任何添加物则是完全错误的说法。

2　关于引擎机油
在实务上，SAE0w-40与SAE5w-50机油只用于在北极圈气候中运作的柴油引擎。许多的手册与制造商亦确认说SAE10W-30，15W-30，15W-40and10W40复合机油最适合于如同中欧的温带气候中使用。另外，SAE10W，20W-20and20W-30单稠度机油也相当适合。下列为对于营造工程机具用油之建议：
“SAE10WWinter”适合于零下18°C之气候以及难以发动的引擎使用。
“SAE15WWinter”适合于零下18°C之气候使用。
“SAE20W-20Moderate”适合于春夏季节之气候使用。
“SAE30WModerateSummers”适合用于高压，涡轮引擎使用;其也适用于春天与热带之气候使用。
“SAE40”为四季通用型。
“SAE50”则特别针对老旧机器设备使用做设计，以及少机油的耗损流失。
关于机油黏度的与更多SAE分级探讨的讯息，可参阅福斯技术通讯(FUCHSTechnicalCommunication)210期(引擎机油)与221期(齿轮油)所刊之内容。

2-1　复合油
单稠度与复合机油均在市面上流通与被使用着。复合油可满足对于跨SAE级数使用的需求，而且其黏度比较不会受温度影响而变化。
无庸置移地，市面上所流通数种的复合油，其功能为时所有机具在不论任何状况下均能有良好之润滑效果。特殊的省油配方能够有效减少燃料的耗损，而特别的机油其合于MERCEDES-BENZ与MAN规范者，则能够使得柴油引擎与其它燃油引擎的机油更换频率降低，使用时间增长，更能提供引擎抗磨损的绝佳保护作用。
关于其它细节可在制造商所提供之产品规格表中找到。

2-1-1　复合油的优点
一个良好的复合油应于引擎刚激活时，其系数愈薄愈好，以达最短润滑时间，而随着温度的上升，其机油系数则需转浓以确保其润滑效果。
而单稠度的机油则绝无法满足如此相冲突的需求。其要不就是只能在高温的状态下达到效果，如同SAE30对于在寒冷环境中操作的机具其机油系数可就嫌太浓了，要不则是只能满足低温下操作，例如SAE10W对于在高温下做动的机具就无法达到应有的润滑效果。
因此，许多单稠度油就只供夏季或冬季时节操作之机具使用。在复合油中最理想的黏度与温度的互动主要是要靠黏度指数增进剂(VIimprovers=ViscosityIndexImprover)来达成。而在黏度指数增进剂中所使用的油链稳定物(shear-stability)，是用来防止油膜遭到机械性的破坏，且判定在新油品中其复合级数的特性是否仍稳定的维持。如今新的制油技术已大量排除掉黏度指数增进剂的使用，因为其已能使机具在长时间的运作之后，仍保留复合级机油的化学特性以达到油链自然稳定的效果。所有高档的复合油均是在最先进，传统或非传统的制造方法下产生，而且属于重型高性能机油的领域。其可以完全符合例如ACEA(AssociationdesConstructeursEuropeansd’Automobiles)，API(AmericanPetroleumInstitute)以及MIL(MilitaryQualityStandard)之类的国际品质标准。第一流的复合引擎机油能够同时于相异与相冲突的环境中使用，也因此可以同时在一般四冲程汽油引擎与涡轮柴油引擎中游走自如复合引擎机油SAE10W-40能够毫无问题的使用在工程机具上，主要是因为它们展现了如下的特性：通用均一的性质能够完全符合不同引擎间的转换使用，大大降低了因为机油级数选择错误所造成的危险。这些油品通常为汽油及柴油引擎，甚至于涡轮引擎所使用
四季通用，例如同时适用于夏季与冬季气候使用而不需邀更换不同机油。
与它牌机油兼容且可混合使用。
有效的添加物能够使机油的更换频率降到最低，且在每次运转中，机油的作用达到最大最稳定的效果。
高品质，有品牌的机油能够毫无问题的安心使用。其所带来的利益为有效的降低成本以及将机句与车辆的运转在合理的范围内达到最大的效果。

2-2　重型涡轮柴油引擎用油
涡轮增压固然为柴油引擎在毋须更换新引擎的状况下，能够提高其性能表现。然而，也同时相对增加了机油机械性负担与温度，
目前只有将涡轮增压器与冷却器配合使用才能通过欧盟严苛的废气排放标准。

2-2-1　重型引擎用油正确使用方法
一般的重型自然进气汽油引擎(N/A，NormallyAspirated)与柴油引擎用机油并不是用在涡轮增压的柴油引擎上。因此通常重型引擎机油制造商会明确的说明与确认其机油符合ACEAE2/ACEAE3/APICF-4/CG-4国际品质标准。
而在高文件的重型引擎用机油中，其品质通常会高出其规范许多。而3系列(Series3)引擎机油就是在当时先进科技下的产物，不过仅限用于涡轮柴油引擎与自然进气柴油引擎上，并不适用于其由引擎上。
今天，HDACEAE3，APICG-4orMIL-L-2104E引擎机油克服了以上仅限用于柴油引擎的缺点。上述种种限制已不复在，而能够以单一的油品应付不同的机具与车辆的需求。

2-3　机油对于引擎之功能
即使是一款顶级的机油仍然无法保障其引擎的运转效率。而是于平时的保养中，无论是更换机油或自顶部添加时，均需注意别让灰尘进入引擎系统之内，且随时将机油压力保持在容许的公差之内。若有异物进入引擎系统之内，会产生磨损，而金属屑就会因此而生成。
而这两种因素会导致引擎机油的高耗损以及机油压力的降低。

2-3-1　机油压力高低，孰好孰坏？
很不凑巧的，这个话题至今仍在辩论中而无一标准答案。对于新一代的引擎，机油压力取决于引擎本体的转速，也就是其机油黏度对于机油泵浦运转的影响。
假设在固定的引擎转速与机油温度的环境之下，使用SAE30时的机油压力会高于在使用SAE20W-20或SAE10W机油时。乍看之下，SAE30的机油似乎是三者中最好的选择，因为较高的机油压力能够保证较好的润滑效果。但这是个天大的错觉。
在其它种类的项目中，机油必须同时能够润滑机轴，连杆，以及活塞的部分。当机油必须经过泵浦下方相对狭小的管线时，压力就会提高，而这也同时将压力加诸在轴承上。而其耐受度来自于1kg/cam2流体力学所成形的薄膜。此薄膜能够避免机轴，连杆，以及活塞间金属的直接摩擦接触。
若使用SAE30，在引擎激活时，压力计可能会判读到极高的机油压力值。虽然如此，冷机油里的高黏度系数仍然有可能危害到轴承对于润滑效果的需求。其中所受风险最大为活塞以及汽缸的部分，因为这些是藉由机轴的推动来得到机油的润滑。
在一些极端的案例中，润滑由会完全无法发挥作用，虽然压力计显示出其有适当的压力值。在早上发车时，其经过了一整晚的冷却后，仍然会对轴承造成相当严重的损害。

结论
SAE30机油理应只在夏季时使用，因为四周的气温高的足以克服上述的问题。高的操作环境温度在夏季时必须确保其机油不会”太薄”以及机油压力常在适当的数值之内。
SAE30机油不止会提供最佳的机油压力，而且更在汽缸壁上留下稳定的油膜。其耗油的情形也会降至最低。
为了确保在冬季时间冷发车时，能够有稳定的激活以及较短的润滑时间，只有SAEOW-40，SAE5W-40，SAE5W-50，SAE10W-30，10W-40，SAE15W以及15W-40级数的油品会被建议使用。
机油循环的时间愈长，发动时的磨损愈大。

2-3-2　机油压力警示灯
在大多数的引擎中，机油压力是由机油压力警示灯所监控着，用以显示机油压力存在的状况。额外的机油并不会被显示出来，而是藉由机油泵浦的释压阀解除掉。虽然机油压力警示灯会作动的原因是取决于机油的状态，但大部分是由于以下情形所造成：
-机油表或感应器发生问题。
-释压阀损毁。
-燃料”漏气”使得机油过薄。
-老旧引擎的轴承过度磨损使其无法承受升高的机油压力。
-曲柄轴箱机油过满，其机件转动过程中造成泡沫的产生，使得泵浦到入空气而不是机油。
-怠速过低。

2-3-3　机油的消耗
如何判定过多的机油消耗呢？
如何判定机油消耗呢？
这两个问题一直是被关注的焦点，因为机油消耗为营运成本中的一个要件。记录每一次机油消耗的变化是非常重要的，因为这些数据能为即将发生的机件损毁提供预警的作用。
车辆，机械以及引擎制造商对于机油消耗的设定了以下的数据来对应燃料的消耗：
-一般房车
-休旅车与小货车
-大型卡车
-小型到中型用工业用引擎
-大型工业用引擎
而对应上述条件，其所需的引擎条件需为完整且良好的，再着其相对于操作环境的变化而对机油有做正确的选用。
为避免对于机油消耗的判定有疑惑，以下的规则应被遵循：
-尽可能以同样的SAE级数以及同样的品质作为两相比较的标准。
-同样地，引擎的负荷以及周遭的温度也应相同。机油需在车辆上运转至少1，000公里以及在非运转之引擎里停留至少25小时，以求得可靠之对照数据。
在两测试的过程中，机油不可更换。
-在两测试的过程中，时间应尽量缩短。
-假设1000公里及100小时的油耗是决定关键，那下列因素应仔细观察：-全新或刚大修之引擎在试车期期机油消耗的情形会有大幅度的改变地。
-试车期过后，机油消耗的情形会稳定一段时间，而后会随着引擎年龄的增长以及磨损的机会升高而增加。
-机油消耗的情形与温度息息相关，其会随着周遭以及的引擎温度升高而增加。
-每一种引擎机油消耗的情形不尽相同，有时机油液面甚至会升高。
机油消耗的情形通常可以借着机油量棒来判读。然而测量之前需让引擎休息约十分钟之后，待机油回复到平常的液面高度，而且车辆需在平面上停放。另外，在油温的考量需将仍煌的因素考虑进去。
-每一种引擎机油消耗的情形不尽相同，即使是相同的引擎对于机油消耗仍有可能有极大不同。
2-3-4　机油水平
-当引擎内注入机油时，对于机油量棒的判读，应该读取上方或下方的标记呢？若是依规定数量作机油更换，则应以机油量棒下方的标记作为判读的标准。
然而，并不是一定要将机油液面一直保持在上方标记的位置，因为即使在最低的液面位置，因情仍然可以正常运作，不过随后需再添加新的机油才行。
在最低的液面位置的时候，机油槽里的机油是透过泵浦以较高的频率在作动以达到循环，也因此压力以及温度就会升高而造成引擎机油消耗。
长期来看，若一直以最低的机油液面位置来驾驶并不是非常经济实惠，而且机油更换的区间也会缩短。
另一方面亦即如同先前所述，过多的机油也是有害的。若经常检查机油液面位置，其最经济与安全的位置是在上标下方1/3的位置。
即便车上有自动机油液面监控设备，仍然需时时作检查以确保安全。
2-3-5　机油更换与机油等级更换
由于复合机油仍不普及，在作季节性机油更换时，需注意是否有重型车辆用单级数机油正被使用着。
机油制造商之建议事项与手册需详细阅读。引擎的机龄也是影响因素之一。路上行走之交通工具是以行驶之公里数作为机油更换标准，而工程机器则是以工作时间作为机油更换标准。
即便工作时间并不多，每年至少需作一次机油更换。
这是相当必要的一个动作，因为在冷季时，混着水气的燃油会穿透活塞环而稀释机油而影响机油本身的润滑功能。即便是以其它同样黏度的机油作更换，其机油压力仍会低于先前的纪录。
而这是由于新机油里不同或较少量的添加物所造成的。
或许原来的机油其去残渣的功能并没有那么强，因此造成管路内部有残渣堵塞。而新的机油则在这一方面有较强的功能，而能够使的机油的循环顺畅。
虽然这代表着润滑效果以达到最佳状态，对于些许下降的机油压力仍须作纪录。

2-4　润滑油与引擎寿命之关系
引擎大修的成本将会是机器或车辆本身价值的15-20%。
其重点不只在于操作环境与保养作业的品质，还包括了机油的正确选用与操作手册的详读。
目前，卡车300，000公里或工程机具4-5，000小时工作时数被视为最基本的工作成本分析基础。
一般来说，若没有磨损的零件需要更换或多余的燃油及机油的消耗，每种机具能够创造相当于其本身价值两倍的利润。
影响引擎信赖度以及寿命的因素有很多，其范围并不局限在营造工业里头。
这些包括了：
-避免大型工程机具于断续性的操作环境中超载与过热。
-若是机具的作业明显超载或拖车头的输出力明显下降，则应缩短机油更换的间隔时间。
-定期对机油滤芯作检查与保养以避免柴油泵浦与喷油嘴磨损，因为其会使机油变薄。
-正确调整喷油系统以将燃油耗损降至最低，减少活塞与齿轮之磨损。
上述清楚指出其引擎燃油与润滑系统间的相互依赖性。
活塞与活塞环间过度的磨损会导致过量的机油进入燃烧室而造成污染的废气排放出来。
再者：
-避免静止不动热车，因为若是以慢速前进，引擎、冷却系统以及机油会较快达到工作温度。最佳的操作方法是不超过转速红线区的一半，冷车过度操驾会伤害引擎。
长期在多山路的地方以高速档行驶会伤害活塞与轴承。
标准的驾驶法则为：
-让引擎自由运转。
-将转速维持在绿色区。
-最后但并非最不重要的一项，使用高级的重型机具用机油永远是值得的，特别其又符合制造商的建议用油时。
-有些制造商建议在冷季时，对于大型的工程机具因每2~3星期作一次热机。然而这样的动作是需严格禁止的，因为如此会造成高磨损的热机状况。
只要是引擎内添加了够好的保护剂，引擎即使不发动也能安然度过整个冬季的。

2-5　冷车发动的缺点
如上述所指，冷车发动时的大量机件运作会导致严重的损害。而此为所有损害中最严重的一项。
虽然所有引擎的发动都会经过冷车发动的过程，在此所指的”冷车发动”指的是在周遭的温度是低于20°C。一般来说，引擎的工作温度是界于80与100°C。
另外需注意的是引擎机油与齿轮油的热身的时间会比冷却剂慢。
引擎能够完全作动的温度应该是约90°C，不过并不是所有的引擎有附油温表可供读取。
在热机的阶段中，由于引擎太冷而无法让冷却剂与活塞温度也低以致于使得燃油将油膜洗刷殆尽。
机油变薄会导致负面的润滑效果，而且会增加引擎的磨损。
对柴油引擎来说，锈蚀也是另外潜藏的危险。在冷却剂40°C时的锈蚀磨损伤害是其于在70°C时的8倍。
先进机油所提供的另一功能为加速引擎热机时间，但是不管多么先进的机油仍无法弥补严重的失当操作。
机油应持续的发展在引擎运作的范围之内来改进其润滑效果。换句话说，引擎应持续朝更强的马力输出与更有效率的功能来发展。
高效能的引擎机油也是今曰高科技的表现之一。

3　最后但并非最不重要的一项：齿轮油
齿轮油是用来应付与引擎机油完全不同的状况。
最快的检测方式是检查油封是否在良好的状况之下，而且没有漏油情形发生。不同的润滑特性是由不同的配方所制造。
虽然如此，变速箱油仍不能被忽略，尤其是在激烈的操驾环境中。对于手排变速箱其更换机油的十点应被记录。
齿轮油在齿轮箱开启时会被污染即使是装配有滤心。齿轮箱修缮是非常昂贵的，磨损会造成换档困难。每一年换一次齿轮油相较之下比每三年修一次齿轮箱便宜
下列等级之油品于德国国内被普遍地使用：SAE75W80，80W，85W，(85W90)，80W90及85W140
关于引擎机油方面，SAE等级仅考量黏度等级但对品质方面并未多加缀述。在实际作动上，复级机油性能优越且最畅销之等级为SAE80W及SAE75W-90，SAE85W140较少被使用。API等级之定义如下：
APIGL-4适用于一般压力之齿轮箱
APIGL-5适用于高压齿轮箱，例如交错轴齿轮箱
APIGL-5LS附加了防滑性能
SAE等级之引擎及齿轮油之间并无关联
但就黏度来说，即可作应用上之比较：SAE75W之齿轮油对应SAE10W及SAE15W之引擎油
SAE80之齿轮油对应SAE20及SAE20W30之引擎油
SAE90之齿轮油对应SAE50之引擎油
下列应用亦常发生：机械故障导因于维修不足，引发高维修成本及显著之停工成本，更遑论所造成之不便等。
整体来说，这些成本高于例行之换油及检测。

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