汽車用潤滑劑技術性能研究

朱鏡瑾

摘 要：潤滑油是發動機正常工作的必要保障，潤滑油在發動機中的工作環境較為惡劣，高溫及運動副相互摩擦產生的金屬顆粒等都會對潤滑油產生催化作用，從而使潤滑油不斷變質，產生各種沉積物。沉積物又會不斷地污染潤滑油，形成惡性循環，進而影響潤滑油的潤滑效果。所以，要想保證發動機在復雜的條件下正常工作，就要求發動機用潤滑油有較好的清凈分散及抗氧化能力。這就需要潤滑油經過深度精制，并加合適的添加劑。

關鍵詞：潤滑油；沉積物；添加劑

中圖分類號：U464 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）26-0001-02

發動機運轉時，它的主要摩擦副活塞環與缸套、曲軸與主軸瓦、連桿與連桿瓦、凸輪與挺桿之間，都在相對地運動和摩擦，并且這些部件經常在高速、高溫和高壓下運轉，運行環境相當惡劣。如果這些部件得不到適當的潤滑，就會造成金屬之間的干摩擦，不僅會消耗很多動力，甚至會造成兩個接觸面的金屬磨損、融化，使機件卡住。所以發動機運轉時，必須使用合適的潤滑油。

潤滑油是基礎油和添加劑嚴格按一定比例調配而成，其中發動機潤滑油是潤滑油當中要求較高的一種油品，發動機潤滑油的主要作用是潤滑、冷卻、清潔、密封和防銹、防腐蝕。

1 發動機中沉積物的性能和危害

發動機潤滑油所處環境比較惡劣，易在高溫作用下發生氧化、聚合、縮合等一系列變化，在活塞頂部形成積碳，在活塞側面形成漆膜，在曲軸箱中產生油泥。

1.1 積 碳

積碳的成分與發動機使用的燃料和潤滑油有很大的關系。積碳外觀是一種堅硬，從黑到灰白的炭狀物，它是燃燒不完全或是潤滑油竄入燃燒室在高溫下分解的煙炱等物質。這些物質沉積在活塞頂部、燃燒室周圍等部位形成積碳，其主要危害有：

①使發動機產生爆震的傾向更大。②積碳容易在燃燒室中形成高溫顆粒，使造成混合氣點火提前，造成發動機功率損失2%～15%。③火花塞電極之間的積碳會使火花塞短路，從而引起功率下降和燃料消耗增大。④排氣閥附近的高溫積碳會使閥或閥座燒蝕。⑤積碳掉到曲軸箱中能引起潤滑油變質并會堵塞過濾器等。⑥活塞環槽的積碳把活塞環頂出，也使活塞位置不正，增加機油消耗，增加缸套磨損。

1.2 漆 膜

漆膜是一種堅固的有光澤的漆狀薄膜，它主要是烴類在高溫和金屬的催化作用下經氧化、聚合生成的膠質、瀝青質等高分子的烴類聚合物。它的形成機理可分為油品氧化和油液“微燃燒”兩類，產生的部位主要是活塞環區、活塞裙部及內腔。

漆膜的危害：

①漆膜在發動機工作的熱狀態下是一種粘稠性物質，會使運動副之間的間隙減少，從而增加摩擦，甚至會發生粘連現象。

②漆膜散熱不良，導致油溫升高，加速油品變質。

③漆膜附著顆粒，導致機件之間磨粒磨損。

④漆膜還會堵塞油環及活塞上的油孔，造成機油耗量上升。

⑤有的漆膜沉積物混在油中，堵塞供油系統，使供油量降低，影響潤滑效果。

1.3 油 泥

油泥是一種棕黑色稀泥狀物，主要沉積在曲軸箱邊蓋、挺桿蓋、油底殼及濾清器等溫度較低的部位。

油泥的危害：機油粘度的增加，堵塞油路造成供油不足，使摩擦部件得不到潤滑，從而加速零件的磨損，直至發生故障。

1.4 煙 炱

油中存在的煙炱沉積物是國內外近年來出現的新問題，由于排放法規的不斷嚴格，發動機也要不斷改進以達到新要求，制造商在發動機設計上不得不采用一些新技術，比如柴油機采用排氣循環裝置（EGR）、延遲噴射燃料技術等，汽油機采用燃料直接噴射（DGI），都能很好地改善排放質量，但這些措施卻使潤滑油中的煙炱含量大大增加。

煙炱是由多種物質組成的混合物，是一種炭狀沉積物，其主要成份為石墨化碳黑，它在潤滑油中是以膠體懸浮存在的，其初始大小約30～60 m，煙炱的主要危害：

①大顆粒會造成濾網堵塞，影響供油。

②煙炱是一種不溶物，懸浮油中使油粘度增大，流動變差。

③煙炱本身就是一種磨料，會加劇機件磨損，同時它吸附一些燃燒后酸性物質，產生腐蝕磨損。

2 發動機中沉積物的來源及形成過程

發動機中沉淀物的生成有兩方面的因素：①潤滑油高溫氧化；②含硫燃料燃燒生成的SO2、SO3進一步與潤滑油作用生成漆膜和積碳，以下闡述汽油發動機和柴油發動機中沉積物的形成過程。

柴油機一般作載重車的動力，經常處于連續工作狀態。柴油機活塞上的漆膜和積炭主要來源于潤滑油，曾用示蹤原子測定漆膜和積碳的來源，結果表明漆膜和積碳90%來源與潤滑油的氧化有關。燃料燃燒不完全的產物只占10%左右，但燃燒產物中的SO2、SO3卻能使潤滑油進一步磺化氧化，加速漆膜和積碳的生成。實驗表明，當燃料的含硫量從0.4%增加到1.0%時，活塞上的沉淀物增加一倍。

汽油機在高溫條件下生成的沉淀物和柴油機相似，而在城市中行駛的汽車時停時開，發動機經常處于低溫條件下運行，容易在曲軸箱內產生油泥。由于積碳和漆膜是在高溫條件下形成的沉淀物，所以，將潤滑油抑制積碳、漆膜生成的性能稱為高溫清凈劑；油泥是在低溫下形成的，將抑制油泥生成的性能稱為低溫分散性。

3 發動機中影響沉積物生成的因素

3.1 影響高溫沉淀物生成的因素

發動機方面：發動機的增壓程度、潤滑油溫度及冷卻液溫度對沉淀物生成的影響比較大。

油品方面：燃料的含硫量和餾分范圍，潤滑油的組成、精制方法、餾分輕重等都與積碳及漆膜的形成相關。

燃料的餾分越重，活塞上的積碳、漆膜就越多。

與燃料對沉積物的生成影響相比，潤滑油的性能對發動機中形成積碳、漆膜的影響更大。一般來說，潤滑油的餾分越大，在發動機中形成的積碳、漆膜也越多。環烷基潤滑油比烷基潤滑油生成的沉淀物要多。潤滑油的精制程度也對積碳、漆膜的生成也有影響，精制適當，積碳、漆膜的生成就少。但是并不是精制程度越深越好，過分的精制反而使潤滑油的清凈性變差。

3.2 影響油泥生成的因素

影響油泥的生成因素是發動機的操作條件、燃料和潤滑油的性質。

當發動機處于時開時停或空轉狀態時，發動機的溫度較低，燃燒后產生的水蒸氣、CO2、CO、炭末以及燃料的重餾分等落入曲軸箱，使潤滑油的氧化并使之乳化，生成不溶于油的油泥。

由于油泥是在低溫下形成的，故與影響積碳、漆膜生成的條件相反，溫度越低，越容易生成油泥。燃料、潤滑油性能對油泥生成的影響基本與對生成積碳、漆膜的影響相似。由于發動機的發展趨勢使潤滑油的工作條件越來越苛刻，改善潤滑油品才是關鍵，因此需要提高潤滑油的清凈分散性以適應這種趨勢。

4 減少沉積物的措施

4.1 清凈分散劑抑制沉積物的生成

在發動機油中加入清凈分散劑添加劑是抑制沉積物生成的主要方法。潤滑油的性能越高，檔次越高，加入的清凈分散劑越多。

清凈分散劑的結構，基本上是由親油、極性和親水三個基團組成，由于結構的不同，導致清凈分散劑的性能有所不同，一般來說，有灰添加劑的清凈性較好，無灰添加劑的分散性突出。

清凈分散劑的作用不僅是清凈，還有良好的分散性。它能抑制減少沉積物的生成，使發動機內部清潔，同時還能將油泥和顆粒分散于油中，另外還能中和油中的酸性物質。清凈分散劑的作用概括起來就是分散、增溶、洗滌、中和四點。

4.2 抗氧劑及抗氧防腐劑

氧化是發動機油降解的根本原因，沉積物的生成、磨損的加劇、泡沫的增加等都與油的氧化有直接的關系。使用抗氧劑來破壞氧化反應中的活性游離基，以控制油品的氧化。

5 結 語

發動機中沉積物的來源是燃料和潤滑油的性質，本文主要闡述潤滑油的性質對發動機中沉積物的生成影響從，沉積物的危害，以及減少沉積物生成的措施。

文章首先介紹了發動機潤滑的性質和作用，然后從潤滑油的變質導致沉積物的生成方面討論發動機中沉積物的性質及危害。潤滑油的變質是發動機中沉積物生成的主要因素，從改善潤滑油的性質出發，從而找出減少沉積物的生成的方法。

總之，從發動機工作條件方面來說，保證發動機在一個正常的條件下工作，不要使發動機常處于時開時停或空轉狀態，這樣就能減少油泥的生成。提高潤滑油的清凈分散性，能夠有效地減少漆膜、積碳的生成。

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