我不想把此文寫成一篇研究報告(我在這方面自愧沒有足夠功力),也不想談論油膜,不想談論分子結構,不想談論化學鍵等一系列沒有行業(yè)標準的東西,只想談車主手冊上有明確要求以及印在產品包裝上的幾個指標(品質等級,黏度等級和換油里程/期限)。
既然汽車廠商只對品質等級,黏度等級和換油里程/期限做出要求,我就認為只要機油滿足這幾方面的要求,就對引擎有足夠的保護。
文章越寫越長,編輯起來也費勁,所以這里暫時只談些皮毛。
里面部分數據來源于官方標準文件,部分數據和觀點/啟發(fā)來源于國外大型的機油論壇BITOG(http://www.bobistheoilguy.com/)。
對于涉及到技術方面的事情個人喜歡對數據和原理有一點深入了解(起碼有定性的理解),所以文章較長,引用或討論的數據可能有點繞,為了節(jié)省閱讀時間,直接了當的總結出下面幾個結論觀點:
1. 無論用車環(huán)境溫度如何(不管你是在哈爾濱的冬天或者深圳的夏天),只要引擎正常運轉,其工作溫度都被設計恒定在一個小范圍,對于量產民用車的引擎而言,正常使用時水溫約在90度,油溫約在100度;(賽車或把買菜車拿去跑比賽時溫度要高出很多,但這里暫不談賽車,不談超高性能車,不談比賽)
2. 對于現在的復合黏度機油,XX W-YY(如5W-30),可以簡單的認為W前的數值XX代表冷啟動(低溫)黏度,W后的數值YY代表引擎工作(高溫)黏度;W后的數值YY與用車當地氣溫沒有任何關系,不要望文生義地認為其數值就是氣溫(例如認為30=使用于氣溫30度是大錯特錯);唯一與用車地氣溫有關是W前的數值XX(XX值越小低溫流動性越好,但XX本身不是溫度值),氣溫越低越需要更小的低溫黏度在啟動階段保護引擎,或者說在同環(huán)境下,更低低溫黏度的機油在啟動時對引擎的保護更好。
3. 引擎從設計制造階段就已經決定了其工作運轉時所需的最佳黏度,所以高溫黏度(W后的數值)應選擇車主手冊上規(guī)定的黏度(而不是根據你當地的氣溫);對于低溫黏度(W前的數值),車主手冊會根據不同的氣溫推薦;如果錢包能承受,選用越低的低溫黏度(W前的數值)越好。比如在某特定氣溫下,手冊推薦使用10W-30,使用5W-30更好,使用0W-30更好(當然同牌同系的機油,5W-30比10W-30更貴)。
但以當前人類的科技,現時任何地球上售賣的機油對于引擎冷啟動而言其低溫黏度仍然太高(黏度低一點只能說好一點,加上長時間熄火后機油回流,所以才有引擎90%的磨損發(fā)生在冷啟動的說法)。
4. 同品質等級同黏度等級的合成機油和礦物油在使用壽命內對引擎運行時(高溫)的潤滑保護能力一致;合成油的好處是黏度的保持能力(源于本身化學結構)比礦物油(很多時候通過添加VI黏度增強劑)好,允許更長的換油周期和里程;同時合成機油即使在同一黏度級別下,其實際低溫黏度值仍然比礦物油低,對引擎冷啟動保護更好。比如手冊推薦使用5W-30的礦物油每5000km或每半年換油保養(yǎng),使用5W-30的合成油時往往可以延長換油周期和換油里程(如10000km或一年一換,具體必須參照機油廠商的規(guī)定)。要注意的是4S可能會一桿子打死以“不按規(guī)定里程或周期更換機油”為由在車輛保修方面刁難。
車主手冊一般規(guī)定機油的最低要求品質級別(如SL,SM,……)和黏度級別,以及使用最低級別機油時的換油周期。
但個人覺得對于大部分跑得比較少的司機而言(如一年一萬出頭的里程),即使選用合成機油后延長了換油周期,也要注意定期檢查車況;如果自己沒有能力/經驗/設備,那還是去店里。因為一次正規(guī)的保養(yǎng)除了換機油和機油過濾器以外,還包括全車的機械檢查(如底盤部件有否變形,松動,引擎/波箱/懸掛有否漏油等),電器檢查(燈光等),輪胎檢查和電腦診斷等等,正如我們定期做身體檢查一樣,早發(fā)現早處理。其實很多司機無法察覺到故障初期車輛的異常,真正等車子跪了時傷害已經很大,需要花更多資金去維修,有時甚至帶來危險。大的不說,路上經常能看到半邊剎車燈不亮的車跑得歡,皆是潛在危險。
下面逐一分析。
機油的幾大作用:
1. 潤滑保護;2. 散熱;3. 清潔;4.其他輔助作用(如密封,防銹,……)。
車主手冊或產品包裝上的三個重要指標:
1. API品質等級;2. 黏度等級;3. 使用(更換)里程/周期。
市售機油的常見參數例子:
橙色框里是最重要的三個要求(也是保養(yǎng)手冊里有要求的指標)。
1. 黏度等級:100攝氏度時的動態(tài)黏度(Kinetic Viscosity@100C)代表了引擎正常工作溫度下(~100攝氏度)的黏度,最最最重要的指標;40攝氏度時的動態(tài)黏度(Kinetic Viscosity@40C)代表了40攝氏度時的黏度,反映引擎啟動時的環(huán)境,以40攝氏度為統(tǒng)一標準。
2. 品質等級:SN
3. 換油里程/周期:10000英里或6個月
為了簡化,下面所說的高溫黏度即指引擎運行(100攝氏度)時的黏度,W后的數字;低溫黏度指引擎冷啟動時的黏度,W前的數字。
其他輔助指標:
黏度指數(Viscosity Index):一般用車非壓榨型使用的話選對了黏度等級可以跳過;
高溫高剪切黏度(HT/HS@150C):在2.6以上可以認為抗磨效果沒有質變,大部分油的HT/HS在2.6以上,可以跳過;
總堿值(Total Base Number):更高堿性的機油可以更有效的分解酸性的油泥,也反映了機油的清潔作用;
各種沸點燃點球磨測試為研究人員和DIY猛人準備,對于普通司機看看就算了,沒得看更好省得迷糊
API品質等級
涉及到潔凈和環(huán)保等方面。SL,SM,SN是市面上最常見的三種等級,按字母順序級別提升。廠商常常愿意把更多的技術用在高等級產品上,所以往往高級別的機油性能也更好?,F在市面上售賣的機油大多從SM開始。
保養(yǎng)手冊有對API等級的最低要求。(錢包能承受的話選擇高一級別不是壞事)。不再深入。
黏度(Viscosity)等級
黏度可能是關于機油性能方面最復雜爭論最多的參數。
如前所說,不想談論油膜,不想談論分子結構,不想談論化學鍵等一系列沒有行業(yè)標準的方面,只談何是黏度,以及如何選擇合適黏度的機油。
Viscosity is a measure of the resistance of a fluid to flow。(有時候非正式說法Thickness等同于Viscosity)
黏度是對流體流動阻力的衡量。
對于機械部件間的潤滑來說,黏度是在特定環(huán)境下最重要的參數:
1.黏度在特定的環(huán)境(如溫度,負載)下影響油膜的厚度;
2.黏度影響摩擦部件間(如軸承,齒輪)熱的生成和傳遞(散熱);
3.黏度緩解低溫啟動時的磨損和維持高溫下機械的運轉;
4.黏度影響部件間的密封和運轉時的阻力,影響油耗。
一個誤區(qū):
人們往往為機油在高溫下變稀而擔憂,其實是錯誤的,反過來了;我們更應該擔心的是機油在低溫下變稠。
前面說過,所有民用車正常使用時引擎正常運轉工作時機油的溫度都在100度左右,機油廠商按照100度(會留有余量)來設計生產,所以不用擔心,也沒有什么選擇。
但對于低溫下的潤滑,情況就糟糕了;本身任何機油在低溫(室溫)黏度都過高,都無法及時地給引擎部件提供足夠的潤滑;同時由于過于粘稠,機油泵內油壓太大,在啟動時相當部分的機油只是通過旁通閥流回油底殼。加上不同的地區(qū)氣溫差別太大(深圳冬天10度,哈爾濱-35度以下),反而是我們要關注的。
“溫度升高,黏度變小”和“溫度降低,黏度變大”兩者并不矛盾,但關注點不同(我們更應該關注后者)。
黏度等級(如20,30,40)代表機油黏度范圍,同一黏度等級的機油,其實際的黏度值仍有差異(比如黏度值在9.3~12.49范圍內都屬于30級機油)。
簡單來說,黏度越高,流動性越差。
由于機油的黏度隨溫度變化,行業(yè)里用兩個溫度點的衡量指標來描述機油的黏度:100攝氏度時的黏度(代表引擎工作時的環(huán)境)和40攝氏度時的黏度(一定程度上反映冷啟動時的環(huán)境)
黏度分級如下圖(單級黏度):
如果嫌上表太過復雜,可以參考下面的表格(單級黏度表)。
以最常用的SAE標準(只看左列,右列為ISO分級系統(tǒng)),不論W前的數值是多少,30級的油的實際黏度值@100C是9.3~12.49. 也就是說只要機油在100攝氏度時的黏度值在9.3~12.49內,此油就可以標定為30級。
另一個誤區(qū):
并不是高溫黏度越高的機油對引擎運轉時的潤滑保護越好;
引擎在設計制造階段已經決定了其工作時所適用的最佳黏度。
根據車主手冊來選擇高溫黏度是唯一正確的選擇。
究竟多低的低溫黏度合適呢?
下表列出了SAE等級體系下定義的不同低溫黏度機油的低溫啟動黏度(Cranking Viscosity)和泵送黏度(Pumping Viscosity)。
比如15W機油在-15攝氏度時啟動黏度為3500,而5W機油卻可以在-25攝氏度時還能有同樣的啟動黏度。
或者說在同樣的啟動溫度下,更低低溫黏度的機油有更低的啟動黏度和泵送黏度,使用低低溫黏度的機油引擎更容易啟動,更容易被泵送到需要潤滑的區(qū)域,引擎在啟動時有更好的保護。
注意上面標注的的是低溫下最低要求的極限,并不是說只要氣溫高于-15攝氏度我們使用15W機油就足夠了。選用比車主手冊要求更低的低溫黏度對車輛有更好的啟動保護。
下面以我自己的車對機油黏度要求作例子(不同品牌不同車型要求不盡相同):
1. 低溫黏度要求:
可以看到在不同的外界溫度下,此車對低溫黏度的要求,比如氣溫在-18攝氏度時,必須使用低溫黏度不大于10W的機油;如氣溫在-30攝氏度,則選用低溫黏度不大于5W的機油;以在冷啟動時對引擎提供足夠的保護(冷啟動時機油的溫度約等于室溫)。
2. 高溫黏度要求:
不同高溫黏度的機油所適用的高溫段范圍是一致的(就如上面所說的,無論外界氣溫多少,只要引擎正常運轉,油溫就在100攝氏度左右),無論是20級還是50級,在高達50攝氏度的外界溫度下都可以使用。車廠推薦使用API SM以上5W-20機油(覆蓋了整個使用溫度范圍),不但油耗最低,而且所覆蓋的溫度適用性更廣(低溫延伸至-30攝氏度可用)。即使你所處的地區(qū)溫度常年在零度以上,使用低低溫黏度的油,在冷啟動時仍能對引擎提供更好的保護,當然0W-20就更好了(可以全國自駕游)。只有當購買不到推薦黏度的機油時,才往高黏度方向選。
單級黏度與復合黏度,礦物油與合成油:
以前的機油只有單級黏度(高溫低溫只能照顧一頭)。
若一副引擎其工作時(100攝氏度/212華氏度)需要的最佳機油黏度是10,那么若有一種機油在100攝氏度時(引擎正常運轉時)黏度為10,在低溫時(室溫啟動時)黏度也是10,那就perfect了。但我們人類暫時還沒有制造出這種黏度不隨溫度變化的機油?;蛘呶覀兛梢杂肋h不熄火,車子日日夜夜地開,換人不熄機,讓油溫一直維持在100度左右也就是黏度一直是10(當然這是玩笑
實際上我們只能:
1. 選擇單級30(Straight 30)的機油,如下表,單級30號的機油在100度時的黏度是10(嚴格來說是9.3~12.49中某一值,為了簡化取10),符合引擎正常運行的工作要求。但單級30號的機油在低溫時24攝氏度(75華氏度)非常粘稠,黏度高達250,根本不合適(室溫太低時甚至啟動失?。?;
2. 選擇單級10(Straight 10)的機油,那么在低溫啟動時,其黏度是30,是一個不錯的選擇(雖然還是太高),但其在100攝氏度時黏度只有6,無法給引擎提供足夠的潤滑保護;
3. 如果有一種油在低溫時能有10級油的黏度(雖然還是太高),高溫時又能有30級的黏度就好了。這就是復合黏度(multi-grade)機油。
以10號礦物油(mineral-based)為基礎,廠商通過添加VII(Viscosity Index Improvers, 黏度指數增強添加劑),使其在升溫時黏度不至于降得過低過多,這樣我們就得到了10W-30復合黏度機油,此油在100攝氏度時黏度為10,符合引擎的工作要求;低溫時的黏度相對于單級10變高了,達到100,但仍然比單級30的250低得多。
當然還可以進一步選擇0W-30,這樣低溫黏度為40,已經和單級10十分接近。
需要注意的是:0W-30的機油并不比10W-30的機油稀,正確的理解應該是0W-30的機油和10W-30的機油在引擎工作時黏度一致,而隨著溫度的降低,0W-30的機油比10W-30的機油黏度增加程度?。ざ茸兓?,或者說黏度隨溫度更穩(wěn)定)。
多級礦物油的一個缺點是其VII添加劑會隨著時間和里程而逐漸衰減失效,最終又打回原形變回單級油(比如10W-30退回straight 10),這時在引擎工作時就無法提供足夠的保護。
聽起來有點可怕,但只要在指定的里程/換油周期內,即使有衰減,但其黏度值仍然在允許范圍內,可放心使用。
車廠的引擎部門在設計階段已經考慮到這些因素。若車廠指定使用30級機油,那假設某30級礦物油第一天加進去時100攝氏度黏度值為10.4,隨著使用過程其黏度值一直降低,但只要在換油前其100攝氏度時黏度值在9.3以上,都是沒問題的(有問題就打廠商的屁股,可追究其責任)。
合成(synthetic)機油則完全不一樣。
合成機油的多級黏度無需通過添加VII來實現(其油分子結構是穩(wěn)定的),不隨著時間和里程而變化。但是合成機油里有其他非VII的添加劑,這些添加劑是會衰減的,而且還有機器運行過程中產生的各種金屬碎屑和其他雜質,包括來源于汽油的雜質(既然機油可以通過縫隙進入燃燒室,那燃燒室的汽油或汽油成分也可以進入機油系統(tǒng)),所以仍然要定期換油。如果我們能買到合成機油內所用的添加劑和超級濾清器,那我們可以一直不用換機油,只需要定期補充添加劑和換濾清器(也是玩笑
在各自的指定使用里程/周期內(當然合成油的使用里程/周期更長),我們可以認為礦物油和合成油對引擎運行時提供的潤滑保護是一致的(高溫黏度在同一級別)。
下面是M牌同黏度等級(5W-30)的合成油和礦物油的規(guī)格對比,其起始高溫黏度幾乎一樣(11.0 vs 11.1),當然礦物油的這個11.1會隨著使用過程逐漸降低,但在指定的換油周期內,其高溫黏度仍然處于30級,能對引擎運行提供足夠的潤滑。
合成油的另一個特點是,即使在同一黏度等級,合成油的實際低溫黏度值更低(如下面的61.7 vs 68.0),在啟動時對引擎的保護更好。
除了更長使用里程/周期和更好的低溫保護外,合成油往往級別更高,廠商愿意在其高級產品上增加更多的附加功能。
再重復一下上面幾個要點:
#無論用車環(huán)境溫度高低,只要引擎正常運轉起來,水溫約在90度,油溫約在100度;
#選用機油時高溫黏度選用車主手冊的推薦級別;低溫黏度則越低越好;
#以當前人類的科技,現時任何地球上售賣的機油對于引擎冷啟動而言其低溫黏度仍然太高
寫得有點多。下一次對個人這幾年來使用機油的經驗和效果再做分享。
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